《概率论与数理统计实验设计与数据处理》课程教学大纲

《概率论与数理统计实验设计与数据处理》课程教学大纲一、课程信息课程代码319B3217课程名称概率论与数理统计（实验设计与数据处理）课程性质专业必修课学分2学时24+16先修课程计算机应用基础适用专业生物工程课程简介（300字左右）：《试验设计与数据处理》课程教学目的是使学生认识和理解本专业的科学研究思路和研究方法，学生具备基本的实验设计能力和数据处理分析能力，以及回归建模的能力。课程主要内容包含：实验设计，常规的数据分析方法：t检验、方差分析、非参数检验、正交实验，回归建模：一元线性回归、多元线性回归、一元曲线回归。该课程的教学目标是使学生基于实验设计三原则以及误差控制方法，能初步的设计实验方案；能根据实验的性质特点，采用正确的方法对实验数据进行分析，得出正确的结论；能通过构建回归模型解决本专业的现实问题二、课程目标（理论、实验课程填写）通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标：1.熟悉试验指标、因素、水平等概念，掌握实验设计的基本要求、注意事项与基本原则，熟悉实验误差来源及控制，能独立开展实验方案的设计。2.熟练掌握实验数据整理以及常见的数据分析方法，包括t检验、方差分析、回归分析建模、非参数检验、正交实验分析等，能对数据进行分析、关联和建模。3.熟练掌握常用数据处理软件SPSS的使用，能在一定程度上解决生物工程问题。课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求毕业要求指标点课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求2毕业要求指标点2.1L毕业要求4毕业要求指标点4.2H毕业要求指标点4.3H三、教学内容与预期学习成效（理论、实验课程填写）知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时1.实验设计课程目标11）试验设计的历史与发展2）科学研究的主要内容3）试验设计的基本要求和注意事项4）指标、因素与水平5）试验设计的基本原则6）常用术语、统计量及其计算7）试验方案拟订8）试验误差及控制1．理解并能正确的复述相关概念，牢记实验设计原则和误差来源及其控制方法。2．具备实验方案设计能力。课堂讲授、课堂讨论。6课程思政元素：科学精神、创新意识等；课程思政教学内容设计：通过实验设计与数据分析发展史增强学生的科学精神，利用正交试验法成功研制的线性弹簧继电器，激发学生的创新意识，了解创新驱动发展，通过了解实验方案的设计，激发学生的科学探索精神。2.数据分析软件（SPSS）课程目标31）SPSSforWindows的基本特点、安装、启动与退出2）数据文件的建立与操作（数据编辑窗(DataEditor)的使用）3）SPSSforWindows各菜单的功能4）Analyze菜单的各项功能1．熟悉软件的数据分析菜单以及数据整理。2．具备数据整理能力，熟悉软件的操作。课堂讲授、课堂讨论。1课程思政元素：探索精神、创新精神等；课程思政教学内容设计：通过学生创业研制SPSS软件的过程，激发学生的探索精神和创新精神。3.统计假设检验课程目标21）抽样分布2）统计假设检验的意义和基本原理3）统计假设检验的步骤4）统计假充检验的两类错误5）两尾检验与一尾检验6）样本平均数的假设检验与SPSS的实现7）参数的区间估计8）统计假设检验中应注意的问题1．了解理论分布与抽样分布的概念、统计假设检验的基本原理和一般方法，熟练掌握利用SPSS软件进行单样本t检验、独立样本的t检验和成对样本的t检验。2．具备使用软件进行t检验分析的能力。课堂讲授、课堂讨论。34.方差分析课程目标21）方差分析与t检验的比较2）单因素方差分析的基本原理3）单因素方差分析应用实例与SPSS实现4）两因素方差分析的基本原理5）两因素方差分析应用实例与SPSS实现6）两因素随机区组试验方差分析的基本原理7）两因素随机区组试验方差分析应用实例与SPSS实现8）方差分析的基本假定和数据转换1．理解方差分析的基本原理,能正确复核方差分析的过程,能正确的进行方差分析、多重比较、数据转换。2．具备使用软件进行方差分析的能力。课堂讲授、课堂讨论。65.回归与相关课程目标21）回归与相关的基本概念2）一元线性回归3）直线回归应用实例与SPSS实现4）一元线性相关5）直线相关实例与SPSS实现6）多元线性回归7）多元线性回归实例与SPSS实现8）多元相关与偏相关(略讲)9）多元相关实例与SPSS实现10）曲线回归及应用实例1．正确理解回归、相关分析的意义及有关概念，能正确的进行回归建模。2．具备使用软件进行一元线性模型、多元线性模型和曲线回归的建模能力。课堂讲授、课堂讨论。36.非参数统计课程目标21）什么是非参数统计2）检验3）符号检验4）符号秩和检验1．正确理解非参数统计的概念，测正确的进行检验、符号秩和检验、列联表分析。2．具备使用软件进行检验、符号秩和检验、列联表分析的能力。课堂讲授、课堂讨论。27.正交试验设计课程目标21）正交试验简介2）正交试验设计的意义3）正交表4）正交试验设计的基本步骤5）正交试验的结果与分析1．