發布時間：2023-03-17 18:01:32
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的試驗設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞：射頻識別技術射頻卡分類
引言
射頻識別技術(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術方面的具體應用與發展。該項技術的基本思想是，通過采用一些先進的技術手段，實現人們對各類物體或設備(人員、物品)在不同狀態(移動、靜止或惡劣環境)下的自動識別和管理。
目前，應用最廣泛的自動識別技術大致可以分為光學技術和無線電技術兩個方面。本文主要介紹自動識別技術在無線電技術方面的應用。
1射頻識別技術簡介
20世紀80年代，由于大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術。
射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。
典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。
射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。
在多數RFID系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2射頻識別技術的分類
射頻識別技術主要按以下四種方式分類。
(1)工作頻率
根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監控、高速公路收費等系統。
(2)射頻卡
根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無源
射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發射功率大。
(4)調制方式
根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。
目前使用的多數系統中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。
3國際射頻識別技術發展狀況
射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。
據有關權威數據顯示，射頻識別產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術具有廣闊的市場前景。
4射頻識別技術在我國的發展
我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。
目前，我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。
4.1安全防護領域
(1)門禁保安
將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。
公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。
(2)汽車防盜
這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號，汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。
另一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發報警裝置。
(3)電子物品監視系統
電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。
4.2商品生產銷售領域
(1)生產線自動化
用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視，提高生產率，改進生產方式，節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。
用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。
(2)倉儲管理
將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。
(3)產品防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。
(4)RFID卡收費
國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易。現金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。
4.3管理與數據統計領域
(1)畜牧管理
該領域的發展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。
(2)運動計時
在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間，不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。
RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時，每個參賽選手將會有一個準確的結果。
4.4交通運輸領域
(1)高速公路自動收費及交通管理
高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一。目前，中國的高速公路發展非常快，而高速公路收費卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預計在未來10年內，高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。
