時間：2022-03-14 01:39:38
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氣溫: 21.6 ℃ 大氣壓: 101.2 kpa
實驗一 恒溫水浴的組裝及其性能測試
目的要求 了解恒溫水浴的構造及其構造原理，學會恒溫水浴的裝配技術； 測繪恒溫水浴的靈敏度曲線； 掌握貝克曼溫度計的調節技術和正確使用方法。 儀器與試劑 5升大燒杯 貝克曼溫度計 精密溫度計 加熱器
水銀接觸溫度計 繼電器 攪拌器 調壓變壓器
實驗步驟 3.1 實驗器材，將水銀開關、攪拌器等安裝固定。按電路圖接線并檢查。
3.2 大燒杯中注入蒸餾水。調節水銀開關至30℃左右，隨即旋緊鎖定螺絲。調調壓變壓器至220v，開動攪拌器（中速），接通繼電器電源和加熱電源，此時繼電器白燈亮，說明燒杯中的水溫尚未達到預設的30℃。一段時間后，白燈熄滅，說明水溫已達30℃，繼電器自動切斷了加熱電源。
調節貝克曼溫度計，使其在30℃水浴中的讀數約為2℃。安裝好貝克曼溫度計。關閉攪拌器。每1分鐘記錄一次貝克曼溫度計的讀數，一共記錄12個。 開動攪拌器，穩定2分鐘后再每1分鐘記錄一次貝克曼溫度計的讀數，一共記錄12個。 將調壓變壓器調至150v（降低發熱器的發熱功率），穩定5分鐘,后再每2分鐘記錄一次貝克曼溫度計的讀數，一共記錄10個。 實驗完畢，將貝克曼溫度計放回保護盒中，調調壓變壓器至0v。關閉各儀器電源并拔去電源插頭。拆除各接線。 4 實驗數據及其處理
表1 不同狀態下恒溫水浴的溫度變化，℃
220v,不攪拌
4.170
4.130
4.080
4.030
4.010
4.070
4.160
4.155
4.150
4.130
4.115
4.095
4.070
4.055
4.030
4.010
220v,攪拌
4.540
4.620
4.610
4.570
4.510
4.465
4.420
4.370
4.320
4.270
4.220
4.180
4.130
4.090
4.740
4.940
150v,攪拌
4.810
4.680
4.610
4.510
4.410
4.315
4.225
4.130
4.440
4.680
4.580
4.490
4.390
4.320
4.230
4.140
姓名：
學號：
班級號：
實驗日期：2016
實驗成績：
流體力學綜合實驗
一、實驗目的：
1.
測定流體在管道內流動時的直管阻力損失，作出λ與Re的關系曲線。
2.
觀察水在管道內的流動類型。
3.
測定在一定轉速下離心泵的特性曲線。
二、實驗原理
1、求
λ
與Re的關系曲線
流體在管道內流動時，由于實際流體有粘性，其在管內流動時存在摩擦阻力，必然會引起流體能量損耗，此損耗能量分為直管阻力損失和局部阻力損失。流體在水平直管內作穩態流動（如圖1所示）時的阻力損失可根據伯努利方程求得。
1
1
2
以管中心線為基準面，在1、2截面間列伯努利方程:
圖1
流體在1、2截面間穩定流動
2
因u1=u2，z1=z2，故流體在等直徑管的1、2兩截面間的阻力損失為
流體流經直管時的摩擦系數與阻力損失之間的關系可由范寧公式求得，其表達式為
由上面兩式得：
而
由此可見，摩擦系數與流體流動類型、管壁粗糙度等因素有關。由因此分析法整理可形象地表示為
式中：-----------直管阻力損失，J/kg；
------------摩擦阻力系數；
----------直管長度和管內徑，m；
---------流體流經直管的壓降，Pa；
-----------流體的密度，kg/m3；
-----------流體黏度，Pa.s；
-----------流體在管內的流速，m/s；
流體在一段水平等管徑管內流動時，測出一定流量下流體流經這段管路所產生的壓降，即可算得。兩截面壓差由差壓傳感器測得；流量由渦輪流量計測得，其值除以管道截面積即可求得流體平均流速。在已知管徑和平均流速的情況下，測定流體溫度，確定流體的密度和黏度，則可求出雷諾數，從而關聯出流體流過水平直管的摩擦系數與雷諾數的關系曲線圖。
2、求離心泵的特性曲線
三、實驗流程圖
流體力學實驗流程示意圖
轉子流量計
離心泵
壓力表
真空壓力表
水箱
閘閥1
閘閥2
球閥3
球閥2
球閥1
渦輪流量計
孔板流量計
?35×2鋼管
?35×2鋼管
?35×2銅管
?10×2鋼管
四、實驗操作步驟
1、求
λ
與Re的關系曲線
1)
根據現場實驗裝置，理清流程，檢查設備的完好性，熟悉各儀表的使用方法。
2)
打開控制柜面上的總電源開關，按下儀表開關，檢查無誤后按下水泵開關。
3)
打開球閥1，調節流量調節閘閥2使管內流量約為10.5，逐步減小流量，每次約減少0.5，待數據穩定后，記錄流量及壓差讀數，待流量減小到約為4后停止實驗。
4)
打開球閥2，關閉球閥1，重復步驟（3）。
5)
打開球閥2和最上層鋼管的閥，調節轉子流量計，使流量為40，逐步減小流量，每次約減少4，待數據穩定后，記錄流量及壓差讀數，待流量減小到約為4時停止實驗。完成直管阻力損失測定。
2、求離心泵的特性曲線
1)
根據現場實驗裝置，理清流程，檢查設備的完好性，熟悉各儀表的使用方法。
2)
打開控制柜面上的總電源開關，按下儀表開關，先關閉出口閥門，檢查無誤后按下水泵開關。
3)
打開球閥2，調節流量調節閥1使管內流量，先開至最大，再逐步減小流量，每次約減少1，待數據穩定后，記錄流量及壓差讀數，待流量減小到約為4后停止實驗，記錄9-10組數據。
4)
改變頻率為35Hz，重復操作（3），可以測定不同頻率下離心泵的特性曲線。
五、實驗數據記錄
1、設備參數：
；
；
2、實驗數據記錄
1）求
λ
與Re的關系曲線
銅管湍流
鋼管湍流
序號
qv(m3h)
?p(kpa)
序號
qv(m3h)
?p(kpa)
1
8.7
3.14
1
11.1
4.65
2
8.3
2.90
2
10.5
4.20
3
7.9
2.66
3
9.9
3.78
4
7.5
2.40
4
9.3
3.38
5
7.1
2.21
5
8.7
3.00
6
6.7
1.97
6
8.1
2.61
7
6.3
1.77
7
7.5
2.25
8
5.9
1.55
8
6.9
1.97
9
5.5
1.38
9
6.3
1.68
10
5.1
1.21
10
5.7
1.40
11
4.7
1.04
11
5.1
1.16
鋼管層流
序號
qv(Lh)
?p(pa)
1
40
935
2
36
701
3
32
500
4
28
402
5
24
340
6
20
290
7
16
230
8
12
165
9
8
116
10
4
58
2、求離心泵的特性曲線
30Hz離心泵數據記錄
序號
流量
真空表
壓力表
電機功率
1
15.65
-2200
28000
694
2
14.64
-2000
31000
666
3
13.65
-1800
37000
645
4
12.65
-1200
40000
615
5
11.62
200
42000
589
6
10.68
47000
565
7
9.66
100
50000
549
8
8.67
1000
51000
521
9
7.67
1500
55000
488
10
6.63
1800
59000
468
11
5.62
1800
60000
442
12
4.58
2000
67000
388
13
0.08
0.0022
0.083
166.9
35Hz離心泵數據記錄
序號
流量
真空表
壓力表
電機功率
1
18.27
-500
42000
1052
2
17.26
-400
48000
998
3
16.24
-300
51000
972
4
15.26
-300
56000
933
5
14.27
-200
61000
906
6
13.28
-200
65000
861
7
12.27
-200
68000
824
8
11.27
-100
71000
798
9
10.26
76000
758
10
9.26
-100
80000
725
11
8.26
82000
682
12
7.26
-100
89000
653
13
6.27
150
90000
626
14
5.26
180
100000
585
15
4.43
200
110000
528
六、典型計算
1、求
λ
與Re的關系曲線
以銅管湍流的第一組數據為例計算
T=22℃時，ρ≈997.044kg/m3
μ≈1.0×10-3Pa?s
以管中心線為基準面，在1、2截面間列伯努利方程
P1ρ+u12+gz1=P2ρ+u22+gz2+hf
因u1=u2，z1=z2，故流體在等徑管的1、2兩截面間的阻力損失為
hf=?Pρ=3.14*10001000=3.15J/kg
u=qvA=qvπ4d12=8.73600×0.0007548=3.202m/s
;
Re=duρμ=0.031×3.202×997.0440.001=98960.27
因為hf=λ?Pρ
;
所以λ=?Pρd1l2u2=3.15×0.0311.2×23.2022=0.01587
其他計算與此相同。
2、求離心泵的特性曲線
湍流銅管：管長L2=1.2m；管內徑d2=31mm
銅管湍流
序號
qv(m3h)
?p(kpa)
u(ms)
Re
λ
1
8.7
3.14
3.202
98960.27
0.01587
2
8.3
2.90
3.055
94410.37
0.01611
3
7.9
2.66
2.907
89860.48
0.01631
4
7.5
2.40
2.760
85310.58
0.01633
5
7.1
2.21
2.613
80760.68
0.01677
6
6.7
1.97
2.466
76210.78
0.01679
7
6.3
1.77
2.318
71660.89
0.01706
8
5.9
1.55
2.171
67110.99
0.01704
9
5.5
1.38
2.024
62561.09
0.01745
10
5.1
1.21
1.877
58011.19
0.01780
11
4.7
1.04
1.730
53461.3
0.01801
鋼管湍流
序號
qv(m3h)
?p(kpa)
u(ms)
Re
λ
1
11.1
4.65
4.085
126259.7
0.01444
2
10.5
4.20
3.864
119434.8
0.01458
3
9.9
3.78
3.643
112610
0.01476
4
9.3
3.38
3.423
105785.1
0.01495
5
8.7
3.00
3.202
98960.27
0.01517
6
8.1
2.61
2.981
92135.43
0.01522
7
7.5
2.25
2.760
85310.58
0.01530
8
6.9
1.97
2.539
78485.73
0.01583
9
6.3
1.68
2.318
71660.89
0.01620
10
5.7
1.40
2.098
64836.04
0.01649
11
5.1
1.16
1.877
58011.19
0.01706
湍流鋼管：管長L3=1.2m；管內徑d32=31mm
鋼管層流
層流鋼管：管長L1=2m；管內徑d1=6mm
序號
qv(Lh)
?p(pa)
u(ms)
Re
λ
1
40
935
0.393
2351.03
0.06084
2
36
701
0.353
2111.74
0.05631
3
32
500
0.314
1878.43
0.05083
4
28
402
0.275
1645.12
0.05338
5
24
340
0.236
1411.81
0.06145
6
20
290
0.196
1172.52
0.07547
7
16
230
0.157
939.22
0.09353
8
12
165
0.118
705.91
0.11928
9
8
116
0.079
472.60
0.18869
10
4
58
0.039
233.31
0.37737
2、離心泵的特性曲線
以第一組數據為例，n=30Hz
T=23℃時，ρ≈997.044Kg/m3
μ≈1.0×10-3Pa?s
以水平地面為基準面，離心泵進口壓力表為1-1截面，離心泵出口壓力表為2-2截面，在此兩截面之間列伯努利方程
P1ρg+u12g+z1+H=P2ρg+u22g+z2+Hf
因為
Hf≈0
;
所以H=
P2-P1ρg+u2-u12g+?Z
?Z=Z2-Z2=0.2m
;
進口直徑D=50mm
;
出口直徑d=40mm
u1=qvA1=qvπ4D2=15.653600×π4×0.052m/s=2.215m/s
;
u2=qvA2=qvπ4d2=15.653600×π4×0.042m/s=3.458m/s、
H=3.647mH2O
N=N電?η電?η傳
;
η電=0.75
;
η傳=0.95
N=694×0.75×0.95=494.5W
η=NtN
;
Nt=qHρg=3.647×15.65×997.044×9.81/3600W=155.26W
η=155.26494.5×100%=31.36%
序號
流量Qv(m3h)
揚程
軸功率
效率
1
15.65
3.647
494.5
31.36%
2
14.64
3.889
474.5
32.60%
3
13.65
4.440
459.6
35.83%
4
12.65
4.647
438.2
36.45%
5
11.62
4.672
419.7
35.15%
6
10.68
5.173
402.6
37.29%
7
9.66
5.439
391.2
36.49%
8
8.67
5.422
371.2
34.41%
9
7.67
5.756
347.7
34.50%
10
6.63
6.113
333.5
33.02%
11
5.62
6.197
314.9
30.04%
12
4.58
6.876
276.45
30.95%
30Hz離心泵的特性曲線
35Hz離心泵的特性曲線
序號
流量Qv(m3h)
揚程
軸功率
效率
1
18.27
5.036
749.55
33.35%
2
17.26
5.586
711.08
36.84%
3
16.24
5.833
692.55
37.16%
4
15.26
6.298
664.76
39.28%
5
14.27
6.756
645.53
40.58%
6
13.28
7.125
613.46
41.91%
7
12.27
7.394
587.10
41.99%
8
11.27
7.656
568.58
41.23%
9
10.26
8.125
540.08
41.94%
10
9.26
8.515
516.56
41.47%
11
8.26
8.684
485.93
40.11%
12
7.26
9.387
465.26
39.80%
13
6.27
9.444
446.03
36.07%
14
5.26
10.446
416.81
35.82%
15
4.43
11.455
376.20
36.65%
七、實驗結果分析與討論
1、求
λ
與Re的關系曲線
實驗結果：由關系曲線可以看出，鋼管層流實驗中，雷諾數與摩擦阻力系數在雙對數坐標中呈線性關系，摩擦阻力系數只與流動類型有關，且隨雷諾數的增加而減小，而與管壁粗糙度無關；在銅管湍流與鋼管湍流實驗中，摩擦阻力系數隨雷諾數增加而趨于一個定值，此時流體進入完全阻力平方區，摩擦阻力系數僅與管壁的相對粗糙度有關，與雷諾數的增加無關。
結果分析：實驗結果基本與理論相符合，但是也存在誤差，如：在鋼管層流實驗中，在雷諾數在1870~2000范圍內，雷諾數Re增大，λ并不隨Re增大而減小，反而增大。產生這種現象可能是因為在Re為1870~2000范圍內時已經非常接近于湍流，導致其規律與理論出現偏差。此外，還有可能是因為設備本身存在的誤差，即流量調小至一定程度時，無法保證對流量的精準調節，使結果出現誤差。
減小誤差的措施：a.在實驗正式開始前對設備進行檢查，確認設備無漏水等現象再開始實驗；b.進行流量調節時，每次應以相同幅度減小c.調節好流量后，應等待3分鐘，等讀數穩定后再進行讀數。
2、離心泵的特性曲線
實驗結果：有實驗數據和曲線圖可以看出，揚程隨流量的增加而降低，軸功率隨流量的增加而升高，效率隨流量的增加先升高后降低。隨著轉速增大，三者均增大，由實驗結果可以看出，基本符合Qv＇Qv=n＇n、H＇H=n＇n2、N＇N=n＇n3的速度三角形關系。
結果分析：實驗結果與理論規律基本符合，在轉速為35Hz時結果較理想，但是在轉速為30Hz時，雖然符合基本規律，但是效率明顯過低。造成這種現象的主要原因是轉速過低，設備存在的設備誤差更大，改善方法是在較高轉速下進行實驗。
減小誤差的方法：a.在實驗正式開始前對設備進行檢查，確認設備無漏水等現象再開始實驗；b.進行流量調節時，每次應以相同幅度減小c.調節好流量后，應等待3分鐘，等讀數穩定后再進行讀數。d.在轉速稍高的條件下進行實驗。e.讀數壓力表時指針擺動幅度大，應在均勻擺動時取其中間值。
六、實驗思考與討論問題
1、直管阻力產生的原因是什么？如何測定與計算？
答：流體有粘性，管壁與流體間存在摩擦阻力。用壓力計測定所測流體在所測水平等徑管內流動的壓差,一定要水平等徑，p=ρhf就可求得直管阻力。
2、影響本實驗測量準確度的原因有哪些？怎樣才能測準數據？
答：管內是否混入氣泡，流體流動是否穩定。排出管內氣泡，改變流速后等待2~3min待流體流動穩定后記錄數據。
3、水平或垂直管中，對相同直徑、相同實驗條件下所測出的流體的阻力損失是否相同？
題目：
考慮線性方程組，，，編制一個能自動選取主元，又能手動選取主元的求解線性代數方程組的Gauss消去過程。
（1）取矩陣，，則方程有解。取計算矩陣的條件數。分別用順序Gauss消元、列主元Gauss消元和完全選主元Gauss消元方法求解，結果如何？
（2）現選擇程序中手動選取主元的功能，每步消去過程都選取模最小或按模盡可能小的元素作為主元進行消元，觀察并記錄計算結果，若每步消去過程總選取按模最大的元素作為主元，結果又如何？分析實驗的結果。
（3）取矩陣階數n=20或者更大，重復上述實驗過程，觀察記錄并分析不同的問題及消去過程中選擇不同的主元時計算結果的差異，說明主元素的選取在消去過程中的作用。
（4）選取其他你感興趣的問題或者隨機生成的矩陣，計算其條件數，重復上述實驗，觀察記錄并分析實驗的結果。
1.
