《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法》課程教學(xué)大綱全套

《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法》課程教學(xué)大綱全套課程代碼53310331編寫(xiě)時(shí)間2016年5月25日課程名稱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法英文名稱StatisticsMethodsofExperiments學(xué)分?jǐn)?shù)1總學(xué)時(shí)數(shù)18理論講授學(xué)時(shí)18實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)時(shí)0任課教師XXX開(kāi)課學(xué)院*化學(xué)與制藥工程學(xué)院課程類型□通識(shí)教育核心課□通識(shí)教育拓展課□學(xué)科基礎(chǔ)必修課□學(xué)科基礎(chǔ)選修課□專業(yè)核心課√個(gè)性化課程□實(shí)踐類課程預(yù)修課程高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論1.課程教學(xué)目標(biāo)《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法》是運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論與方法研究科學(xué)研究和技術(shù)工作中，所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施和實(shí)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析方法的一門(mén)應(yīng)用學(xué)科。本課程在高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論等課程的基礎(chǔ)上，介紹數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基本概念和基本原理，講解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施以及實(shí)驗(yàn)資料的整理與統(tǒng)計(jì)分析方法，既涉及一些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)理論和方法，又緊密結(jié)合學(xué)研究實(shí)踐。這些理論和方法，是進(jìn)行科學(xué)研究和技術(shù)工作必不可少的工具，并利于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。知識(shí)目標(biāo)：使學(xué)生理解并掌握科學(xué)試驗(yàn)中試驗(yàn)前的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)以及對(duì)試驗(yàn)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的基本理論和知識(shí)，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法（正交法，均勻法，優(yōu)選法等）及對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理（方差分析與回歸分析），達(dá)到使試驗(yàn)次數(shù)盡可能少并在較短的時(shí)間內(nèi)以較少的成本來(lái)達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)康模ㄈ绱_定最優(yōu)工藝條件或配方）。能力目標(biāo)：學(xué)生能解決化學(xué)工程研究中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析、整理數(shù)據(jù)以及出建立定量的化工過(guò)程數(shù)學(xué)模型，并能合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)工作量，節(jié)省時(shí)間和人力、物力。素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。2.課程教學(xué)目的與任務(wù)《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法》不僅提供如何正確地設(shè)計(jì)科學(xué)試驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)的方法，而且也提供如何正確地整理、分析數(shù)據(jù)，得出客觀、科學(xué)的結(jié)論的方法。本課程任務(wù)使學(xué)生能夠掌握常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法、試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析方法，了解常用的數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件。通過(guò)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)，可以掌握基本的試驗(yàn)（調(diào)查）設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析方法，為學(xué)生畢業(yè)論文以及將來(lái)從事科研工作打基礎(chǔ)。3.課程內(nèi)容簡(jiǎn)介本課程是面向化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)，材料化學(xué)，制藥工程的專業(yè)選修課。主要包括科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法（正交法，均勻法，優(yōu)選法等）及對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理（方差分析與回歸分析），使試驗(yàn)次數(shù)盡可能少并在較短的時(shí)間內(nèi)以較少的成本來(lái)達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)康摹?.理論教學(xué)基本要求掌握方差分析與回歸分析的步驟與excel軟件分析；掌握正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)法的步驟及軟件操作。5.教學(xué)方式與方法多媒體輔助課堂講授，以“教學(xué)應(yīng)由傳授知識(shí)轉(zhuǎn)向傳授學(xué)習(xí)知識(shí)方法”的教改思路，加強(qiáng)教學(xué)方法的啟發(fā)性、針對(duì)性、交互式和實(shí)效性，借助以計(jì)算機(jī)分析軟件，配合課堂討論等形式進(jìn)行教學(xué)。6.主講教師簡(jiǎn)介和團(tuán)隊(duì)成員情況主講教師簡(jiǎn)介：XXX，女，1977年出生，漢族，副教授，博士研究生，環(huán)境科學(xué)專業(yè)。研究方向：再生資源化學(xué)。先后承擔(dān)教學(xué)研究項(xiàng)目3項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇。承擔(dān)課程：化工原理、化工制圖、化工原理實(shí)驗(yàn)、化工原理課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法等。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員姓名性別職稱學(xué)院在教學(xué)中承擔(dān)的職責(zé)7.教學(xué)內(nèi)容安排第一部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)2教學(xué)要求：掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本概念，了解試驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與要求；了解試驗(yàn)誤差的來(lái)源，掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和控制試驗(yàn)誤差的方法。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)真值與平均值的概念；各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差的來(lái)源及分類；精密度與準(zhǔn)確度的概念；絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差的基本概念及計(jì)算方法；常用顯著性檢驗(yàn)的方法；異常樣本值的判斷和處理原則；有效數(shù)字的修約和運(yùn)算規(guī)則。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理的發(fā)展概況。