1. 引言

試驗方案設計是科研工作的重要環節，試驗實施之前，首先要撰寫試驗方案。
大型的試驗研究往往由一系列的子試驗構成，要想有條理地設計執行諸多試驗計劃，要求試驗方案具有標準的結構、規范的格式。筆者總結了試驗方案撰寫的

• 必要性；
• 標準結構；
• 內容要點；
• 歸檔格式；

2. 必要性

試驗方案的必要性主要體現在：

• 確定試驗的可行性、過程；
  撰寫的方案的過程，理清了試驗的方法步驟，需要的環境條件。
  整個過程相當于自檢了試驗的可行性，可能提前發現一些問題。

• 向實驗室、導師匯報溝通；
  規范的實驗室往往需要提供試驗方案才能批準試驗實施。
  向實驗室老師和導師提供試驗方案，可以進一步為試驗把關。

• 研究成果積累；
  試驗方案是重要的研究成果，添加數據結果和分析結論，即可形成試驗報告；
  梳理了試驗的所有必要信息，加以整理成為論文核心章節。

綜上，個人推薦，不論有沒有強制要求，做實驗前最好寫好試驗方案。

3. 方案結構

從方案結構的完整性，可以分為：

• 完備方案
• 極簡方案

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3.1 完備方案

完備方案，即為一個面面俱到的完整方案：

• 特點：結構內容完備，撰寫工作量較大；
• 適合：大型復雜試驗，需要提交正式報告的研究；

需要給別人看的材料務必完備。例如一項大型試驗的實施，往往需要導師的指導把關，實驗室設備、操作工人的協調。尤其要將試驗工況和試驗方法條理化地描述清楚。

3.2 簡要方案

簡要方案可以用于一些階段性測試試驗。

• 非正式，過程簡單；
• 技術要求低；
• 不需要很多成員的協助；

簡要方案只需包含最核心的內容：

• 試驗目的
• 材料儀器
• 試驗工況
• 試驗方法
• 預期結果

4. 內容要點

下面以完備方案的為例，演示如何撰寫一份試驗方案。

4.1 試驗目的

科研試驗必然圍繞著一定的目的展開，一切的工作和努力都圍繞著試驗目的進行。必須在明確試驗目的的情況下設計、實施試驗。

試驗目的主要分為：

• 驗證性：驗證XXX理論方法的準確性；
• 測量性：測量構件的撓度、獲取橋梁振動時程信號；
• 測試性：熟悉XX儀器使用方法、掌握混凝土配置方法；

一般以動詞開頭：驗證XX，測量XX，獲取XX，測試XX，熟悉XX。

撰寫試驗報告，即在試驗方案的基礎上增加數據、分析、結果，以回答試驗目的是否達成。

4.2 試驗原理

給其他人看的試驗方案需要包含這一板塊。

• 問題描述
• 原理概述

每個試驗都針對一定的問題，首先需要簡要的問題描述，說清楚問題的背景，需要解決什么問題。其次對基本的理論和技術進行原理概述。

如電化學腐蝕試驗原理：

電化學腐蝕試驗，將試件浸入腐蝕液。根據Faraday定律，可以估算鋼筋質量損失與電流和時間的關系。

4.3 試驗準備

• 前期準備
  與試驗相關的前期輔助工作，如人員的協調、裝置和設備的采購；
• 試驗材料
  如鋼筋、混凝土、模具，設計好數量、型號、尺寸；
• 試驗儀器
  所需的儀器型號，數量，量程，規格等等。

試驗儀器能否安排配置，很可能成為試驗可行性的控制性因素。

4.4 試驗工況

試驗工況，即實施試驗的外部激勵條件。在土木工程中，即為荷載大小、加載方式、加載位置等因素。

為了清晰地表達多種試驗因素，最好采用表格形式表達，對各種工況編號。既方便試驗的實施，也便于后續數據處理。

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4.5 試驗方法

• 操作過程
• 數據處理

兩者的描述，均可采用步驟1-步驟n的方式，如：

• 鋼筋兩端粘貼PZT換能器；
• 連接儀器，設置發出信號；
• 接收信號，16次平均去噪；
• 信號數據導出；

4.6 預期結果

一般的試驗研究，我們往往在試驗實施之前，在理論分析的基礎上已經有了預判，并非毫無目的地做試驗。故有必要性明確列出預期的試驗結果，以便對實際試驗結果進行定性判斷。

4.7 可能的困難

試驗實施的過程中，很可能遇到一些困難。這些困難可能根據以往經驗推斷，也可能由實驗室管理人員提出。有必要充分考慮可能的困難，并做好應急預案（Plan B）。

在一般的非正式方案中，可以省略這一步。

4.8 參考文獻

參考文獻提供了試驗方法和原理的出處，以及可以參考的預期結果。留下參考文獻的線索，有助于團隊未來的成員繼續這一課題的研究，也便于作為正式論文撰寫素材。

參考文獻并不限于紙質文獻，形式可以隨意。任何有價值的線索都可以記錄下來，如：

• ZYQ. 混凝土包裹下鋼筋銹蝕的主動導波監測，2013

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

5. 歸檔編號

課題試驗需要做一系列的試驗，每個大型試驗，由多個小型試驗組成。如果沒有缺乏統一的管理方式，諸多試驗不便區分，更不方便匯報討論。

為了便于提高工作效率，管理成果，需進行統一的編號和歸檔。

5.1 編號規則

• E（Experiment）開頭；
• 較大試驗以數字編號：000、001
• 子試驗在大試驗的編號后加a、b、c

一個典型的試驗方案標題為：E001-超聲導波信號在裸鋼筋中發射試驗。

5.2 文檔頭

標準的文檔頭應當概括試驗方案的基本信息：標題、編號、作者、日期、關鍵詞。

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