算法介紹
首先，分析各種算法消去過程的計算公式，
順序高斯消去法：
第k步消去中，設增廣矩陣中的元素（若等于零則可以判定系數矩陣為奇異矩陣，停止計算），則對k行以下各行計算，分別用乘以增廣矩陣的第行并加到第行，則可將增廣矩陣中第列中以下的元素消為零；重復此方法，從第1步進行到第n-1步，則可以得到最終的增廣矩陣，即；
列主元高斯消去法：
第k步消去中，在增廣矩陣中的子方陣中，選取使得，當時，對中第行與第行交換，然后按照和順序消去法相同的步驟進行。重復此方法，從第1步進行第n-1步，就可以得到最終的增廣矩陣，即；
完全主元高斯消去法：
第k步消去中，在增廣矩陣中對應的子方陣中，選取使得，若或，則對中第行與第行、第列與第列交換，然后按照和順序消去法相同的步驟進行即可。重復此方法，從第1步進行到第n-1步，就可以得到最終的增廣矩陣，即；
接下來，分析回代過程求解的公式，容易看出，對上述任一種消元法，均有以下計算公式：
2.
實驗程序的設計
一、輸入實驗要求及初始條件；
二、計算系數矩陣A的條件數及方程組的理論解；
三、對各不同方法編程計算，并輸出最終計算結果。
3.
計算結果及分析
（1）
先計算系數矩陣的條件數，結果如下，
可知系數矩陣的條件數較大，故此問題屬于病態問題，
b或A的擾動都可能引起解的較大誤差；
采用順序高斯消去法，計算結果為：
最終解為x=(1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000001,
0.999999999999998,
1.000000000000004,
0.999999999999993,
1.000000000000012,
0.999999999999979,
1.000000000000028)T
使用無窮范數衡量誤差，得到=2.842170943040401e-14，可以發現，采用順序高斯消元法求得的解與精確解之間誤差較小。通過進一步觀察，可以發現，按照順序高斯消去法計算時，其選取的主元值和矩陣中其他元素大小相近，因此順序高斯消去法方式并沒有對結果造成特別大的影響。
若采用列主元高斯消元法，則結果為：
最終解為x=(1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000)T
同樣使用無窮范數衡量誤差，有=0；
若使用完全主元高斯消元法，則結果為
最終解x=(1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000,
1.000000000000000)T
同樣使用無窮范數衡量誤差，有=0；
（2）
若每步都選取模最小或盡可能小的元素為主元，則計算結果為
最終解x=(1.000000000000000
1.000000000000000
1.000000000000000
1.000000000000001
0.999999999999998
1.000000000000004
0.999999999999993
1.000000000000012
0.999999999999979
1.000000000000028)T
使用無窮范數衡量誤差，有為2.842170943040401e-14；而完全主元消去法的誤差為=0。
從（1）和（2）的實驗結果可以發現，列主元消去法和完全主元消去法都得到了精確解，而順序高斯消去法和以模盡量小的元素為主元的消去法沒有得到精確解。在后兩種消去法中，由于程序計算時的舍入誤差，對最終結果產生了一定的影響，但由于方程組的維度較低，并且元素之間相差不大，所以誤差仍比較小。
為進一步分析，計算上述4種方法每步選取的主元數值，并列表進行比較，結果如下：
第n次消元
順序
列主元
完全主元
模最小
1
6.000000000000000
8
8
6.000000000000000
2
4.666666666666667
8
8
4.666666666666667
3
4.285714285714286
8
8
4.285714285714286
4
4.133333333333333
8
8
4.133333333333333
5
4.064516129032258
8
8
4.064516129032258
6
4.031746031746032
8
8
4.031746031746032
7
4.015748031496063
8
8
4.015748031496063
8
4.007843137254902
8
8
4.007843137254902
9
4.003913894324853
8
8
4.003913894324853
10
4.001955034213099
0.015617370605469
0.015617370605469
4.001955034213099
從上表可以發現，對這個方程組而言，順序高斯消去選取的主元恰好事模盡量小的元素，而由于列主元和完全主元選取的元素為8，與4在數量級上差別小，所以計算過程中的累積誤差也較小，最終4種方法的輸出結果均較為精確。
在這里，具體解釋一下順序法與模最小法的計算結果完全一致的原因。該矩陣在消元過程中，每次選取主元的一列只有兩個非零元素，對角線上的元素為4左右，而其正下方的元素為8，該列其余位置的元素均為0。在這樣的情況下，默認的主元也就是該列最小的主元，因此兩種方法所得到的計算結果是一致的。
理論上說，完全高斯消去法的誤差最小，其次是列主元高斯消去法，而選取模最小的元素作為主元時的誤差最大，但是由于方程組的特殊性（元素相差不大并且維度不高），這個理論現象在這里并沒有充分體現出來。
（3）
時，重復上述實驗過程，各種方法的計算結果如下所示，在這里，仍采用無窮范數衡量絕對誤差。
順序高斯消去法
列主元高斯消去
完全主元高斯消去
選取模最小或盡可能小元素作為主元消去
X
1.000000000000000
1.000000000000000
1.000000000000000
1.000000000000001
0.999999999999998
1.000000000000004
0.999999999999993
1.000000000000014
0.999999999999972
1.000000000000057
0.999999999999886
1.000000000000227
0.999999999999547
1.000000000000902
0.999999999998209
1.000000000003524
0.999999999993179
1.000000000012732
0.999999999978173
1.000000000029102
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1.000000000000000
1.000000000000000
1.000000000000000
1.000000000000001
0.999999999999998
1.000000000000004
0.999999999999993
1.000000000000014
0.999999999999972
1.000000000000057
0.999999999999886
1.000000000000227
0.999999999999547
1.000000000000902
0.999999999998209
1.000000000003524
0.999999999993179
1.000000000012732
0.999999999978173
1.000000000029102
2.910205409989430e-11
2.910205409989430e-11
可以看出，此時列主元和完全主元的計算結果仍為精確值，而順序高斯消去和模盡可能小方法仍然產生了一定的誤差，并且兩者的誤差一致。與n=10時候的誤差比相比，n=20時的誤差增長了大約1000倍，這是由于計算過程中舍入誤差的不斷累積所致。所以，如果進一步增加矩陣的維數，應該可以看出更明顯的現象。
（4）
不同矩陣維度下的誤差如下，在這里，為方便起見，選取2-條件數對不同維度的系數矩陣進行比較。
維度
條件數
順序消去
列主元
完全主元
模盡量小
1.7e+3
2.84e-14
2.84e-14
1.8e+6
2.91e-11
2.91e-11
5.7e+7
9.31e-10
9.31e-10
1.8e+9
2.98e-08
2.98e-08
1.9e+12
3.05e-05
3.05e-05
3.8e+16
3.28e+04
3.88e-12
3.88e-12
3.28e+04
8.5e+16
3.52e+13
4.2e-3
4.2e-3
3.52e+13
從上表可以看出，隨著維度的增加，不同方法對計算誤差的影響逐漸體現，并且增長較快，這是由于舍入誤差逐步累計而造成的。不過，方法二與方法三在維度小于40的情況下都得到了精確解，這兩種方法的累計誤差遠比方法一和方法四慢；同樣地，出于與前面相同的原因，方法一與方法四的計算結果保持一致，方法二與方法三的計算結果保持一致。
4.
結論
本文矩陣中的元素差別不大，模最大和模最小的元素并沒有數量級上的差異，因此，不同的主元選取方式對計算結果的影響在維度較低的情況下并不明顯，四種方法都足夠精確。
對比四種方法，可以發現采用列主元高斯消去或者完全主元高斯消去法，可以盡量抑制誤差，算法最為精確。不過，對于低階的矩陣來說，四種方法求解出來的結果誤差均較小。
另外，由于完全選主元方法在選主元的過程中計算量較大，而且可以發現列主元法已經可以達到很高的精確程度，因而在實際計算中可以選用列主元法進行計算。
附錄：程序代碼
clear
clc;
format
long;
%方法選擇
n=input(＇矩陣A階數:n=＇);
disp(＇選取求解方式＇);
disp(＇1
順序Gauss消元法，2
列主元Gauss消元法，3
完全選主元Gauss消元法，4
模最小或近可能小的元素作為主元＇);
a=input(＇求解方式序號：＇);
%賦值A和b
A=zeros(n,n);
b=zeros(n,1);
for
i=1:n
A(i,i)=6;
if
i>1
A(i,i-1)=8;
end
if
i
A(i,i+1)=1;
end
end
for
i=1:n
for
j=1:n
b(i)=b(i)+A(i,j);
end
end
disp(＇給定系數矩陣為：＇);
A
disp(＇右端向量為：＇);
b
%求條件數及理論解
disp(＇線性方程組的精確解：＇);
X=(A＼b)＇
fprintf(＇矩陣A的1-條件數:
%f
＼n＇,cond(A,1));
fprintf(＇矩陣A的2-條件數:
%f
＼n＇,cond(A));
fprintf(＇矩陣A的無窮-條件數:
%f
＼n＇,cond(A,inf));
%順序Gauss消元法
if
a==1
A1=A;b1=b;
for
k=1:n
if
A1(k,k)==0
disp(＇主元為零，順序Gauss消元法無法進行＇);
break
end
fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A1(k,k))
%disp(＇此次消元后系數矩陣為：＇);
%A1
for
p=k+1:n
l=A1(p,k)/A1(k,k);
A1(p,k:n)=A1(p,k:n)-l*A1(k,k:n);
b1(p)=b1(p)-l*b1(k);
end
end
x1(n)=b1(n)/A1(n,n);
for
k=n-1:-1:1
for
w=k+1:n
b1(k)=b1(k)-A1(k,w)*x1(w);
end
x1(k)=b1(k)/A1(k,k);
end
disp(＇順序Gauss消元法解為:＇);
disp(x1);
disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);
norm(x1-X,inf)
end
%列主元Gauss消元法
if
a==2
A2=A;b2=b;
for
k=1:n
[max_i,max_j]=find(A2(:,k)==max(abs(A2(k:n,k))));
if
max_i~=k
A2_change=A2(k,:);
A2(k,:)=A2(max_i,:);
A2(max_i,:)=A2_change;
b2_change=b2(k);
b2(k)=b2(max_i);
b2(max_i)=b2_change;
end
if
A2(k,k)==0
disp(＇主元為零，列主元Gauss消元法無法進行＇);
break
end
fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A2(k,k))
%disp(＇此次消元后系數矩陣為：＇);
%A2
for
p=k+1:n
l=A2(p,k)/A2(k,k);
A2(p,k:n)=A2(p,k:n)-l*A2(k,k:n);
b2(p)=b2(p)-l*b2(k);
end
end
x2(n)=b2(n)/A2(n,n);
for
k=n-1:-1:1
for
w=k+1:n
b2(k)=b2(k)-A2(k,w)*x2(w);
end
x2(k)=b2(k)/A2(k,k);
end
disp(＇列主元Gauss消元法解為:＇);
disp(x2);
disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);
norm(x2-X,inf)
end
%完全選主元Gauss消元法
if
a==3
A3=A;b3=b;
for
k=1:n
VV=eye(n);
[max_i,max_j]=find(A3(k:n,k:n)==max(max(abs(A3(k:n,k:n)))));
if
numel(max_i)==0
[max_i,max_j]=find(A3(k:n,k:n)==-max(max(abs(A3(k:n,k:n)))));
end
W=eye(n);
W(max_i(1)+k-1,max_i(1)+k-1)=0;
W(k,k)=0;
W(max_i(1)+k-1,k)=1;
W(k,max_i(1)+k-1)=1;
V=eye(n);
V(k,k)=0;
V(max_j(1)+k-1,max_j(1)+k-1)=0;
V(k,max_j(1)+k-1)=1;
V(max_j(1)+k-1,k)=1;
A3=W*A3*V;
b3=W*b3;
VV=VV*V;
if
A3(k,k)==0
disp(＇主元為零，完全選主元Gauss消元法無法進行＇);
break
end
fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A3(k,k))
%disp(＇此次消元后系數矩陣為：＇);
%A3
for
p=k+1:n
l=A3(p,k)/A3(k,k);
A3(p,k:n)=A3(p,k:n)-l*A3(k,k:n);
b3(p)=b3(p)-l*b3(k);
end
end
x3(n)=b3(n)/A3(n,n);
for
k=n-1:-1:1
for
w=k+1:n
b3(k)=b3(k)-A3(k,w)*x3(w);
end
x3(k)=b3(k)/A3(k,k);
end
disp(＇完全選主元Gauss消元法解為:＇);
disp(x3);
disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);
norm(x3-X,inf)
end
%模最小或近可能小的元素作為主元
if
a==4
A4=A;b4=b;
for
k=1:n
AA=A4;
AA(AA==0)=NaN;
[min_i,j]=find(AA(k:n,k)==min(abs(AA(k:n,k))));
if
numel(min_i)==0
[min_i,j]=find(AA(k:n,k)==-min(abs(AA(k:n,k:n))));
end
W=eye(n);
W(min_i(1)+k-1,min_i(1)+k-1)=0;
W(k,k)=0;
W(min_i(1)+k-1,k)=1;
W(k,min_i(1)+k-1)=1;
A4=W*A4;
b4=W*b4;
if
A4(k,k)==0
disp(＇主元為零，模最小Gauss消元法無法進行＇);
break
end
fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A4(k,k))
%A4
for
p=k+1:n
l=A4(p,k)/A4(k,k);
A4(p,k:n)=A4(p,k:n)-l*A4(k,k:n);
b4(p)=b4(p)-l*b4(k);
end
end
x4(n)=b4(n)/A4(n,n);
for
k=n-1:-1:1
for
w=k+1:n
b4(k)=b4(k)-A4(k,w)*x4(w);
end
x4(k)=b4(k)/A4(k,k);
end
disp(＇模最小Gauss消元法解為:＇);
disp(x4);
disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);
norm(x4-X,inf)
end
二、實驗3.3
題目：
考慮方程組的解，其中系數矩陣H為Hilbert矩陣：
這是一個著名的病態問題。通過首先給定解（例如取為各個分量均為1）再計算出右端的辦法給出確定的問題。
（1）選擇問題的維數為6，分別用Gauss消去法（即LU分解）、J迭代法、GS迭代法和SOR迭代法求解方程組，其各自的結果如何？將計算結果與問題的解比較，結論如何。
（2）逐步增大問題的維數，仍用上述的方法來解它們，計算的結果如何？計算的結果說明的什么？
（3）討論病態問題求解的算法。
1.
算法設計
對任意線性方程組，分析各種方法的計算公式如下，
（1）Gauss消去法：
首先對系數矩陣進行LU分解，有，則原方程轉化為，令，則原方程可以分為兩步回代求解：
具體方法這里不再贅述。
（2）J迭代法：
首先分解，再構造迭代矩陣，其中
，進行迭代計算，直到誤差滿足要求。
（3）GS迭代法：
首先分解，再構造迭代矩陣
，其中
，進行迭代計算，直到誤差滿足要求。
（4）SOR迭代法：
首先分解，再構造迭代矩陣
，其中，進行迭代計算，直到誤差滿足要求。
2.
實驗過程
一、根據維度n確定矩陣H的各個元素和b的各個分量值；
二、選擇計算方法（
Gauss消去法，J迭代法，GS迭代法，SOR迭代法），對迭代法設定初值，此外SOR方法還需要設定松弛因子；
三、進行計算，直至滿足誤差要求（對迭代法，設定相鄰兩次迭代結果之差的無窮范數小于0.0001；
對SOR方法，設定為輸出迭代100次之后的結果及誤差值），輸出實驗結果。
3.
