《實驗誤差與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)大綱

《實驗誤差與數(shù)據(jù)處理》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱實驗誤差與數(shù)據(jù)處理ExperimentalErrorandDataProcessing課程編碼SCC720221020開課院部理學(xué)院課程團隊大學(xué)物理實驗教學(xué)團隊學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機0實踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)材料成型及控制工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、大學(xué)物理實驗（2-1）、概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程簡介（限選）誤差與數(shù)據(jù)處理是一門研究誤差以及對誤差進行數(shù)據(jù)處理的一門課程，是材料成型與控制工程的一門限選課。本課程主要學(xué)習(xí)測量、誤差、精度、有效數(shù)字的基本概念；分析系統(tǒng)誤差，隨機誤差，疏失誤差的來源，學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)誤差，減小或者消除誤差的方法，掌握誤差的分配原則和最佳測量方案的設(shè)計方法；掌握不確定度A類、B類評定方法，以及合成標準不確定度的計算方法；學(xué)習(xí)常用的數(shù)據(jù)處理方法，包括列表法，作圖法、逐差法、最小二乘法進行介紹，并探索其在實驗中的應(yīng)用；了解回歸分析以及簡易的回歸方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解誤差，分析誤差，解決誤差，從而能合理的選擇實驗方法，科學(xué)的搭配實驗儀器，選用恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，設(shè)計出最佳的實驗方案。本課程的學(xué)習(xí)，為學(xué)生提高學(xué)生實驗的理論分析能力與解決問題的能力打下一定的基礎(chǔ)。Erroranddataprocessingisacoursethatstudieserrorsandprocesseserrors.Itisathresholdcourseformaterialformingandcontrolengineering.Thiscoursemainlystudiesthebasicconceptsofmeasurement,error,precisionandeffectivenumber;Analyzethesourcesofsystemerror,randomerrorandmiscalculationerror,learnthemethodsoffindingerrorandreducingoreliminatingerror,masterthedistributionprincipleoferrorandthedesignmethodofthebestmeasurementscheme;MastertheevaluationmethodsofuncertaintyClassAandClassB,andthecalculationmethodofcombinedstandarduncertainty;Learnthecommonlyuseddataprocessingmethods,includingListmethod,mappingmethod,difference-by-differencemethodandleastsquaremethod,andexploreitsapplicationinexperiments;Understandregressionanalysisandsimpleregressionmethods.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstanderrors,analyzeerrorsandsolveerrors,sothattheycanreasonablychooseexperimentalmethods,scientificallymatchexperimentalinstrumentsandselectappropriatedataprocessingmethods,designthebestexperimentalscheme.Thestudyofthiscourselaysacertainfoundationforstudentstoimprovetheirtheoreticalanalysisabilityandproblem-solvingabilityinexperiments.負責(zé)人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1目標1：研究誤差的來源、性質(zhì)、規(guī)律，減小誤差的方法，評價測量結(jié)果精度的方法是4.24.22M2目標2：研究實驗及測量數(shù)據(jù)的處理方法是4.44.43M3目標3：提高學(xué)生的理論分析能力和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真，科學(xué)對待實驗誤差的作風(fēng)否三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1預(yù)備知識概率論與數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)知識/////21隨機變量的基本概念隨機現(xiàn)象與隨機試驗,隨機事件及樣本空間,隨機事件的頻率與概率,隨機變量,分布函數(shù)及概率密度函數(shù)。M12講授2自學(xué)32隨機變量的數(shù)字特征數(shù)學(xué)期望,方差。M11講授2自學(xué)43隨機變量的基本定理大數(shù)定理,中心極限定理,極大似然估計。M11講授2自學(xué)54矩陣的基本知識矩陣的基本概念,矩陣的運算。M11講授2自學(xué)6第1章誤差理論的基本概念/////71.1研究誤差的意義誤差理論的形成與發(fā)展,誤差公理,研究誤差的意義。M10.5講授2自學(xué)81.2測量測量概念,測量方法的分類。M10.5講授2自學(xué)91.3誤差的基本概念誤差的定義,真值,誤差的來源,誤差的分類。M11講授2自學(xué)101.4精度的概念精密度,準（正）確度,精確度,三者的區(qū)別與聯(lián)系。