《概率論與數(shù)理統(tǒng)計實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)大綱

《概率論與數(shù)理統(tǒng)計實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)大綱一、課程信息課程代碼319B3217課程名稱概率論與數(shù)理統(tǒng)計（實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理）課程性質(zhì)專業(yè)必修課學(xué)分2學(xué)時24+16先修課程計算機應(yīng)用基礎(chǔ)適用專業(yè)生物工程課程簡介（300字左右）：《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)目的是使學(xué)生認識和理解本專業(yè)的科學(xué)研究思路和研究方法，學(xué)生具備基本的實驗設(shè)計能力和數(shù)據(jù)處理分析能力，以及回歸建模的能力。課程主要內(nèi)容包含：實驗設(shè)計，常規(guī)的數(shù)據(jù)分析方法：t檢驗、方差分析、非參數(shù)檢驗、正交實驗，回歸建模：一元線性回歸、多元線性回歸、一元曲線回歸。該課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生基于實驗設(shè)計三原則以及誤差控制方法，能初步的設(shè)計實驗方案；能根據(jù)實驗的性質(zhì)特點，采用正確的方法對實驗數(shù)據(jù)進行分析，得出正確的結(jié)論；能通過構(gòu)建回歸模型解決本專業(yè)的現(xiàn)實問題二、課程目標(biāo)（理論、實驗課程填寫）通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下幾方面的目標(biāo)：1.熟悉試驗指標(biāo)、因素、水平等概念，掌握實驗設(shè)計的基本要求、注意事項與基本原則，熟悉實驗誤差來源及控制，能獨立開展實驗方案的設(shè)計。2.熟練掌握實驗數(shù)據(jù)整理以及常見的數(shù)據(jù)分析方法，包括t檢驗、方差分析、回歸分析建模、非參數(shù)檢驗、正交實驗分析等，能對數(shù)據(jù)進行分析、關(guān)聯(lián)和建模。3.熟練掌握常用數(shù)據(jù)處理軟件SPSS的使用，能在一定程度上解決生物工程問題。課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系表畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3畢業(yè)要求2畢業(yè)要求指標(biāo)點2.1L畢業(yè)要求4畢業(yè)要求指標(biāo)點4.2H畢業(yè)要求指標(biāo)點4.3H三、教學(xué)內(nèi)容與預(yù)期學(xué)習(xí)成效（理論、實驗課程填寫）知識單元對應(yīng)課程目標(biāo)知識點預(yù)期學(xué)習(xí)成效實現(xiàn)環(huán)節(jié)學(xué)時1.實驗設(shè)計課程目標(biāo)11）試驗設(shè)計的歷史與發(fā)展2）科學(xué)研究的主要內(nèi)容3）試驗設(shè)計的基本要求和注意事項4）指標(biāo)、因素與水平5）試驗設(shè)計的基本原則6）常用術(shù)語、統(tǒng)計量及其計算7）試驗方案擬訂8）試驗誤差及控制1．理解并能正確的復(fù)述相關(guān)概念，牢記實驗設(shè)計原則和誤差來源及其控制方法。2．具備實驗方案設(shè)計能力。課堂講授、課堂討論。6課程思政元素：科學(xué)精神、創(chuàng)新意識等；課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計：通過實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析發(fā)展史增強學(xué)生的科學(xué)精神，利用正交試驗法成功研制的線性彈簧繼電器，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，了解創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，通過了解實驗方案的設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神。2.數(shù)據(jù)分析軟件（SPSS）課程目標(biāo)31）SPSSforWindows的基本特點、安裝、啟動與退出2）數(shù)據(jù)文件的建立與操作（數(shù)據(jù)編輯窗(DataEditor)的使用）3）SPSSforWindows各菜單的功能4）Analyze菜單的各項功能1．熟悉軟件的數(shù)據(jù)分析菜單以及數(shù)據(jù)整理。2．具備數(shù)據(jù)整理能力，熟悉軟件的操作。課堂講授、課堂討論。1課程思政元素：探索精神、創(chuàng)新精神等；課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計：通過學(xué)生創(chuàng)業(yè)研制SPSS軟件的過程，激發(fā)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新精神。