《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》教學大綱課程名稱：實驗設計與數(shù)據(jù)處理課程類別（必修/選修）：選修課程英文名稱：ExperimentDesignandDataProcessing總學時/周學時/學分：24/2/1.5其中實驗/實踐學時：0先修課程：高等數(shù)學，概率論與數(shù)理統(tǒng)計，線性代數(shù)，分析化學后續(xù)課程支撐：導師制項目實訓、專業(yè)實訓、專業(yè)綜合設計實驗、畢業(yè)設計授課時間：1-12周周三[3-4節(jié)]授課地點：6D-304答疑時間、地點與方式：1、課前、課間、課后，教室現(xiàn)場答疑；2、12L303辦公室，課外答疑；3、電話、郵件、微信等，線上解答。課程考核方式：開卷（√）閉卷（）課程論文（）其它（）使用教材：劉振學，王力.《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》，北京：化學工業(yè)出版社第二版，2015.教學參考資料：(1)李云雁，胡傳榮.《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》,化學工業(yè)出版社第二版，2016.(2)C.F.JeffWu&MichaelHamada，張潤楚譯，試驗設計與分析及參數(shù)優(yōu)化，2003.課程簡介：《實驗設計與數(shù)據(jù)處理》是針對化學、化工、能源、食品、材料等理工類相關專業(yè)本科生開設的一門專業(yè)選修課程。主要討論試驗工作的設計方法、分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理、質量控制方法以及誤差理論等內容，是為從事科學研究、工程實驗、工程設計工作提供基本訓練的基礎性課程。課程主要分為兩大部分，分別為數(shù)據(jù)處理部分和實驗設計部分。1-4章為第一部分，主要介紹實驗數(shù)據(jù)的誤差分析、實驗數(shù)據(jù)的表圖表示法、實驗的方差分析，重點介紹方差分析的應用，并利用方差分析解決一些實際問題；5-9章為第二部分，為實驗設計及統(tǒng)計方法應用內容，主要介紹優(yōu)選法、正交實驗設計、隨機化區(qū)組和拉丁方等內容。除此之外，課程將簡單介紹一些常用數(shù)據(jù)處理軟件的應用。課程教學目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求目標1（知識目標）：掌握實驗設計以及數(shù)據(jù)分析的一些基本方法，掌握實驗設計方法在化學、化工專業(yè)領域中的應用。5.1掌握應用化學中相關分析技術和工具的使用方法，能夠識別復雜問題中的各種制約條件，明確各種方法的局限性；5能夠針對化學領域的復雜工程問題，選擇和使用恰當?shù)募夹g和資源，應用現(xiàn)代工程和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。目標2（能力目標）1.綜合培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，增強學生的問題剖析能力，提高實際問題解決能力；2.具備統(tǒng)計意識，掌握一定的實驗方案設計能力，能夠運用學到的理論知識設計實驗、分析和解決實驗過程中的問題。5.3能正確采集、整理試驗數(shù)據(jù)，對試驗結果進行關聯(lián)、分析處理，獲取合理有效的結論。6.2在化學實驗設計中具備綜合考慮多種制約因素的意識，能夠合理分析和評價工程實踐與相關因素間的關系。5能夠針對化學領域的復雜工程問題，選擇和使用恰當?shù)募夹g和資源，應用現(xiàn)代工程和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。6能夠基于化學相關背景知識進行合理分析，評價應用化學實踐和相關工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律法規(guī)以及工程倫理的影響，并理解應承擔的社會責任。目標3（素質目標）了解培養(yǎng)實驗數(shù)據(jù)記錄及處理中的職業(yè)道德及規(guī)范。6.1了解化學工程實踐對社會、健康、安全、法律法規(guī)以及工程倫理的影響，并理解應承擔的社會責任；6能夠基于化學相關背景知識進行合理分析，評價應用化學實踐和相關工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律法規(guī)以及工程倫理的影響，并理解應承擔的社會責任。