誤差理論與數(shù)據(jù)處理課程教學大綱

PAGEPAGE7《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱誤差理論與數(shù)據(jù)處理課程編號310050028課程性質(zhì)必修課課程類別學科專業(yè)基礎課程開課單位測控教研室授課學期第5學期學分/學時3/48課內(nèi)學時48理論授課42上機學時0課內(nèi)實踐0實驗學時6課外學時48適用專業(yè)測控技術與儀器是否雙語否先修課程大學物理、工程數(shù)學后續(xù)課程測控技術與系統(tǒng)、機械量測量、信號分析與處理等二、課程簡介<<誤差理論與數(shù)據(jù)處理>>是測控技術與儀器專業(yè)學生的專業(yè)基礎課程。主要評價和處理測試與實驗過程中各類測量數(shù)據(jù)的誤差，用數(shù)理統(tǒng)計的方法分析數(shù)據(jù)關系，正確估計被測量的值，科學客觀地評價測量結(jié)果，并根據(jù)測試對象的精度要求，對測試與實驗方法進行合理設計，以便在最經(jīng)濟的條件下，得到理想結(jié)果。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標課程目標1：知識目標能夠利用不同性質(zhì)誤差的變化規(guī)律及處理方法，不等精度測量的數(shù)據(jù)處理方法，誤差的合成及分配的原則解決工程測量或?qū)嶒炛袛?shù)據(jù)的精度問題；能夠利用各類誤差的發(fā)現(xiàn)或判定準則確定測量誤差的來源、性質(zhì)和消除或減小的方法。課程目標2：能力目標能利用誤差的分配原則在測量中選擇最佳方案；能利用不確定度的來源分析、評定和合成方法評價測量結(jié)果的質(zhì)量；能利用最小二乘原理和回歸分析等數(shù)理統(tǒng)計方法解決生產(chǎn)和科學實驗中確定變量關系和精度估計的問題。課程目標3：素質(zhì)目標能通過了解誤差的來源、危害，認識誤差分析在精密測量過程中的重要作用，增強工程責任感和專業(yè)情懷；能識別、判定、處理各類誤差形成精益求精的工匠精神和止于至善的理念。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標11.2掌握解決測控系統(tǒng)工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力。1-工程知識課程目標22.1能夠運用數(shù)學、自然科學和儀器儀表工程學科的基本原理對測控系統(tǒng)工程問題進行識別與描述。4.2能夠根據(jù)測控系統(tǒng)系統(tǒng)要求，選擇研究路線，形成實驗方案。2-問題分析4-研究課程目標31.2掌握解決測控系統(tǒng)工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力。2.1能夠運用數(shù)學、自然科學和儀器儀表工程學科的基本原理對測控系統(tǒng)工程問題進行識別與描述。4.2能夠根據(jù)測控系統(tǒng)系統(tǒng)要求，選擇研究路線，形成實驗方案。1-工程知識2-問題分析4-研究四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元誤差概述、基本性質(zhì)和處理（學時數(shù)：10學時）1.課程主要內(nèi)容誤差理論的建立基礎及發(fā)展趨勢，誤差的基本概念和分類；有效數(shù)字及數(shù)據(jù)運算規(guī)則；隨機誤差的特征和表征參數(shù)，算術平均值的標準差的計算及意義；不等精度測量方法；系統(tǒng)誤差的性質(zhì)、特點、產(chǎn)生原因和發(fā)現(xiàn)方法；粗大誤差的性質(zhì)、產(chǎn)生原因和判別準則。2.重點和難點重點：隨機誤差和系統(tǒng)誤差的性質(zhì)和處理方法。難點：隨機誤差的分布，標準差和極限誤差的計算，不等精度的計算；系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法。3.教學方法課堂講授、巡回指導、案例分析、線上測驗、實驗。4.學生學習預期成果能夠掌握三大誤差的性質(zhì)和分析方法，能夠在工程實踐和科學實驗中發(fā)現(xiàn)和評價誤差。5.支撐課程目標課程目標1，課程目標2，課程目標3第二單元誤差的合成與分配（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容函數(shù)系統(tǒng)誤差及函數(shù)隨機誤差的合成；誤差間的相關關系；誤差分配的步驟和方法；微小誤差及取舍準則；最佳測量方案的確定；2.重點和難點重點：誤差的合成與分配。難點：不同性質(zhì)誤差的合成與分配。3.教學方法課堂講授、巡回指導、案例分析、線上測驗。4.學生學習預期成果能夠分析間接測量中各類誤差的性質(zhì)，進而按類合成；能夠根據(jù)測量精度要求分配誤差，并選擇合理工具進行測量；能夠選擇最佳的測量方案滿足精度和經(jīng)濟要求。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3第三單元測量不確定度（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容測量不確定度的概念和發(fā)展，誤差與不確定度之間的區(qū)別與聯(lián)系；測量不確定度評定；測量不確定度的合成。2.重點和難點重點：測量不確定度的評定和合成。難點：測量不確定的含義，與誤差的關系，合成計算。3.教學方法課堂講授、課堂討論、巡回指導、線上測驗。4.