計算結果及分析
（1）時，問題可以具體定義為
計算結果如下，
Gauss消去法
第1次消元所選取的主元是：1
第2次消元所選取的主元是：0.0833333
第3次消元所選取的主元是：0.00555556
第4次消元所選取的主元是：0.000357143
第5次消元所選取的主元是：2.26757e-05
第6次消元所選取的主元是：1.43155e-06
解得X=(0.999999999999228
1.000000000021937
0.999999999851792
1.000000000385369
0.999999999574584
1.000000000167680)T
使用無窮范數衡量誤差，可得=4.254160357319847e-10；
J迭代法
設定迭代初值為零，計算得到
J法的迭代矩陣B的譜半徑為4.30853＞1，所以J法不收斂；
GS迭代法
設定迭代初值為零，計算得到GS法的迭代矩陣G的譜半徑為：0.999998＜1，故GS法收斂，經過541次迭代計算后，結果為X=(1.001178105812706
0.999144082651860
0.968929093984902
1.047045569989162
1.027323158370281
0.954352032784608)T
使用無窮范數衡量誤差，有=0.047045569989162；
SOR迭代法
設定迭代初值為零向量，并設定，計算得到SOR法迭代矩陣譜半徑為0.999999433815223，經過100次迭代后的計算結果為
X=(1.003380614145078
0.962420297458423
1.031857023134559
1.061814901289881
1.014037815827164
0.917673642493527)T；
使用無窮范數衡量誤差，有=0.082326357506473；
對SOR方法，可變，改變值，計算結果可以列表如下
迭代次數
100
100
100
100
迭代矩陣的譜半徑
0.999999433815223
0.999998867083155
0.999996830135013
0.999982309342386
X
1.003653917714694
0.974666041209353
1.011814573842440
1.042837929171827
1.017190220902681
0.945462001336268
1.014676015634604
0.896636864424096
1.090444578936265
1.107070542628148
1.006315452225331
0.873244842279255
1.028022215505147
0.790604920509843
1.267167365524072
1.061689730857891
0.990084054872602
0.846005956774467
1.051857392323966
0.653408758549156
1.486449891152510
0.783650360698119
1.349665420488270
0.664202350634588
0.054537998663732
0.126755157720745
0.267167365524072
0.486449891152510
可以發現，松弛因子的取值對迭代速度造成了不同的影響，上述四種方法中，松弛因子=0.5時，收斂相對較快。
綜上，四種算法的結果列表如下：
算法
Gauss消去法
Jacobi法
GS法
SOR法（取）
迭代次數
--
不收斂
541
100
迭代矩陣的譜半徑
--
4.30853
0.999998
0.999999433815223
X
0.999999999999228
1.000000000021937
0.999999999851792
1.000000000385369
0.999999999574584
1.000000000167680
--
1.001178105812706
0.999144082651860
0.968929093984902
1.047045569989162
1.027323158370281
0.954352032784608
1.003380614145078
0.962420297458423
1.031857023134559
1.061814901289881
1.014037815827164
0.917673642493527
4.254160357319847e-10
--
0.047045569989162
0.082326357506473
計算可得，矩陣H的條件數為>>1，所以這是一個病態問題。由上表可以看出，四種方法的求解都存在一定的誤差。下面分析誤差的來源：
LU分解方法的誤差存在主要是由于Hilbert矩陣各元素由分數形式轉換為小數形式時，不能除盡情況下會出現舍入誤差，在進行LU分解時也存在這個問題，所以最后得到的結果不是方程的精確解
，但結果顯示該方法的誤差非常?。?/p>
Jacobi迭代矩陣的譜半徑為4.30853，故此迭代法不收斂；
GS迭代法在迭代次數為541次時得到了方程的近似解，其誤差約為0.05
，比較大。GS迭代矩陣的譜半徑為0.999998，很接近1，所以GS迭代法收斂速度較慢；
SOR迭代法在迭代次數為100次時誤差約為0.08，誤差較大。SOR迭代矩陣的譜半徑為0.999999，也很接近1，所以時SOR迭代法收斂速度不是很快，但是相比于GS法，在迭代速度方面已經有了明顯的提高；另外，對不同的，SOR方法的迭代速度會相應有變化，如果選用最佳松弛因子，可以實現更快的收斂；
（2）
考慮不同維度的情況，時，
算法
Gauss消去
J法
GS法
SOR法（w=0.5）
計算結果
0.999999999966269
1.000000001809060
0.999999976372676
1.000000127868103
0.999999655764116
1.000000487042164
0.999999653427125
1.000000097774747
--
0.997829221945349
1.037526203106839
0.896973261976015
1.020345136375036
1.069071166932576
1.051179995036612
0.996814757185364
0.926343237325536
1.012938972275634
0.939713836855171
0.988261805073081
1.064637090535154
1.083633345093974
1.045060177115514
0.970603024778469
0.880212649657655
迭代次數
--
--
356
100
譜半徑
--
6.04213
1
0.999999999208776
--
時，
算法
Gauss消去法
Jacobi法
GS法
SOR法（w=0.5）
計算結果
0.999999994751197
1.000000546746354
0.999985868343700
1.000157549468631
0.999063537004329
1.003286333127805
0.992855789229370
1.009726486881556
0.991930155925812
1.003729850349020
0.999263885025643
--
0.997442073306751
1.019069909358409
0.992278247786739
0.956441858313237
0.986420333361353
1.021301611956591
1.038701026806608
1.035942773498533
1.016693763149422
0.985716454946250
0.947181287500697
1.015776039786572
0.966429147064483
0.928674868157910
0.996931548482727
1.066737803913537
1.097792430596468
1.088030440855069
1.048110620811192
0.989919418572424
0.922840813704142
0.853252417221922
迭代次數
--
--
1019
100
譜半徑
--
8.64964
1
0.999999999999966
--
時
算法
Gauss消去法
Jacobi法
GS法
SOR法（w=0.5）
計算結果
0.999999968723799
1.000002417094896
0.999994922439769
0.998640261957706
1.025668111139297
0.781933485305194
2.066840925345890
-2.279036697492128
7.532393125791018
-7.355047567109081
7.380667063930484
-1.129041418095142
0.425748747257065
1.733284233971601
0.817952344733362
--
不收斂
1.004385740641590
1.046346067877554
0.907178347707729
0.905763455949053
0.972521802788457
1.043731445367903
1.091535169448764
1.110090020703944
1.103129684679768
1.077168651146056
1.038514736265176
0.992259990832041
0.942151390478003
0.890785366684065
0.839876442493220
迭代次數
--
--
262
100
譜半徑
--
6.04213
＞1
1.000000000000000
8.355047567109082
--
--
0.160123557506780
分析以上結果可以發現，隨著n值的增加，Gauss消去法誤差逐漸增大，而且誤差增大的速度很快，在維數小于等于10情況下，Gauss消去法得到的結果誤差較小；但當維數達到15時，計算結果誤差已經達到精確解的很多倍；
J法迭代不收斂，無論n如何取值，其譜半徑始終大于1，因而J法不收斂，所以J迭代法不能用于Hilbert矩陣的求解；
對于GS迭代法和SOR迭代法，兩種方法均收斂，GS迭代法是SOR迭代法松弛因子取值為1的特例，SOR方法受到取值的影響，會有不同的收斂情況?？梢缘贸鯣S迭代矩陣的譜半徑小于1但是很接近1，收斂速度很慢。雖然隨著維數的增大，所需迭代的次數逐漸減少，但是當維數達到15的時候，GS法已經不再收斂。因此可以得出結論，GS迭代方法在Hilbert矩陣維數較低時，能夠在一定程度上滿足迭代求解的需求，不過迭代的速度很慢。另外，隨著矩陣維數的增加，
SOR法的誤差水平基本穩定，而且誤差在可以接受的范圍之內。
經過比較可以得出結論，如果求解較低維度的Hibert矩陣問題，Gauss消去法、GS迭代法和SOR迭代法均可使用，且Gauss消去法的結果精確度較高；如果需要求解較高維度的Hibert矩陣問題，只有采用SOR迭代法。
（3）
系數矩陣的條件數較大時，為病態方程。由實驗可知，Gauss法在解上述方程時，結果存在很大的誤差。而對于收斂的迭代法，可以通過選取最優松弛因子的方法來求解，雖然迭代次數相對較多，但是結果較為精確。
總體來看，對于一般病態方程組的求解，可以采用以下方式：
1.
低維度下采用Gauss消去法直接求解是可行的；
Jacobi迭代方法不適宜于求解病態問題；
GS迭代方法可以解決維數較低的病態問題，但其譜半徑非常趨近于1，導致迭代算法收斂速度很慢，維數較大的時候，GS法也不再收斂；
SOR方法較適合于求解病態問題，特別是矩陣維數較高的時候，其優勢更為明顯。
2.
采用高精度的運算，如選用雙倍或更多倍字長的運算，可以提高收斂速度；
3.
可以對原方程組作某些預處理，從而有效降低系數矩陣的條件數。
4.
實驗結論
（1）對Hibert矩陣問題，其條件數會隨著維度的增加迅速增加，病態性會越來越明顯；在維度較低的時候，Gauss消去法、GS迭代法和SOR迭代法均可使用，且可以優先使用Gauss消去法；如果需要求解較高維度的Hibert矩陣問題，只有SOR迭代法能夠求解。
（2）SOR方法比較適合于求解病態問題，特別是矩陣維數較高的時候，其優點更為明顯。從本次實驗可以看出，隨著矩陣維數的增大，SOR方法所需的迭代次數減少，而且誤差基本穩定，是解決病態問題的適宜方法。
附錄：程序代碼
clear
all
clc;
format
long;
%矩陣賦值
n=input(＇矩陣H的階數:n=＇);
for
i=1:n
for
j=1:n
H(i,j)=1/(i+j-1);
end
end
b=H*ones(n,1);
disp(＇H矩陣為：＇);
H
disp(＇向量b：＇);
b
%方法選擇
disp(＇選取求解方式＇);
disp(＇1
Gauss消去法，2
J迭代法，3
GS迭代法，4
SOR迭代法＇);
a=input(＇求解方式序號：＇);
%Gauss消去法
if
a==1;
H1=H;b1=b;
for
k=1:n
if
H1(k,k)==0
disp(＇主元為零，Gauss消去法無法進行＇);
break
end
fprintf(＇第%d次消元所選取的主元是：%g＼n＇,k,H1(k,k))
for
p=k+1:n
m5=-H1(p,k)/H1(k,k);
H1(p,k:n)=H1(p,k:n)+m5*H1(k,k:n);
b1(p)=b1(p)+m5*b1(k);
end
end
x1(n)=b1(n)/H1(n,n);
for
k=n-1:-1:1
for
v=k+1:n
b1(k)=b1(k)-H1(k,v)*x1(v);
end
x1(k)=b1(k)/H1(k,k);
end
disp(＇Gauss消去法解為:＇);
disp(x1);
disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);
norm((x1-a),inf)
end
D=diag(diag(H));
L=-tril(H,-1);
U=-triu(H,1);
%J迭代法
if
a==2;
%給定初始x0
ini=input(＇初始值設定:x0=＇);
x0(:,1)=ini*diag(ones(n));
disp(＇初始解向量為:＇);
x0
xj(:,1)=x0(:,1);
B=(D^(-1))*(L+U);
f=(D^(-1))*b;
fprintf(＇(J法B矩陣譜半徑為：%g＼n＇,vrho(B));
if
vrho(B)
for
m2=1:5000
xj(:,m2+1)=B*xj(:,m2)+fj;
if
norm((xj(:,m2+1)-xj(:,m2)),inf)
break
end
end
disp(＇J法計算結果為:＇);
xj(:,m2+1)
disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);
norm((xj(:,m2+1)-diag(ones(n))),inf)
disp(＇J迭代法迭代次數:＇);
m2
else
disp(＇由于B矩陣譜半徑大于1，因而J法不收斂＇);
end
end
%GS迭代法
if
a==3;
%給定初始x0
ini=input(＇初始值設定:x0=＇);
x0(:,1)=ini*diag(ones(n));
disp(＇初始解向量為:＇);
x0
xG(:,1)=x0(:,1);
G=inv(D-L)*U;
fG=inv(D-L)*b;
fprintf(＇GS法G矩陣譜半徑為：%g＼n＇,vrho(G));
if
vrho(G)
for
m3=1:5000
xG(:,m3+1)=G*xG(:,m3)+fG;
if
norm((xG(:,m3+1)-xG(:,m3)),inf)
break;
end
end
disp(＇GS迭代法計算結果:＇);
xG(:,m3+1)
disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);
norm((xG(:,m3+1)-diag(ones(n))),inf)
disp(＇GS迭代法迭代次數:＇);
m3
else
disp(＇由于G矩陣譜半徑大于1，因而GS法不收斂＇);
end
end
%SOR迭代法
if
a==4;
%給定初始x0
ini=input(＇初始值設定:x0=＇);
x0(:,1)=ini*diag(ones(n));
disp(＇初始解向量為:＇);
x0
A=H;
for
i=1:n
b(i)=sum(A(i,:));
end
x_star=ones(n,1);
format
long
w=input(＇松弛因子:w=＇);
Lw=inv(D-w*L)*((1-w)*D+w*U);
f=w*inv(D-w*L)*b;
disp(＇迭代矩陣的譜半徑：＇)
p=vrho(Lw)
time_max=100;%迭代次數
x=zeros(n,1);%迭代初值
for
i=1:time_max
x=Lw*x+f;
end
disp(＇SOR迭代法得到的解為＇);
x
disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);
norm((x_star-x),inf)
end
pause
三、實驗4.1
題目：
對牛頓法和擬牛頓法。進行非線性方程組的數值求解
（1）用上述兩種方法，分別計算下面的兩個例子。在達到精度相同的前提下，比較其迭代次數、CPU時間等。
（2）取其他初值，結果又如何？反復選取不同的初值，比較其結果。
（3）總結歸納你的實驗結果，試說明各種方法適用的問題。
1.
算法設計
對需要求解的非線性方程組而言，牛頓法和擬牛頓法的迭代公式如下，
（1）牛頓法：
牛頓法為單步迭代法，需要取一個初值。
（2）擬牛頓法：（Broyden秩1法）
其中，
擬牛頓法不需要求解的導數，因此節省了大量的運算時間，但需要給定矩陣的初值，取為。
2.
實驗過程
一、輸入初值；
二、根據誤差要求，按公式進行迭代計算；
三、輸出數據；
3.
