科研学术|试验的方案撰写规范示例

1. 引言

试验方案设计是科研工作的重要环节，试验实施之前，首先要撰写试验方案。
大型的试验研究往往由一系列的子试验构成，要想有条理地设计执行诸多试验计划，要求试验方案具有标准的结构、规范的格式。笔者总结了试验方案撰写的

• 必要性；
• 标准结构；
• 归档格式；

2. 必要性

试验方案的必要性主要体现在：

• 确定试验的可行性、过程；
  撰写的方案的过程，理清了试验的方法步骤，需要的环境条件。
  整个过程相当于自检了试验的可行性，可能提前发现一些问题。

• 向实验室、导师汇报沟通；
  规范的实验室往往需要提供试验方案才能批准试验实施。
  向实验室老师和导师提供试验方案，可以进一步为试验把关。

• 研究成果积累；
  试验方案是重要的研究成果，添加数据结果和分析结论，即可形成试验报告；
  梳理了试验的所有必要信息，加以整理成为论文核心章节。

综上，个人推荐，不论有没有强制要求，做实验前最好写好试验方案。

3. 方案结构

从方案结构的完整性，可以分为：

• 完备方案
• 极简方案

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3.1 完备方案

完备方案，即为一个面面俱到的完整方案：

• 特点：结构内容完备，撰写工作量较大；
• 适合：大型复杂试验，需要提交正式报告的研究；

需要给别人看的材料务必完备。例如一项大型试验的实施，往往需要导师的指导把关，实验室设备、操作工人的协调。尤其要将试验工况和试验方法条理化地描述清楚。

3.2 简要方案

简要方案可以用于一些阶段性测试试验。

• 非正式，过程简单；
• 技术要求低；
• 不需要很多成员的协助；

简要方案只需包含最核心的内容：

• 试验目的
• 材料仪器
• 试验工况
• 试验方法
• 预期结果

4. 内容要点

下面以完备方案的为例，演示如何撰写一份试验方案。

4.1 试验目的

科研试验必然围绕着一定的目的展开，一切的工作和努力都围绕着试验目的进行。必须在明确试验目的的情况下设计、实施试验。

试验目的主要分为：

• 验证性：验证XXX理论方法的准确性；
• 测量性：测量构件的挠度、获取桥梁振动时程信号；
• 测试性：熟悉XX仪器使用方法、掌握混凝土配置方法；

一般以动词开头：验证XX，测量XX，获取XX，测试XX，熟悉XX。

撰写试验报告，即在试验方案的基础上增加数据、分析、结果，以回答试验目的是否达成。

4.2 试验原理

给其他人看的试验方案需要包含这一板块。

• 问题描述
• 原理概述

每个试验都针对一定的问题，首先需要简要的问题描述，说清楚问题的背景，需要解决什么问题。其次对基本的理论和技术进行原理概述。

如电化学腐蚀试验原理：

电化学腐蚀试验，将试件浸入腐蚀液。根据Faraday定律，可以估算钢筋质量损失与电流和时间的关系。

4.3 试验准备

• 前期准备
  与试验相关的前期辅助工作，如人员的协调、装置和设备的采购；
• 试验材料
  如钢筋、混凝土、模具，设计好数量、型号、尺寸；
• 试验仪器
  所需的仪器型号，数量，量程，规格等等。

试验仪器能否安排配置，很可能成为试验可行性的控制性因素。

4.4 试验工况

试验工况，即实施试验的外部激励条件。在土木工程中，即为荷载大小、加载方式、加载位置等因素。

为了清晰地表达多种试验因素，最好采用表格形式表达，对各种工况编号。既方便试验的实施，也便于后续数据处理。

|工况|试件|发射频率（kHz）|周期数|频带|信号数据文件|
|---|---|---|---|---|---|
|B1_C1_F50|B1|50|1|宽带|data_B1_C1_F50|
|B1_C1_F100|B1|100|1|宽带|data_B1_C1_F100|
|B1_C1_F150|B1|150|1|宽带|data_B1_C1_F150|
|B1_C1_F200|B1|200|1|宽带|data_B1_C1_F200|

4.5 试验方法

• 操作过程
• 数据处理

两者的描述，均可采用步骤1-步骤n的方式，如：

• 钢筋两端粘贴PZT换能器；
• 连接仪器，设置发出信号；
• 接收信号，16次平均去噪；
• 信号数据导出；

4.6 预期结果

一般的试验研究，我们往往在试验实施之前，在理论分析的基础上已经有了预判，并非毫无目的地做试验。故有必要性明确列出预期的试验结果，以便对实际试验结果进行定性判断。

4.7 可能的困难

试验实施的过程中，很可能遇到一些困难。这些困难可能根据以往经验推断，也可能由实验室管理人员提出。有必要充分考虑可能的困难，并做好应急预案（Plan B）。

在一般的非正式方案中，可以省略这一步。

4.8 参考文献

参考文献提供了试验方法和原理的出处，以及可以参考的预期结果。留下参考文献的线索，有助于团队未来的成员继续这一课题的研究，也便于作为正式论文撰写素材。

参考文献并不限于纸质文献，形式可以随意。任何有价值的线索都可以记录下来，如：

• ZYQ. 混凝土包裹下钢筋锈蚀的主动导波监测，2013

• Ervin, B. L. & Reis, H. Longitudinal guided waves for monitoring corrosion in reinforced mortar Measurement Science & Technology, 2008, 19, 120-125
• RPF. 方案讨论

5. 归档编号

课题试验需要做一系列的试验，每个大型试验，由多个小型试验组成。如果没有缺乏统一的管理方式，诸多试验不便区分，更不方便汇报讨论。

为了便于提高工作效率，管理成果，需进行统一的编号和归档。

5.1 编号规则

• E（Experiment）开头；
• 较大试验以数字编号：000、001
• 子试验在大试验的编号后加a、b、c

一个典型的试验方案标题为：E001-超声导波信号在裸钢筋中发射试验。

5.2 文档头

标准的文档头应当概括试验方案的基本信息：标题、编号、作者、日期、关键词。

|文档主题：|超声导波信号在裸钢筋中的发射与接收|
|---|---|
|文档编号：|E001|
|作者：|马骋|
|日期：|2016/4/7|
|关键词：|导波发射接收，试件列表，工况记录表，数据处理|