在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導，提高道路的利用率，深挖現有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。
(2)火車和貨運集裝箱的識別
在火車運營中，使用RFID系統很大的優勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據，能夠得到火車的身份、監控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。
目前，射頻自動識別系統的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日，鐵道部正式聯網啟用車次車號自動識別系統，為自備車企業、合資鐵路和地方鐵路實現信息化智能運輸管理提供了重要良機。
由于目前中小學的課時量、實驗儀器和藥品數量的限制，使得教材中的很多實驗學生無法親自動手完成，只能由教師來做演示實驗，極大地影響了學生的動手能力和創造能力。而微型實驗的出現則可以改善上述的癥狀。尤其是新課改之后，教學方式、教學內容的變化，給實驗教師帶來了一定的挑戰性。倘若課堂上依然完全采取教師講、學生聽的方式，便無法提高教學質量，使教學停滯不前。尤其是在實驗教學方面，不能自己動手操作，就會永遠走一條既成的老路，無法實現創新。而且常規的實驗會需要更多的藥品和儀器，同時造成環境的污染。因此，在中學化學實驗當中逐步實施微型實驗，節約資源，提高學生的創造力是相當有必要的。
二、微型化學實驗的特色和實施的必要性
微型化學實驗儀器具有不易破碎、小巧便攜、使用方便等特點，使得無論是學校還是個人都有能力去創建自己的“微型實驗室”，這就為化學實驗課堂教學的改革提供了方便與可能。實踐證明，微型化學實驗在教學中的實施概括來說主要有以下特點：過去的課堂實驗基本上被演示實驗所占據，學生們處在一種“被動接受”知識的狀態中，而微型實驗使得大多數學生都有機會自己動手參與，使得啟發式的教學方法能夠得以實現；微型化實驗具有安全性和節約性的特點，教師可以放心地讓每一個學生獨自動手實驗，親自動手實驗的方式可以促進學生理解和形成化學概念，幫助培養學生實驗觀察和動手能力，同時，極大地促進了學生對于化學實驗興趣的培養；方便了實驗室分組實驗、家庭小實驗尤其是隨堂實驗的展開，培養了學生既動手又動腦、理論聯系實際和解決實際問題的能力，尤其是對于資源條件較差的農村中學，微型實驗的實施對其影響頗深；有利于減少廢氣、廢液以及固體廢品的排放，改善實驗室環境、降低空氣污染，減少對師生健康的損害。具體來說，微型實驗可以：
（一）改進演示實驗，激發創新
演示實驗是課堂教學中最直接、最便捷的一種的實驗教學方式，是探索新知識、學習實驗操作和技能的最基本途徑。因此教師在做課堂演示實驗時，對課本的中實驗進行了合理的微型化改進。如：做“木炭還原氧化銅”實驗時，常常會出現現象不明顯，反應時間較長的現象，影響觀察和判斷，其中碳和氧化銅的質量比需要控制在（9~13）：1的范圍內，倘若比例過高，氧化銅不能完全反應；比例太低，碳粉的量遮蓋了銅的顏色，現象不易觀察。對于此實驗，可以做如下改進：為了減少實驗時間，可以在實驗開始之前將碳粉和氧化銅粉末混合均勻，調成糊狀。取少許均勻涂抹在試管底部內壁上，待晾干后，進行還原實驗操作。因為反應物的量非常少，所以加熱較短時間就能觀察到試管內壁紫紅色銅鏡的出現。改進后的實驗節約藥品、現象明顯，有利于激發學生的創新能力，培養其創新的意識。
（二）設計分組實驗，培養學生的創新、合作精神
設計分組實驗不僅可以幫助學生形成概念、鞏固知識、培養技能，更能訓練其團結、合作、互助的精神。在實驗課堂上，一個合理有效的分組實驗，能幫助大家節約資源、節約時間。如”二氧化碳氣體的制取“實驗，教師可以將實驗分為4個小組：通過上述分組實驗探究，學生可以找出二氧化碳氣體制取的最佳方案，并且能夠舉一反三，了解到其他制取方案的優劣性。
（三）展開家庭興趣小實驗，培養學生實驗興趣和實踐能力
實驗課中的教師演示實驗和學生分組實驗，畢竟時間、儀器、藥品選擇有限，不能夠讓每一個學生的興趣和個性得以激發，課堂中的實驗更多的是訓練學生的實驗方法和實驗思維。此時，家庭興趣小實驗便可以提供廣闊的空間，學生可以依照自己的興趣愛好，進行獨立的微型實驗設計。首先，提出方案設計，通過查閱資料、選擇藥品和儀器，現象觀察與記錄，結果的交流分析等。整個實驗過程中，都是由學生來主導的，體現了自己的主觀能動性。如“紙杯燒水”實驗——水的沸點是100℃，加熱沸騰后只吸熱，溫度不再升高，而紙的著火點在150℃以上，所以水可以燒開，紙卻沒事，這樣的實驗材料選擇非常簡單，容易操作。又如”變胖的雞蛋“——醋酸和雞蛋殼的反應，雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣，醋酸的主要成分是酸，所用物品在生活中隨處可見，獲取容易，生動有趣，現象明顯易觀察。反應原理是：蛋殼消失是因為與醋酸發生了反應，被溶解，從雞蛋中冒出來的氣泡，則是反應生成的二氧化碳。
1.初中化學實驗設計類型依據不同的標準，可以對實驗設計進行不同的劃分。根據初中化學實驗內容的不同，可以將初中化學實驗設計分成以下類型：制備實驗、性質實驗、化學原理的驗證、混合物成分的分析、濃度測定、定性與定量結合的實驗等。
2.化學實驗方案的內容實驗設計的成果就是實驗方案。雖然具體的實驗設計的目的、內容和形式不盡相同，但就一個相對完整的實驗方案來說，一般包括：實驗名稱（課題）；實驗目的；實驗原理；實驗用品（試劑、儀器、裝置設備）及規格；實驗裝置圖、實驗步驟和操作方法；注意事項；實驗現象及結果處理；問題和討論等。
3.實驗方案選擇的基本標準同一個實驗課題，每個人的設計和操作過程可能不一樣，結果自然也不會完全相同。根據初中化學實驗設計原則和教學實際，實驗方案選擇的基本標準是：原理正確有科學依據；裝置簡單，在實際中具有可操作性且操作方便；實驗步驟少，需要時間短；藥品用量少、無毒且廉價易得；實驗現象要明顯；反應條件要簡單（最好在常溫下進行）；盡量不用也不產生污染環境的物質，即符合“綠色化學”的要求；制備實驗產率高；性質實驗誤差小；實驗安全無危險；設計要嚴謹等。