計算結果及分析
（1）首先求解方程組（1），在這里，設定精度要求為，
方法
牛頓法
擬牛頓法
初始值
計算結果X
x1
0.905539609855914
0.905539493347151
x2
1.085219168370031
1.085218882394940
x3
0.672193668718306
0.672193293825304
迭代次數
3
13
CPU計算時間/s
3.777815
2.739349
可以看出，在初始值相同情況下，牛頓法和擬牛頓法在達到同樣計算精度情況下得到的結果基本相同，但牛頓法的迭代次數明顯要少一些，但是，由于每次迭代都需要求解矩陣的逆，所以牛頓法每次迭代的CPU計算時間更長。
之后求解方程組（2），同樣設定精度要求為
方法
牛頓法
擬牛頓法
初始值
計算結果X
x1
0.500000000009699
0.499999994673600
x2
0.000000001063428
0.000000572701856
x3
-0.523598775570483
-0.523598762908871
迭代次數
4
12
CPU計算時間/s
2.722437
3.920195
同樣地，可以看出，在初始值相同情況下，牛頓法和擬牛頓法在達到同樣計算精度情況下得到的結果是基本相同的，但牛頓法的迭代次數明顯要少，但同樣的，由于每次迭代中有求解矩陣的逆的運算，牛頓法每次迭代的CPU計算時間較長。
（2）對方程組（1），取其他初值，計算結果列表如下，同樣設定精度要求為
初始值
方法
牛頓法
擬牛頓法
計算結果
0.905539609855914
1.085219168370031
0.672193668718305
9.211852562357894
-5.574005400255346
18.118173639381205
迭代次數
4
58
CPU計算時間/s
3.907164
4.818019
計算結果
0.905539609855914
1.085219168370031
0.672193668718305
9.211849682114591
-5.573999165383549
18.118182491302807
迭代次數
4
2735
CPU計算時間/s
8.127286
5.626023
計算結果
0.905539609855914
1.085219168370031
0.672193668718306
0.905539493347151
1.085218882394940
0.672193293825304
迭代次數
3
13
CPU計算時間/s
3.777815
2.739349
計算結果
0.905539609855914
1.085219168370031
0.672193668718306
0.905548384395773
1.085220084502458
0.672219278250136
迭代次數
4
188
CPU計算時間/s
3.835697
2.879070
計算結果
9.211852448563722
-5.574005155684773
18.118173976918605
Matlab警告矩陣接近奇異值，程序進入長期循環計算中
迭代次數
19
--
CPU計算時間/s
4.033868
--
計算結果
0.905539609857335
1.085219168371536
0.672193668734922
Matlab警告矩陣接近奇異值，程序進入長期循環計算中
迭代次數
13
--
CPU計算時間/s
12.243263
--
從上表可以發現，方程組（1）存在另一個在(9.2,
-5.6,
18.1)T附近的不動點，初值的選取會直接影響到牛頓法和擬牛頓法最后的收斂點。
總的來說，設定的初值離不動點越遠，需要的迭代次數越多，因而初始值的選取非常重要，合適的初值可以更快地收斂，如果初始值偏離精確解較遠，會出現迭代次數增加直至無法收斂的情況；
由于擬牛頓法是一種近似方法，擬牛頓法需要的的迭代次數明顯更多，而且收斂情況不如牛頓法好（初值不夠接近時，甚至會出現奇異矩陣的情況），但由于牛頓法的求解比較復雜，計算時間較長；
同樣的，對方程組（2），取其他初值，計算結果列表如下，同樣設定精度要求為
初始值
方法
牛頓法
擬牛頓法
計算結果
0.500000000009699
0.000000001063428
-0.523598775570483
0.499999994673600
0.000000572701856
-0.523598762908871
迭代次數
4
12
CPU計算時間/s
2.722437
3.920195
計算結果
0.500000000011085
0.000000001215427
-0.523598775566507
0.331099293590753
-0.260080189442266
76.532092226437129
迭代次數
5
57
CPU計算時間/s
5.047111
5.619752
計算結果
0.500000000000916
0.000000000100410
-0.523598775595672
1.0e+02
*
-0.001221250784775
-0.000149282572886
1.754185881622843
迭代次數
6
62
CPU計算時間/s
3.540668
3.387829
計算結果
0.500000000000152
0.000000000016711
-0.523598775597862
1.0e+04
*
0.000026556790770
-0.000020396841295
1.280853105748650
迭代次數
7
55
CPU計算時間/s
2.200571
2.640901
計算結果
0.500000000000005
0.000000000000503
-0.523598775598286
矩陣為奇異值，無法輸出準確結果
迭代次數
8
--
CPU計算時間/s
1.719072
--
計算結果
0.500000000002022
0.000000000221686
-0.523598775592500
矩陣為奇異值，無法輸出準確結果
迭代次數
149
--
CPU計算時間/s
2.797116
--
計算結果
矩陣為奇異值，無法輸出準確結果
矩陣為奇異值，無法輸出準確結果
迭代次數
--
--
CPU計算時間/s
--
--
在這里，與前文類似的發現不再贅述。
從這里看出，牛頓法可以在更大的區間上實現壓縮映射原理，可以在更大的范圍上選取初值并最終收斂到精確解附近；
在初始值較接近于不動點時，牛頓法和擬牛頓法計算所得到的結果是基本相同的，雖然迭代次數有所差別，但計算總的所需時間相近。
（3）
牛頓法在迭代過程中用到了矩陣的求逆，其迭代收斂的充分條件是迭代滿足區間上的映內性，對于矩陣的求逆過程比較簡單，所以在較大區間內滿足映內性的問題適合應用牛頓法進行計算。一般而言，對于函數單調或者具有單值特性的函數適合應用牛頓法，其對初始值敏感程度較低，算法具有很好的收斂性。
另外，需要說明的是，每次計算給出的CPU時間與計算機當時的運行狀態有關，同時，不同代碼的運行時間也不一定一致，所以這個數據并不具有很大的參考價值。
4.
實驗結論
對牛頓法和擬牛頓法，都存在初始值越接近精確解，所需的迭代次數越小的現象；
在應用上，牛頓法和擬牛頓法各有優勢。就迭代次數來說，牛頓法由于更加精確，所需的迭代次數更少；但就單次迭代來說，牛頓法由于計算步驟更多，且計算更加復雜，因而每次迭代所需的時間更長，而擬牛頓法由于采用了簡化的近似公式，其每次迭代更加迅速。當非線性方程組求逆過程比較簡單時，如方程組1的情況時，擬牛頓法不具有明顯的優勢；而當非線性方程組求逆過程比較復雜時，如方程組2的情況，擬牛頓法就可以體現出優勢，雖然循環次數有所增加，但是CPU耗時反而更少。
另外，就方程組壓縮映射區間來說，一般而言，對于在區間內函數呈現單調或者具有單值特性的函數適合應用牛頓法，其對初始值敏感程度較低，使算法具有很好的收斂性；而擬牛頓法由于不需要在迭代過程中對矩陣求逆，而是利用差商替代了對矩陣的求導，所以即使初始誤差較大時，其倒數矩陣與差商偏差也較小，所以對初始值的敏感程度較小。
附錄：程序代碼
%方程1，牛頓法
tic;
format
long;
%%初值
disp(＇請輸入初值＇);
a=input(＇第1個分量為：＇);
b=input(＇第2個分量為：＇);
c=input(＇第3個分量為：＇);
disp(＇所選定初值為＇);
x=[a;b;c]
%%誤差要求
E=0.0001;
%%迭代
i=0;
e=2*E;
while
e>E
F=[12*x(1)-x(2)^2-4*x(3)-7;x(1)^2+10*x(2)-x(3)-11;x(2)^3+10*x(3)-8];
f=[12,-2*x(2),-4;2*x(1),10,-1;0,3*x(2)^2,10];
det_x=((f)^(-1))*(-F);
x=x+det_x;
e=max(norm(det_x));
i=i+1;
end
disp(＇迭代次數＇);
i
disp(＇迭代次數＇);
x
toc;
%方程1，擬牛頓法
tic;
format
long;
%%初值
%%初值
disp(＇請輸入初值＇);
a=input(＇第1個分量為：＇);
b=input(＇第2個分量為：＇);
c=input(＇第3個分量為：＇);
disp(＇所選定初值為＇);
x0=[a;b;c]
%%誤差要求
E=0.0001;
%%迭代
i=0;
e=2*E;
A0=eye(3);
while
e>E
F0=[12*x0(1)-x0(2)^2-4*x0(3)-7;x0(1)^2+10*x0(2)-x0(3)-11;x0(2)^3+10*x0(3)-8];
x1=x0-A0^(-1)*F0;
s=x1-x0;
F1=[12*x1(1)-x1(2)^2-4*x1(3)-7;x1(1)^2+10*x1(2)-x1(3)-11;x1(2)^3+10*x1(3)-8];
y=F1-F0;
A1=A0+(y-A0*s)*s＇/(s＇*s);
x0=x1;
A0=A1;
e=max(norm(s));
i=i+1;
end
disp(＇迭代次數＇);
i
disp(＇迭代次數＇);
x0
toc;
%方程2，牛頓法
tic;
format
long;
%%初值
disp(＇請輸入初值＇);
a=input(＇第1個分量為：＇);
b=input(＇第2個分量為：＇);
c=input(＇第3個分量為：＇);
disp(＇所選定初值為＇);
x=[a;b;c]
%%誤差要求
E=0.0001;
%%迭代
i=0;
e=2*E;
while
e>E
F=[3*x(1)-cos(x(2)*x(3))-0.5;x(1)^2-81*(x(2)+0.1)^2+sin(x(3))+1.06;exp(1)^(-x(1)*x(2))+20*x(3)+(10*pi-3)/3];
f=[3,x(3)*sin(x(2)*x(3)),x(2)*sin(x(2)*x(3));2*x(1),-162*x(2)-81/5,cos(x(3));-x(2)*exp(1)^(-x(1)*x(2)),-x(1)*exp(1)^(-x(1)*x(2)),20];
det_x=((f)^(-1))*(-F);
x=x+det_x;
e=max(norm(det_x));
i=i+1;
end
disp(＇迭代次數＇);
i
disp(＇迭代次數＇);
x
toc;
%方程2，擬牛頓法
tic;
format
long;
%%初值
%%初值
disp(＇請輸入初值＇);
a=input(＇第1個分量為：＇);
b=input(＇第2個分量為：＇);
c=input(＇第3個分量為：＇);
disp(＇所選定初值為＇);
x0=[a;b;c]
%%誤差要求
E=0.0001;
%%迭代
i=0;
e=2*E;
A0=eye(3);
while
e>E
F0=[3*x0(1)-cos(x0(2)*x0(3))-0.5;x0(1)^2-81*(x0(2)+0.1)^2+sin(x0(3))+1.06;exp(1)^(-x0(1)*x0(2))+20*x0(3)+(10*pi-3)/3];
x1=x0-A0^(-1)*F0;
s=x1-x0;
F1=[3*x1(1)-cos(x1(2)*x1(3))-0.5;x1(1)^2-81*(x1(2)+0.1)^2+sin(x1(3))+1.06;exp(1)^(-x1(1)*x1(2))+20*x1(3)+(10*pi-3)/3];
y=F1-F0;
A1=A0+(y-A0*s)*s＇/(s＇*s);
x0=x1;
A0=A1;
e=max(norm(s));
i=i+1;
end
disp(＇迭代次數＇);
i
調研目的：了解新生對大學教室環境的要求，對于學習環境的要求，切實為同學們提供良好的學習環境。為教師文化建設指明方向。
調研單位：文學院生衛部
調研內容：
教室衛生的打掃與維護
整潔、美觀的環境，能振奮精神。教室的凈化是一個班級精神風貌的外在表現。教室衛生是教室文化中首當其沖的一環，沒有良好的衛生，教室文化就無從談起。一個臟兮兮的教室，何談塑造教室文化?只怕都不會有人來學習。因此就需要有人來對教室進行打掃，限于人力物力，這項工作只能由同學們自己來做。在對09級同學進行的走訪調研中，大部分同學是希望有個良好的教室環境的，因此對于安排的衛生工作也是理解的。
結合文學院數屆生衛部以來形成的傳統，文學院生衛部每周組織三次對教室的打掃，基本上09級每個班有一個衛生責任教室，自習室則每兩個分配一個班，基本使各班任務量持平。應對于學校生衛部每周四的衛生檢查，每周四會對各教室進行檢查，挑選打掃最好的兩個教室作為模范教教室，供學校生衛部檢查。事實上學院衛生是由生衛部與值班室共同負責的，值班室則是組織值周的同學進行衛生的打掃。他們負責的是學院走廊、樓梯的衛生。兩方面結合，才能使文學院的衛生工作全面進行。在正常的打掃機制之外，生衛部還會組織不定期的大掃除。
既然是任務，必然存在著積極性的問題，為了更好的做好衛生工作，就必須有一套相應的鼓勵與懲罰機制。每周學院生衛部檢查衛生情況時，會對各個教室進行評分，并進行公示，以激勵同學們。并會有階段性的表彰與批評。衛生委員是同學們與生衛部之間最直接的接觸者，因此經常性的對各班衛生委員進行工作上的指導與培訓，也是必要的。
“我們打掃衛生，希望上課的同學們能夠保持，將自己的垃圾帶走?！痹趯ν瑢W們的問卷調查中，有很多同學這樣寫道。這說明有很多同學對于衛生工作是有自己的看法的。工作重在維護，打掃的再快也不如破壞的快。因此就需要每個人切實的去維護教室衛生，做到自己的垃圾隨手帶走扔進垃圾箱，盡量為衛生打掃減輕負擔。這樣才是良好的循環。如此就需要同學們提高自身素質，不亂扔垃圾，自覺維護衛生。
教室環境的塑造
與高中學習時不同，大學里已經沒有固定的教室，各班也不會有自己的教室。分配的衛生任務教室只是需要打掃的教室，未必會在該教室上課。這對教室環境的塑造帶來了不小的困難，只能由在教室上課的同學們來維護教室環境。教室文化環境是以學生為主體創造出來的，而文化環境反過來又給學生以改造，決定和影響他們的成長發展。一個幽雅的、健康的環境，無不影響著學生個性的培養，心理素質的鍛煉，道德習慣的形成，知識才能的增長，法律意識的強化。
文學院的很多教室里的桌椅和墻上，被人用筆寫上了字，詩詞、交友、胡侃，五花八門應有盡有。這種現象產生的原因很簡單，就是在上課時的信手涂鴉。這些字跡并非打掃衛生時用抹布可以擦去的，給衛生打掃帶來了很大的困難，也使教室的嚴肅的氣氛大打折扣。要塑造良好的教室環境，這種現象一定要減少?？梢酝ㄟ^提倡同學們提高自身素質的方法，呼吁愛護教室環境。
