實驗設計與數據處理課程教學大綱

《實驗設計與數據處理》課程教學大綱課程代碼：010332012課程英文名稱：ExperimentDesignandDataProcessing課程總學時：24講課：20實驗：4上機：0適用專業(yè)：工業(yè)工程大綱編寫（修訂）時間：2017.7大綱使用說明（一）課程的地位及教學目標該課程是為機械學院工業(yè)工程專業(yè)本科生開設的專業(yè)基礎課，是工業(yè)工程專業(yè)本科生的選修課程，設置本課程旨在使學生了解并掌握科學實驗中實驗前的實驗方案設計以及對實驗所獲得數據進行分析和處理的基本理論和知識，培養(yǎng)學生合理設計工業(yè)工程與人因工程的實驗，并掌握實驗數據進行科學分析和處理的技能，最終達到提高學生分析問題和解決問題的能力（如確定最優(yōu)綜合環(huán)境數據）的目標。（二）知識、能力及技能方面的基本要求該課程要求學生掌握一定的數學知識，尤其是統(tǒng)計學與高數知識。另外，該課程與工業(yè)工程專業(yè)中實驗課程結合最佳，安排時間最佳為大三下學期或者大四上學期。學生需要有一定實驗經歷。（三）實施說明1.本大綱編寫適用于本科工業(yè)工程專業(yè)學生，課程以授課為主，以實驗為輔，著重強調實際應用。2．考慮到該課程教材可能發(fā)生變化，教師在授課過程中可對學時分配在小范圍內進行適當調整。3．教師在授課過程中發(fā)現部分與其他課程內容部分重疊或缺失的可以自行刪減、或增加。（四）對先修課的要求該課程需要高等數學、線性代數、應用統(tǒng)計學、概率論與數理統(tǒng)計等方面的數學基礎。（五）對習題課、實踐環(huán)節(jié)的要求習題課以課后題為主，著重考察學生的解決問題能力，實驗環(huán)節(jié)要求學生掌握具體的實驗合理安排與數據處理。（六）課程考核方式1.考核方式：考查。2.考核目標：使學生掌握合理設計工業(yè)工程與人因工程的實驗，并對實驗數據進行科學分析和處理的技能。3.成績構成：期末成績60%、平時成績（包括作業(yè)、出勤率等）30%，實驗成績10%。（七）參考書目《試驗設計與數據處理》（第二版），李云雁，化學工業(yè)出版社，2012年《化工試驗設計與數據處理》，曹貴平，華東理工大學出版社，2009年《試驗設計與數據處理》，吳貴生，冶金工業(yè)出版社，1997年二、中文摘要實驗設汁與數據處理是以數理統(tǒng)計及線性代數為理論基礎，經濟地、科學地安排實驗和分析處理實驗結果的一項科學技術。其主要內容是包括實驗數據的誤差分析，方差分析，正交實驗設計，回歸分析等，其主要目的是討論如何合理地安排實驗方案和科學地分析處理試驗數據和結果，從而達到解決生產中和科學研究中的實際問題。課程學時分配表序號教學內容學時講課實驗上機1緒論222試驗數據的誤差分析442.1實驗數據誤差來源及分類222.2實驗數據誤差估計與檢驗223方差分析443.1單因素試驗的方差分析223.2雙因素試驗的方差分析224回歸分析225優(yōu)選法445.1單因素優(yōu)選法225.2雙因素優(yōu)選法226正交試驗設計8446.1正交試驗設計結果的直觀分析法226.2正交試驗設計結果的方差分析法22分揀豆子實驗（不同環(huán)境）44合計24204教學內容及基本要求第01部分緒論總學時(單位：學時):2講課:2實驗:0上機:0具體內容：1）實驗與實驗設計的基本概念2）實驗設計與數據處理的發(fā)展概況3）實驗設計的基本要素4）實驗設計與數據處理的目的重點：了解實驗設計和數據處理的基本概念，學習此門課程的目的與意義；掌握實驗設計的三個基本要素。習題：掌握幾種概念第02部分試驗數據的誤差分析總學時(單位：學時):4講課:4實驗:0上機:0第2.1部分實驗數據誤差來源及分類（講課2學時）具體內容：1）掌握真值與平均值2）掌握誤差的基本概念3）掌握試驗數據誤差的來源及分類4）試驗數據的精密度與準確度重點：了解真值與平均值的概念，各種試驗數據誤差的來源及分類，精密度與準確度的概念。第2.2部分實驗數據誤差估計與檢驗（講課2學時）具體內容：1）試驗數據誤差的統(tǒng)計假設檢驗2）異常樣本值的判斷和處理（過失誤差的檢驗）3）有效數字4）誤差的傳遞，重點：掌握絕對誤差和相對誤差的基本概念及計算方法，常用顯著性檢驗的方法，異常樣本值的判斷和處理原則，有效數字的修約和運算規(guī)則，常用函數的誤差傳遞公式及其應用。難點：顯著性檢驗的方法，異常樣本值的判斷和處理原則習題：課后習題第03部分方差分析總學時(單位：學時):4講課:4實驗:0上機:0第3.1部分單因素試驗的方差分析（講課2學時）具體內容：掌握單因素試驗的方差分析（one-way

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variance）重點：了解方差分析的原理；掌握單因素試驗方差分析的基本方法。習題：課后習題第3.2部分雙因素試驗的方差分析（講課2學時）具體內容：掌握雙因素試驗的方差分析（two-way

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variance）重點：了解方差分析的原理；掌握雙因素方差分析的基本方法。難點：雙因素方差分析習題：課后習題第04部分回歸分析總學時(單位：學時):2講課:2實驗:0上機:0具體內容：1）基本概念2）一元線性回歸3）多元線性回歸分析4）非線性回歸分析重點：了解回歸分析的基本概念；掌握一元與多元線性回歸方程的計算方法及回歸方程的顯著性檢驗方法。難點：多元線性回歸及非線性回歸。習題：課后習題第05部分優(yōu)選法總學時4學時，講課4學時第5.1部分單因素優(yōu)選法（講課2學時）具體內容：1）基本命題2）均分法3）比例分割法4）對分法5）黃金分割法（0.618法）6）分數法7）逐步提高法（爬山法）8）多峰情況重點：了解優(yōu)選法的基本概念，了解單因素優(yōu)選中的均分法、比例分割法、對分法，了解雙因素及多因素優(yōu)選的原則及方法；掌握單因素優(yōu)選法中黃金分割法與分數法的原理和具體步驟。第5.2部分雙因素優(yōu)選法（講課2學時）具體內容：1）對開法2）旋升法3）平行線法4）按格上升法習題：課后習題。第06部分正交試驗設計總學時8學時，講課4學時，實驗4學時第6.1部分正交試驗設計結果的直觀分析法（講課2學時）具體內容：1）正交法概述2）單指標正交試驗設計及其結果的直觀分析3）多指標正交試驗設計及其結果的直觀分析4）有交互作用的正交試驗設計5）混合水平的正交試驗設計6）正交試驗設計結果的方差分析法重點：了解正交試驗的基本概念和正交表的特點；掌握等水平、混合水平和