二、中學化學實驗設計與創新的一般原則
無論哪一類中學化學實驗設計與創新，一般都應遵循以下原則：
1.科學性原則科學性是指實驗原理、實驗程序和操作方法必須與科學理論和實驗方法論相一致。科學性是化學實驗設計與創新的首要原則。例如：實驗室制取氫氣，就不能選用硝酸與金屬鋅反應，因為這個反應很難制得純凈的氫氣。
2.目標性原則目標性是指實驗設計或創新要根據一定的教學目標有所側重與突破。同一個實驗，教學目標（如教師演示與學生操作，為了突出環保或趣味性）不同，設計所用的原理、用品、方法、裝置、步驟等是有一定區別的。
3.安全性原則安全性是指化學實驗設計時盡量避免使用有毒、有害的化學試劑，以及反應產生有毒害的物質，或者具有一定危險性的實驗裝置與操作。“如果必須使用的，應該在所設計的實驗方案中詳細寫明注意事項，以防止造成環境污染和人身傷害。”［4］安全是中學化學實驗教學的第一要務，設計時必須要特別引起重視！
4.新穎性原則新穎性是指實驗設計時在思路、操作方法、器材用品、裝置等方面要有新的突破，使新設計的實驗對教學與研究更加適用或具有指導的意義。
5.可行性原則可行性是指設計實驗時所運用的實驗原理在實施時切實可行，所選用的化學試劑、實驗儀器、設備和方法在現有的條件下能夠得到滿足。例如：實驗室大量制取二氧化碳，不能為了創新而選用碳酸鈉代替碳酸鈣（或石灰石）與鹽酸反應，或者用硫酸替代鹽酸與碳酸鈣（或石灰石）反應。因為前者反應太劇烈，后者反應不完全，很快就停止了。
6.簡約性原則簡約性是指盡量采用簡單的實驗裝置、較少的實驗步驟和試劑，在較短的時間內完成實驗。復雜的裝置與步驟以及時間太長的實驗都會轉移中學生的注意力，容易導致他們產生畏難情緒和疲勞感，影響對實驗過程的觀察、分析與思考。
7.綠色化原則綠色化是指從化學反應的原料、反應的條件、反應的產物和實驗的操作等化學實驗的全過程上進行控制，盡可能地減少甚至消除有毒、有害的化學物質對環境的影響。綠色化學是21世紀化學科學的一個重要發展方向。
8.啟迪性原則啟迪性是指實驗設計與創新對學生的學習起開導作用，能夠啟發學生的思維，促進學生對化學原理及知識的探討和認識，優化學習過程，從而提高教學效益。這是中學化學實驗設計與創新的出發點和歸宿。
三、實驗創新設計的視角
初中化學實驗創新設計是在義務教育化學課程標準的指導下，對現行教材中所涉及的實驗進行改進、優化、增設或創新等，以提高化學實驗在初中化學教學中的效益。在初中化學教學中進行實驗創新設計是提高化學教學有效性的需要，也是義務教育化學課程標準的要求。化學實驗創新設計要與時俱進，必須符合現代化學教育發展的理念，在滿足探究性的條件下，可以從以下視角進行：
1.實驗過程綠色化“綠色化學的理念是在化學反應過程以及化工生產中，不再使用有毒有害物質，不再產生廢物，不再處理廢物，它是一門從源頭上阻止污染的化學。”［5］化學實驗在設計上要體現綠色化，盡可能做到原料（反應物）的綠色化，化學反應的綠色化（采用原子經濟性反應），生成物的綠色化以及催化劑、溶劑的綠色化。例如：在涉及氧氣的制取實驗時采用雙氧水分解來制取，二氧化錳要回收等。
2.實驗裝置微型化“所謂微型化學實驗，就是以盡可能少的化學試劑來獲取所需化學信息的實驗方法與技術。”［6］雖然它的化學試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一，卻可以達到準確、明顯、安全、方便和防止環境污染等目的。例如：在“探究微粒的運動實驗”中，可以用試管代替燒杯進行微型化實驗。在一個單孔橡皮塞上插入一根玻璃導管接近試管底，試管內壁貼一張滴加無色酚酞試液的濾紙，從導管口滴上兩滴濃氨水到試管底部，用透明膠封導管口，可以看到，試管里滴有無色酚酞試液的濾紙由下往上慢慢變紅了。
3.實驗設計環保化“最佳的環境保護方法是在源頭上防止污染的產生，而不是污染產生后再去處理。”［7］實驗設計中我們應該采取一些有效措施使化學實驗對實驗場所和環境的污染降低到最低限度。這些措施主要是：實驗裝置密閉化，避免敞口操作，防止有關物質散佚到周圍環境中；采取收集辦法，回收有關物質；對有毒物質進行無毒害處理；加強實驗場所的通風或采取其他的防護措施等。例如：一氧化碳還原性實驗，對多余的一氧化碳可以回收，也可以燃燒進行無毒害處理等。
4.實驗操作安全化保證實驗安全，是化學實驗教學的原則要求。有一些實驗，由于物質化學性質的特殊性，給實驗增加了難度甚至危險性。在點燃氫氣的導管和氫氣發生器之間，用一個小塑料瓶裝上大約四分之三的水制成一個“安全裝置”連接起來，這樣，即使點燃不純凈的氫氣，爆炸也只是在“安全裝置”中發生，氫氣很少威力小，氫氣發生裝置不會發生爆炸，因此不會發生安全事故。
5.實驗趣味化化學實驗具有動機功能，增加化學實驗的趣味性，可以激發學生的化學學習興趣。例如：在研究燃燒與滅火的條件時，增加演示“燒不壞的手帕”［8］實驗，可以激發學生的興趣。在此基礎上讓學生繼續進行實驗，探討手帕燒壞的條件，則能夠使學生深化對有關知識的認識。
6.利用儀器功能轉化儀器本身沒有限定它只能用于什么而不能用于什么，只是主要適用于什么。“反思儀器的別樣用途，可以幫助我們加深對實驗儀器和實驗原理的認識，進行化學實驗的創新。”［9］例如：漏斗可以充當集氣與尾氣吸收裝置，在鈉與水反應氣體產物的驗證實驗中，將漏斗置于水中，倒扣在鈉塊上，產生的少量氣體可順利地富集到試管中。
7.利用學科知識遷移我們往往習慣于使用教材的實驗儀器和裝置，很少重視儀器的笨拙和實驗時的效率，這種視經典為權威的思想往往就是教師缺乏創新的癥結所在。實際上，科學的實驗方法就是應該不斷地發現問題，傳統裝置的不當之處無疑給我們提供了實驗創新的課題。例如：學習“質量守恒定律”內容時，在使用托盤天平稱量氫氧化鈉與硫酸銅溶液反應前后的質量時，在18×200的中型試管里裝入大約1mL稀鹽酸與酚酞的混合溶液，球形滴管吸入NaOH溶液后，將球形滴管放在試管口，把上述帶有球形滴管的試管放入盛水的100mL量筒中，讓學生通過觀察比較反應前后試管浸在液面中的高度即可（試管作上標記）。改進后的實驗操作起來方便有趣，不用天平而是利用物理上的浮力知識，體現了學科之間的聯系，有利于學生知識的遷移。