筆者曾在文學院的一些教室中，發現教室后面的墻上張貼著一些文章，是由06/07級的學長學姐寫的。由于沒有打聽到那些文章的由來，猜想之下，可能是老師布置的作業，也可能是某次征文的獲獎作品。而08級進入大學一年多來，卻沒有過這種舉動，這在一定程度上是教室功能的退化。一個房間里面貼上文章，給人的感覺立刻就不只是一個房間那么簡單，而是具有人的文化氣息的教室。在電子寫作和閱讀泛濫的今天，連用筆的的機會都已經不多，看到墻上貼的紙質的/用筆一筆一劃寫就的文章心理必然會有一種原始的對于寫作的溫馨感覺升起。由此學院老師應當提倡同學們將所寫的文章/或是由學習部組織將征文獲獎作品張貼在教室里，供同學們上課、自習之余觀看。這對于文學院的專業方向來講，也是大有裨益。
在一個充滿學習氣氛的教室里，如果有人伴著朗朗的讀書聲吃飯，那么這種氣氛一定大打折扣，因此要塑造良好的教室環境，就要盡量減少在教室里吃飯的情況的發生。杜絕在教室吃飯，意義不僅僅是利于教室衛生的打掃，更有利于良好個人習慣的養成。原因很簡單，一般在教室吃飯的，都在早晨，而早晨在教室吃飯，則說明早晨起的晚，沒有足夠的時間吃早飯。因此禁止在教室吃早飯可以引導同學們培養良好的生活習慣，更深層次的，是讓教室成為單純的學習場所。讓人一坐在教室里，感覺到的是它作為學習場所的功能，而不是用來吃飯、睡覺的。
蘇霍姆林斯基說過，要努力使學校的墻壁也說話。教室的墻壁也應盡可能體現出積極的精神和理想。對于教室的外在，筆者在其他學院上課時，發現很多學院教室的墻上都貼著一些名言警句之類的，這些舉措至少能給人些許的教室感覺，借鑒一下也未嘗不可
教室氛圍的培養
一定程度上講，教室氣氛代表的是一個群體的學習積極性，良好的氣氛，可以激發這個群體的學習熱情。而不好的學習氣氛，則讓人越來越沒有學習的熱情，而教室的氣氛也就會越來越差，這樣就形成了一個惡性的循環。
09級的一位同學說，他們班每次上課都得占座，不然就沒有好的位置。據他講，占座的不僅有同一級一塊上課的，還有高年級的學長學姐?！坝幸淮挝覀兤唿c就去了，可到了還是發現前面的座位上都坐滿了人，可無奈了?！边@位同學笑著說。占座實際上是一種學習積極的表現，于此相對的，有的班級上課存在著爭先恐后的向后坐的畸形現象。一個教室里上一堂課的時候，所有人都在積極地向前面坐，這對于老師、對于這堂課來講，都是成功的。
占座，并不是教室氣氛的全部。良好的教室氣氛還應該包括這樣幾個方面：上課積極回答問題、和老師積極溝通;對課業不懂之處及時咨詢老師;上課安靜、無睡覺者等等。
調研結論：教室文化是班級成員共同創造的群體文化，學生是教室文化建設的主體，教室文化建設寄托著全體學生的共同理想和追求，體現著他們的思想意識、價值觀念和文化習性。這種共同的思想意識、價值觀念和文化習性會激發成員對班級目標、準則的認同感和作為班級一員的使命感、自豪感和歸屬感。從而形成強烈的向心力、凝聚力和群體意識。
在學校開展語言文字規范化工作，對于提高廣大學生的人文素養，全面推進素質教育具有重要意義。我校歷來重視語言文字規范化工作，學校領導多次強調，用規范字、說普通話，是精神文明的重要體現，是素質教育的重要內容，一定要貫徹落實到日常的教育教學工作中去。為此，我校近年來一直堅持把語言文字規范化工作作為一項重要工作列入學校和教務工作計劃之中，并認真組織各項活動，使之落實到位。依據《教育部、國家語委關于進一步加強學校普及普通話和用字規范化工作的通知》及浙江省語委下發的《關于開展語言文字規范化示范校創建活動的通知》等文件精神，我們對照相關要求，對我校語言文字規范化專項工作如實進行了自查，現將我校自查情況匯報如下：
一、健全領導機制，制定總體規劃
1、建立領導機制
說好普通話，用好規范字，提高語言文字應用能力是素質教育的重要內容。做好學校普及普通話和用字規范化工作，對于掌握科學文化知識，培養創新精神和實踐能力，全面提高素質，對于繼承和弘揚中華民族優秀的傳統文化，培養愛國主義情操，增強民族凝聚力都具有重要意義。因此，我校為了更加有序地落實語言文字規范化工作，特成立了由王劉毅校長為組長，兩部副校長為副組長，學校辦公室、教務處、教科室、政教處、團委、少先隊大隊部為成員的推普及創建語言文字規范化示范學校工作領導小組。將語言文字規范化工作融入學校日常工作，使之常規化、普及化。
2、制定規劃
學校語言文字規范化工作領導組對語言文字規范化工作給予了極高的重視，并將其列入重要議事日程，投入專項工作開展經費，確保工作順利開展。同時組織相關教師，認真學習了《教育部、國家語委關于進一步加強學校普及普通話和用字規范化工作的通知》，經過認真討論，制定并完善了《語言文字規范化實施細則》、《檢查反饋制度》、《工作考核制度》等。把語言文字應用能力作為對教師業務考核的一項重要內容，并列為教師聘用、晉級和評優的條件之一。并在“教師為主、全員參與；教學為主，全面滲透；學校為主，全方配合”的原則指導下，制定了語言文字規范化工作總體規劃，開展科學、生動、有序、有效的“雙推”工作。同時，利用我校的優勢，發揮推普的輻射作用，加強對結對學?！半p推”工作的指導。
二、加大宣傳力度，營造良好氛圍
1、“雙推”宣傳
我們加強了校內外的“雙推”宣傳工作，學校利用宣傳窗、黑板報、集會、廣播等形式進行“推廣普通話，推廣規范字”的宣傳，增強全校師生的自覺推規、推普的意識。我校還特別重視一年一度的推普周工作，認真組織好學校的校外宣傳，發放《致全體學生家長一封推普公開信》；積極搞好校內推普宣傳，加大“雙推”工作力度。
2、營造氛圍
同時還精心布置了教室內部環境，將“雙推”活動滲透到整個教室的布置當中，針對各年齡學段學生的不同特點，分別制定并懸掛了不同的班風牌匾，并要求學生在接受德育教育的同時，行動起來，通過檢查身邊的牌匾、標語，凈化我們的語言空間。
三、夯實“雙推”基礎，注重常規落實
1、隊伍建設
推普、推規工作的落實，關鍵要有一支素質高、具有奉獻精神、敬業精神、開拓精神的工作隊伍，教育工作者自身運用普通話、規范字的能力、素質對學生的影響是非常深遠的。為此，我們逐步探索，不斷完善管理，注重“雙推”工作隊伍建設，形成以領導組主管、辦公室牽頭、語文教研組監督、全員落實的立體化管理模式，圍繞“嚴管理、重考核、創特色”的總體思路，既分工明確，又團結協作。
我校特別注重對全校教職工，尤其是廣大教師的普通話素養、運用規范字能力等的培養。我們知道“雙推”工作要想取得實效，每一位教職工尤其是教師的影響力非常重要。我校組織教職工學習各級語委下發的語言文字規范化標準，強化教職工說普通話、寫規范字的意識；組織教師針對自身及學生運用普通話、規范字的實際情況，摸索工作的新思路、新方法、新對策。
同時，要求教師率先垂范，在工作、學習、生活中講標準普通話、用規范化漢字。學校還派專人不定期聽課，檢查教師講普通話，用規范字的情況。近年來，許多老師們在各級各類賽講中榮獲大獎。現在教師們大多能自覺運用標準普通話、規范字進行教學，形成了一支善學習、勤鉆研、肯耕耘、能奉獻的教職工隊伍，為我?！半p推”工作和學校各項工作的順利開展，做出了突出的貢獻。
2、課堂實踐
我校在落實“雙推”工作過程中，避免了枯燥的說教，充分利用課堂教學主渠道，以語文學科教學為主，輻射所有學科，要求師生必須講普通話、寫規范字，并針對不同年級不同情況，從認讀音節及應用音序查字典等方面，規范學生用語、用字行為。小學開展各年級開展“古詩誦讀”活動，初中進行每周練習鋼筆字和時事新聞播報訓練，將語文課上強化訓練和其他學科教師逐步影響統一起來，使“雙推”內容分層次、分階段，強化與常規相結合，潛移默化地讓受教育者說普通話，寫規范字，收到顯著成效。
3、課外活動
在領導組的安排下，在一年一度的校園文化藝術節上組織廣大師生進行書畫比賽，還組織全校教師和學生參加各級各類的美術、書法比賽，通過這些活動不僅起到了規范漢字書寫，弘揚民族文化的作用，而且還取得了豐碩成果：謝懿卿教師輔導的葉玲等3位學生獲得書法7段；靳寧等10位學獲得書法6段的好成績。同時，還組織各班以“講普通話、用規范字”為主題開展班會活動，并定期檢查各班的板報內容，杜絕簡化字、繁體字，增強“雙推”工作的可行性和實效性。
4、社會實踐
讓學生走出校園體驗生活，經受鍛煉，增長知識，潛移默化滲透推普、推規工作。少先隊大隊部組織開展“啄木鳥在行動”小隊活動。雛鷹假日小隊員利用課余時間對街道、商店、市場、企事業單位的宣傳標語、單位名稱、店鋪招牌、商品標牌等不規范用字進行檢查糾錯，及時向有關單位、個人發出聯系單反饋信息，督促及時修正。
四、擴大輻射范圍，尋求有效途徑
學校教育——家庭教育——社會教育是學校開展任何工作的一條強有力紐帶，為此，我校在抓好在師生中推普、推規工作的同時，還積極采取有力措施，爭取家庭的配合、社會的支持，提倡學生堅持在家庭、在社會說普通話、用規范字，由學校到家庭，由家庭輻射社會，使學校成為家庭教育、社會教育的補充渠道，形成有效推普、推規輻射網，擴大“雙推”工作的影響力。
經過長期深入的推規、推普教育和嚴格的考核管理，講標準普通話，寫規范化漢字已成為我校師生的自覺行為。也正因日常的語言文字工作做得比較扎實，所以我校學生在常規語文學科教學或中考等一系列考試中，語言文字基本無障礙，得分率較高，同時，通過糾正身邊用語、用字等活動，我校師生不僅能規范用語、用字，也在一系列活動中形成了嚴謹、文明的自覺行為。學校也因此先后榮獲我校被評為首批“浙江省校本教研示范學?！薄ⅰ胞愃薪逃蒲袑嶒灮亍?、“麗水市師德師風達標學校”、“麗水市九年一貫制示范學校”、“蓮都區三星級學?！?；被吸收為“浙江省教育學會實驗學校研究地團體會員單位”、“中國教育學會04-06年學校管理機制研究單位”；被授予“麗水市文明單位”等榮譽稱號。
受到了家長和社會各界的廣泛贊譽。
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0044-02
在大學化學的學習中，化學理論教學主要是向學生系統地傳授化學理論知識，讓學生了解知識的來龍去脈。而在化學實驗教學中，盡管也向學生傳授一定的知識，但其主要目的是使學生在實踐中學習、鞏固、深化和提高化學的基本知識、基本理論，掌握基本操作技術；激發學生學學化學實驗課的積極性和主動性，提高學生動手操作及解決實際問題的能力，培養學生的創新思維能力。近年來，在傳統化學實驗教學不足的基礎上，結合國內外化學實驗課程改革的經驗，對大學化學實驗課不斷進行教學改革，使大學化學實驗教學取得了良好的效果。
一、傳統大學化學實驗教學存在的不足
1.實驗準備工作煩瑣。大學化學實驗較多，每個實驗都會用到多種不同的玻璃器皿，也有個別實驗重復使用相同的玻璃器皿，這讓實驗準備變得比較復雜。另外，有些玻璃器皿別的化學實驗也要用，如果準備多套就會造成不必要的浪費，同時增加了工作量。
2.實驗內容安排不合理。實驗內容多數是基礎性、驗證性的實驗，而設計性、創新性的實驗卻很少。而且每一個實驗幾乎都把實驗所用的儀器、試劑以及具體的操作步驟、實驗方法等具體給出，學生不需要思考，只需要照單抓藥，這種安排的結果導致難以引起學生的實驗興趣，做完實驗也沒有什么收獲，更不用說培養學生的探索能力和創新能力，失去了這門課的實際意義。
3.實驗教學模式是教師中心制。傳統模式是以教師為中心，學生在實驗過程中，基本上都是照著老師所講述的步驟按部就班地做，不利于學生創新能力的培養。
4.實驗成績考核的單一性。大學化學實驗課考核，教師以實驗報告的完成情況，給予考核分數。由于部分學生之間互相抄襲實驗數據、實驗報告，所以教師無法客觀真實地判斷學生實驗課學習的真實水平。
5.環保意識薄弱。實驗課程進行當中會產生大量的廢水、廢氣、廢渣，如果處理不當，就不可避免地對環境造成了污染。
二、大學化學實驗改革
1.實驗準備工作的改革。把每個人做大學化學實驗甚至其他化學實驗課用到的所有玻璃器皿統計好，包括器皿名稱、規格、數量等，按照學生的學號將每個學生的玻璃器皿編上相應的號，在做實驗前發到學生所在位置的柜子里，同時給學生提供一份玻璃器皿清單。這樣，即使不同班級多個學生共用這些器皿也沒問題，學生還可以通過清單認識這些玻璃器皿。如此既避免了學生所用玻璃器皿亂竄的現象，又可以責任到人，還可以減少由于操作馬虎玻璃器皿破碎造成的損失。在實驗過程中如果有玻璃器皿破碎現象，教師做好相關的登記手續，課后及時補充，保證其他實驗課的正常進行，而且教師實驗準備工作量可以大大減少，提高工作效率。
2.實驗內容及教學模式的改革。在基礎性、驗證性實驗的基礎上增加了設計性、創新性的實驗。設計性實驗教師只需要給出實驗題目和實驗要求，學生在老師的適當指導下，結合大學化學理論課學到的知識，自行設計實驗方案并通過實驗驗證，得出結論。要求整個實驗設計、操作獨立完成，對實驗過程中出現的問題，自己分析并解決，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，提高學生的創新能力，為將來做畢業設計以及以后從事科研研究奠定了良好基礎。傳統教學模式通常是以教師為中心，采用板書加演示型。但是對于一些具體操作，例如：酸堿滴定管的使用，總是有學生看不清楚教師的具體操作；還有一些小型儀器，如酸度計、電子天平、分光光度計等，操作也有同樣的問題。起初每組選派一個代表來到教師演示的儀器旁學習，然后回去再給同組的學生演示講解，效果一般?，F在采用多媒體輔助教學，教師需要提前把規范操作配備講解的視頻錄制好，上課的時候每個學生都能夠清楚地了解儀器的正確操作方式。提高教學的形象性、啟發性和生動性，激發學生做實驗的興趣。興趣是學生探求知識的原動力，也是發明創造精神源泉，只有讓學生喜歡化學，才能充分調動他們的主觀能動性，啟迪學生的科學思維，培養創新能力。
3.實驗成績考核的單一性。為了多層次、多角度、全方位地考核學生實驗課的真實成績，本課程的考核方式采取預習、實驗操作、實驗報告、思考題、建議等綜合考核方式。沒做預習不可以進實驗室；只寫預習報告，回答或者解釋不了教師提出的相關實驗問題要相應扣分；能夠主動到講臺給大家講解實驗原理及具體實驗步驟，而且講解效果良好的可以考慮適當加分。教師要對每個學生的實驗操作當堂打分，并作說明，從而提高學生動手操作能力。實驗報告書寫是否符合要求，數據處理是否準確，結論是否合理以及思考題回答準確與否反映學生對實驗原理；操作過程、數據記錄及處理等掌握是否準確、透徹。最后一個建議就好比考試的附加題，如果學生在預習的時候通過網絡或者其他途徑發現某個實驗還有其他更可取的實驗方法，或者某個步驟可以優化、劑量減少、無毒試劑替代有毒藥品等，也可以得到同樣的實驗效果，建議提出并通過驗證，則可以適當加分。最終目的是引導學生認真做好預習，規范實驗操作，科學記錄實驗數據，得出合理的結論；促進學生充分發揮其獲取知識的積極性、主動性，培養學生探索和創造的能力。
4.綠色實驗。大學化學實驗廢水水質復雜，排放總量較少但隨時間變化較大，瞬時排放濃度較高，如果不做任何處理就排放將對環境造成極大的危害。所以要求學生在實驗過程中對所產生的廢液進行分類收集，例如重金屬廢水、有機物廢水、酸堿廢水等。實驗室根據實際情況可以自行處理的，例如酸堿廢水，實驗室可以自行中和至中性后再排放；對于實驗室無法處理的廢水，定期聯系相關部門來處理。
高等學校實驗室是“知識創新的源頭，人才培養的基地”。為了有效利用實驗室資源條件，充分發揮實驗室在培養學生動手能力及創新能力中的重要作用，開展網絡教學，這些是社會的必然要求。我們可以利用校園網建立大學化學實驗網絡教學，實現資源共享，還可以進行開放式實驗，以跨學科、跨專業的創新型、研究型、設計型實驗項目為主，吸引學生利用課余時間到實驗室參加實驗創造活動，培養學生的動手能力和創新實踐能力，推動學生素質教育地深入開展。
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中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1671―1610(2012)03―0093―08
一、研究背景
