《实验设计法》课程教学大纲全套

《实验设计法》课程教学大纲全套课程代码53310331编写时间2016年5月25日课程名称实验设计法英文名称StatisticsMethodsofExperiments学分数1总学时数18理论讲授学时18实验实践学时0任课教师XXX开课学院*化学与制药工程学院课程类型□通识教育核心课□通识教育拓展课□学科基础必修课□学科基础选修课□专业核心课√个性化课程□实践类课程预修课程高等数学、线性代数、概率论1.课程教学目标《实验设计法》是运用数理统计理论与方法研究科学研究和技术工作中，所需的实验设计、实施和实验资料统计分析方法的一门应用学科。本课程在高等数学、线性代数、概率论等课程的基础上，介绍数理统计的基本概念和基本原理，讲解实验设计的基本要求、实验设计和实施以及实验资料的整理与统计分析方法，既涉及一些严谨的数学理论和方法，又紧密结合学研究实践。这些理论和方法，是进行科学研究和技术工作必不可少的工具，并利于培养学生分析问题和解决问题的能力。知识目标：使学生理解并掌握科学试验中试验前的试验方案设计以及对试验所获得数据进行分析和处理的基本理论和知识，包括试验设计方法（正交法，均匀法，优选法等）及对数据的分析和处理（方差分析与回归分析），达到使试验次数尽可能少并在较短的时间内以较少的成本来达到预期的试验目的（如确定最优工艺条件或配方）。能力目标：学生能解决化学工程研究中实验数据的误差分析、整理数据以及出建立定量的化工过程数学模型，并能合理地设计实验，减少实验工作量，节省时间和人力、物力。素质目标：培养学生分析问题和解决问题的能力和严谨细致、认真负责的工作作风。2.课程教学目的与任务《实验设计法》不仅提供如何正确地设计科学试验和收集数据的方法，而且也提供如何正确地整理、分析数据，得出客观、科学的结论的方法。本课程任务使学生能够掌握常用的试验设计原理及设计方法、试验结果的统计分析方法，了解常用的数理统计软件。通过该门课程的学习，可以掌握基本的试验（调查）设计和统计分析方法，为学生毕业论文以及将来从事科研工作打基础。3.课程内容简介本课程是面向化学、应用化学，材料化学，制药工程的专业选修课。主要包括科学的试验设计方法（正交法，均匀法，优选法等）及对数据的分析和处理（方差分析与回归分析），使试验次数尽可能少并在较短的时间内以较少的成本来达到预期的试验目的。4.理论教学基本要求掌握方差分析与回归分析的步骤与excel软件分析；掌握正交实验设计与均匀实验设计法的步骤及软件操作。5.教学方式与方法多媒体辅助课堂讲授，以“教学应由传授知识转向传授学习知识方法”的教改思路，加强教学方法的启发性、针对性、交互式和实效性，借助以计算机分析软件，配合课堂讨论等形式进行教学。6.主讲教师简介和团队成员情况主讲教师简介：XXX，女，1977年出生，汉族，副教授，博士研究生，环境科学专业。研究方向：再生资源化学。先后承担教学研究项目3项，发表学术论文10余篇。承担课程：化工原理、化工制图、化工原理实验、化工原理课程设计、实验设计法等。教学团队成员姓名性别职称学院在教学中承担的职责7.教学内容安排第一部分试验数据的误差分析√理论/□实践学时2教学要求：掌握试验设计的基本概念，了解试验设计的特点与要求；了解试验误差的来源，掌握试验设计的基本原则和控制试验误差的方法。1.一级知识点真值与平均值的概念；各种试验数据误差的来源及分类；精密度与准确度的概念；绝对误差和相对误差的基本概念及计算方法；常用显著性检验的方法；异常样本值的判断和处理原则；有效数字的修约和运算规则。2.二级知识点3.三级知识点试验设计与数据处理的发展概况。第二部分方差分析√理论/□实践学时3教学要求：了解方差分析的基本命题；理解单因素试验与双因素试验、无重复试验与重复试验的区别；掌握单因素试验和双因素试验方差分析的基本步骤。