8.實驗裝置簡單化教材所選用的實驗方案未必都是最好的，有時候會產生現象不明顯、實驗不容易成功、結果不準確等問題，影響了實驗教學的效果。例如：測定“空氣中氧氣的體積分數”實驗，由于教材提供的實驗裝置密封性和燃燒匙放入不易控制，加上導氣管內尚留有空氣導致誤差因素較多，有時氧氣顯示超過五分之一，讓教師無法自圓其說。可做如下改進：將小顆白磷放在1.5cm×2.5cm的薄銅片上，置于硬質大試管中部，塞緊橡皮塞，用酒精燈對準銅片加熱使白磷充分燃燒，待試管冷卻后浸入水中，在水面下拿掉橡皮塞，待液面上升穩定后再塞上橡皮塞，拿出水面觀察。改進后的實驗所用儀器少，誤差因素少，結果比較準確。
9.儀器、藥品生活化采用學生熟悉的身邊物品或一些廢品作為化學實驗的藥品，就會使學生產生一種親切感，覺得化學并不神秘，就在自己身邊，有利于調動學生的學習積極性，激發他們進行實驗探究的興趣。例如：用蛋殼代替碳酸鈣制取二氧化碳；測試肥皂水、食鹽水、泥水、蔗糖水、洗發水、食醋、蘇打水的pH值等。許多生活用品甚至廢棄物品也可以用做化學實驗的儀器，這種“物盡其用”的實驗活動能夠充分拓展學生的思維空間，使他們更加關注身邊的化學現象，增強愛護環境、節約資源的意識，更好地學以致用。例如：用小氣球收集氣體，礦泉水瓶做容器，廢棄的醫用注射器做量筒、集氣瓶等。
關鍵詞：室內設計家庭裝修
一、室內設計的方法
室內設計的方法，這里著重從設計者的思考方法來分析，主要有以下幾點：
1、大處著眼、細處著手，總體與細部深入推敲
大處著眼，即是如第一章中所敘述的，室內設計應考慮的幾個基本觀點。這樣，在設計時思考問題和著手設計的起點就高，有一個設計的全局觀念。細處著手是指具體進行設計時，必須根據室內的使用性質，深入調查、收集信息，掌握必要的資料和數據，從最基本的人體尺度、人流動線、活動范圍和特點、家具與設備等的尺寸和使用它們必須的空間等著手。
2、從里到外、從外到里，局部與整體協調統一
建筑師A.依可尼可夫曾說：“任何建筑創作，應是內部構成因素和外部聯系之間相互作用的結果，也就是‘從里到外’、‘從外到里’。”
室內環境的“里”，以及和這一室內環境連接的其他室內環境，以至建筑室外環境的“外”，它們之間有著相互依存的密切關系，設計時需要從里到外，從外到里多次反復協調，務使更趨完善合理。室內環境需要與建筑整體的性質、標準、風格，與室外環境相協調統一。
3、意在筆先或筆意同步，立意與表達并重
意在筆先原指創作繪畫時必須先有立意，即深思熟慮，有了“想法”后再動筆，也就是說設計的構思、立意至關重要。可以說，一項設計，沒有立意就等于沒有“靈魂”，設計的難度也往往在于要有一個好的構思。具體設計時意在筆先固然好，但是一個較為成熟的構思，往往需要足夠的信息量，有商討和思考的時間，因此也可以邊動筆邊構思，即所謂筆意同步，在設計前期和出方案過程中使立意、構思逐步明確，但關鍵仍然是要有一個好的構思。
對于室內設計來說，正確、完整，又有表現力地表達出室內環境設計的構思和意圖，使建設者和評審人員能夠通過圖紙、模型、說明等，全面地了解設計意圖，也是非常重要的。在設計投標競爭中，圖紙質量的完整、精確、優美是第一關，因為在設計中，形象畢竟是很重要的一個方面，而圖紙表達則是設計者的語言，一個優秀室內設計的內涵和表達也應該是統一的。
二、室內設計的程序步驟
室內設計根據設計的進程，通常可以分為四個階段，即設計準備階段、方案設計階段、施工圖設計階段和設計實施階段。
1、設計準備階段
設計準備階段主要是接受委托任務書，簽訂合同，或者根據標書要求參加投標；明確設計期限并制定設計計劃進度安排，考慮各有關工種的配合與協調；
明確設計任務和要求，如室內設計任務的使用性質、功能特點、設計規模、等級標準、總造價，根據任務的使用性質所需創造的室內環境氛圍、文化內涵或藝術風格等
熟悉設計有關的規范和定額標準，收集分析必要的資料和信息，包括對現場的調查踏勘以及對同類型實例的參觀等。
在簽訂合同或制定投標文件時，還包括設計進度安排，設計費率標準，即室內設計收取業主設計費占室內裝飾總投入資金的百分比。
2、方案設計階段
方案設計階段是在設計準備階段的基礎上，進一步收集、分析、運用與設計任務有關的資料與信息，構思立意，進行初步方案設計，深入設計，進行方案的分析與比較。
確定初步設計方案，提供設計文件。室內初步方案的文件通常包括：
1、平面圖，常用比例1：50，1：100；
2、室內立面展開圖，常用比例1：20，1：50；
3、平頂圖或仰視圖，常用比例1：50，1：100；
4、室內透視圖；
5、室內裝飾材料實樣版面；
6、設計意圖說明和造價概算；
初步設計方案需經審定后，方可進行施工圖設計。
3、施工圖設計階段
施工圖設計階段需要補充施工所必要的有關平面布置、室內立面和平頂等圖紙，還需包括構造節點詳細、細部大樣圖以及設備管線圖，編制施工說明和造價預算。
4、設計實施階段
實踐教學是加強學生專業知識教育，提高學生綜合素質，培養學生實踐能力和創新能力的重要環節。社會上需要理論和實踐能力充分結合的綜合型人才，所以我們應該把實驗教學提升到實踐科學的高度來認識、探索、研究和實施，研究實踐方法，強化實踐過程，提高學生綜合分析問題和解決問題的能力。工藝實驗就是這樣一類專業實驗，實驗項目的提出結合科研方向，以工程訓練的方式完成實驗項目。這類實驗不同于一般的測試實驗，它需要多個工藝過程才能完成，包括方案的提出，方案的論證，各工藝過程的完成，性能的測試等，每一個過程都相當于一個單一的小實驗，有目的、內容、原理、步驟等，所以多工藝實驗項目既能鍛煉學生的動手能力，又能鍛煉學生的創新能力、科研思維、綜合能力，不僅理論性很強，技術性和實踐性更強。華中科技大學光學與電子信息學院電子科學與技術專業開設的《電子器件制備工藝》就是這樣一門課程。
二、課程組織方式
工藝實驗不同于一般的課堂實驗，完成它需要較長時間，所以以課程設計方式組織實驗，教學形式以學生自主進行特定項目為主，教師參與指導并審核：學生自主完成方案的提出和論證，完成論證報告，指導教師審核，在理論可行的情況下，按照預約時間進入實驗室完成各工藝過程，最后測試器件或材料性能。學生可以自行決定實驗時間，在給定的期限內完成全部實驗工藝。在電子器件制備工藝課程設計中，我們提供了學生實踐的時間和研究條件，學生自行設計方案，自行完成實驗，充分發揮了學生的主觀能動性和創造性，調動了學生的積極性，促進了學生的能力發展。