理論教學進程表周次教學主題授課教師學時數(shù)教學內容（重點、難點、課程思政融入點）學生學習預期成果教學模式（線上/混合式/線下教學方法作業(yè)安排支撐課程目標1緒論、誤差分析相關概念涂軍令2重點：實驗設計與數(shù)據(jù)處理的發(fā)展概況、性質和價值，實驗研究方法；真值與平均值，誤差的基本概念，試驗數(shù)據(jù)誤差的來源及分類難點：深入理解該課程可以解決的問題及相關方法論；試驗數(shù)據(jù)的準確度、精準度；自由度的理解以及標準偏差的計算方法課程思政融入點：介紹實驗設計的發(fā)展歷程，學科發(fā)展的里程碑及相關人物，該學科的發(fā)展對國家產業(yè)發(fā)展及產品質量的作用，培養(yǎng)學生投身科研奉獻祖國的奮斗精神。了解實驗設計與數(shù)據(jù)處理的發(fā)展概況、性質和價值，實驗研究方法；掌握誤差分析相關概念。線下講授課程思政作業(yè)：要求學生每人至少閱讀兩篇與實驗設計有關的文章或書籍目標1目標32偶然誤差的正態(tài)分布、誤差傳遞涂軍令2重點：實驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗，有效數(shù)字和試驗結果的表示，誤差的傳遞。難點：誤差的傳遞以及偶然誤差的正態(tài)分布相關理論掌握偶然誤差的正態(tài)分布及其相關理論。線下講授偶然誤差、誤差傳遞相關計算目標1目標23有效數(shù)字、總體的參數(shù)估計涂軍令2重點：有效數(shù)字的修約規(guī)則，樣本數(shù)據(jù)的參數(shù)估計、點估計和區(qū)間估計難點：參數(shù)估計的理解以及一般的統(tǒng)計檢驗掌握有效數(shù)字的修約規(guī)則；理解參數(shù)估計的原理；學會樣本數(shù)據(jù)的參數(shù)估計。線下講授有效數(shù)字、區(qū)間估計相關計算目標1目標24實驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗涂軍令2重點：異常值的檢驗方法，拉依達法、格魯布斯法等難點：系統(tǒng)誤差、隨機誤差的檢驗，F(xiàn)檢驗法和t檢驗法，秩和檢驗法課程思政融入點：嚴謹對待對于實驗過程中產生的異常值，堅決杜絕造假，介紹近年來有關學術造假的案例及其危害，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目蒲泻凸ぷ鲬B(tài)度理解實驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗原理；學會常用的異常值的檢驗方法；掌握系統(tǒng)誤差、隨機誤差的檢驗。線下講授課程思政作業(yè)：討論如何正確對待試驗中的異常值異常值檢驗、誤差檢驗相關計算目標2目標35-7方差分析涂軍令6重點：方差分析的概念，方差分析基本步驟（自由度、方差、F-檢驗），單因素實驗方差分析難點：多因素重復實驗方差分析理解方差分析的原理；掌握方差分析的基本步驟；學會方差分析在相關實踐中的應用。線下講授方差分析的計算與應用目標1目標28-10實驗設計及正交實驗、正交實驗設計的基本步驟及極差分析、正交試驗的方差分析涂軍令6重點：正交實驗設計的基本步驟，單指標正交實驗設計及極差分析；多指標正交實驗設計，綜合平衡法、綜合評分法；正交試驗方差分析的基本步驟難點：有交互作用的正交試驗設計及其結果的極差分析，混合水平的正交試驗設計及其結果的極差分析；二水平正交試驗的方差分析，三水平正交試驗的方差分析課程思政融入點：介紹將正交試驗理論應用于科研實際的案例，要求在科學研究中制定嚴謹?shù)膶嶒灧桨福苊馄嫜芯?，忽略重要因素，培養(yǎng)學生知行合一，實事求是的科研和工作精神。理解正交實驗設計的原理；掌握正交實驗設計的基本步驟和數(shù)據(jù)的分析方法；學會設計正交實驗并分析實驗結果得出有效結論。線下講授正交實驗的極差分析案例計算正交試驗的方差分析案例計算課程思政作業(yè)：根據(jù)所學的正交實驗原理，設計一組科學的實驗方案。目標1目標211多因素序貫實驗設計涂軍令2重點：單因素優(yōu)選法，單峰函數(shù)、黃金分割法、分數(shù)法、對分法、盲人爬山法難點：雙因素優(yōu)選法，對開法、平行線法、從好點出發(fā)法、縱橫對折法、最陡坡法理解優(yōu)選法、黃金分割法的原理；掌握常見的序貫試驗設計方法。