误差理论与数据处理课程教学大纲

PAGEPAGE7《误差理论与数据处理》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称误差理论与数据处理课程编号310050028课程性质必修课课程类别学科专业基础课程开课单位测控教研室授课学期第5学期学分/学时3/48课内学时48理论授课42上机学时0课内实践0实验学时6课外学时48适用专业测控技术与仪器是否双语否先修课程大学物理、工程数学后续课程测控技术与系统、机械量测量、信号分析与处理等二、课程简介<<误差理论与数据处理>>是测控技术与仪器专业学生的专业基础课程。主要评价和处理测试与实验过程中各类测量数据的误差，用数理统计的方法分析数据关系，正确估计被测量的值，科学客观地评价测量结果，并根据测试对象的精度要求，对测试与实验方法进行合理设计，以便在最经济的条件下，得到理想结果。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标课程目标1：知识目标能够利用不同性质误差的变化规律及处理方法，不等精度测量的数据处理方法，误差的合成及分配的原则解决工程测量或实验中数据的精度问题；能够利用各类误差的发现或判定准则确定测量误差的来源、性质和消除或减小的方法。课程目标2：能力目标能利用误差的分配原则在测量中选择最佳方案；能利用不确定度的来源分析、评定和合成方法评价测量结果的质量；能利用最小二乘原理和回归分析等数理统计方法解决生产和科学实验中确定变量关系和精度估计的问题。课程目标3：素质目标能通过了解误差的来源、危害，认识误差分析在精密测量过程中的重要作用，增强工程责任感和专业情怀；能识别、判定、处理各类误差形成精益求精的工匠精神和止于至善的理念。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标11.2掌握解决测控系统工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力。1-工程知识课程目标22.1能够运用数学、自然科学和仪器仪表工程学科的基本原理对测控系统工程问题进行识别与描述。4.2能够根据测控系统系统要求，选择研究路线，形成实验方案。2-问题分析4-研究课程目标31.2掌握解决测控系统工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力。2.1能够运用数学、自然科学和仪器仪表工程学科的基本原理对测控系统工程问题进行识别与描述。4.2能够根据测控系统系统要求，选择研究路线，形成实验方案。1-工程知识2-问题分析4-研究四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元误差概述、基本性质和处理（学时数：10学时）1.课程主要内容误差理论的建立基础及发展趋势，误差的基本概念和分类；有效数字及数据运算规则；随机误差的特征和表征参数，算术平均值的标准差的计算及意义；不等精度测量方法；系统误差的性质、特点、产生原因和发现方法；粗大误差的性质、产生原因和判别准则。2.重点和难点重点：随机误差和系统误差的性质和处理方法。难点：随机误差的分布，标准差和极限误差的计算，不等精度的计算；系统误差的发现方法。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、案例分析、线上测验、实验。4.学生学习预期成果能够掌握三大误差的性质和分析方法，能够在工程实践和科学实验中发现和评价误差。5.支撑课程目标课程目标1，课程目标2，课程目标3第二单元误差的合成与分配（学时数：8学时）1.课程主要内容函数系统误差及函数随机误差的合成；误差间的相关关系；误差分配的步骤和方法；微小误差及取舍准则；最佳测量方案的确定；2.重点和难点重点：误差的合成与分配。难点：不同性质误差的合成与分配。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、案例分析、线上测验。4.学生学习预期成果能够分析间接测量中各类误差的性质，进而按类合成；能够根据测量精度要求分配误差，并选择合理工具进行测量；能够选择最佳的测量方案满足精度和经济要求。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3第三单元测量不确定度（学时数：6学时）1.课程主要内容测量不确定度的概念和发展，误差与不确定度之间的区别与联系；测量不确定度评定；测量不确定度的合成。2.重点和难点重点：测量不确定度的评定和合成。难点：测量不确定的含义，与误差的关系，合成计算。3.教学方法课堂讲授、课堂讨论、巡回指导、线上测验。4.