三、教學內容的設計
電子器件制備工藝課程內容，注重加強各不同研究方向之間的綜合，滿足學生寬口徑訓練的要求，不同的學生可以選擇不同興趣方向的題目類型來完成。選擇了興趣方向以后，就進入自行完成實驗的階段。整個課程的內容包括：資料的查詢—方案的制定—方案的論證及審核—工藝過程—性能測試。
1.資料的查詢及方案制定。
選題后，學生要查閱資料，理解題目，消化和整理資料，寫出本實驗項目的設計報告，并從理論上論證實驗方案及結果。實驗方案確定后，在進入實驗操作之前，需要指導教師審核設計方案，以可行性和理論正確性為原則。這一步很重要，如果方案制定正確，整個項目就等于完成了一半，以后的實驗過程就會很順利，在工藝操作過程不出錯的情況下，基本能得出好的結論。
2.工藝的進行。
在進入實際工藝操作之前，學生應該充分了解工藝的原理、意義和目的，并且要了解各工藝的注意事項，以免出現設備的損壞、實驗的失敗等現象。在各個實驗工藝進行過程中，學生應該嚴格按照工藝要求進行，實驗教師也會要求學生嚴肅對待，發現問題要及時討論，并提出解決方案，力求使實驗出色完成。經過整個工藝實驗過程，學生對專業的興趣提高了，獲得新知識的能力提高了，創新能力和研究思維得到了很好鍛煉，動手能力、操作技能、分析和解決問題的能力得到了很大的提高。
四、實驗教材的制定
工藝實驗課程的實驗教材內容，主要從實驗過程入手，講解各工藝過程的目的和意義，以及該工藝所需設備的操作注意事項。盡量能詳細地講解實驗過程中可能存在的問題以及解決方法。
五、工藝實驗的組織實施
第一次接觸多工藝實驗項目的同學，一般要先參觀實驗室，然后進行實驗預約（設備預約），做好準備后進入實驗室（進行各工藝過程）。
1.參觀實驗室。
實踐教學是動手能力的培養，多工藝實驗也不例外，但它與傳統的專業測試實驗又不同，需要完成一系列的操作才能達到教學目的。所以實驗前對即將要接觸的各環節（如設備、流程、注意事項等）必須做到心中有數，提前熟悉實驗室，對實驗設備有感性認識，實驗過程可能出現的一些問題應該在進入實驗室之前就有心理準備，才能做到實驗時有的放矢。參觀實驗室可以以小組或班級為單位進入實驗室，實驗教師針對具體事項進行講解，解答學生心中的疑問。這個環節可以大大減少實驗中破壞性事件（如損壞設備等）的發生概率。
2.實驗預約。
實驗預約是一個很重要的環節。工藝實驗的預約不同于一般實驗，主要是針對設備的預約。由于實驗學生人數多，設備有限，在實驗進行期間，所有設備全天開放，而進行實驗的學生要分時分段進入實驗室。為了更好地安排實驗時間，我們設計了一個預約表格（表1），學生可以根據表格提示預約。
3.實驗過程參與情況跟蹤。
在工藝實驗中，由于以團隊形式進行，團隊成員中就存在自覺與不自覺、主動與不主動的問題，我們采用了實驗環節的登記制度，保證每個同學參與到每個環節，就保證了讓每個參與的同學都了解各工藝過程的意義和作用，也為成績的評定提供參考。表2是小組完成工藝實驗流程登記表。上述措施既保證了每個同學各個工藝過程都要參加，同時對每個同學來說也保證了項目研究的完整性。
六、實驗評價體系的制訂
工藝實驗是以小組為單位進行，為了激發同學們的積極性，我們制定了特定的成績評價體系。傳統的成績評定體系，以教師作為評價主體，對實驗結果的判斷占據了主導地位，一般是根據實驗團隊的實驗結果判斷實驗團隊的總體成績，而無法對實驗團隊中的每一位成員做出具體評價。對于工藝實驗這一類型的項目來說，團隊多、周期長、環節多、課外工作量大，傳統的評價體系不能準確評價團隊中的每一個體。由于缺乏其他的評價主體，團隊中學生個人的實驗情況未得到充分考察，教師無法公平、公正地衡量每位學生在實驗團隊中的貢獻，打擊了部分學生的實踐積極性，嚴重影響課程效果。為了解決傳統成績評定的弊端，我們在成績評定中增加了學生的自評和互評環節，讓學生自我評價，內容包括實驗態度、資料檢索、創新性、團隊合作情況等，并讓學生對所在團隊中的其他成員進行評價。自評互評綜合形成每個學生的平時成績；再結合實驗結果的老師評定，形成學生的最終成績。通過成績評定方式的改變，大大增強了學生參與實驗的主動性，有助于學生進一步融入實驗，成為實驗課程真正的主人，端正實驗態度，避免“被動實驗”的消極情緒。
七、結論
網絡化信息系統要素全、規模大且結構復雜，同時技術體制不斷發展，面臨著網絡攻防對抗威脅，由此對網絡化信息系統試驗平臺結構提出了新的挑戰。網絡化信息系統試驗平臺具有以下功能特征：1）可擴展性：試驗平臺的硬件能力和試驗資源類型可根據試驗需求擴展；2）可配置性：試驗平臺提供的試驗資源具有可編程能力，允許用戶根據試驗任務配置系統架構、應用和協議等試驗環境特征；3）安全隔離性：用戶的不同試驗之間互不影響，且具有威脅性（如蠕蟲和病毒等）的試驗不會對試驗平臺硬件基礎設施造成不可恢復的破壞；4）可重組性：試驗資源通過虛擬化技術邏輯分片后，可根據不同試驗任務要求實現資源封裝、調度和聚合，在試驗完成后可實現對試驗資源的釋放、凈化和回收；5）快速響應性：能夠利用試驗資源快速構建目標系統和試驗環境，實現試驗過程自動化，以提高試驗效率。上述功能特征中，可擴展性強調試驗平臺的開放性和兼容性；可配置性和可重組性強調能針對不同試驗任務按需生成目標系統的能力；安全隔離性為確保試驗平臺基礎設施（基礎網絡、計算設備和存儲設備等）安全而提出要求；快速響應性從試驗組織效率角度提出要求。本文基于虛擬化思想，提出了一種面向網絡化信息系統的虛擬化試驗平臺結構，通過試驗虛擬化服務層實現了對復制目標系統的仿真、實物和虛擬化資源（虛擬服務器和虛擬操作系統等基于計算機虛擬化技術形成的試驗資源）的統一組織、調度和管理，滿足多樣化試驗任務需求。該結構具有隔離試驗平臺基礎設施和試驗目標系統的特點，支持具有破壞性的對抗試驗以及網絡化信息系統能力評估。
2虛擬化試驗平臺