線下講授黃金分割法實際應用及計算目標1目標212區(qū)組實驗和拉丁方涂軍令2重點：隨機化區(qū)組設計的方法及應用，拉丁方的數(shù)據(jù)處理及舉例難點：拉丁方相關應用及計算了解隨機化區(qū)組設計的方法及應用；了解拉丁方的設計數(shù)據(jù)處理線下講授無目標1合計：24課程考核序號課程目標考核內容評價依據(jù)及成績比例（%）權重（%）作業(yè)考試1目標1（知識目標）：掌握實驗設計以及數(shù)據(jù)分析的一些基本方法，掌握實驗設計方法在化學、化工專業(yè)領域中的應用。1.真值與平均值，誤差的基本概念，試驗數(shù)據(jù)誤差的來源及分類；2.試驗數(shù)據(jù)的準確度、精準度，標準偏差的計算方法；3.實驗數(shù)據(jù)誤差的統(tǒng)計檢驗，有效數(shù)字和試驗結果的表示，誤差的傳遞；4.有效數(shù)字的修約規(guī)則，樣本數(shù)據(jù)的參數(shù)估計；5.系統(tǒng)誤差、隨機誤差的檢驗；6.方差分析的概念；7.正交實驗設計的基本步驟。1020302目標2（能力目標）1.綜合培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，增強學生的問題剖析能力，提高實際問題解決能力；2.具備統(tǒng)計意識，掌握一定的實驗方案設計能力，能夠運用學到的理論知識設計實驗、分析和解決實驗過程中的問題。1.誤差的傳遞以及偶然誤差的正態(tài)分布相關理論；2.樣本數(shù)據(jù)的參數(shù)估計、點估計和區(qū)間估計；3.參數(shù)估計的理解以及一般的統(tǒng)計檢驗；4.方差分析基本步驟（自由度、方差、F-檢驗），單因素實驗方差分析，多因素重復實驗方差分析；5.單指標正交實驗設計及極差分析，多指標正交實驗設計，綜合平衡法、綜合評分法，正交試驗方差分析的基本步驟；6.有交互作用的正交試驗設計及其結果的極差分析，混合水平的正交試驗設計及其結果的極差分析；7.二水平正交試驗的方差分析，三水平正交試驗的方差分析；8.黃金分割法；1545603目標3（素質目標）了解培養(yǎng)實驗數(shù)據(jù)記錄及處理中的職業(yè)道德及規(guī)范；培養(yǎng)學生在科學研究中制定嚴謹?shù)膶嶒灧桨?，避免片面研究，忽略重要因素，培養(yǎng)學生知行合一，實事求是的科研和工作精神。1.學科的發(fā)展對國家產業(yè)發(fā)展及產品質量的作用，培養(yǎng)學生投身科研奉獻祖國的奮斗精神；2.嚴謹對待對于實驗過程中產生的異常值，堅決杜絕造假，培養(yǎng)嚴謹?shù)目蒲泻凸ぷ鲬B(tài)度；3.在科學研究中制定嚴謹?shù)膶嶒灧桨?，避免片面研究，忽略重要因素，培養(yǎng)學生知行合一，實事求是的科研和工作精神。5510合計3070100注：各類考核評價的具體評分標準見《附錄：各類考核評分標準表》附錄：各類考核評分標準表作業(yè)評分標準教學目標要求評分標準權重（%）90-10080-8960-790-59目標1：掌握實驗設計以及數(shù)據(jù)分析的一些基本方法，掌握實驗設計方法在化學、化工專業(yè)領域中的應用。（支撐畢業(yè)要求指標點5-1）概念清楚，作業(yè)認真，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。10目標2：1.綜合培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，增強學生的問題剖析能力，提高實際問題解決能力；2.具備統(tǒng)計意識，掌握一定的實驗方案設計能力，能夠運用學到的理論知識設計實驗、分析和解決實驗過程中的問題。（支撐畢業(yè)要求指標點5.3和6.2）概念清楚，作業(yè)認真，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。15目標3：了解培養(yǎng)實驗數(shù)據(jù)記錄及處理中的職業(yè)道德及規(guī)范；培養(yǎng)學生在科學研究中制定嚴謹?shù)膶嶒灧桨?，避免片面研究，忽略重要因素，培養(yǎng)學生知行合一，實事求是的科研和工作精神。（支撐畢業(yè)要求指標點6.1）概念清楚，作業(yè)認真，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。5考試評分標準教學目標要求評分標準權重（%）目標1：掌握實驗設計以及數(shù)據(jù)分析的一些基本方法，掌握實驗設計方法在化學、化工專業(yè)領域中的應用。（支撐畢業(yè)要求指標點5-1）詳見期末試卷答案及評分標準，按步驟給分。20目標2：1.綜合培養(yǎng)學生的邏輯