《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》 (7)課程教學大綱

《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》教學大綱課程名稱：實驗設計與數(shù)據(jù)處理課程類別（必修/選修）：選修課程英文名稱：ExperimentDesignandDataProcessing總學時/周學時/學分：24/2/1.5其中實驗/實踐學時：0先修課程：高等數(shù)學，概率論與數(shù)理統(tǒng)計，分析化學，有機化學后續(xù)課程支撐：導師制項目實訓、專業(yè)實訓、專業(yè)綜合設計實驗、畢業(yè)設計授課時間：1-12周周四[3-4節(jié)]授課地點：松山湖校區(qū)7B-302授課對象：開課學院：化學工程與能源技術學院任課教師姓名/職稱：答疑時間、地點與方式：1.上課時學生可自由提問；2.課前和課后，對有疑問的同學進行答疑；3.利用QQ、微信等進行遠程答疑；4.課外平時學生可到12L303進行答疑。課程考核方式：開卷（）閉卷（）課程論文（）其它（）使用教材：劉振學，王力.《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》，北京：化學工業(yè)出版社第二版，2015.教學參考資料：(1)李云雁，胡傳榮.《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》,化學工業(yè)出版社第二版，2016.(2)C.F.JeffWu&MichaelHamada，張潤楚譯，試驗設計與分析及參數(shù)優(yōu)化，2003.課程簡介：《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》是針對化學、化工、能源、食品、材料等理工類相關專業(yè)本科生開設的一門專業(yè)選修課程。主要討論試驗工作的設計方法、分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理、質量控制方法以及誤差理論等內(nèi)容，是為從事科學研究、工程實驗、工程設計工作提供基本訓練的基礎性課程。課程主要分為兩大部分，分別為數(shù)據(jù)處理部分和實驗設計部分。1-4章為第一部分，主要介紹實驗數(shù)據(jù)的誤差分析、實驗數(shù)據(jù)的表圖表示法、實驗的方差分析，重點介紹方差分析的應用，并利用方差分析解決一些實際問題；5-9章為第二部分，為實驗設計及統(tǒng)計方法應用內(nèi)容，主要介紹優(yōu)選法、正交實驗設計、隨機化區(qū)組和拉丁方等內(nèi)容。除此之外，課程將簡單介紹一些常用數(shù)據(jù)處理軟件的應用。課程教學目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐：課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求目標1：理解實驗設計的原理和方法，具備化學化工相關工程實踐的實驗方案設計能力，能夠運用學到的理論知識設計實驗、分析和解決實驗過程中的問題4-2能夠根據(jù)化學工程實踐的目的設計實驗，并基于科學原理合理地分析與處理數(shù)據(jù)4能夠采用科學方法對化學領域工程問題進行研究和分析，包括設計實驗、處理與解釋數(shù)據(jù)得到合理有效的結論目標2：掌握數(shù)據(jù)分析的一些基本方法，具備統(tǒng)計意識，在化學化工相關工程實踐中能夠科學的處理實驗數(shù)據(jù)，并對試驗結果進行關聯(lián)、分析處理，獲取合理有效的結論5-3能正確采集、整理試驗數(shù)據(jù)，對試驗結果進行關聯(lián)、分析處理，獲取合理有效的結論5能夠針對化學領域的復雜問題，選擇和使用恰當?shù)募夹g和資源，應用現(xiàn)代工程和信息技術工具，包括對復雜化學問題的預測，并能夠理解其局限性。目標3：理解在科學實驗中存在的數(shù)據(jù)“誤差”和對實驗設計的影響，在化學化工行業(yè)相關的實驗方案設計時，具備綜合考慮多種制約因素的意識6-2在化學實驗設計中具備綜合考慮多種制約因素的意識，能夠合理分析和評價工程實踐與相關因素間的關系6能夠基于化學相關背景知識進行合理分析，評價應用化學實踐和相關工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律法規(guī)以及工程倫理的影響，并理解應承擔的社會責任理論教學進程表周次教學主題授課教師學時數(shù)教學內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）教學模式（線上/混合式/線下教學方法作業(yè)安排支撐課程目標1緒論、誤差分析相關概念涂軍令2重點：實驗設計與數(shù)據(jù)處理的發(fā)展概況、性質和價值，實驗研究方法；真值與平均值，誤差的基本概念，試驗數(shù)據(jù)誤差的來源及分類難點：深入理解該課程可以解決的問題及相關方法論；試驗數(shù)據(jù)的準確度、精準度；自由度的理解以及標準偏差的計算方法課程思政融入點：引用《人類脫貧的中國實踐》的相關數(shù)據(jù)，理解相關概念，了解脫貧攻堅的偉大歷史意義。