2．1分層結構模型根據以上網絡化信息系統試驗平臺設計原則，在參考虛擬化環境基礎架構上，提出了如圖1所示的試驗平臺分層結構模型，圖中LVS為真實／虛擬／仿真。試驗平臺分層結構分為試驗基礎設施層、試驗虛擬化服務層和面向任務的試驗環境層3部分。面向任務的試驗環境層是用戶試驗的抽象模型，通過一組規范化的語義抽象描述了試驗對象的本質屬性和生命周期；試驗虛擬化服務層是試驗服務的提供者，對仿真、實物和虛擬化3種形態的試驗資源進行調度、部署和優化分配，通過將試驗對象本質特征映射到分配的試驗資源上復制目標系統，同時實現對試驗的隔離、控制和數據采集等功能；試驗基礎設施層是試驗服務的承載者，屏蔽了底層試驗資源的異構性，為試驗虛擬化服務層提供抽象的資源池和統一的試驗資源訪問接口。虛擬化試驗平臺由試驗基礎設施、試驗虛擬化服務、面向任務的試驗環境和試驗標準與模型組成，其功能組成如圖2所示。試驗基礎設施主要由試驗資源池、試驗運行網絡和試驗管理與控制網絡等組成。其中，試驗運行網絡實現對異構試驗資源的網絡化組織。試驗管理與控制網絡連接各試驗管理系統，如試驗設計、試驗驅動和試驗評估等系統。前后2個網絡之間通過防火墻等安防設備隔離，以確保試驗安全。試驗虛擬化服務主要由試驗任務管理、試驗資源管理和試驗資源部署等服務組成。整個試驗虛擬化服務層是實現第1章試驗平臺功能特征的核心，可進行試驗運行與試驗基礎設施分離，使得底層試驗基礎設施層的擴展、故障和運行過程對面向任務的試驗環境層完全透明。試驗用戶僅需將試驗任務需求給試驗虛擬化服務層，即可開展網絡化信息系統能力評估試驗。面向任務的試驗環境主要完成試驗任務的規劃和描述，并向試驗虛擬化服務提出試驗任務請求。另外，試驗標準與模型是實現虛擬化試驗平臺統一的基礎，所有試驗的設計、組織和管理等均需遵照試驗標準和模型實施。試驗平臺3層結構組成間相互配合完成試驗任務，虛擬化試驗平臺活動視圖如圖3所示。試驗平臺試驗過程如下：1）試驗組織方首先提取試驗對象的本質特征，并按照試驗標準形成目標系統和試驗運行的配置文件。本質特征指試驗對象在試驗過程中表現出最為重要的組成、結構、功能和行為及其屬性。2）面向任務的試驗環境根據試驗對象的本質特征信息，向試驗虛擬化服務發出目標系統復制和試驗環境構建請求。目標系統復制和試驗環境構建由試驗虛擬化服務組織完成。試驗虛擬化服務在接收請求后，從試驗資源池中分配可用的仿真、實物和虛擬化資源，并完成異構試驗資源的屬性配置和集成部署，形成滿足試驗任務要求的目標系統和試驗環境。3）完成目標系統部署后，由面向任務的試驗環境加載試驗激勵信息驅動整個目標系統運行，試驗基礎設施承載試驗運行。4）試驗虛擬化服務在試驗過程中對試驗運行數據和事件等進行記錄，準備試驗評估數據。5）試驗結束后，由試驗虛擬化服務對試驗資源進行凈化和回收。
2．2技術實現方法虛擬化試驗平臺核心是如何實現各種試驗資源的虛擬化生成、調度、分配和管理，功能實現主要涉及以下3個方面：1）試驗目標系統的基礎試驗資源生成；2）虛擬化試驗平臺的安全隔離；3）對仿真、實物和虛擬化3種不同類型資源統一部署和集成。由于網絡化信息系統組成要素多樣，不同類型系統組成的特征差異較大。故針對不同類型資源本文采用了不同的基礎試驗資源構建方法，如表1所示。表1中，基于軟路由的路由器仿真方法主要是在操作系統容器中（如Linux容器）部署Qugga和Dummynet［6］等網絡設備和鏈路仿真系統，實現大規模的通信網絡路由器資源仿真。基于平臺虛擬化的硬件環境構建方法主要采用商用的VMwareESX和開源項目OpenVZ等實現計算硬件的虛擬化復制。本文基礎試驗資源構建方法均采用現有技術實現，不再贅述。虛擬化試驗平臺應確保生成目標試驗環境和試驗基礎設施的安全隔離，是虛擬化試驗平臺重要特征。虛擬化試驗平臺安全隔離需在試驗基礎設施、試驗虛擬化服務和試驗數據3方面同時實現，其原理如圖4所示，具體如下：1）試驗基礎設施安全：在威脅性試驗過程中，來自目標系統的惡意代碼等可能滲透、駐留或攻擊試驗基礎設施。因此，面向任務的試驗環境和試驗基礎設施之間需部署防火墻等隔離設備，對非法訪問以及非授權用戶等進行隔離。每次試驗后，還需對試驗資源進行釋放、凈化、回收和整理，以免影響下一次試驗安全。2）試驗虛擬化服務安全：用戶在虛擬化試驗平臺上試驗時，可能因誤操作或非法訪問等造成試驗基礎設施或服務損壞。因此，需在試驗運行網絡上部署入侵檢測設備，監控來自試驗虛擬化服務的非法訪問。同時通過防火墻、密鑰和證書認證等方式，控制用戶對試驗虛擬化服務的訪問，以確保用戶嚴格按照試驗方案組織試驗。3）試驗數據安全：當用戶直接從面向任務的試驗環境中采集數據時，惡意代碼和攻擊行為會乘機滲透到試驗虛擬化服務和試驗基礎設施。針對該問題，本文提出了基于的數據采集方式。實現虛擬化試驗平臺還應將仿真、實物和虛擬化3種形態試驗資源進行統一分配、調度、部署和集成。本文提出了基于端口映射和路由重定向的異構試驗資源管理方法，試驗資源虛擬化管理模型如圖5所示，具體如下：1）對于虛擬化和實物資源的統一管理，可采用端口映射方法實現。通過將虛擬計算節點資源的網絡接口設置為混雜模式，并將虛擬計算節點資源的所有對外數據交互映射到物理網絡接口實現。2）對于仿真和實物資源的統一管理，可采用路由重定向方式實現。通過修改仿真運行結果和數據流輸出路徑，用戶可透明地將仿真數據導入實物資源對外接口，從而實現仿真資源和實物資源的互操作；反之亦可。3）對于仿真和虛擬化資源，由于這2種資源均依托計算硬件設備實現，資源間可直接交互。
3試驗分析
根據以上網絡化信息系統虛擬化試驗平臺結構設計，本文基于10臺（IBMM3系列服務器）和1套高性能網絡，構建了試驗平臺原型系統。依托試驗平臺原型系統，完成具有218個節點規模的網絡化信息系統（含傳感器、通信網絡、計算設備、情報處理和作戰指揮系統等節點）復制，實現了對虛擬化試驗平臺的可配置性、安全隔離性、可重組性和快速響應性等特征的驗證。虛擬化試驗平臺典型試驗情況如圖6所示。由圖6（a）可見，虛擬化試驗平臺提供了可視化的目標系統配置功能，實現了面向任務的目標系統配置。圖6（b）給出了試驗過程中內存資源變化。試驗開始前（黑色虛線左側），上一次試驗所占用的內存資源回收至資源池中；試驗開始時，資源重新分配和部署，資源曲線顯示內存占用狀態，試驗進行時達到最大值；試驗結束后，內存資源再次釋放和回收，表明本文提出的試驗平臺結構具有對試驗資源重組能力。以上218個節點規模的目標系統復制花費時間如表2所示。可見，試驗花費總時間小于30min，具有較高的試驗快速響應性。另外，利用網絡偵察、掃描和滲透等工具測試了構建的虛擬化試驗平臺安全性，驗證了該平臺能夠應對主要的2～4層（鏈路層、傳輸層和網絡層）網絡威脅，確保了試驗安全性。由于試驗虛擬化服務層的隔離性，兩者不能直接互相訪問，故掃描和監聽中均未出現任何試驗基礎設施層信息。