3.統(tǒng)計假設(shè)檢驗課程目標(biāo)21）抽樣分布2）統(tǒng)計假設(shè)檢驗的意義和基本原理3）統(tǒng)計假設(shè)檢驗的步驟4）統(tǒng)計假充檢驗的兩類錯誤5）兩尾檢驗與一尾檢驗6）樣本平均數(shù)的假設(shè)檢驗與SPSS的實現(xiàn)7）參數(shù)的區(qū)間估計8）統(tǒng)計假設(shè)檢驗中應(yīng)注意的問題1．了解理論分布與抽樣分布的概念、統(tǒng)計假設(shè)檢驗的基本原理和一般方法，熟練掌握利用SPSS軟件進行單樣本t檢驗、獨立樣本的t檢驗和成對樣本的t檢驗。2．具備使用軟件進行t檢驗分析的能力。課堂講授、課堂討論。34.方差分析課程目標(biāo)21）方差分析與t檢驗的比較2）單因素方差分析的基本原理3）單因素方差分析應(yīng)用實例與SPSS實現(xiàn)4）兩因素方差分析的基本原理5）兩因素方差分析應(yīng)用實例與SPSS實現(xiàn)6）兩因素隨機區(qū)組試驗方差分析的基本原理7）兩因素隨機區(qū)組試驗方差分析應(yīng)用實例與SPSS實現(xiàn)8）方差分析的基本假定和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換1．理解方差分析的基本原理,能正確復(fù)核方差分析的過程,能正確的進行方差分析、多重比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。2．具備使用軟件進行方差分析的能力。課堂講授、課堂討論。65.回歸與相關(guān)課程目標(biāo)21）回歸與相關(guān)的基本概念2）一元線性回歸3）直線回歸應(yīng)用實例與SPSS實現(xiàn)4）一元線性相關(guān)5）直線相關(guān)實例與SPSS實現(xiàn)6）多元線性回歸7）多元線性回歸實例與SPSS實現(xiàn)8）多元相關(guān)與偏相關(guān)(略講)9）多元相關(guān)實例與SPSS實現(xiàn)10）曲線回歸及應(yīng)用實例1．正確理解回歸、相關(guān)分析的意義及有關(guān)概念，能正確的進行回歸建模。2．具備使用軟件進行一元線性模型、多元線性模型和曲線回歸的建模能力。課堂講授、課堂討論。36.非參數(shù)統(tǒng)計課程目標(biāo)21）什么是非參數(shù)統(tǒng)計2）檢驗3）符號檢驗4）符號秩和檢驗1．正確理解非參數(shù)統(tǒng)計的概念，測正確的進行檢驗、符號秩和檢驗、列聯(lián)表分析。2．具備使用軟件進行檢驗、符號秩和檢驗、列聯(lián)表分析的能力。課堂講授、課堂討論。27.正交試驗設(shè)計課程目標(biāo)21）正交試驗簡介2）正交試驗設(shè)計的意義3）正交表4）正交試驗設(shè)計的基本步驟5）正交試驗的結(jié)果與分析1．能正確表述正交試驗的基本原理和用途，能正確進行表頭設(shè)計，能正確的進行正交實驗數(shù)據(jù)的直觀分析和方差分析。2．能正確設(shè)計正交實驗方案，具備使用軟件進行正交實驗數(shù)據(jù)分析的能力。課堂講授、課堂討論。3實驗一SPSS數(shù)據(jù)編輯與基本統(tǒng)計量計算操作課程目標(biāo)31）SPSS軟件常用操作2）SPSS數(shù)據(jù)編輯操作3）SPSS中常用基本統(tǒng)計量的計算操作。1．能正確的使用軟件并整理數(shù)據(jù)2．具有數(shù)據(jù)分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示2實驗二單樣本和兩個樣本的T檢驗操作課程目標(biāo)21）SPSS中單樣本的T檢驗操作及分析2）SPSS中計算樣本的置信區(qū)間的操作3）SPSS中成組樣本的T檢驗操作及分析4）SPSS中成對樣本的T檢驗操作及分析1．能正確的使用軟件進行t檢驗分析。2．具有數(shù)據(jù)分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗三單因素和無重復(fù)試驗的多因素試驗方差分析操作課程目標(biāo)21）SPSS中單因素的方差分析的操作與結(jié)果分析2）SPSS中兩因素及多因素的無重復(fù)試驗的方差分析操作與結(jié)果分析1．能正確的使用軟件進行方差分析。2．具有數(shù)據(jù)分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗四有重復(fù)試驗的方差分析和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作課程目標(biāo)21）SPSS中有重復(fù)試驗的方差的主效應(yīng)分析操作2）SPSS中有重復(fù)試驗的方差的交互作用分析操作3）SPSS中對不滿足方差分析的試驗數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換操作1．能正確的使用軟件進行方差分析。2．具有數(shù)據(jù)分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗五線性回歸、相關(guān)與非參數(shù)統(tǒng)計操作課程目標(biāo)21）SPSS中一元線性回歸和相關(guān)的分析操作2）SPSS中多元線性回歸和相關(guān)、偏相關(guān)的操作及曲線回歸方程的建立3）分析操作4）列聯(lián)表分析5）符號與符號秩和檢驗1．