《实验设计与数据处理（应化）》课程教学大纲

1、实验设计与数据处理教学大纲课程名称：实验设计与数据处理 课程英文名称：Experimental Design and Data Processing课程编码：092005 课程类别/性质：专业/选修学 分：1.5 总学时/理论/实验（上机）：24/16/8开课单位：化学与环境工程学院 适用专业：应用化学先修课程：计算机基础、概率论与数理统计一、课程简介实验设计与数据处理是环境工程专业的一门专业选修课程。该课程主要阐述实验数据的误差分析、实验数据的表图表示法、单因素优化实验设计、多因素正交实验设计、回归分析、均匀实验设计等，是指导科学研究、工程实验、工程设计工作的基础性课程。课程内容包括三部分：

2、误差理论、实验设计及回归分析，其中核心内容是实验设计原理。该课程是综合性较强的应用学科，必须全面地运用误差分析、概率论与数理统计、计算机基础等多种学科知识或软件来进行实验方案设计、数据处理及图形绘制。要求学生学习该课程后，掌握实验前的实验方案设计以及对实验所获得的数据进行分析和处理的基本理论和知识；具备利用正交实验设计、均匀设计、回归分析和配方实验设计对科学实验进行合理的规划和设计的科学思维方法和分析问题、解决问题的能力，树立符合专业数据记录与处理的职业道德规范价值观，保证学生达成专业的相应毕业要求。二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生掌握实验前的实验方案设计以及对实验所获得的数据进行分析

3、和处理的基本理论和知识，培养学生合理设计科学实验，并对实验数据进行分析和处理的技能，最终达到提高学生分析问题和解决问题的能力的目的，为其后续专业实验、毕业论文环节的顺利进行打下良好的基础。1价值目标：围绕学生组织和开展教学活动，建立诚信道德底线自觉抵制学术不端，培养学生的职业道德素养，使得毕业学生具有良好的文化素养、社会责任感、工程伦理道德、法治精神、现代经济及创新思维等基本素质，掌握自然科学和环境工程相关领域的基础知识与基本理论，并有持续学习、适应发展的能力。2知识和能力目标：（1）能够基于数学、自然科学和工程基础等知识，掌握实验设计和优选法的原则及方法，能够运用计算机等现代工程工具完成实验

4、方案设计和进行复杂环境工程问题分析（毕业要求4-1）；（2）利用正交实验设计、均匀设计等对科学实验进行合理的规划和设计，并对实验数据进行准确的分析和处理，从而确定最优化实验条件；（毕业要求4-3）（3）能够根据实验设计与数据处理的基本原理、基本方法和基本手段，借助表图表示法对实验信息进行综合梳理，掌握计算机等现代工程工具使用，能够进行复杂环境工程问题分析，对实验结果作出严谨、真实、合理的分析解释，并获得有效的结论；（毕业要求5-3）（4）培养实验设计与数据处理的科学思维方法和分析问题、解决问题的能力，为今后开展科学实验研究打下坚实的基础；（5）能够通过查阅相关文献对实验误差进行正确的分析，掌握

5、实验数据的整理方法，会基于回归分析建立合适的数学模型并对简单的模型进行参数估计，同时对实验数据进行初步处理。三、课程教学内容及学时分配课程教学包括课堂教学、上机练习、大作业三部分。课内理论教学16学时、上机训练8学时。课堂理论教学内容、上机训练要求及学时分配如下：课程教学内容及学习要求章节内容思政融入点要 求学时支撑毕业要求指标点理解掌握分析与应用第一章：绪论第一节 课程学习的主要内容从“韩春雨事件”引入“学术不端”问题，将诚信、务实、求真科研精神作为德育元素融入专业教学，培养学生职业道德素质高中低1 4-1第二节 课程学习的主要目的、要求高中低第三节 实验设计发展历史及最新应用高高高第二章：

6、实验设计第一节 实验设计的基本概念以方开泰、王元不畏困难，打破封锁，自主进行导弹设计，并成功试射，彰显独立自主强军精神高低中104.1第二节 单因素优化实验设计高中中第三节 多因素正交实验设计中中低第四节 案例-实验设计数据处理及相关图形绘制中中中第三章：回归分析第一节 回归分析概述引入英国统计学家威廉.哥赛特如何通过孜孜不倦的大量实验数据累积发现T分布。揭示了追求真理过程中要有永不放弃和刻苦钻研的精神高中中24-35-3第二节 一元线性回归方程的建立和检验及其应用（自学为主）中中低第三节 可化为一元线性回归的非线性回归（课堂讨论）高中中第四节 多元线性回归方程的建立 Origin、Excel

7、在回归分析中应用中中低第四章：均匀实验设计第一节 均匀设计的发展以北京一家公司为例，对200万美元引进的“可溶塑料”生产技术进行独立攻关，成功地打破国外技术垄断高中中25-3第二节 均匀设计表中中低第三节 均匀设计实验结果分析高中中第四节 均匀设计实验应用实例中中低第五节 响应曲面法介绍及软件应用高中中第五章：误差理论第一节 有效数字及其计算规则在讲解数据整理时，引用社会上一些学术不端事件作为思政教学案例，要求学生以严谨的态度处理异常数据中中低15-3第二节 误差及其分类高中中第三节 误差的量度中中低上机训练第一节 Origin、Excel相关软件在实验设计中应用。高高高84-35-3第二节

8、Origin、Excel在多元线性回归中应用高高高四、教学方法 本课程以激发学生的学习兴趣作为引领学习方向，使学生在兴趣的驱使下以及在教师的指导下有选择地获取知识，培养学生进行实验方案设计并解决问题的能力。以学生为中心，在严格遵循学生身心发展特点和教育教学规律的前提下，针对学生个体差异因材施教，采用启发式、研讨式、案例式、互动式和专题式等多种教学方法有的放矢地进行有差别式教学，使每个学生都能扬长避短、获得最佳的发展。主要教学环节包括课堂教学、课堂研讨。1.课堂教学主要采用雨课堂线下/线上线下混合教学，第一、二、四章主要采用雨课堂线下/线上线下混合教学为主，第三章采用课堂讨论、案例分析为主。2.

9、 上机训练主要包括曲线绘制（包括双Y轴等）、正交试验数据处理、多元线性回归分析等。五、考核及成绩评定方式 课程考核包括平时成绩、上机训练、大作业三个部分。平时成绩：30%，长江雨课堂测试、提问及考勤。上机训练：20%，主要考查科技绘图能力(以大作业中科技绘图效果为考察对象)。期末考试成绩：50%，大作业，内容涵盖本课程的基本概念、基本理论和基本方法。大作业题型包括：图表绘制（因素-水平趋势图、双Y轴等）、标准曲线、多元线性回归、黄金分割法、正交试验数据处理、案例应用等。其中，科技图形绘制（40分）（毕业要求4-3）、数据处理（40分）（毕业要求4-3）、多元线性回归（20分）（毕业要求5-3）。六、参考教学资源1 张成军. 实验设计与数据处理M北京：化学工业出版社，2009年.2 刘振学，王力. 实验设计与数据处理（第二版）M北京：化学工业出版社，2015年.3 李云雁，胡传荣. 试验设计与数据处理（第三版）M北京：化学工业出版社，2018年.4 刘振学