4結束語
一、目前煙水配套工程建設的現狀
1.對煙水工程建設投入不足，缺乏整體規劃
要搞好建設項目，必須要加大資金的投入力度，部分煙草行業的領導對煙葉生產基礎設施建設投入資金的看法不一，少數地方政府干部和群體對建設煙水配套工程積極性和支持力度不高，此外項目缺乏整體規劃，使得項目在實施過程中，由于漏項或結算投資不足而進行設計變更、調概等，增加了不必要的投入和建設成本。
2.實施煙水配套工程處于探索階段，缺乏工作經驗
由于工程項目分散，點多面廣，工程技術和項目管理人手不足，施工管理存在局部漏洞。一是在項目實施過程中，無法按時做到現場逐一檢查、分項驗收和隱蔽簽證工作；二是工程監理人員少，不能對工程進行常態監管。
3.煙水配套工程普遍存在重建設，輕管理，群眾維護的責任意識差的現象
村級公路建設和土地綜合利用開發造成部分水池、攔山溝損壞不能進水，輸水管道堵塞；部分雨水集蓄工程，溝渠被泥沙堵塞后無人清理，到雨季不能進水，導致水池在烈日下暴曬，時間過長后就無法蓄水；部分工程項目護欄、爬梯、引水管、供水管、管樁、水龍頭、標識牌等均有人為損壞現象。究其原因是各責任村未落實好管護責任制，沒有明確專人管護。
針對于以上的問題，要提高煙葉的經濟效益，必須加強對煙水基礎設施的科學管理。
二、 煙水基礎設施的科學管理
1.加強領導，創新發展是搞好煙水配套工程建設的基礎
煙草公司把煙水配套工程作為主要工作任務之一，實現主要領導負總責，班子成員掛靠項目，分管領導具體抓落實，對項目建設管理實現包保責任制。加強煙水配套工程建設管理的隊伍建設，煙草公司從行業內公開擇優選擇業務骨干，從水利部門抽調工程技術人員，充實煙建辦的建設管理力量，確保該項工作順利進行。建立健全長效管理機制，按照“三督查一調度”（即督導、督查、督辦、抓調度）的要求，對煙水配套工程建設管理制度化，實行五天一調度，半月一通報，同時成立督查組、按片區定期進行督查指導，貫徹落實“抓進度、抓質量”的工作要求。形成對煙水配套工程全員參與，齊抓共管的良好局面。
2.科學規劃，突出實效是搞好煙水配套工程建設管理的前提
在煙水配套工程規劃設計工作中，要緊緊圍繞“基本煙田搞建設”的要求優化布局；堅持“因地制宜，科學規劃、依托水源、連片配套、規模推進、多方結合、注重實效”的原則，進行科學規劃、系統設計、綜合配套，嚴把項目立項審查關，確保實施工程的質量與實效。在項目申請立項，規劃設計中，煙草部門牽頭，縣、鄉鎮技術隊伍和專業設計單位相結合，認真現場踏勘、科學設計、充分論證，保證了設計方案的可行性。對設計方案的初審和評估，實行現場審查和專家會審相結合的審查制度，由煙草公司與水利部門兩家共同把關。真正體現 “科學規劃、系統設計、整村推進、連片實施”的要求。
3.嚴格規范，注重監管是搞好煙水配套工程建設管理的保證
按照全過程、全員、全方位參與的思路，落實項目制管理的要求，從抓程序、抓規范、抓質量入手，進一步健全制度和措施，強化監管，確保規范運作。一是抓好規范項目管理的落實；二是加強招投標、質量監督、項目設計、審批等監管；三是規范施工和監理的招標工作；四是建立多層督察機制，強化施工監管，加強督促檢查；五是 施工管理做到“七員到位”；六是注重縣級竣工驗收基礎作用。
4.加強項目補貼資金的管理是搞好煙水配套工程建設管理的核心
認真落實三個“以我為主”的要求，對項目資金實行專戶管理、單獨核算、封閉運行，嚴格落實煙水配套工程建設補貼資金管理辦法。通過強化資金管理，保證了補貼資金直補項目建設主體和專款專用，確保了資金安全和資金撥付渠道的暢通，保證了實施項目的正常建設。
5.建管并重，持續改進是搞好煙水配套工程建設管理的關鍵
為了使煙水配套工程建設項目建成后發揮長效作用，探索項目建設的運行管護問題，借鑒水利等部門的先進經驗，制定并實施了《印江自治縣煙水配套工程建設項目管護辦法》，堅持“誰所有、誰使用、誰受益、誰維護”，“誰毀壞、誰賠償”和“以水養水”的運行管護原則。強化建管并重，深化建后管護工作，促進了建成項目的運行管護工作。
印江在“十二五”期間將繼續加強煙葉生產基礎設施建設，一是圍繞煙草行業“卷煙上水平”總體規劃，按照“新思路、大手筆、超常規”的工作要求，每年繼續爭取投入專項資金用于煙水配套工程建設。二是在“依托水源搞建設”的基礎上，把煙葉生產基礎設施建設提升到一個新的水平。我國其它地區在進行煙水配套工程建設中也要嚴格遵守科學管理，從而使我國的烤煙產業為我國的經濟發展做出更大的貢獻。
1設計自主化的目標
為使我國核電建設能走上健康持續發展的道路，國家有關主管部門明確提出必須實現核電發展的四個自主化。四個自主化中，核電工程設計自主化是基礎。只有做到設計自主化，才能實現工程管理、設備制造和電站營運的自主化，進而降低核電站的投資，降低核能發電的電價，我國的核電也才能得到快速地發展。
常規島及電站輔助設施(BOP)設計自主化的主要目標是要通過技貿結合，以若干臺大型商用核電站的建設為載體，逐步全面建立大型商用核電站常規島和BOP的自主設計能力，并具備一定的研究開發能力。包括建立并完善整套規程、規范及程序文件，配套合適的設計／計算手段和方法，培育建立起一支合格的設計隊伍，最終能由國內工程公司或設計部門向建設單位提交合乎規程規范要求、質量要求和進度要求的整套設計文件和相關工程服務。
實現上述設計自主化的步驟是：
a)在大型商用核電站的首兩臺機組的建設過程中，通過外方為主，中外合作設計，完成包括設計管理、設計規范、適用的計算機軟件和數據庫、系統的擬定、計算與優化、施工圖設計技術以及各類工程文件編制在內的全面技術轉讓；
b)3、4號機組的大部分設計責任轉移到中方，僅少量關鍵性技術責任仍由外方承擔；
c)5、6號機組由中方承擔全部設計責任。
考慮到我國核電站建設將走上系列化、標準化建設的道路，除少量改進項目之外，后4臺機組的重新設計工作量將大大減少。因此，1、2號機組設計技術轉讓的成功與否是設計自主化能否得以實現的關鍵。
2設計自主化的現狀
2.1常規島工程設計自主化現狀
從技術角度而言，核電站常規島與常規火力發電廠汽輪機島之間并無本質上的區別。我國幾個主要的電力設計院已經具備了600MW級火力發電廠的設計資格，在工程設計實踐方面，也已有了相當的積累。