線下講授課程思政作業(yè)：要求學生每人至少閱讀兩篇與數(shù)據(jù)處理有關的文章或書籍目標32偶然誤差的正態(tài)分布、誤差傳遞涂軍令2重點：實驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗，有效數(shù)字和試驗結果的表示，誤差的傳遞。難點：誤差的傳遞以及偶然誤差的正態(tài)分布相關理論線下講授偶然誤差、誤差傳遞相關計算目標23有效數(shù)字、總體的參數(shù)估計涂軍令2重點：有效數(shù)字的修約規(guī)則，樣本數(shù)據(jù)的參數(shù)估計、點估計和區(qū)間估計難點：參數(shù)估計的理解以及一般的統(tǒng)計檢驗線下講授有效數(shù)字、區(qū)間估計相關計算目標24實驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗涂軍令2重點：異常值的檢驗方法，拉依達法、格魯布斯法等難點：系統(tǒng)誤差、隨機誤差的檢驗，F(xiàn)檢驗法和t檢驗法，秩和檢驗法課程思政融入點：介紹鄧稼先團隊在原子彈設計中“九次運算”的故事，介紹近年來有關學術造假的案例及其危害，要求學生嚴謹對待對于實驗過程中產(chǎn)生的異常值，堅決杜絕造假，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目蒲泻凸ぷ鲬B(tài)度。線下講授課程思政作業(yè)：討論如何正確對待試驗中的異常值異常值檢驗、誤差檢驗相關計算目標25-7方差分析涂軍令6重點：方差分析的概念，方差分析基本步驟（自由度、方差、F-檢驗），單因素實驗方差分析難點：多因素重復實驗方差分析線下講授方差分析的計算與應用目標28-10實驗設計及正交實驗涂軍令6重點：正交實驗設計的基本步驟，單指標正交實驗設計及極差分析；多指標正交實驗設計，綜合平衡法、綜合評分法；正交試驗方差分析的基本步驟難點：有交互作用的正交試驗設計及其結果的極差分析，混合水平的正交試驗設計及其結果的極差分析；二水平正交試驗的方差分析，三水平正交試驗的方差分析課程思政融入點：介紹將正交試驗理論應用于科研實際的案例，要求在科學研究中制定嚴謹?shù)膶嶒灧桨?，避免片面研究，忽略重要因素，培養(yǎng)學生知行合一，實事求是的科研和工作精神。線下講授正交實驗的極差分析案例計算、正交試驗的方差分析案例計算課程思政作業(yè)：根據(jù)所學的正交實驗原理，設計一組科學的實驗方案。目標111多因素序貫實驗設計涂軍令2重點：單因素優(yōu)選法，單峰函數(shù)、黃金分割法、分數(shù)法、對分法、盲人爬山法難點：雙因素優(yōu)選法，對開法、平行線法、從好點出發(fā)法、縱橫對折法、最陡坡法線下講授黃金分割法實際應用及計算目標112區(qū)組實驗和拉丁方涂軍令2重點：隨機化區(qū)組設計的方法及應用，拉丁方的數(shù)據(jù)處理及舉例難點：拉丁方相關應用及計算線下講授無目標1合計24備注：1）實際教學進程可根據(jù)實際情況和疫情發(fā)展靈活調(diào)整。課程考核課程目標支撐畢業(yè)要求指標點評價依據(jù)及成績比例（%）權重（%）課堂討論平時作業(yè)期末考試目標14-2452130目標25-34104256目標36-225714總計102070100附錄：各類考核評分標準表平時作業(yè)評分標準觀測點評分標準A(100)B(85)C(70)D(0)基本概念掌握程度概念清楚，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。解決問題的方案正確性解題思路清晰，計算正確概念比較清楚，作業(yè)比較認真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。作業(yè)完成態(tài)度按時完成，書寫工整、清晰，符號、單位等按規(guī)范要求執(zhí)行按時完成，書寫清晰，主要符號、單位按照規(guī)范執(zhí)行按時完成，書寫較為一般，部分符號、單位按照規(guī)范執(zhí)行未交作業(yè)或后期補交，不能辨識，符號、單位等不按照規(guī)范執(zhí)行課堂討論評分標準觀測點評分標準A(100)B(85)C(70)D(0)思維條理性能有條理的表達自己的意見，解決問題過程清晰，有計劃有邏輯。能有條理的表達自己的意見，有解決問題能力。能表達自己的意見，有解決問題能力一般。不能準確表達自己的意思，缺乏計劃性、邏輯性。思維創(chuàng)造性獨立思考，有創(chuàng)造性，能用不同的方法解決問題。能用老師提供的方法解決問題，有一定思考