《實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》 (4)課程教學(xué)大綱

《實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》教學(xué)大綱課程名稱：實驗設(shè)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(xué)時/周學(xué)時/學(xué)分：24/2/1.5其中實驗/實踐學(xué)時：0先修課程：高等數(shù)學(xué)后續(xù)課程支撐：概率論與數(shù)理統(tǒng)計授課時間：1-12周，周一7-8節(jié)授課地點：6E-304授課對象：2021級能源與動力工程1-2班、2021級建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程1班答疑時間、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：可直接到機電樓12L401室辦公室進行答疑；3.線上：建立QQ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(xué)，王力.《實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社第二版，2015.課程簡介：《實驗設(shè)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(shè)的一門專業(yè)選修課程。主要討論實驗工作的設(shè)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(xué)研究、工程實驗、工程設(shè)計工作提供基本訓(xùn)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(shè)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(yīng)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(shè)計及統(tǒng)計方法應(yīng)用內(nèi)容，主要介紹正交實驗設(shè)計、優(yōu)選法、隨機區(qū)組設(shè)計等實驗方法的應(yīng)用。課程教學(xué)目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐：課程教學(xué)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(shè)計方法，如正交實驗、序貫實驗設(shè)計等，具備一定的統(tǒng)計意識和實驗方案設(shè)計能力。2-3能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，并運用文獻、規(guī)范、標準等對能源與動力工程專業(yè)的復(fù)雜工程問題進行分析并獲得有效的結(jié)論，研究尋求可替代的解決方案。2.問題分析：能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和能源與動力工程領(lǐng)域所涉及的基本原理和技術(shù)方法，進行能源與動力工程領(lǐng)域中復(fù)雜問題的識別、表達、文獻研究及分析，并獲得明確結(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(fù)雜問題的實驗結(jié)果進行分析和解釋。4-3應(yīng)用科學(xué)原理對能源與動力工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問題實驗結(jié)果進行分析與解釋數(shù)據(jù)，獲取合理有效規(guī)律及結(jié)論。4.研究：能夠運用實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、信息綜合等科學(xué)研究方法對能源與動力工程領(lǐng)域的復(fù)雜問題開展研究，并得到有效結(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能夠開發(fā)專用的現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，滿足進行能源與動力工程設(shè)計、制造和研發(fā)工程實踐的需要。5.使用現(xiàn)代工具：能夠開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，對能源動力領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行預(yù)測、模擬、求解和論證，并能夠理解其局限性。理論教學(xué)進程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）教學(xué)模式（線上/線下）教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標1緒論何清1重點：實驗設(shè)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(shè)計方法的發(fā)展歷史，與世界先進水平的差距，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷和奮斗精神。線上課堂講授與討論無目標一1-2誤差和數(shù)據(jù)處理何清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(xué)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。線下課堂講授和討論課后作業(yè)：誤差分析。目標二何清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。線下課堂講授目標二3-4有限數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理何清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。線下課堂講授目標二何清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。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單因素方差分析何清2重點：方差分析的概念，方差分析基本步驟，單因素方差分析。難點：方差分析統(tǒng)計量，F(xiàn)檢驗。線下課堂講授與討論目標二、三6雙因素方差分析何清2重點：無重復(fù)兩因素方差分析。難點：偏差分解與自由度。線下課堂講授與討論課后作業(yè)：方差分析。目標二、三7-8有重復(fù)雙因素方差分析何清4重點：有重復(fù)兩因素方差分析。難點：交互作用、自由度與偏差分解。線下課堂講授與討論目標二、三9-10正交實驗設(shè)計的基本步驟及極差分析何清4重點：正交實驗原理、正交實驗設(shè)計的基本步驟，單指標正交實驗設(shè)計及極差分析；多指標正交實驗設(shè)計，綜合平衡法、綜合評分法。難點：有交互作用的正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的極差分析，混合水平的正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的極差分析。線下課堂講授無目標一11正交試驗的方差分析何清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)：正交實驗的方差分析與極差分析。目標一12多因素序貫實驗設(shè)計何清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)期末考試目標一2-3102838目標二4-3103545目標三5-210717總計3070100備注：大綱編寫時間：2022年8月24日系（部）審查意見：我系（專業(yè)）課程委員會已對本課程教學(xué)大綱進行了審查，同意執(zhí)行。系（部）主任簽名：日期：2022年08月30日備注：附錄：作業(yè)評分標準表作業(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，