M10.5講授2自學(xué)111.5有效數(shù)字與數(shù)據(jù)運算有效數(shù)字定義,有效數(shù)字的修約規(guī)則,直接測量量的有效數(shù)字,不確定度的有效數(shù)字,中間結(jié)果和常數(shù)的有效數(shù)字。M11講授2自學(xué)12第2章誤差的性質(zhì)與處理/////132.1隨機誤差隨機誤差的分布,隨機誤差的幾種非正態(tài)分布,等精度測量的算術(shù)平均值及標準差,概率積分與極限誤差,系統(tǒng)誤差的減小和消除。M12講授2自學(xué)142.2系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的來源,系統(tǒng)誤差的分類,系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響及其發(fā)現(xiàn)。M1,M32講授2自學(xué)152.3粗大誤差粗大誤差的來源,可疑值的處理原則,粗大誤差的統(tǒng)計判別方法。M11講授2自學(xué)162.4直接測量的數(shù)據(jù)處理步驟判斷有無系統(tǒng)誤差,判別粗大誤差,算術(shù)平均值的標準差,,求算術(shù)平均值的極限誤差,測量結(jié)果表示。M11講授2自學(xué)172.5非等精度測量的數(shù)據(jù)處理權(quán)、單位權(quán)及加權(quán)平均值,單位權(quán)化及加權(quán)平均值的標準差,非等精度直接測量列的數(shù)據(jù)處理步驟。M11講授2自學(xué)18第3章誤差的合成/////193.1誤差的相關(guān)性質(zhì)及相關(guān)系數(shù)相關(guān)的概念,相關(guān)系數(shù)。M11講授2自學(xué)203.2間接測量的誤差間接測量系統(tǒng)誤差的計算,間接測量隨機誤差的計算,間接測量誤差計算公式的應(yīng)用。M11講授2自學(xué)213.3誤差的合成隨機誤差的合成,系統(tǒng)誤差的合成,隨機誤差與系統(tǒng)誤差的合成。M11講授2自學(xué)223.4間接測量的數(shù)據(jù)處理步驟間接測量量y的平均值,求間接測量量y的合成誤差,用極限誤差表示結(jié)果。M11講授2自學(xué)23第4章測量不確定度/////244.1測量不確定的基本概念測量不確定度的定義,不確定度與誤差的區(qū)別與聯(lián)系,不確定度的來源,測量不確定度評定方法分類。M10.5講授2自學(xué)254.2數(shù)學(xué)模型的建立對數(shù)學(xué)模型的要求,數(shù)學(xué)模型的建立,最佳估計值的確定,測量不確定度傳播定律。M10.5講授2自學(xué)264.3標準不確定度的A類評定單次測量結(jié)果實驗標準差與平均值實驗標準差,A類不確定度評定的自由度。M10.5講授2自學(xué)274.4標準不確定度的B類評定B類評定的信息來源,B類不確定度評定方法,B類評定不確定度的自由度。M11講授2自學(xué)284.5合成標準不確定度評定輸入量不相關(guān)時不確定度的合成,輸入量相關(guān)時不確定度的合成,合成標準不確定度的自由度。M11講授2自學(xué)294.6合成擴展不確定度評定擴展不確定度的兩種表示方法,自由度法,簡易法。M11講授2自學(xué)304.7不確定度的報告與表示報告的基本內(nèi)容,測量結(jié)果及不確定度有效位數(shù)的確定。M10.5講授2自學(xué)314.8測量不確定度應(yīng)用舉例體積測量的不確定度評定,電阻測量的不確定度評定。M11講授2自學(xué)32第5章數(shù)據(jù)處理常用方法/////335.1列表法列表法的特點,列表的要求,列表舉例。M21講授2自學(xué)345.2線性插值法與外延法內(nèi)插公式,向前外延,向后外延,舉例。M21講授2自學(xué)355.3作圖法作圖法的優(yōu)點，作圖要求，作圖法的應(yīng)用。M2,M30.5講授2自學(xué)365.4逐差法逐差法的應(yīng)用條件,逐差法的應(yīng)用。M2,M30.5講授2自學(xué)375.5最小二乘法最小二乘法的分類,最小二乘法原理,等精度線性函數(shù)的最小二乘法處理，非等精度最小二乘法的精度計算。M21講授2自學(xué)38第6章回歸分析簡介/////396.1回歸分析基本概念函數(shù)與相關(guān),回歸及回歸分析。/0.5講授2自學(xué)406.2簡易的回歸方法作圖法,多項式法,最小二乘法一元線性回歸。M20.5講授2自學(xué)416.3回歸方程的方差分析與顯著性檢驗回歸問題的方差分析,S的自由度,回歸方程顯著性檢驗。M20.5講授2自學(xué)42習(xí)題課習(xí)題課及課程討論填空，選擇，判斷，計算等題型。知識點包括誤差，測量，有效數(shù)字，不確定度，方差，標準差，數(shù)據(jù)處理方法等/2講授2自學(xué)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1考勤隨機點名、刷卡點名等15%2課堂表現(xiàn)隨機檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、交流，回答問題情況10%3平時作業(yè)1.每周布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成15%4期末考試1.開考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對誤差，測量，精度，不確定度基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題，簡答題、作圖題，計算題等。60%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1/考勤15%A-全勤。B-缺勤2次以內(nèi)。C-缺勤3次以上2/課堂表現(xiàn)10%A：上課精神狀態(tài)飽滿，積極回答問題。B：上課精神狀態(tài)一般，回答問題一般。C:上課精神狀態(tài)差，回答問題很少。3/平時作業(yè)15%A：按時提交作業(yè)，作業(yè)準確率高。 B：按時提交作業(yè)，作業(yè)準確率一般。 C：按時提交作業(yè)，作業(yè)準確率低。 D：不按時提交作業(yè)。4/期末考試60%1.開卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對誤差，測量，精度，不確定度基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題，簡答題、作圖題，計算題等。評分等級說明：;[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];六、教材與參考資料序號教學(xué)參考資料明細1圖書|誤差與數(shù)據(jù)處理理論,周開學(xué)、李書光,石油大學(xué)出版社,2002.（*主教材）2圖書|實驗誤