研究型大學是以創新性的知識傳播、生產和應用為中心，以產出高水平的科研成果和培養高層次精英人才為目標，在社會發展、經濟建設、科技進步、文化繁榮、國家安全中發揮重要作用的大學。研究型大學除了承擔發展科學技術和促進現代化建設的重要任務外，培養高層次專門人才仍然是其基本的、最本質的職能。目前，我國碩士學位研究生教育分為兩種類型――科學(學術型)學位和專業學位，兩者最重要的區別在于培養目標不同。學術型研究生的培養目標是培養可以獨立從事科學研究工作的專門人才，專業型研究生的培養目標則是培養具有一定理論基礎，主要從事實踐工作的專門人才。從層次結構看，我國專業學位研究生教育包括碩士和博士兩個層次。現有的專業學位中碩士專業學位39種，博士專業學位5種(教育、口腔醫學、獸醫、臨床醫學和工程博士)。碩士專業學位教育是專業學位研究生教育的發展重點，也是本研究所關注的焦點。從類型結構看，專業學位研究生教育分為非全日制和全日制兩種類型。自1991年開展專業學位研究生教育以來，主要以非全日制在職教育為主，僅有少數專業實施全日制培養。2009年開始實施面向應屆本科畢業生的全日制專業學位碩士研究生教育。2010年起實行推薦優秀應屆本科畢業生攻讀專業學位碩士研究生教育制度，逐步增加專業學位推免生的數量和比例，鼓勵、引導優秀生源攻讀專業學位研究生。近年來專業學位碩士研究生招收比例持續增加，預計2012年專業學位碩士研究生比例將達到30％，2015年將逐步提高到50％。從學科結構來看，截止到2011年3月，我國專業學位碩士研究生教育學科門類涉及管理學、法學、工學、農學、醫學、教育學、軍事學、文學、經濟學、歷史學、藝術學等十一大學科門類，除理學和哲學外，基本涵蓋所有學科領域。研究生教育政策的重大調整標志著我國碩士研究生教育從以培養學術型人才為主向以培養應用型人才為主的戰略轉變。因此提高專業學位碩士研究生教育質量、突出其培養特色成為擺在各專業學位培養單位面前刻不容緩的緊迫任務。
二、問卷設計
發展研究報告以專業學位研究生教育質量評價作為切入點。關于教育質量評價的研究，國內外學者引入了滿意度的概念。馮伯麟對教師職業的滿意度進行了研究，認為教師職業滿意度是教師對其所從事職業以及工作條件與狀況的總體帶有情緒色彩的感受與看法。朱新秤和卓義周對高校青年教師的職業滿意度進行了分析與調查，認為職業滿意度是個人背景因素、個人內在因素和個人外在因素共同作用下的一個綜合概念。林杰對全國普通高校的現行制度安排滿意度進行了調研，認為高校教師對工作的滿意度取決于工作環境，而他們對工作環境，尤其是對各項制度安排的滿意度，則是反映高?，F行制度合理性與科學性的重要尺度。布魯斯和布萊克本認為教師職業滿意度是衡量學校效能的一個重要指標。由于評估目的、主體和對象等不同，對專業學位研究生教育質量滿意度評估指標的選取維度不盡相同。概括起來其質量滿意度評估指標維度選取可以從以下兩方面來考察：第一，從投入一過程一產出環節來考察；第二，從外適-內適一個適環節考察。鑒于“投入-過程-產出”環節及“外適-內適一個適”環節的視角，我們設計了對專業學位碩士研究生教育質量滿意度評估指標，將“質量”概念分解成可以實際測量的具體指標，具體包括8個方面：基礎和專業知識水平、外語應用能力、組織協調與管理能力、科學實踐與學以致用能力、學術道德水平、創新和科研能力、學位論文質量及學習投入程度等。研究采用《華南地區研究型大學專業學位碩士研究生質量調查問卷》進行了調查分析。專業學位碩士研究生的培養目標主要是通過其培養過程來實現的，培養過程大致分解為課程設置、課堂教學、導師指導、專業實踐、學位論文等方面。問卷通過設置相關問題來了解學生對這些方面的看法與感受，進而推測培養過程各環節對教育質量可能帶來的影響。問卷包括四部分：第一部分為基本信息，第二部分是對專業學位的認知，內容包括研究生選擇就讀專業學位的動機、對全日制專業學位教育的了解程度及對專業學位地位的認識等；第三部分是對課程與教學的認識，涉及課程設置、教學模式、學習投入、導師指導、專業實踐等；第四部分是學習收獲與滿意度的認識，即學生對其專業理論素養、專業實踐能力、科研創新能力等方面提高的自我評價。研究采用隨機抽樣方法，對華南地區多所研究型大學各年級不同專業學位碩士研究生進行問卷調查?；厥諉柧?45份，剔除無效問卷36份，有效問卷309份，有效問卷回收率為89.56％。各備選項按照由低到高的等級設計并采用五點式計分法，依次記分“1-2-3-4-5”，各維度得分越高表示專業學位碩士研究生教育質量滿意度越高。為確保問卷的可靠性和有效性，我們對問卷進行了信度和效度分析。通過對調查結果數據的初步處理，我們使用克龍巴赫儀系數(Cronbaeh’s Alpha)對問卷進行信度檢驗，α系數為0.861，表明問卷有較好信度。問卷效度檢驗較適合采用結構效度，即采用探索性因子分析法來檢驗問卷結構效度，我們提取出了8個特征值大于1的因子，他們的累積方差解釋率為58.648％，表明問卷具有較好的結構效度。調查樣本分布具有多樣性特點。從性別構成看，男生172名，占樣本中人數的55.63％；女生137名，占樣本總人數的44.37％。從學習形式看，全日制碩士生73人，占總人數的23.62％；非全日制碩士生236人，占總人數的76.38％。從所學專業類別看，文科221人，占總人數的71.52％；理工科66人，占總人數的21.36％；醫學等其他23人，占總人數的7.12％。從工齡情況看，沒有工作經驗，即本科畢業直接讀專業學位碩士研究生63人，占20.3％；有工作經驗的246人，占79.7％。從專業構成看，MPA人數133人，占總人數的43.3％；軟件工程人數35人，占總人數的11.3％；MBA人數33人，占總人數的1 0.7％；計算機技術工程人數25人，占總人數的8.1％；教育碩士人數是19人，占總人數6.1％，其余專業人數64人，占樣本總人數的20.5％。
三、評估報告
(一)總體評估
調查發現專業學位碩士研究生教育質量各項得分(學生主觀感受)均在中等(3分)以上，總體滿意度處于中等偏上良好水平。說明從整體上看研究型大學專業學位碩士研究教育質量較好、滿意度較高。從表1可以看出，專業學位碩士研究生教育質量最高的是組織協調與管理能力(3.83分)，其次為學習投入程度和學術道德水平(均為3.80分)，再次為科學實踐和學以致用能力(3.79分)，基礎和專業知識水平(3.75分)，得分較低分別為外語應用能力(3.42分)、創新與科學研究能力(3.50分)、學位論文質量(3.67分)。說明在專業學位碩士研究生教育中，最欠缺的是外語應用能力、創新與科學研究能力、學位論文質量的提高，這些是今后進一步提高的方向。
(二)差異分析
為了檢驗專業學位碩士研究生教育質量在不同評價樣本之間否存在顯著差異，研究采用單因素分析方法進行分析。在單因素方差分析中，我們將教育質量總分記為總分40分(Total=8*5)。單因素方差分析的結果見表2。從中我們可以看到，顯著性水平P值為0.042
第一，科學實踐與學以致用能力差異。表4顯示在存在顯著差異的5個專業中，會計碩士專業學位研究生的科學實踐與學以致用能力平均得分最高4.20分。而臨床醫學、化學工程等專業研究生的科學實踐與學以致用能力得分較低，均低于3.2分。公共管理碩士、社會工作、工商管理碩士等三個專業學位研究生的科學實踐與學以致用能力評分較高，在3.8分至4分之間。法律碩士、計算機技術工程碩士、軟件工程等專業學生平均分相對較低，學生實踐能力有待進一步提高。
第二，外語應用能力差異。從表5可以看出，法律碩士、會計碩士、漢語國際教育、臨床醫學碩士的外語應用能力平均得分較高，在3.6分至3.8分之間?；瘜W工程類的外語應用能力平均分僅為2.8分左右，外語應用能力最差。其他專業如公共管理碩士、社會工作碩士、工商管理碩士、軟件工程、教育碩士等專業碩士生外語運用能力處于3.2分至3.4分之間，外語應用能力有待提高。
第三，組織協調與管理能力差異。表6表明公共管理碩士、工商管理碩士、社會工作碩士、法律碩士、會計碩士等專業的組織協調與管理能力的平均得分較高，在3.92分與4.4分之間，體現出這些專業的學生良好的溝通能力。漢語國際教育、教育碩士等專業的碩士生的組織協調與管理能力的平均得分處于中間狀態，但有待進一步加強。而理工科類的化學工程、計算機工程技術、軟件工程等專業學生組織協調與管理能力普遍較低，亟待進一步提高。
第四，學術道德水平差異。表7顯示公共管理碩士、工商管理碩士、法律碩士、會計碩士、計算機工程碩士、教育碩士、軟件工程碩士等專業在學術道德水平上的平均分較高，位于3.75至4.4分之間；而社會工作碩士、漢語國際碩士、化學工程碩士、臨床醫學碩士等專業學術道德水平平均分的相對較低，處于平均分以下。
第五，學位論文質量差異。從表8可以看到，專業學位碩士生學位論文的總體質量的差異較小，普遍得分較低，說明總體質量都得進一步提高。但相對來說，公共管理碩士、工商管理碩士、法律碩士、會計碩士、漢語國際教育碩士、教育碩士和臨床醫學碩士學位論文質量略勝一籌，理工科碩士學位論文普遍較差，應采取更加嚴格的質量控制措施。
總之，經過十幾年發展，華南地區研究型大學專業學位碩士研究生教育總體質量滿意度良好，有效地促進了社會經濟文化建設發展。但是各專業類別培養質量參差不齊，仍然存在許多突出問題。學科門類齊全、結構布局合理、特色優勢明顯、質量品牌效應突出的專業學位教育體系尚未形成。
(三)問題分析
調查顯示，處于前十位的問題分別是：缺乏實踐l生教學(17.6％)、擴招太多(10％)、學習時間(8.6％)、導師指導(7.8％)、管理松散(7.8％)、課程設置(5.9％)、教師水平(5.5％)、學生質量(5.5％)、社會認可低(3.1％)、差別對待(3.1％)等。其主要原因是：
首先，專業學位社會認可程度不高。調查發現社會對專業學位了解不多、認識不深，社會認可程度不高。從國家層面來看，專業學位教育缺乏權威的國家定位。2001年教育部和國務院學位委員會聯合下發了《關于加強和改進專業學位教育工作的若干意見》，該意見指出：“專業學位人才培養與學術性學位人才培養是高層次人才培養的兩個重要方面，在高等院校人才培養工作中，具有同等重要的作用。”但《中華人民共和國學位條例》并沒有明確劃分學術學位和專業學位。同時國家沒有出臺相應的在學生取得學位后的政策待遇，也沒有將專業學位與行業任職資格認證緊密聯系起來，導致考生報考積極性不高。整個社會甚至受教育者本人對專業學位的認可度不高，用人單位的招聘及人事制度中更沒有體現出對專業學位教育的足夠重視。學校管理者對專業學位教育培養重視程度不高，對其管理明顯存在邊緣化、培訓化及營利化等傾向。
其次，研究型大學專業學位教育還沒有建立一個完善、科學、合理的培養制度。目前我國還缺乏一套行之有效的指導標準和教學保障制度。調查中發現有些培養單位在專業學位管理上配備的力量單薄，只在研究生院設立一個辦公室，配備幾名工作人員，而他們要負責數千專業學位研究生的教育與質量保障工作。
再次，研究型大學專業學位教育尚沒有建立具有差異性、實踐性與前沿性的課程體系。調查顯示研究型大學專業學位碩士研究生課程設置大多以科學學位培養模式為藍本，未能充分體現專業學位研究生教育的特色，具體表現在實踐性不強、創新性不足、未能很好地體現差異性和靈活性。專業碩士學位研究生教育中存在部分教材建設不足、教學用書內容陳舊等問題。調查發現學生認為教材非常符合和比較符合實際需求的只占到55.7％，認為參考書對學習幫助非常大和比較大的只占到了58.9％。
第四，研究型大學專業學位導師實踐經驗與責任心比較缺乏。大學教師大都是在重理論輕實踐、重科學輕技術的研究生教育模式下培養出來的學術研究型人才。這些導師長期在高校工作，很少接觸到社會實際的管理與工作，難以實現理論與實踐的結合。盡管目前這些大學采用了雙導師制，聘請了來自實踐領域的高級專業技術專家參與專業學位研究生培養，但是受到諸如工作時間、待遇和制度等因素影響，往往是象征性地出現在論文答辯會上，很難起到實質性指導作用。調查結果顯示：有近1／3的學生認為任課老師教學和實踐聯系不夠。目前研究型大學的導師帶的學生數量普遍比較多，導師自己面臨著學術科研的壓力、教學壓力，因此給予學生實質性的指導的時間相對較少。在主觀題調查中，專業學位研究生提到兩種類型學位的學生待遇不一，部分導師責任心不強。
第五，生源質量參差不齊、學習投入不夠。攻讀專業學位研究生的，既有科技工作者、教育工作者，又有行政人員、企業員工；既有本科畢業生，又有?？飘厴I生；既有所學領域與從事行業或大學所學專業相一致的，也有與從事行業或所學專業相差甚遠的。因此生源成分十分復雜，生源素質參差不齊，這對教育教學質量的提高帶來了很大的困難。更有甚者，由于大部分專業碩士受到工學矛盾影響，學習投入遠遠不夠。調查結果顯示1.9％的學生課程學習時間占整個學習時間的比例少于10％，14％的在10％－20％之間，19.1％的在20％－30％之間，21％的在30％－40％之間，18.8％的在40％－50％之間，25.2％的學生課程學習時間占整個學習時間比例大于50％，說明學生在課程學習時間以外，很少花時間進行自主學習。
四、對策建議
(一)健全研究型大學內部質量保障制度
完善管理制度。專業學位碩士研究生教育的整個過程都需要培養單位的管理工作來維系和發展。因此，培養單位必須制訂完善、健全的規章制度以對專業學位研究生教育進行規范管理，這是確保專業學位研究生質量的重要條件。要不斷地修改和完善各專業學位研究生行為準則、入學和選拔制度、課程與學習制度、考試與成績管理制度、導師與科研制度、操作與實踐制度、學位論文與學位答辯管理制度等一系列規章制度。培養單位要進一步明確專業學位碩士研究生教育在整個研究生教育系統中的重要地位，將專業學位碩士研究生教育的培養作為學校研究生工作的一項重要內容，建立健全校院兩級管理工作隊伍，挑選責任心強、業務素質精湛的干部承擔管理任務，不斷加強培養，提高綜合素質和管理水平，促進專業學位碩士研究生培養質量的不斷提升。
提高生源質量。根據專業學位碩士研究生教育特點，建立公開、公正、透明的招生制度和科學合理的選拔標準――學術標準和行業標準。在對考生資格審查時，嚴格按照國務院學位辦的文件要求，逐一核對考生的學位證、畢業證和職稱證等原件，對不符合報考條件的考生堅決不同意報考?？荚嚭弯浫」ぷ饕獔猿帧肮健⒐?、擇優、差額”原則，確保質量，寧缺毋濫。不斷進行招生考試錄取環節改革，推進有利于選擇優秀考生的選拔方式。加大學位型研究生和學術型研究生招生考試的區別力度，學術型研究生考試注重考生的專業知識和研究潛能，專業碩士在考察專業基礎的同時，應更加注重實踐能力和實際操作考察，以選拔更適合專業型碩士培養要求和培養目標的優秀考生。
強化師資隊伍。首先，強化導師遴選、考核公平競爭機制。實行導師遴選和考核動態管理方式，優勝劣汰，競爭上崗，最大限度地調動教師的積極性。明確導師責、權、利，提高導師責任心，加強導師對學生的培養。在培養計劃，課程設置，教學方法上都應該加強導師對專業碩士指導的針對性、個性化和差異化。在對導師考核方面，除了參照學術型碩士研究生培養模式的考核標準和考核要求外，加強考核導師對培養專業碩士實踐應用能力提升程度。其次，進一步落實“雙導師”制。參照國外培養模式，在專業碩士導師遴選和導師對專業碩士的培養方式上進行深化改革，聘請行業部門實踐經驗豐富和理論水平扎實的專業人士參與教學，促進教師有針對性地對全日制和非全日制學生的教學研究和改進教學方法，實施“雙導師制”?！半p導師制”一方面可以提高學生培養質量，另一方面也可以提高社會對專業型研究生的認可程度。學校應參照全日制研究生學位點領銜人的待遇和職責，出臺相關政策，明確領域領銜人待遇并加強考核。
突出課程特色。專業學位碩士研究生課程是提高教育質量的核心，根據國外較好的培養方式和我國實際及各研究型大學現實條件，我們認為專業學位碩士研究生的課程要突出基礎性、差異性、實踐性、選擇性、先進性和創新性。課程設置貫徹“少而精”原則，精簡專業課程，更新教學內容，構建合理知識體系。合理的知識體系應包括職業領域知識、一般性社會科學知識及科學思維知識。專業學位教育歸根到底就是為某一職業領域培養高層次應用型人才，檢驗合格與否的惟一標準就是其“任職資格”是否達到。因此應按職業背景差異對知識的不同需求來組織授課內容，構建起合理的職業領域知識體系，如行業領域基礎知識、最新進展、存在問題、發展前景、最新技術手段等。專業學位碩士研究生在實際工作中，不僅要面對本專業領域，還要面對經濟、社會、技術、產業、市場和資源環境等多個領域，因此專業學位碩士研究生教育的培養應充分體現出“復合型人才”特點，在職業領域知識縱向加深更新的同時拓寬橫向領域相關知識，構筑起“職業社會科學知識體系”，體現出專業學位的科學素養和人文素養。要根據不同學科專業的特點，打通課程學習與課題研究之間的界限，把學習與做課題結合起來，把研究和應用貫穿于專業學位研究生教育的全過程。加強課程建設，實施課程主講教師負責制，鼓勵各領域根據在職人員、各自的行業特點、地域特點自編具有實用性強的教材，對于成熟的自編教材，學校和學院應資助出版，推進網絡課程和精品課程建設。