學生學習預期成果能夠運用科學的方法評價不同誤差來源形成的數(shù)據(jù)精度的不準確性，能夠分析出測量結(jié)果質(zhì)量的高低。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3第四單元最小二乘法處理和回歸分析（學時數(shù)：18學時）1.課程主要內(nèi)容最小二乘法原理；最小二乘法在線性參數(shù)等精度測量中的應用，包括正規(guī)方程的求解和精度估計；組合測量的最小二乘法處理。一元線性回歸分析原理；用最小二乘估計法求解回歸系數(shù)并進行回歸方程的顯著性檢驗；曲線回歸的分析。2.重點和難點重點：等精度線性參數(shù)測量數(shù)據(jù)的求解和精度估計；測量數(shù)據(jù)的一元線性回歸分析。難點：最小二乘法和線性回歸分析的原理和應用。3.教學方法課堂講授、課堂討論、巡回指導、線上測驗、實驗。4.學生學習預期成果能夠用最小二乘法和回歸分析等數(shù)理統(tǒng)計方法發(fā)現(xiàn)評價數(shù)據(jù)的關系和精度。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3第五單元動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的基本方法（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容動態(tài)測試基本概念；隨機過程及其特征量；隨機過程特征量的實際估計。2.重點和難點重點：隨機過程的描述及特征量計算。難點：隨機過程的理解和分析。3.教學方法課堂講授、巡回指導、線上測驗。4.學生學習預期成果能夠利用隨機過程的描述和計算分析動態(tài)測量數(shù)據(jù)的特點和精度。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元誤差概述、基本性質(zhì)和處理課堂講授、巡回指導、案例分析、線上測驗、實驗課程目標1、2、3101：1第二單元誤差的合成與分配課堂講授、巡回指導、案例分析、線上測驗課程目標1、2、381：1第三單元測量不確定度課堂講授、課堂討論、巡回指導、線上測驗課程目標1、2、361：1第四單元最小二乘法處理和回歸分析課堂講授、課堂討論、巡回指導、線上測驗、實驗課程目標1、2、3181：1第五單元動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的基本方法課堂講授、巡回指導、線上測驗課程目標1、261：1合計481：1五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績20%課后作業(yè)50共計安排5次作業(yè)，主要考核各重點章節(jié)知識點，以計算形式為主，線下提交批閱，目標分值=0.5×作業(yè)平均值。小組討論15共計安排3次線上討論，主要考核誤差的合成與分配、工程測量中測量不確定度分析和回歸分析等，根據(jù)討論內(nèi)容優(yōu)劣給小組打分，各小組內(nèi)根據(jù)任務分派組內(nèi)為每個人打分。目標分值=0.15×討論平均值線上測驗25安排5次線上客觀題測驗，主要考核基礎知識，每次答題時間控制在15分鐘之內(nèi)。目標分值=0.25×測驗平均值出勤和綜合表現(xiàn)10按出勤、使用手機做與學習無關事情的次數(shù)按比例扣分，最終以滿分10分折算。實踐成績10%實驗100安排3次實驗，主要考核測量數(shù)據(jù)的處理、組合測量、一元線性回歸分析的應用等，每次實驗提交實驗報告，按數(shù)據(jù)和報告內(nèi)容準確、詳實度按比例按滿分10折算。期末測驗70%知識401.考核范圍：所有教學內(nèi)容2.測驗題型：客觀題（選擇、判斷、填空）、主觀題（簡答、計算）3.評價細則：客觀題占約50分，主觀題約占50分。能力40綜合應用15創(chuàng)新5（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元誤差概述、基本性質(zhì)和處理1、誤差的基本概念2、有效數(shù)字與數(shù)據(jù)計算3、隨機誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差4、測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實例線上測驗課后作業(yè)期末測驗實驗課程目標1、2、3第二單元誤差的合成與分配1、函數(shù)誤差2、隨機誤差、系統(tǒng)誤差的合成3、誤差分配4、微小誤差的取舍準則5、最佳測量方案的確定線上測驗課后作業(yè)小組討論期末測驗課程目標1、2、3第三單元測量不確定度1、測量不確定度的概念2、測量不確定度的評定3、測量不確定度的合成4、測量不確定應用實例課后作業(yè)線上測驗期末測驗小組討論課程目標1、2、3第四單元最小二乘法處理和回歸分析1、最小二乘法原理2、正規(guī)方程和精度估計3、組合測量4、回歸分析的基本概念5、一元線性回歸分析6、一元非線性回歸分析線上測驗課后作業(yè)小組討論期末測驗實驗課程目標1、2、3第五單元動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的基本方法1、動態(tài)測試基本概念和數(shù)據(jù)分類2、隨機過程及其特征3、隨機過程特征量的實際估計線上測驗課后作業(yè)期末測驗課程目標1、2六、使用教材、相關推薦書目及課程資源（一）使用教材費業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理（第7版）.機械工業(yè)出版社,2015.5（二）相關推薦書目[1]倪育才.實用測量不確定度評定（第