在核電工程方面，國內電力設計部門自主承擔完成了秦山一期300MW機組常規島設計任務，目前正開展秦山二期600MW級常規島工程設計工作。而嶺澳核電項目則在大型商業核電站常規島設計自主化方面邁出了第一步。通過與常規島供貨商的合作，國內電力設計院具體承擔了常規島部分土建、工藝設計任務并完全承擔了相應的技術責任。整個設計工作按國際標準和慣例組織進行，目前工作已接近完成。
與國際標準的工程公司(A／E公司)相比，我們至少應在以下幾個方面通過國際合作，從技術轉讓中獲取相應的能力，才能真正談得上設計的自主化。
a)項目管理的能力，包括項目管理隊伍的組成和工作程序的建立等；
b)適當的計算機系統(硬件和軟件)以及配套的工程數據庫系統，其中工程數據庫系統是問題的關鍵；
c)接口控制能力，包括接口的預見性和確立、控制等；
d)系統的計算擬定和優化(指工藝、電氣、儀控等主要系統)；
e)設備采購規范書的編制能力；
f)施工、安裝、調試和運行文件的編制能力；
g)國際通用的標準、規范的理解和比較。
國際標準的A／E公司與國內設計單位(CDI)能力差異比較見表1和表2。
2.2BOP設計自主化
國內設計院已基本具備了BOP設計自主化的能力。特別是在嶺澳核電站項目中，國內設計院與業主的經驗和能力相結合，除個別系統由于商務、系統小成套等因素導致工藝設計由外方承擔外，已全面實現了包括工程管理、采購、設計(工藝設計和土建設計)等各個環節的自主化。
表1工程管理能力差異表
項目A／E公司CDI
項目經理能對工程實施全方位的控制，有職、責、權，對外代表公司對項目進行質量、工期和費用三大控制，擁有項目組內部人力調度和收入分配的權力。主要從技術協調角度組織管理項目設計，基本沒有人員調配、費用控制和收入分配的權力。項目三大控制職責主要由生產處室實現，導致項目技術、工期、費用職責不清。
項目管理隊伍有專責的項目經理工作班子，職能包括項目的計劃，設計管理協調，商務、會計、質保、預算、采購、合同等與項目實施有關的各個方面。不健全的項目工作班子，依靠生產處室實現管理的職能。
工作程序建立行之有效的工作程序并按程序辦事，工作人員的個人表現基本能與公司體系運作的有效性進行適度的分離。以工作經驗和工作慣例為基礎，工作程序不健全或不受重視，行政命令仍為主要工作手段之一。
工程數據庫系統龐大適用的工程數據庫系統，包括工程設計數據庫、參考文檔數據庫等，有利于建立快速報價體系，電站優化設計和提高設計效率與質量，降低工程投資。工程數據庫系統正在建立和積累，但適用于國際標準的工程數據庫基本是空白。
質保體系正常運作的質保體系和較強的質保意識。體系類似，運作的有效性和穩定性正常。
接口控制有豐富的接口控制經驗，專門的管理程序和管理人員對接口的預見性和控制能力有待加強。
表2工程設計能力差異表
項目A／E公司CDI
標準規范對國際通行的標準規范有廣泛深入的了解，并運用于工程實踐。對國際通行的標準、規范的了解和使用有待加強。
系統設計
(SystemDesign)有較強的系統計算、分析、設計、選型和優化的能力，有豐富的計算機軟件。有一定的系統設計和分析計算能力，但仍以經驗設計和引進設計為主，應變能力不強，適用計算機軟件不夠。
安裝設計
(設備、管道、
電纜等)有較強的設計布置、力學分析、支吊系統設計、材料和型號選擇的經驗和能力，有適用的參考數據庫支持，具備了3D模型設計能力。有豐富的設備、管道、電纜等設計布置的經驗和能力，掌握了3D模型設計能力，但缺乏適用的數據庫，所采用的設計計算軟件也僅適用于國內工程。
土建設計成熟的結構計算與設計。與國外設計能力大致相當，但大型動力設備基礎的力學分析計算有待加強。
設備采購
規范書由專門的部門、人員和程序來完成，對各主要發電設備主、輔機供貨商比較了解，所編設備采購規格書內容比較全面(包括商務、技術、材料、質保、包裝、運輸安裝、服務等各方面內容)。無專門的采購部門，以過往工作經驗為主，以編寫技術規格書為主，內容相對較簡單。
安裝、調試、
運行文件有較強的文件編寫能力。基本無經驗，能力有待提高。
3工程設計模式
3.1常規島工程設計模式
為了要實現設計自主化，必須最大限度地參與核電站的設計和管理實踐活動，只有參與才能掌握，只有干才能學會，只有敢于承擔風險才能取得勝利。
由于國內設計單位的資源、經驗和能力的局限性，選擇一家國際著名的工程公司進行合作設計可更有效地借鑒國外先進的管理手段，設計技術以及信息財富，有利于國內設計單位在較短的時間內盡快趕上國際先進水平。
在選擇國外合作伙伴時要注意在電站工程設計方面，國際上流行著兩種不同的模式，在這兩種模式中，工程公司所起的作用也不同。
3.1.1美國模式
a)設備制造商僅負責設計和提供直接由其制造的產品，國內俗稱主機供應商；
b)工程公司在電站的成套設計、工程管理、采購、工程服務(土建、安裝、調試運行、維修)等方面起著非常大的作用，并且有豐富的經驗。
3.1.2歐、日模式
a)設備制造商不但能負責設計和提供直接由其制造的產品，對主廠房內的工藝系統也有較強的設計和成套能力；
b)一般不請獨立的工程公司協助其進行輔助系統的成套設計；
c)其工程設計力量是屬于設備制造商的一部分，所提供的工程設計總是與公司的設備緊密聯系在一起，屬專門化的設計。
3.1.3選擇美國模式的優勢
筆者認為，如創建合資的工程公司，則采取美國模式更為有利，主要因為：
a)從工程的觀點看，美國模式無論是設備制造還是電站設計均十分接近我國傳統的、成熟的火力發電項目建設實踐，雙方合作容易找到共同一致的基礎。
b)美國的工程公司總是獨立于設備制造之外，具有和多家廠商合作的經驗，因而在電站設計方面，增強了靈活性，減少了局限性，可增強國內設計院的應變能力。
c)在主設備的招標評標過程中，唯有美國模式的工程公司才能公允地同參與競爭的各供貨商進行評判。若選擇了歐洲某設備貨商合作，將使自己陷入“唯一性”，而失去了“靈活性”和“公允性”。
d)美國工程公司由于其在工程項目中的地位和作用，積累了非常豐富和廣泛靈活的經驗，對提高國內設計單位的水平有利。
e)一般而言，美國公司在提供技術轉讓方面，持相對比較開放的態度。
3.2BOP工程設計模式
可按嶺澳核電項目現有的模式，繼續擴大國內設計的份額，把設計自主化推上一個新臺階。