優化教學模式。專業學位教學模式的改革應從課堂教學改革人手，以課程內容應用化、課堂教學實踐化為起點，逐步摸索專業學位研究生的教學模式。在教學方法的運用上，充分發揮研究型大學多學科優勢，堅持以學員為中心，注重學員與教師雙向互動，靈活采用課堂講授、案例教學、專題講座、課堂討論、主題報告、學術沙龍、模擬訓練、觀看影象、實地考察等多樣教學方式，著力提高面授效果。大力開展專業學位教育教學方法的研究與開發，編制相應的案例庫，開發現場研究、模擬訓練等教學方法的操作程序。加強實踐基地的建設，確保每一位全日制專業學位研究生都能深入行業第一線接受實踐訓練。
加強專業實踐。提高專業學位碩士研究生的研究能力和實踐能力是提高教育質量的重心所在。研究生教育是以研究為主的教育，是培養少而精的理論型與研究型的高級專門人才的教育。因此研究能力培養是專業學位研究生教育的應有之義。但專業學位研究生教育是針對特定職業領域需要而設置的學位教育，因此特定職業領域的實踐能力也是專業學位研究生教育的重心所在。在教育部專業學位培養指導意見中明確指出專業學位研究生在學期間，必須保證不少于半年的實踐教學，為學生實踐提供條件，建立實踐基地，聯合社會資源共同培養專業學位研究生。因此在今后的專業學位研究生培養計劃修改完善時，培養單位應充分考慮到實踐環節的學時和學分要求，建立校內外實習實踐基地，聯合校外導師，整合資源，建立研究生工作站或高層次人才培養基地，開拓社會實踐的思路和視野，為專業學位學生創造更多的實踐機會。要指導學生帶著問題與課題深入實踐，從實踐中遴選課題，加以研究，切實解決企事業及行業上的技術難題，從而收到理論聯系實際的效果。
重視學位論文。加強專業學位研究生的論文質量管理是提高專業學位研究生教育質量的歸宿。專業學位研究生論文是衡量專業學位研究生知識水平、實踐技能、研究能力和培養質量高低的重要標志。學位論文是全面檢查專業學位研究生知識結構和綜合分析運用科學理論、方法和技術手段解決所研究問題、分析問題能力以及組織協調、表達能力的一個重要環節，是實行目標管理的最后一關。專業型研究生的學位論文在文體選擇上擁有更為廣闊的空間，以突出實用性和職業背景為指導思想，學生可以選擇調研報告、應用基礎研究、規劃設計、產品開發、案例分析、項目管理、文學藝術作品等多種形式，主要體現專業型研究生應用知識解決實際問題的能力。在學位論文評價上，一方面，強調學位論文的質量和水平，考核專業碩士的理論研究方法的掌握程度和對于研究范式的掌控能力。另一方面，要借鑒國外先進培養方式對專業碩士的專業能力、實踐能力進行考核。
(二)完善專業學位研究生培養相關政策
其一，國家政策的保障措施。在國家層面上，制訂完善健全的規章制度是對專業學位研究生教育進行規范管理的重要保障。國家法律對專業學位教育的定位、專業學位的質量評價標準和體系，專業學位培養應用型和復合型高層次人才的定性分析都還遠不清晰和成熟。因此，國家和省級部門要準確把握教育發展的趨勢，積極開展學位教育研究，進一步完善專業學位教育制度和相關法律法規體系，加大專業學位教育的支持和投入，從制度上規范專業學位教育行為。
其二，人才市場的配套體系?！秾I學位設置審批暫行辦法》第十條規定：“各專業學位所涉及的有關行業部門應逐步把專業學位作為相應職業崗位(職位)任職資格優先考慮的條件之一?！币虼诵枰M行專業學位與勞動力市場及人才市場的相應配套改革，將專業學位教育與行業準入制度銜接落到實處。在美國，參加一些行業執業資格考試必須以獲得經認證的專業學位為前提，絕大多數州的律師資格考試委員會都規定，參加律師執業資格考試必須獲得經認可的法學院所授予的法律專業博士學位(J.D.)或法律學士學位(LL.B)，自學、律師事務所的實習均不能替代法學院的教育。執業資格考試與專業學位教育的銜接使專業學位教育擁有較高的社會認同度，也使美國專業學位教育享譽世界。我國行業執業資格考試與專業學位教育之間尚未建立有效銜接，相應專業學位教育經歷未成為行業執業資格的必要條件，很難避免專業學位教育社會地位受到影響。因此，加強專業學位教育與相應行業執業資格考試銜接，必將促進公眾對專業學位的認可，提高專業學位教育的社會認同度，促進專業學位質量提高和健康發展。
其三，社會中介的評價監督。完善的外部質量監控體系是專業學位教育質量保障的必要和有益補充。當前我國專業學位教育質量監控體系的主體為國務院學科評議組、教育部學位與研究生教育發展中心、專業學位全國教育指導委員會和研究生院院長聯席會等為代表的專業學位教育方面的社會中介機構。各種專業學位都成立了相應的教育指導委員會，對各個培養單位的專業學位研究生招生、培養和碩士論文在政策上進行宏觀管理，同時各種專業學位教育指導委員會下又成立了領域協作組，對各個培養單位的培養方案和課程建設等進行指導。要充分發揮各個準政府組織等中介組織的作用，由各中介機構從不同層次和側面通過不同方式進行專業學位教育的質量監控，保障專業學位的教育質量。要發揮行業主管部門和行業協會的作用，讓他們參與到專業學位教學中來，保障專業碩士教育質量。在美國，行業協會介入相關專業學位的申請者條件規定、培養計劃的制定等環節。行業協會還以專業認證為主要手段來監控專業學位的培養質量，而行業協會同時也是執業資格考試的主管部門，他們與相應專業的教育機構協會聯合管理專業學位教育。因此，設計一種合理的體制使執業資格考試主管部門能夠參與到專業學位教育中來，架設執業資格考試與專業學位教育培養之間的橋梁，中介機構與研究型大學共同提高專業學位碩士研究生教育培養質量顯得非常重要，專業學位培養單位可以嘗試性地開展專業學位與執業資格考試掛鉤的培養機制，以培養適用人才。
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化學是一門實驗學科，大學化學實驗教學改革也是目前化學教育改革的一項重要內容。搞好大學化學綜合實驗教學工作，對提高大學生的綜合素質，培養適應社會發展需求的應用型人才十分重要和關鍵。為適應本科化學人才培養目標，基礎型和應用型兩類人才培養模式已成為化學人才培養方案的基礎要求。為了提高學生的綜合化學實驗素質、培養學生創新意識和綜合實驗能力，針對傳統實驗教學中的不足，筆者嘗試在大三綜合化學實驗中引入新的實驗教學體系，對綜合化學實驗教學內容教學方法及教學考核模式進行了改革探討。為了促進大學生的學習主動性和創造性，適應不同專業上的需求，考慮對學生擇業和工作的需求，在統一的綜合化學實驗內容上，將綜合實驗教學內容劃分為基礎理論綜合實驗、應用實驗和設計性實驗三個模塊。在教學方法上選擇開放式教學模式，在考核機制上多方面綜合評分，為使學生具有基礎扎實、動手能力強、富有科學精神和創業能力的高素質，打造全新的綜合化學實驗與科研訓練新體系。
一、教學內容的選擇
綜合化學實驗在教學過程中明確樹立融知識傳授、能力培養、創新精神于一體的教學理念，對教學內容的選擇要求做到內容覆蓋面廣，知識含量大。通過前期大一大二基礎化學實驗的訓練，此階段學生已具備了基礎化學理論和基礎實驗的知識和能力，綜合實驗是將大一大二所學習的基礎化學實驗有效的結合起來，鞏固基礎訓練，提高學生的綜合實驗能力，在內容上融無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗，儀器分析實驗于一體，選擇一些代表性的實驗，研究無機物或有機物的合成、分離、分析、表征和性能測試等各種實驗技術，其具體目標是學習實驗的設計思想及方法，認識一個完整的科研過程。選擇的實驗考慮它的綜合性、基礎性、典型性、可操作性，在內容設計上，體現出實驗技術和實驗操作的多樣性，也要考慮到實驗教學的實施可行性，便于安排一定規模的學生，同時對教學資源的是否充分也要考慮。例如微波法合成乙基水楊酸鈉的合成與表征，水熱法合成納米二氧化鈦等。實驗包括的類型有：綜合性實驗、研究性實驗、設計性實驗。內容有無機物、有機物、發光材料、納米材料的制備和合成、特性、表征?；瘜W反應以及實驗參數的研究和測定方法、物質結構的測定、鑒定，反應機理的研究等。
二、教學方法的創新
化學綜合實驗不同于基礎化學實驗和普通演示實驗，大一大二學生已經通過各種層次的實驗訓練，能規范的掌握基本操作，準確地獲得真實可靠地實驗數據，具有基本的化學實驗技能，正確的使用各類大型儀器，能準確對實驗數據和實驗結果做出正確判斷的能力，大學綜合化學實驗其目的是培養學生的綜合能力和創新能力，因此，我們在實驗教學中，對化學綜合實驗教學方法進行了探索和改進。首先在綜合化學實驗教學過程中積極培養學生的熱愛化學實驗的興趣，不定期的開放化學實驗室，由學生自由選擇感興趣的化學實驗，進行探索和實驗，通過查閱化學文獻，學生如何查閱文獻資料，怎樣綜合分析比較相關知識設計出實驗方案并將設計的實驗可行性方案，和老師討論，完成實驗，并收集數據分析結果，撰寫小論文。其次，我們開展以實驗課堂討論，結果匯報的形式，訓練學生做專業學術報告的能力。在實驗前，組織學生進行課堂討論，對自己設計的實驗方案提出自己的見解及理論依據，實驗結束后，對實驗結果進行系統分析以及對化學現象做出合理解釋。另外，鼓勵學生們對同一個化學實驗采用不同的實驗方法進行化學實驗，對實驗結果進行對比分析討論，例如合成納米二氧化鈦粉末，要同學們分別采用水熱法，沉淀法等不同的方法進行合成。這樣不僅提高了學生實驗能力，也加深了對各種化學方法的理解，同事拓寬了學生的知識面。
三、綜合實驗考核方式的改進
在大學綜合化學實驗教學過程中，實驗成績的考核也是十分關鍵的一個環節。對于綜合化學實驗教學體系，我們采取多種形式結合的方式進行考核。綜合化學實驗采用理論考試，操作考試，平時成績，三部分相結合，所占總成績的比例分別為40%、30%、30%。綜合化學實驗室主要目的是強化學生綜合化學素質的培養，因此對理論知識理解的要求比基礎性實驗要求高許多。綜合實驗的考核方式使得學生要重視實驗預習，實驗操作過程現象的觀察，實驗結果的分析，以及實驗報告的撰寫和實驗知識的積累。在理論考試內容上，采取開放的考核方式，對于探索性化學實驗，要求學生通過文獻資料的閱讀，分析提出實驗方案，并以科學論文的形式完成，實驗過程中，創新能力的培養尤為突出，同時實驗結果直接反應出學生的實踐綜合能力。在操作考試中，學生以抽簽的方式抽出一個實驗內容，在規定時間內完成操作過程，并就老師提出的問題作出回答，在考試結束時，老師根據學生的操作能力和實驗結果的數據給出成績。平時成績主要以學生平時實驗預習，操作技能以及完成平時實驗的準確度和實驗報告等給出綜合評分。因此大學綜合化學實驗的考核的評語和評分在學生的綜合化學能力和創新精神上做出的綜合判斷。
通過大學綜合實驗教學內容選擇，教學方法的創新以及綜合實驗考核方式的改進，學生不斷能熟練的掌握基本的實驗操作，正確的使用大型儀器設備，獨立獲得實驗數據，處理分析實驗結果，而且能閱讀文獻設計實驗方案，觀察實驗現象，對實驗結果做出正確判斷，使得實踐技能和創新能力得到很大的提高。
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化學是一門以實驗為基礎的學科。高等院?；瘜W驗課教學所占比重常常高達三分之二以上，實驗課不僅是獲取知識和技能的重要途徑，，而且更是培養學生實踐動手能力和創新精神的重要場所[1]。獨立學院理工科專業要培養應用型人才，更要以提高學生實踐動手能力為主要目標，努力提高化學實驗課的教學質量[2,3]。如何上好實驗課一直是教學改革的中心任務。
1任課教師必須具備的教學基本功
要上好實驗課，實驗課教師除必須具備講解、板書、駕馭課堂能力等基本功之外，還必須具備以下能力：
1.1堅實的理論基礎
教師對實驗原理、實驗現象的分析解釋都需要以基礎理論知識為基本功底。因此，任課教師必須首先打好堅實的理論基礎，才能勝任實驗課教學工作。
1.2熟練的實驗技能技巧
任課教師不但要根據教學大綱、教材要求，以正確、規范的操作裝配儀器和配制試劑，而且還要邊講解邊演示，提高實驗的示范性和啟發性。這就要求實驗教師要掌握嫻熟的實驗技能和技巧，這是對實驗課教師最基本的要求。
1.3嚴謹的治學態度和高度的負責精神
“嚴師出高徒”，只有治學嚴謹才能培養出學生的科學態度和作風，才能培養出學生科學的實驗方法和實驗的技能技巧。教師的責任心有多高，治學過程就會有多嚴。
1.4善于運用演示實驗和電教手段
對于操作難度大、不安全和不具備學生獨立完成條件的實驗，教師可以演示實驗，讓學生通過見習得到提高。演示實驗要求：(1)演示必須成功；(2)必須保證安全；(3)注重示范和直觀性；(4)注重引發學生思考。對于裝置繁瑣、操作復雜、可能發生危險等實驗；演示時間長、且效果不甚明顯的實驗，可制成錄像，以多媒體方式展現。因此教師必須具有一定的多媒體制作、軟件應用等方面的基本功底。
2提高實驗課教學質量的具體措施
組織好實驗課的課堂教學，是實驗課教學的中心環節[4]。為了獲取實驗的最佳效果，任課教師需要在實施課堂教學的過程中，做好下列相關工作。
2.1引導學生做好預習
實驗課課堂教學，總體應抓好三個階段，即預習、實驗和結尾。其中預習效果的好壞至關重要。任課教師應著力向學生闡明預習的重要意義，引導學生重視預習并認真寫出預習報告或提綱。這種預習報告或提綱，可以是實驗報告的雛形或初稿，可以保證學生離開實驗講義，能獨立完成實驗。
2.2做好預備實驗
教師做好預備實驗，是提高教學質量的關鍵。做預備實驗時，任課教師應全面了解實驗的準備情況，并與實驗員密切配合，檢查設備儀器是否完好；實驗材料是否齊全；試劑是否符合要求；水、煤氣、電等是否存在問題等。在此基礎上，將實驗內容從頭到尾做一遍，摸索最佳條件，找出實驗成敗的關鍵。對易發生的問題和操作技術難點等都要做到心中有數。
2.3實驗課的講授
實驗課上，任課教師對實驗內容、基本要求以及相關知識的講解，是指導學生做好實驗的基本保證。特別是獨立學院的學生，沒有教師的課堂講授，學生就不易順利地完成好實驗，就可能會出現這樣或那樣的問題。而實驗課又是以學生操作為主，這就要求教師的講授要精練，要抓住重點、難點，使講授起到“畫龍點睛”的作用。任課教師在講授實驗課時，至少應注意以下三個問題：
2.3.1講授內容
實驗課上，教師應講清楚的有4個方面的內容：(1)實驗目的與原理。(2)決定實驗成敗的關鍵因素。(3)操作中易出現的問題和注意事項。(4)儀器的使用、維護方法與安全規則。
2.3.2講授時間
實驗課上教師講授的時間過長，勢必大量占用學生動手操作的時間，減少學生練習的機會。通常，實驗課上教師講授的時間應限制在20分鐘以內。最多不能超過30分鐘。
2.3.3講授的基本要求
實驗課的講授首先要有明確的目的性，體現專業培養目標的需要，其次要保證科學性，準確運用基本原理和概念，科學地提出問題并解決問題，示范操作要熟練、準確、規范。同時講授重點要突出，提綱挈領，貫徹少而精原則。為節省時間，有些板書如裝置圖、實驗步驟等，可在課前完成或至少寫出其中的一部分，這樣可節省講授時間，確保學生有足夠的時間進行實操訓練。
2.4實驗課堂的巡回指導
學生開始實驗后，教師應把全部精力用于對學生的巡回指導。所謂巡回指導，是指導教師深入到學生中間，與學生面對面進行交流，或對學生操作中的問題及時給予糾正。這種巡回指導從某種意義上來說，比教師的課堂講授還要重要。巡回指導中教師的主要作用是：(1)隨時發現和糾正學生實驗中的錯誤，指出危害及產生根源。(2)要有意識地培養學生觀察事物的方法和思維能力，通過提問引導學生觀察、分析和思考，指導他們全面地調動感官，細致觀察、感知實驗現象，并能用所學的知識準確恰當地做出解釋。(3)引導學生實事求是地記錄實驗現象和結果。通過隨時檢查學生的實驗記錄，教會學生準確無誤地記錄實驗結果，培養嚴密細致的科學態度和學風。對于不能真實反映和記錄自己實驗現象和結果的學生應給予嚴厲地批評和耐心指導，教育他們正確對待科學實驗，明白科研工作來不得半點虛假和“水分”的道理。(4)考察學生的實驗態度，解答學生的問題。對做實驗不認真，敷衍了事的學生，應及時進行批評，責令其努力做好實驗。(5)鼓勵學生重視實驗。很多學生對本門課程重理論輕實驗，此種觀念有待于教師經過長期、反復地個別教育，才能得以糾正。還有些學生害怕做實驗，做化學實驗怕燃燒爆炸，怕被酸堿腐傷。對這樣的學生教師必須在巡回指導中善于發現，及時引導鼓勵他們，戰勝自我，做好實驗。