学生学习预期成果能够运用科学的方法评价不同误差来源形成的数据精度的不准确性，能够分析出测量结果质量的高低。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3第四单元最小二乘法处理和回归分析（学时数：18学时）1.课程主要内容最小二乘法原理；最小二乘法在线性参数等精度测量中的应用，包括正规方程的求解和精度估计；组合测量的最小二乘法处理。一元线性回归分析原理；用最小二乘估计法求解回归系数并进行回归方程的显著性检验；曲线回归的分析。2.重点和难点重点：等精度线性参数测量数据的求解和精度估计；测量数据的一元线性回归分析。难点：最小二乘法和线性回归分析的原理和应用。3.教学方法课堂讲授、课堂讨论、巡回指导、线上测验、实验。4.学生学习预期成果能够用最小二乘法和回归分析等数理统计方法发现评价数据的关系和精度。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3第五单元动态测试数据处理的基本方法（学时数：6学时）1.课程主要内容动态测试基本概念；随机过程及其特征量；随机过程特征量的实际估计。2.重点和难点重点：随机过程的描述及特征量计算。难点：随机过程的理解和分析。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、线上测验。4.学生学习预期成果能够利用随机过程的描述和计算分析动态测量数据的特点和精度。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元误差概述、基本性质和处理课堂讲授、巡回指导、案例分析、线上测验、实验课程目标1、2、3101：1第二单元误差的合成与分配课堂讲授、巡回指导、案例分析、线上测验课程目标1、2、381：1第三单元测量不确定度课堂讲授、课堂讨论、巡回指导、线上测验课程目标1、2、361：1第四单元最小二乘法处理和回归分析课堂讲授、课堂讨论、巡回指导、线上测验、实验课程目标1、2、3181：1第五单元动态测试数据处理的基本方法课堂讲授、巡回指导、线上测验课程目标1、261：1合计481：1五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩20%课后作业50共计安排5次作业，主要考核各重点章节知识点，以计算形式为主，线下提交批阅，目标分值=0.5×作业平均值。小组讨论15共计安排3次线上讨论，主要考核误差的合成与分配、工程测量中测量不确定度分析和回归分析等，根据讨论内容优劣给小组打分，各小组内根据任务分派组内为每个人打分。目标分值=0.15×讨论平均值线上测验25安排5次线上客观题测验，主要考核基础知识，每次答题时间控制在15分钟之内。目标分值=0.25×测验平均值出勤和综合表现10按出勤、使用手机做与学习无关事情的次数按比例扣分，最终以满分10分折算。实践成绩10%实验100安排3次实验，主要考核测量数据的处理、组合测量、一元线性回归分析的应用等，每次实验提交实验报告，按数据和报告内容准确、详实度按比例按满分10折算。期末测验70%知识401.考核范围：所有教学内容2.测验题型：客观题（选择、判断、填空）、主观题（简答、计算）3.评价细则：客观题占约50分，主观题约占50分。能力40综合应用15创新5（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元误差概述、基本性质和处理1、误差的基本概念2、有效数字与数据计算3、随机误差、系统误差和粗大误差4、测量结果的数据处理实例线上测验课后作业期末测验实验课程目标1、2、3第二单元误差的合成与分配1、函数误差2、随机误差、系统误差的合成3、误差分配4、微小误差的取舍准则5、最佳测量方案的确定线上测验课后作业小组讨论期末测验课程目标1、2、3第三单元测量不确定度1、测量不确定度的概念2、测量不确定度的评定3、测量不确定度的合成4、测量不确定应用实例课后作业线上测验期末测验小组讨论课程目标1、2、3第四单元最小二乘法处理和回归分析1、最小二乘法原理2、正规方程和精度估计3、组合测量4、回归分析的基本概念5、一元线性回归分析6、一元非线性回归分析线上测验课后作业小组讨论期末测验实验课程目标1、2、3第五单元动态测试数据处理的基本方法1、动态测试基本概念和数据分类2、随机过程及其特征3、随机过程特征量的实际估计线上测验课后作业期末测验课程目标1、2六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材费业泰.误差理论与数据处理（第7版）.机械工业出版社,2015.5（二）相关推荐书目[1]倪育才.实用测量不确定度评定（第