第二部分方差分析√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)3教學(xué)要求：了解方差分析的基本命題；理解單因素試驗(yàn)與雙因素試驗(yàn)、無(wú)重復(fù)試驗(yàn)與重復(fù)試驗(yàn)的區(qū)別；掌握單因素試驗(yàn)和雙因素試驗(yàn)方差分析的基本步驟。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)方差分析的原理；單因素試驗(yàn)與雙因素方差分析的基本方法；excel分析步驟。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)第三部分回歸分析√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)3教學(xué)要求：了解變量間相互關(guān)系及回歸分析的概念，了解非線性回歸分析的方法；掌握一元線性回歸和多元線性回歸分析的具體方法步驟，能夠使用一元回歸分析方法確定試驗(yàn)指標(biāo)（因變量）與試驗(yàn)因素（自變量）之間的關(guān)系。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)回歸分析的基本概念；一元與多元線性回歸方程的計(jì)算方法及回歸方程的顯著性檢驗(yàn)方法；excel分析步驟。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)第四部分優(yōu)選法√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)1教學(xué)要求：了解優(yōu)選法的基本命題，單峰函數(shù)的定義和性質(zhì)；了解單因素優(yōu)選中均分法、比例分割法、對(duì)分法、逐步提高法的具體步驟；能夠熟練運(yùn)用黃金分割法和分?jǐn)?shù)法對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)優(yōu)選法的基本概念；單因素優(yōu)選中的均分法、比例分割法、對(duì)分法、黃金分割法與分?jǐn)?shù)法中的原理和具體步驟；雙因素及多因素優(yōu)選的原則及方法。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)第五部分正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)4教學(xué)要求：了解正交表的分類和性質(zhì)；掌握單指標(biāo)和多指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法步驟及其結(jié)果的直觀分析；掌握有交互作用的和混XX平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法；能夠運(yùn)用方差分析法對(duì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)正交試驗(yàn)的基本概念和正交表的特點(diǎn)；等水平、混XXXX有交互作用正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)方法；結(jié)果的分析方法（直觀分析法與極差分析法）。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)第六部分均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)2教學(xué)要求：了解均勻表的分類和性質(zhì)；了解均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法步驟及其結(jié)果的分析。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)均勻設(shè)計(jì)原理；均勻表的選擇與使用；均勻設(shè)計(jì)法的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟；均勻設(shè)計(jì)法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回歸分析方法。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)第七部分回歸正交實(shí)驗(yàn)√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)2教學(xué)要求：了解回歸正交表的設(shè)計(jì)與使用。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)回歸正交實(shí)驗(yàn)的編碼；回歸正交表的設(shè)計(jì)與使用；回歸結(jié)果分析。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)第八部分配方實(shí)驗(yàn)√理論/□實(shí)踐學(xué)時(shí)1教學(xué)要求：了解單純形法的設(shè)計(jì)步驟。1.一級(jí)知識(shí)點(diǎn)單純形法的設(shè)計(jì)步驟。2.二級(jí)知識(shí)點(diǎn)3.三級(jí)知識(shí)點(diǎn)（注：每講或部分如有多個(gè)同級(jí)知識(shí)點(diǎn)，可同時(shí)列出。）8.課內(nèi)外討論或練習(xí)、實(shí)踐、體驗(yàn)等環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容的組織討論中包括喚起學(xué)生相關(guān)舊知識(shí)（主要應(yīng)用啟發(fā)法）、提出或者明確本次課要解決的問(wèn)題、提出或明確解決問(wèn)題的假設(shè)、協(xié)助學(xué)生收集與問(wèn)題解決有關(guān)的資料、組織學(xué)生審查有關(guān)資料，得出應(yīng)有結(jié)論、引導(dǎo)學(xué)生用分析思維（包括從一般到特殊的演繹思維和從特殊到一般的歸納思維）最終使問(wèn)題得以解決。教學(xué)中注重學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)方法的直觀體驗(yàn)和實(shí)踐，收集近年來(lái)相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法論文，學(xué)生通過(guò)論文分析并用軟件重現(xiàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程來(lái)實(shí)踐，掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法和技巧，有效地促進(jìn)了課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。9.考核和評(píng)價(jià)方式《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法》期末考核針對(duì)課程學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)內(nèi)容（正交實(shí)驗(yàn)，均勻?qū)嶒?yàn)。回歸正交實(shí)驗(yàn)），由學(xué)生查找采用相關(guān)試驗(yàn)方法的文獻(xiàn)，從文獻(xiàn)中提煉試驗(yàn)方法并進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。其中，選題系數(shù)分別為：正交實(shí)驗(yàn)0.85，均勻?qū)嶒?yàn)0.9，正交回歸實(shí)驗(yàn)系數(shù)1。學(xué)期總成績(jī)=【期末論XX績(jī)分*50%+答辯分】*選題系數(shù)+平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)（20%）+課堂出勤率（10%）具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）期末論XX績(jī)分（100分）：XXXXXX實(shí)驗(yàn)法文獻(xiàn)分析實(shí)驗(yàn)法評(píng)價(jià)：針對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法提出自己的理解項(xiàng)目考查要點(diǎn)分值文獻(xiàn)來(lái)源作者，題目，期刊名，年卷期，頁(yè)碼5分文獻(xiàn)分析研究意義，研究現(xiàn)狀，研究目的與內(nèi)容5分實(shí)驗(yàn)法分析指標(biāo)、因素水平表10分正交表（均勻表，回歸正交表）10分結(jié)果分析（正交實(shí)驗(yàn)：極差與方差分析；均勻?qū)嶒?yàn)：回歸分析；正交回歸實(shí)驗(yàn)：回歸與失擬檢驗(yàn)）40分實(shí)驗(yàn)法評(píng)價(jià)針對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法提出自己的理解30分總分100分電子部分：含文獻(xiàn)