1.一级知识点方差分析的原理；单因素试验与双因素方差分析的基本方法；excel分析步骤。2.二级知识点3.三级知识点第三部分回归分析√理论/□实践学时3教学要求：了解变量间相互关系及回归分析的概念，了解非线性回归分析的方法；掌握一元线性回归和多元线性回归分析的具体方法步骤，能够使用一元回归分析方法确定试验指标（因变量）与试验因素（自变量）之间的关系。1.一级知识点回归分析的基本概念；一元与多元线性回归方程的计算方法及回归方程的显著性检验方法；excel分析步骤。2.二级知识点3.三级知识点第四部分优选法√理论/□实践学时1教学要求：了解优选法的基本命题，单峰函数的定义和性质；了解单因素优选中均分法、比例分割法、对分法、逐步提高法的具体步骤；能够熟练运用黄金分割法和分数法对试验进行优化。1.一级知识点优选法的基本概念；单因素优选中的均分法、比例分割法、对分法、黄金分割法与分数法中的原理和具体步骤；双因素及多因素优选的原则及方法。2.二级知识点3.三级知识点第五部分正交试验设计√理论/□实践学时4教学要求：了解正交表的分类和性质；掌握单指标和多指标正交试验设计的方法步骤及其结果的直观分析；掌握有交互作用的和混XX平的正交试验设计方法；能够运用方差分析法对正交试验设计的结果进行分析。1.一级知识点正交试验的基本概念和正交表的特点；等水平、混XXXX有交互作用正交试验方案设计方法；结果的分析方法（直观分析法与极差分析法）。2.二级知识点3.三级知识点第六部分均匀实验设计√理论/□实践学时2教学要求：了解均匀表的分类和性质；了解均匀试验设计的方法步骤及其结果的分析。1.一级知识点均匀设计原理；均匀表的选择与使用；均匀设计法的实验设计步骤；均匀设计法实验结果的回归分析方法。2.二级知识点3.三级知识点第七部分回归正交实验√理论/□实践学时2教学要求：了解回归正交表的设计与使用。1.一级知识点回归正交实验的编码；回归正交表的设计与使用；回归结果分析。2.二级知识点3.三级知识点第八部分配方实验√理论/□实践学时1教学要求：了解单纯形法的设计步骤。1.一级知识点单纯形法的设计步骤。2.二级知识点3.三级知识点（注：每讲或部分如有多个同级知识点，可同时列出。）8.课内外讨论或练习、实践、体验等环节设计课程教学内容的组织讨论中包括唤起学生相关旧知识（主要应用启发法）、提出或者明确本次课要解决的问题、提出或明确解决问题的假设、协助学生收集与问题解决有关的资料、组织学生审查有关资料，得出应有结论、引导学生用分析思维（包括从一般到特殊的演绎思维和从特殊到一般的归纳思维）最终使问题得以解决。教学中注重学生对设计方法的直观体验和实践，收集近年来相应试验设计方法论文，学生通过论文分析并用软件重现数据处理过程来实践，掌握试验设计的方法和技巧，有效地促进了课程内容的学习。9.考核和评价方式《实验设计法》期末考核针对课程学习中的重点内容（正交实验，均匀实验。回归正交实验），由学生查找采用相关试验方法的文献，从文献中提炼试验方法并进行分析评价。其中，选题系数分别为：正交实验0.85，均匀实验0.9，正交回归实验系数1。学期总成绩=【期末论XX绩分*50%+答辩分】*选题系数+平时学习成绩（20%）+课堂出勤率（10%）具体评分标准如下：（1）期末论XX绩分（100分）：XXXXXX实验法文献分析实验法评价：针对试验设计方法提出自己的理解项目考查要点分值文献来源作者，题目，期刊名，年卷期，页码5分文献分析研究意义，研究现状，研究目的与内容5分实验法分析指标、因素水平表10分正交表（均匀表，回归正交表）10分结果分析（正交实验：极差与方差分析；均匀实验：回归分析；正交回归实验：回归与失拟检验）40分实验法评价针对试验设计方法提出自己的理解30分总分100分电子部分：含文献