《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》 (1)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)學后續(xù)課程支撐：精細有機合成與單元反應、納米技術(shù)材料授課時間：1-12周，周一3-4節(jié)授課地點：松山湖校區(qū)6A-202授課對象：21應化1、2班開課學院：化學工程與能源技術(shù)學院任課教師姓名/職稱：答疑時間、地點與方式：1.課堂：每次上課的課前、課間和課后進行答疑；2.課外：可直接到12L302（朝潔）辦公室進行答疑；3.線上：建立優(yōu)學院課程群和微信課程群，實施線上答疑。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：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.課程簡介：《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》是針對能源、化工、食品、材料等理工科類相關(guān)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(zhì)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(chǔ)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，主要介紹測量值與誤差的分布、性質(zhì)及檢驗，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。5-6章為第二部分，為實驗設計及統(tǒng)計方法應用內(nèi)容，主要介紹正交實驗設計、優(yōu)選法、隨機區(qū)組設計等實驗方法的應用。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：掌握基本的實驗設計方法，如正交實驗、序貫實驗設計等，具備一定的統(tǒng)計意識和實驗方案設計能力。2.2能夠理解到解決復雜問題的多種方案，并通過分析文獻選擇和判斷可替代的解決方案2.問題分析：能夠運用數(shù)學、自然科學和化學學科等領(lǐng)域的基本原理，識別和表達化學領(lǐng)域相關(guān)的工程與設計問題，并通過文獻研究分析以獲得有效結(jié)論。目標2：掌握數(shù)據(jù)分析的一些基本處理方法，如方差分析、統(tǒng)計檢驗等知識，能對復雜問題的實驗結(jié)果進行分析和解釋。4.3能夠?qū)嶒炦^程加以控制，可以及時發(fā)現(xiàn)和理解實驗問題，合理地分析和處理實驗結(jié)果，并得到有效的結(jié)論。4.研究：能夠采用科學方法對化學領(lǐng)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(jié)論。目標3：培養(yǎng)一定的軟件使用能力，能運用excel等軟件對大量的實驗數(shù)據(jù)進行信息化處理和分析。5.2能夠采用正確的試驗方法并選擇合適的現(xiàn)代工具，檢測、分析和鑒定樣品特性。5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對化學領(lǐng)域的復雜問題，選擇和使用恰當?shù)募夹g(shù)和資源，應用現(xiàn)代工程和信息技術(shù)工具，包括對復雜化學問題的預測，并能夠理解其局限性。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緒論朝潔1重點：實驗設計與數(shù)據(jù)處理的發(fā)展概況、性質(zhì)和價值，實驗研究方法。難點：深入理解該課程可以解決的問題及相關(guān)方法論。課程思政融入點：實驗設計方法的發(fā)展歷史，與世界先進水平的差距，培養(yǎng)學生的愛國情懷。線下課堂講授與討論無目標一1實驗數(shù)據(jù)的誤差分析朝潔1重點：真值與平均值，系統(tǒng)誤差與偶然誤差的特點、產(chǎn)生因素及處理方法，偏差的相關(guān)定義及數(shù)學表達。難點：自由度的理解以及標準偏差的計算方法。課程思政融入點：從誤差的規(guī)律性與偶然性看待社會發(fā)展的必然性和偶然性，堅定共產(chǎn)主義必將實現(xiàn)的理想信念。線下課堂講授課后作業(yè)：誤差分析。目標二2偶然誤差的正態(tài)分布、誤差傳遞、有效數(shù)字朝潔2重點：試驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗，有效數(shù)字和試驗結(jié)果的表示，誤差的傳遞，有效數(shù)字的修約規(guī)則。難點：誤差的傳遞以及偶然誤差的正態(tài)分布相關(guān)理論。課程思政融入點：從實驗數(shù)據(jù)誤差的危害及傳遞性看偏差行為對社會的影響。線下課堂講授無目標二3總體的參數(shù)估計朝潔2重點：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。線下課堂講授無目標二4-5試驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗朝潔3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。線下課堂講授課后作業(yè)：區(qū)間估計與統(tǒng)計檢驗。目標二5-8方差分析朝潔7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。線下課堂講授與討論課堂測驗：F檢驗。目標二9-10正交實驗設計的基本步驟及極差分析朝潔3重點：正交實驗原理、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。難點：有交互作用的正交試驗設計及其結(jié)果的極差分析，混合水平的正交試驗設計及其結(jié)果的極差分析。線下課堂講授無目標三10-11正交試驗的方差分析朝潔2重點：正交試驗方差分析的基本步驟與格式。難點：二水平正交試驗的方差分析，三水平正交試驗的方差分析。線下課堂講授課后作業(yè)：方差分析。目標三11-12多因素序貫實驗設計朝潔3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。線下課堂講授無目標一合計24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(quán)重（%）平時作業(yè)課堂討論期末考試目標一2.35101328目標二4.2503742目標三5.2552030總計151570100大綱編寫時間：2023年8月30日系（部）審查意見：我系課程委員會已對本課程教學大綱進行了審查，同意執(zhí)行。系（部）主任簽名：日期：2023年9月2日附錄：各類考核評分標準表作業(yè)評分標準觀測點評分標準90-10080-8960-790-59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，