能正確的使用軟件進行非參數(shù)統(tǒng)計分析。2．具有數(shù)據(jù)分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗六正交試驗數(shù)據(jù)分析操作課程目標(biāo)21）正交試驗的直觀分析（利用SPSS計算算術(shù)平均數(shù)）2）無交互作用的正交試驗方差分析3）有交互作用的正交試驗方差分析1．能正確的使用軟件進行正交實驗數(shù)據(jù)分析。2．具有數(shù)據(jù)分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示2四、成績評定及考核方式（理論、實驗課程填寫）知識單元對應(yīng)課程目標(biāo)考核方式成績評定實驗設(shè)計課程目標(biāo)1平時表現(xiàn)+課后作業(yè)+期末考試平時表現(xiàn)（10%）課后作業(yè)（10%）數(shù)據(jù)分析操作測試（20%）期末考試（60%）數(shù)據(jù)分析軟件（SPSS）課程目標(biāo)3平時表現(xiàn)統(tǒng)計假設(shè)檢驗課程目標(biāo)2課后作業(yè)+期末考試方差分析課程目標(biāo)2課后作業(yè)+實驗操作+期末考試回歸與相關(guān)課程目標(biāo)2課后作業(yè)+實驗操作+期末考試非參數(shù)統(tǒng)計課程目標(biāo)2課后作業(yè)+實驗操作+期末考試正交試驗設(shè)計課程目標(biāo)2課后作業(yè)+實驗操作+期末考試考試成績：根據(jù)課程的理論知識考試成績給出，考試采用閉卷形式進行，滿分100分。數(shù)據(jù)分析操作測試成績：根據(jù)對實驗數(shù)據(jù)選用分析方法的正確性、分析結(jié)果的準(zhǔn)確性給分，滿分100分。平時表現(xiàn)評分標(biāo)準(zhǔn)（以滿分100計）評價指標(biāo)（100分）優(yōu)（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）積極程度（50分）積極、踴躍老師鼓勵后積極、踴躍老師鼓勵后積極度不高消極回答正確程度（50分）回答正確無誤、分析合理，結(jié)論有效回答問題基本正確，分析比較合理，結(jié)論有效回答問題錯誤較多，經(jīng)老師提醒后仍然分析有誤，結(jié)論無效答不對題單次作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)（以滿分100計）評價指標(biāo)（100分）優(yōu)（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）作業(yè)完成進度（20分）提前完成按時完成延時完成未完成概念清晰程度（30分）75%以上概念清晰50%以上概念清晰25%以上概念清晰不清晰正確性和結(jié)論有效性（50分）分析合理、全面，計算無誤，結(jié)論有效分析較合理、全面，計算錯誤少，結(jié)論較有效分析基本合理，計算有較大的錯誤，結(jié)論基本有效存在嚴(yán)重錯誤數(shù)據(jù)分析操作測試評分標(biāo)準(zhǔn)（以滿分100計）評價指標(biāo)（100分）優(yōu)（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）數(shù)據(jù)分析方法（50分）75%以上方法正確50%以上方法正確25%以上方法正確不清晰軟件操作正確性（50分）軟件操作正確、熟練軟件操作正確、基本熟練軟件操作部分正確、不熟練軟件操作錯誤六、課程目標(biāo)達成值評價依據(jù)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)(評價依據(jù))期望值平均得分達成度計算課程目標(biāo)1平時成績平時成績期望值A(chǔ)1=50a1=實際表現(xiàn)得分達成度=課后作業(yè)I相關(guān)實驗表現(xiàn)期望值B1=100b1=實際表現(xiàn)得分期末考試相關(guān)試題期望值C1=20c1=相關(guān)試題實際平均得分課程目標(biāo)2課后作業(yè)II相關(guān)作業(yè)期望值A(chǔ)2=100a2=作業(yè)實際得分達成度=數(shù)據(jù)分析操作測試相關(guān)實驗表現(xiàn)期望值D=100d=實際表現(xiàn)得分期末考試相關(guān)試題期望值C2=80c2=相關(guān)試題實際平均得分課程目標(biāo)3平時成績平時成績期望值A(chǔ)3=50a3=實際表現(xiàn)得分達成度=七、課程建議教材及主要參考資料（理論、實驗課程填寫）1.建議教材[1]王頡.試驗設(shè)計與SPSS應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018.2.主要參考資料[1]周防震,羅凱.SPSS與試驗設(shè)計和統(tǒng)計分析應(yīng)用指南.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2019.[2]弗雷德里克,等.行為科學(xué)統(tǒng)計精要(第八版).北京：中國人民大學(xué)出版社,2018.[3]張文彤，鐘云飛.IBMSPSS數(shù)據(jù)分析與挖掘?qū)崙?zhàn)案