《实验误差与数据处理》课程教学大纲

《实验误差与数据处理》教学大纲一、课程基本信息课程名称实验误差与数据处理ExperimentalErrorandDataProcessing课程编码SCC720221020开课院部理学院课程团队大学物理实验教学团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业材料成型及控制工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、大学物理实验（2-1）、概率论与数理统计课程简介（限选）误差与数据处理是一门研究误差以及对误差进行数据处理的一门课程，是材料成型与控制工程的一门限选课。本课程主要学习测量、误差、精度、有效数字的基本概念；分析系统误差，随机误差，疏失误差的来源，学习发现误差，减小或者消除误差的方法，掌握误差的分配原则和最佳测量方案的设计方法；掌握不确定度A类、B类评定方法，以及合成标准不确定度的计算方法；学习常用的数据处理方法，包括列表法，作图法、逐差法、最小二乘法进行介绍，并探索其在实验中的应用；了解回归分析以及简易的回归方法。通过本课程的学习，使学生能够了解误差，分析误差，解决误差，从而能合理的选择实验方法，科学的搭配实验仪器，选用恰当的数据处理方法，设计出最佳的实验方案。本课程的学习，为学生提高学生实验的理论分析能力与解决问题的能力打下一定的基础。Erroranddataprocessingisacoursethatstudieserrorsandprocesseserrors.Itisathresholdcourseformaterialformingandcontrolengineering.Thiscoursemainlystudiesthebasicconceptsofmeasurement,error,precisionandeffectivenumber;Analyzethesourcesofsystemerror,randomerrorandmiscalculationerror,learnthemethodsoffindingerrorandreducingoreliminatingerror,masterthedistributionprincipleoferrorandthedesignmethodofthebestmeasurementscheme;MastertheevaluationmethodsofuncertaintyClassAandClassB,andthecalculationmethodofcombinedstandarduncertainty;Learnthecommonlyuseddataprocessingmethods,includingListmethod,mappingmethod,difference-by-differencemethodandleastsquaremethod,andexploreitsapplicationinexperiments;Understandregressionanalysisandsimpleregressionmethods.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstanderrors,analyzeerrorsandsolveerrors,sothattheycanreasonablychooseexperimentalmethods,scientificallymatchexperimentalinstrumentsandselectappropriatedataprocessingmethods,designthebestexperimentalscheme.Thestudyofthiscourselaysacertainfoundationforstudentstoimprovetheirtheoreticalanalysisabilityandproblem-solvingabilityinexperiments.负责人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：研究误差的来源、性质、规律，减小误差的方法，评价测量结果精度的方法是4.24.22M2目标2：研究实验及测量数据的处理方法是4.44.43M3目标3：提高学生的理论分析能力和解决问题的能力，培养学生严谨认真，科学对待实验误差的作风否三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1预备知识概率论与数理统计基础知识/////21随机变量的基本概念随机现象与随机试验,随机事件及样本空间,随机事件的频率与概率,随机变量,分布函数及概率密度函数。M12讲授2自学32随机变量的数字特征数学期望,方差。M11讲授2自学43随机变量的基本定理大数定理,中心极限定理,极大似然估计。M11讲授2自学54矩阵的基本知识矩阵的基本概念,矩阵的运算。M11讲授2自学6第1章误差理论的基本概念/////71.1研究误差的意义误差理论的形成与发展,误差公理,研究误差的意义。M10.5讲授2自学81.2测量测量概念,测量方法的分类。M10.5讲授2自学91.3误差的基本概念误差的定义,真值,误差的来源,误差的分类。M11讲授2自学101.4精度的概念精密度,准（正）确度,精确度,三者的区别与联系。