能正确表述正交试验的基本原理和用途，能正确进行表头设计，能正确的进行正交实验数据的直观分析和方差分析。2．能正确设计正交实验方案，具备使用软件进行正交实验数据分析的能力。课堂讲授、课堂讨论。3实验一SPSS数据编辑与基本统计量计算操作课程目标31）SPSS软件常用操作2）SPSS数据编辑操作3）SPSS中常用基本统计量的计算操作。1．能正确的使用软件并整理数据2．具有数据分析软件的操作能力。上机实验操作演示2实验二单样本和两个样本的T检验操作课程目标21）SPSS中单样本的T检验操作及分析2）SPSS中计算样本的置信区间的操作3）SPSS中成组样本的T检验操作及分析4）SPSS中成对样本的T检验操作及分析1．能正确的使用软件进行t检验分析。2．具有数据分析软件的操作能力。上机实验操作演示3实验三单因素和无重复试验的多因素试验方差分析操作课程目标21）SPSS中单因素的方差分析的操作与结果分析2）SPSS中两因素及多因素的无重复试验的方差分析操作与结果分析1．能正确的使用软件进行方差分析。2．具有数据分析软件的操作能力。上机实验操作演示3实验四有重复试验的方差分析和数据转换操作课程目标21）SPSS中有重复试验的方差的主效应分析操作2）SPSS中有重复试验的方差的交互作用分析操作3）SPSS中对不满足方差分析的试验数据进行转换操作1．能正确的使用软件进行方差分析。2．具有数据分析软件的操作能力。上机实验操作演示3实验五线性回归、相关与非参数统计操作课程目标21）SPSS中一元线性回归和相关的分析操作2）SPSS中多元线性回归和相关、偏相关的操作及曲线回归方程的建立3）分析操作4）列联表分析5）符号与符号秩和检验1．能正确的使用软件进行非参数统计分析。2．具有数据分析软件的操作能力。上机实验操作演示3实验六正交试验数据分析操作课程目标21）正交试验的直观分析（利用SPSS计算算术平均数）2）无交互作用的正交试验方差分析3）有交互作用的正交试验方差分析1．能正确的使用软件进行正交实验数据分析。2．具有数据分析软件的操作能力。上机实验操作演示2四、成绩评定及考核方式（理论、实验课程填写）知识单元对应课程目标考核方式成绩评定实验设计课程目标1平时表现+课后作业+期末考试平时表现（10%）课后作业（10%）数据分析操作测试（20%）期末考试（60%）数据分析软件（SPSS）课程目标3平时表现统计假设检验课程目标2课后作业+期末考试方差分析课程目标2课后作业+实验操作+期末考试回归与相关课程目标2课后作业+实验操作+期末考试非参数统计课程目标2课后作业+实验操作+期末考试正交试验设计课程目标2课后作业+实验操作+期末考试考试成绩：根据课程的理论知识考试成绩给出，考试采用闭卷形式进行，满分100分。数据分析操作测试成绩：根据对实验数据选用分析方法的正确性、分析结果的准确性给分，满分100分。平时表现评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）积极程度（50分）积极、踊跃老师鼓励后积极、踊跃老师鼓励后积极度不高消极回答正确程度（50分）回答正确无误、分析合理，结论有效回答问题基本正确，分析比较合理，结论有效回答问题错误较多，经老师提醒后仍然分析有误，结论无效答不对题单次作业评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）作业完成进度（20分）提前完成按时完成延时完成未完成概念清晰程度（30分）75%以上概念清晰50%以上概念清晰25%以上概念清晰不清晰正确性和结论有效性（50分）分析合理、全面，计算无误，结论有效分析较合理、全面，计算错误少，结论较有效分析基本合理，计算有较大的错误，结论基本有效存在严重错误数据分析操作测试评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）数据分析方法（50分）75%以上方法正确50%以上方法正确25%以上方法正确不清晰软件操作正确性（50分）软件操作正确、熟练软件操作正确、基本熟练软件操作部分正确、不熟练软件操作错误六、课程目标达成值评价依据课程目标考核环节(评价依据)期望值平均得分达成度计算课程目标1平时成绩平时成绩期望值A1=50a1=实际表现得分达成度=课后作业I相关实验表现期望值B1=100b1=实际表现得分期末考试相关试题期望值C1=20c1=相关试题实际平均得分课程目标2课后作业II相关作业期望值A2=100a2=作业实际得分达成度=数据分析操作测试相关实验表现期望值D=100d=实际表现得分期末考试相关试题期望值C2=80c2=相关试题实际平均得分课程目标3平时成绩平时成绩期望值A3=50a3=实际表现得分达成度=七、课程建议教材及主要参考资料（理论、实验课程填写）1.建议教材[1]王颉.试验设计与SPSS应用.北京：化学工业出版社，2018.2.主要参考资料[1]周防震,罗凯.SPSS与试验设计和统计分析应用指南.武汉：华中科技大学出版社,2019.[2]弗雷德里克,等.行为科学统计精要(第八版).北京：中国人民大学出版社,2018.[3]张文彤，钟云飞.IBMSPSS数据分析与挖掘实战案