2.5實驗課的小結
實驗課臨近尾聲時，教師應利用5分鐘左右時間進行實驗小結。小結的方式：一是教師結合實驗情況，肯定成績，指出不足，對出現的問題進行必要的分析解釋。二是教師以提問的方式了解學生的實驗情況，然后再具有針對性的進行講解，做最后的歸納。另外也可以組織引導學生對存在的問題進行討論、分析，提出自己的觀點，運用所學理論知識做出圓滿解釋。三是理論聯系實際講解實驗趣事，如：實驗剩余廢液的利用，硫代硫酸鈉巧除實驗服上的碘污漬；草酸除掉高錳酸鉀污漬；粘結玻璃塞或滴瓶的開啟；凡士林堵塞的酸式滴定管的疏通等都會引發學生的學習興趣，給學生留下深刻記憶。
2.6實驗報告的指導和批改
學生寫實驗報告，是感性認識提升到理性認識的過程[5]。培養學生寫好實驗報告，可以大大提高學生對實驗的概括總結能力。這一能力的提高對于學生畢業后從事研究工作、撰寫科研論文都具有極大的幫助。教師對學生實驗報告的內容應做如下要求：(1)實驗報告應以簡潔的語言寫清實驗目的及基本原理。(2)實驗報告應扼要地闡明實驗步驟，真實地記錄觀察到的實驗現象，以及對實驗現象做出透徹的分析和精辟的解釋。(3)能用圖表、專業術語表示和描述的，就不用文字去贅述。以實驗裝置圖、反應方程式等替代語言描述。(4)對于解釋不清楚的內容和實驗中的成功經驗及失敗教訓，也應該鼓勵學生以質疑和討論的方式寫入報告中。在批改實驗報告時，教師應以高度的責任心認真細致地批閱，絕不能敷衍。為鼓勵實驗態度好、報告做得認真的學生，實驗報告最好給出成績，這樣既可以調動學生的學習積極性，又可以不斷積累素材，作為學生實驗課考核的依據?？傊瘜W實驗教學工作是大學化學教育體系的一個重要組成部分，化學實驗教學過程中即要充分調動學生的學習興趣，也要引導學生善于思考、總結，從而實現培養學生創新能力和思維能力這個大學化學實驗課的重要任務。同時，作為教師，還要不斷提高自身素質、專業技術水平和教學質量，以推進教育改革的創新，深化教學改革。
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隨著市場經濟制度的不斷完善和發展，高等教育中需要不斷地改革和完善實踐教學體系，把大學生培養成為具有較高理論水平又具有較好的實驗能力、創新能力和良好實驗習慣的專業人才，才能滿足社會發展的需求[1]。無機化學實驗作為一門以實驗為基礎的科學，是我院化學專業、材料化學專業以及化學工程與工藝專業的必修課之一，同時也是生物和環境等相關專業的基礎課[2]。通過無機化學實驗課程的學習，不僅有助于學生理解并掌握理論課程所學的化學反應原理、物質結構以及元素化學部分的理論內容，而且可以在培養學生基本實驗技能和素養，養成發現問題-分析問題-解決問題的能力的同時，提升他們的創造性思維和能力。因此，無機化學實驗課程在無機化學學習中的重要性不言而喻[3]。然而，當前的無機化學實驗教學卻面臨著許多突出的問題，如學生重理論輕實驗、對化學實驗缺乏興趣和熱情；多數學生做實驗抱著完成任務的心理“照方抓藥”，不能將課堂上所學的理論知識與實驗結果中的現象結合到一起。這也就使得學生對于實驗過程缺乏足夠的理解，實驗動手能力不足，做過就忘，從而達不到學習這門課程的最終目的。因此，如何優化無機化學實驗課堂教學，培養學生對實驗課程的興趣，提高學生獨立思考和創新思維能力是目前我們亟待解決的問題。針對以上無機化學實驗教學過程中所遇到的問題，筆者結合自身上課的經驗，淺談幾點無機化學實驗教學改革的心得。
1教學內容改革
規范化學實驗操作是保證實驗結果的重要前提[4]。因此，在教學之前就應該培養學生正確掌握無機化學實驗常用儀器的基本操作，使他們打下扎實的實驗基本功和標準化的實驗操作技能，為以后專業實驗課的學習、綜合實驗和設計實驗的進行以及走向工作崗位打下堅實的基礎。目前，無機化學實驗內容多為一些簡單驗證性的實驗，教材中較為詳細地介紹了實驗目的、實驗原理、實驗步驟以及實驗注意事項等。多數學生做實驗抱著完成任務的心理，學習興趣小，不能將所學的理論課的知識與實驗內容進行有效的結合，使得實驗效果變差。所以為了改變這種現狀，我們必須對傳統無機化學實驗的內容進行優化和調整。驗證性實驗主要是讓學生熟悉和使用簡單的實驗儀器，掌握基本的實驗操作和實驗分析方法，為后續的實驗奠定基礎。因此，可以在驗證性實驗的基礎上增加一些能夠讓學生自主參與的綜合性和設計性的實驗。
1.1綜合性實驗
綜合性實驗較之驗證性實驗不是簡單的按照規定的實驗要求、實驗方法和實驗步驟一步步向明確的實驗目標靠近，要突出完成實驗的綜合性。往往內容和步驟都要較為復雜，需要運用多個化學論文知識。在綜合性實驗中，強調對于實驗結果進行完整的實驗分析，以達到對實驗過程和實驗結果的全面認識。綜合性實驗能夠訓練學生綜合運用所學的理論知識和實驗技能，從而培養和提高他們發現問題、分析問題和解決問題的能力[5]。
1.2設計性實驗
設計性實驗是根據實驗目標，通過創造性地設計實驗方法和實驗過程，從而獲得可靠的具有科學性的實驗結果。主要是讓學生在老師的指導和幫助下，自己查閱文獻，設計實驗方案和方法并分析實驗結果等。在設計性實驗中，強調實驗設計方法和過程的科學性、創新性及完整可靠性。對于能夠實現實驗結果的不同實驗設計和方法進行比較，從中選擇出最佳的實驗設計和方法。在保證實驗安全的條件下，鍛煉學生主動思考、分析問題和解決問題，培養學生的科學思維和創新意識[6]。
2教學方法改革
傳統的實驗教學通常采用的都是“填鴨式”的教學模式。教師講解了實驗目的、實驗原理和操作要領以后，學生對照教材做實驗，而不去思考每步實驗操作所對應的實驗原理以及可能出現的實驗現象，對于自己記錄的實驗現象正確與否也不知道。這種方式忽視了學生自己的主觀能動性和參與意識。為了提高學生的主觀能動性，需要我們科學地指導學生進行實驗[7]。首先，教學過程中，老師要通過示范操作和指導的方式嚴格規范實驗基本操作，讓學生掌握正確的實驗操作技能；其次，對于綜合性實驗部分，要啟發學生發現問題，并通過自己的思考或與其他同學間的互相討論解決問題，借此提高學生動腦和動手的能力。最后，在設計性實驗中，可以鼓勵學生根據自己所掌握的理論知識，查閱資料，設計實驗方案，在與老師討論了實驗方案以后，讓學生自己獨立或者以分組的形式完成實驗，分析實驗結果并完成實驗報告等。通過這些改革和調整，調動學生對實驗學習的主動性和興趣，充分挖掘他們的學習潛力，培養他們的創新精神、實踐能力以及團隊協作能力。通過對不同類型的實驗采用不同的指導方法，不僅可以使學生掌握基本的實驗操作技能，培養并提高他們的動手能力；還可以充分發揮和調動學生學習的積極性和主觀能動性，進而提高他們的科學思維能力、創新意識和團隊協作精神。
3教學過程管理
在實驗教學過程中，由于老師和學生對教學內容的認識和理解存在著一定的差異，從而可能會使教學效果達不到老師的預期目標。實驗課的教學一般包括課前預習、實驗部分和實驗報告三個環節。因此，要加強實驗教學過程中各個環節的規范化和精細化管理，對實驗過程中每一步各個環節內容與指標盡可能做到量化和細化。通過老師和學生在實驗教學過程中的互相交流與配合，最終達到教學結果的最大優化。因此，可以采用課前預習、實驗部分、實驗報告和實驗總結四個環節來細化實驗教學過程[8]。在開始實驗之前，首先查看學生的預習報告的完成情況，通過提問檢查學生是否真正達到了預習的效果，及時指出他們的不足之處并給出預習報告的成績；在圍繞本次實驗講解實驗原理、實驗內容和注意事項的過程中，要時時提醒學生一定要注意觀察實驗現象和規范實驗操作，養成良好的實驗習慣。在具體指導實驗的過程中，要教育學生懂得尊重科學和事實，詳細如實地記錄自己所做實驗的實驗現象和實驗數據，保證原始記錄的真實性和可信度，時時牢記科學具有真實性和嚴謹性；實驗結束以后，要求學生下次實驗之前完成實驗報告，對實驗結果和實驗現象尤其是異?，F象要有充分的分析過程和討論，拒絕一切形式的抄襲和偽造實驗現象和實驗結果。對每次的實驗要有明確的結論和意見，并且要認真進行實驗誤差分析；在以上三個環節實施的基礎上，在下次實驗課開始之前，對上次實驗的完成情況進行全班總結。首先糾正實驗報告中出現的錯誤并帶領學生分析出現錯誤的原因，同時教學生怎樣進行誤差分析等；其次針對試驗中學生存在的一些問題擇要進行回答，引導學生對存在的問題進行深入的思考。通過上述四個環節的訓練和管理，不但可以提高學生做實驗的積極性和主動性，達到教師預期的實驗效果，而且還可以培養學生實事求是的科學素養，為他們的進一步學習和工作打下堅實的基礎。
4成績考核改革
目前，無機化學實驗的考核主要是依據學生的實驗報告完成的情況評定成績。這種方法不僅缺乏全面性和合理性，同時也使得學生形成不重視實驗課的習慣。認為只要實驗報告完成的好就可以取得好的成績，甚者去抄襲其他同學的實驗報告，這樣完全達不到我們開設實驗課的真正目的。因此，實驗課的考核也應該全方位、客觀、合理地對學生做出評價。這就要求我們必須建立一套符合該課程特點、有利于培養學生基本實驗技能和創新能力的考核方法，公正、客觀地對學生的實驗成績進行評價?？己藘热輵摼C合考察學生對無機化學實驗基礎理論的掌握情況、實驗操作技能的熟練程度及綜合創新能力，而不是僅僅只局限于實驗報告完成情況。無機化學實驗總成績由平時成績(70%)和實驗考核成績(30%)兩部分組成。平時成績通過對實驗預習報告、實驗操作、實驗習慣和實驗報告四個方面的考核評定。由老師按照平時成績=[實驗預習報告(10分)+實驗操作(40分)+實驗習慣(10分)+實驗報告(40分)]×70%的分值比例來記錄。實驗考核成績則包括筆試(50%)和實驗操作(50%)兩個部分。筆試是老師根據本學期的實驗教學內容，考察學生對基本知識和基本原理的掌握情況。實驗操作考核，老師可以根據學生掌握的理論知識和實驗操作技能，提出若干個學生沒做過的小實驗，考察學生對已學知識和能力的運用情況[9]。這種重平時、重基礎、重能力的綜合考核方式，既能全面、客觀、公正地反映學生實驗基本能力的學習情況，又可以鼓勵和激發學生自主提高自己的綜合實驗能力和創新意識。同時，使學生感受到實驗教學的公平性和公正性，提高學生學習的積極性和主動性，從而使實驗教學質量得到較大程度的提升。
5小結
無機化學實驗在大學整個化學教育體系中起著極為重要的作用，學生的實驗操作技能和創新能力的提高是我們開設無機化學實驗教學的終極目標。但是目前依然存在著一些我們必須面臨和解決的問題，需要我們努力去克服和改正。通過不斷的教學改革提高學生的實踐能力和創新能力，培養他們樹立正確的科研態度和創新精神仍是一項復雜而又艱巨的任務。
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中圖分類號：G642
文獻標識碼：A
化學是一門以實驗為研究基礎的學科，因此，無論在教學或是科研過程中，實驗都起著不可或缺的作用。民辦高校作為高等教育的組成部分之一，同樣肩負著培育人才的重任，因此對學生的學習特點及習慣進行分析具有不可忽視的意義。
1 當前民辦高?；瘜W實驗教學存在的問題
首先，由于自身條件及學生特殊性情況的限制，常會導致民辦高校在教學安排上存在著實驗課課時較少、學習質量不高的問題。例如在實驗科目上機械地以化學各學科進行劃分，使得單一性實驗過多，不利于學生進行綜合設計性實驗的學習；其次，由于受經費及實驗室條件的限制，民辦高校所開設的化學實驗項目往往難度不高且內容相對陳舊，只能完成最基本的實驗技能培養，這樣的授課方式不但不能激起學生對于理論及實驗課的潛在興趣，甚至會延誤學生在高等教育階段進一步拓展思維空間及創新能力的機會；最后，則是因生源質量等問題帶來的實驗課教學效率低下。同時，單純以實驗報告書寫及課堂表現情況為依據授以成績的傳統簡單式考核方法，不僅很難調動起學習積極性，而且不能使實驗課得到學生應有的重視，最后導致其被邊緣化、淡化甚至弱化現象的發生。
2 初步探討民辦高校化學實驗課的教學改革
根據前面涉及的若干問題，我們可以從下面幾個方面進行改革，以期提高民辦高校在校生的化學實驗技能及綜合能力。
2.1 整合實驗項目，優化實驗內容
作為民辦高校，尤其要在提高實踐能力和素質上做文章，以此彌補學生在理論知識上的不足。例如，如果能將以單獨授課方式出現的四大化學實驗進行適當的整合，既注重各門實驗間的區別，又能將它們的共通之處進行有效的聯系與歸納，將大大提高化學實驗的教學效率。比如最早開設的基礎課程無機化學實驗，我們可在其常見實驗科目的基礎上，適當地加入分析化學實驗中的酸堿標準溶液的滴定、分析天平的稱量練習以及有機化學實驗中的重結晶、蒸餾等與之相關的實驗，進行初步整合訓練；再比如以合成某種物質為目標，將無機、有機化學中常見的制取思路和手段融入單個實驗中，其產物具有一定的特異性，具備能夠在實驗室中進行有效鑒定的性質，以這樣從制備到鑒定的完整實驗作為綜合類項目在日常的教學中開展，可以降低相似實驗的開出率，節約了實驗成本又節省了學生的時間，在增強學習目的性的同時又不失嚴謹和完整。
2.2 掌握正確的學習方法，培養良好的實驗習慣
民辦大學生的特點之一是有一定的求知欲望，在學習的過程中也較少存在死記硬背的現象，但即使具備了積極進取的意識，他們也往往存在主觀意愿與客觀努力不統一的現象，這主要是由于其在以往的學習過程中所養成的不良習慣造成的。針對這些問題，我們應該做到：首先，督促學生在實驗課開始前做好充分預習，對課程內容有大體上的了解。這是因為絕大多數學生在升入大學前并沒有養成課前預習的良好習慣，以致在實驗操作的過程中心中無數，疲于應付，甚至經常詢問指導教師接下來的步驟。只是經過這樣的被動學習，學生并沒有能夠真正完成相應的學習任務。對此，教師應該監督學生在上課前充分了解實驗內容，使其充分認識到預習的作用和必要性。其次，注意使學生養成正確規范的操作習慣及意識，這是因為民辦高校學生普遍存在得過且過的心態，這在實驗課中表現得尤為明顯。而實驗操作是否符合規定，一則影響到結論的準確性，二來也會影響實驗的安全性。針對這個問題，首先要求教師在上課時對重要的知識點進行詳盡的解釋，同時也要及時、精確地對基本操作進行示范，并讓學生對相應步驟進行模仿、記憶和體會，與此同時，教師應給予提醒與糾正，以此不斷規范甚至強迫學生掌握正確的操作方法，而后，再輔以一至兩個內容近似的實驗，通過一定的重復率加強學生的相關印象，使其夯實基礎知識，并能在正確操作的基礎上進行下一步的創新。再次，嚴格管理，培養學生良好的實驗習慣：例如學生在結束實驗后將試劑瓶和玻璃儀器隨意擺放，致使試劑失效或儀器破損等現象時有發生，針對這樣的問題，教師應做到在課上即將試劑有序、分類排放整齊，并在實驗結束后，督促學生及時將實驗臺清理干凈，以此使學生認識到規整、嚴謹、潔凈對于化學實驗的重要性。最后，是實驗報告的填寫與實驗得失的總結：在實驗結束后及時填寫實驗報告可以讓學生對整個實驗有一個更深刻更全面的認識，同時也作為一種輔助手段將理論知識的學習推到更直觀更具體的層次上。而無論實驗結果如何，及時進行總結，汲取成功經驗或失敗教訓，這對于以后的學習生活，亦能起到積極的作用。
2.3 實行全面的成績考核，提高學生對實驗課的重視程度
民辦高校學生同樣具有看重成績的特點，所以，搞好期末考核制度也成為了完成實驗教學過程的一個重要環節?？荚嚦讼鄬陀^地反映學生整個學期的學習情況外，也能使教師獲得重要的信息反饋，以便更好地改善授課內容以及教學方法。針對傳統考核方法存在的一些弊病，我們一方面將實驗課設置成獨立的考試科目，將其從理論課中剝離出來；另外，積極改進考試方法，將實驗報告與學生對實驗的預習理解、課后總結以及精神狀態等方面聯合起來予以綜合評定，以百分之三十的比例作為現場操作演示部分的總分，以百分之二十的比例作為理論知識考試部分的總分，以此考查實驗報告或現場操作中易被忽視或遺漏的知識要點。
3 結語
對于民辦高校來說，怎樣使學生做到對所學的知識融會貫通是值得教師進行思考的問題。聯系實際，更新教學內容與方法，時刻關注學生的心理動態，培養他們良好的習慣和整合知識、運用知識的能力，始終是教師最重要的目標之一。