M10.5讲授2自学111.5有效数字与数据运算有效数字定义,有效数字的修约规则,直接测量量的有效数字,不确定度的有效数字,中间结果和常数的有效数字。M11讲授2自学12第2章误差的性质与处理/////132.1随机误差随机误差的分布,随机误差的几种非正态分布,等精度测量的算术平均值及标准差,概率积分与极限误差,系统误差的减小和消除。M12讲授2自学142.2系统误差系统误差的来源,系统误差的分类,系统误差对测量结果的影响及其发现。M1,M32讲授2自学152.3粗大误差粗大误差的来源,可疑值的处理原则,粗大误差的统计判别方法。M11讲授2自学162.4直接测量的数据处理步骤判断有无系统误差,判别粗大误差,算术平均值的标准差,,求算术平均值的极限误差,测量结果表示。M11讲授2自学172.5非等精度测量的数据处理权、单位权及加权平均值,单位权化及加权平均值的标准差,非等精度直接测量列的数据处理步骤。M11讲授2自学18第3章误差的合成/////193.1误差的相关性质及相关系数相关的概念,相关系数。M11讲授2自学203.2间接测量的误差间接测量系统误差的计算,间接测量随机误差的计算,间接测量误差计算公式的应用。M11讲授2自学213.3误差的合成随机误差的合成,系统误差的合成,随机误差与系统误差的合成。M11讲授2自学223.4间接测量的数据处理步骤间接测量量y的平均值,求间接测量量y的合成误差,用极限误差表示结果。M11讲授2自学23第4章测量不确定度/////244.1测量不确定的基本概念测量不确定度的定义,不确定度与误差的区别与联系,不确定度的来源,测量不确定度评定方法分类。M10.5讲授2自学254.2数学模型的建立对数学模型的要求,数学模型的建立,最佳估计值的确定,测量不确定度传播定律。M10.5讲授2自学264.3标准不确定度的A类评定单次测量结果实验标准差与平均值实验标准差,A类不确定度评定的自由度。M10.5讲授2自学274.4标准不确定度的B类评定B类评定的信息来源,B类不确定度评定方法,B类评定不确定度的自由度。M11讲授2自学284.5合成标准不确定度评定输入量不相关时不确定度的合成,输入量相关时不确定度的合成,合成标准不确定度的自由度。M11讲授2自学294.6合成扩展不确定度评定扩展不确定度的两种表示方法,自由度法,简易法。M11讲授2自学304.7不确定度的报告与表示报告的基本内容,测量结果及不确定度有效位数的确定。M10.5讲授2自学314.8测量不确定度应用举例体积测量的不确定度评定,电阻测量的不确定度评定。M11讲授2自学32第5章数据处理常用方法/////335.1列表法列表法的特点,列表的要求,列表举例。M21讲授2自学345.2线性插值法与外延法内插公式,向前外延,向后外延,举例。M21讲授2自学355.3作图法作图法的优点，作图要求，作图法的应用。M2,M30.5讲授2自学365.4逐差法逐差法的应用条件,逐差法的应用。M2,M30.5讲授2自学375.5最小二乘法最小二乘法的分类,最小二乘法原理,等精度线性函数的最小二乘法处理，非等精度最小二乘法的精度计算。M21讲授2自学38第6章回归分析简介/////396.1回归分析基本概念函数与相关,回归及回归分析。/0.5讲授2自学406.2简易的回归方法作图法,多项式法,最小二乘法一元线性回归。M20.5讲授2自学416.3回归方程的方差分析与显著性检验回归问题的方差分析,S的自由度,回归方程显著性检验。M20.5讲授2自学42习题课习题课及课程讨论填空，选择，判断，计算等题型。知识点包括误差，测量，有效数字，不确定度，方差，标准差，数据处理方法等/2讲授2自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1考勤随机点名、刷卡点名等15%2课堂表现随机检查学生上课精神状态、交流，回答问题情况10%3平时作业1.每周布置2~3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成15%4期末考试1.开考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对误差，测量，精度，不确定度基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有选择题，简答题、作图题，计算题等。60%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1/考勤15%A-全勤。B-缺勤2次以内。C-缺勤3次以上2/课堂表现10%A：上课精神状态饱满，积极回答问题。B：上课精神状态一般，回答问题一般。C:上课精神状态差，回答问题很少。3/平时作业15%A：按时提交作业，作业准确率高。 B：按时提交作业，作业准确率一般。 C：按时提交作业，作业准确率低。 D：不按时提交作业。4/期末考试60%1.开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对误差，测量，精度，不确定度基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有选择题，简答题、作图题，计算题等。评分等级说明：;[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|误差与数据处理理论,周开学、李书光,石油大学出版社,2002.（*主教材）2图书|实验误