《實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理（應(yīng)化）》課程教學(xué)大綱

1、實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理教學(xué)大綱課程名稱：實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理 課程英文名稱：Experimental Design and Data Processing課程編碼：092005 課程類別/性質(zhì)：專業(yè)/選修學(xué) 分：1.5 總學(xué)時/理論/實驗（上機）：24/16/8開課單位：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 適用專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)先修課程：計算機基礎(chǔ)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計一、課程簡介實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理是環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。該課程主要闡述實驗數(shù)據(jù)的誤差分析、實驗數(shù)據(jù)的表圖表示法、單因素優(yōu)化實驗設(shè)計、多因素正交實驗設(shè)計、回歸分析、均勻?qū)嶒炘O(shè)計等，是指導(dǎo)科學(xué)研究、工程實驗、工程設(shè)計工作的基礎(chǔ)性課程。課程內(nèi)容包括三部分：

2、誤差理論、實驗設(shè)計及回歸分析，其中核心內(nèi)容是實驗設(shè)計原理。該課程是綜合性較強的應(yīng)用學(xué)科，必須全面地運用誤差分析、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、計算機基礎(chǔ)等多種學(xué)科知識或軟件來進行實驗方案設(shè)計、數(shù)據(jù)處理及圖形繪制。要求學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后，掌握實驗前的實驗方案設(shè)計以及對實驗所獲得的數(shù)據(jù)進行分析和處理的基本理論和知識；具備利用正交實驗設(shè)計、均勻設(shè)計、回歸分析和配方實驗設(shè)計對科學(xué)實驗進行合理的規(guī)劃和設(shè)計的科學(xué)思維方法和分析問題、解決問題的能力，樹立符合專業(yè)數(shù)據(jù)記錄與處理的職業(yè)道德規(guī)范價值觀，保證學(xué)生達成專業(yè)的相應(yīng)畢業(yè)要求。二、課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握實驗前的實驗方案設(shè)計以及對實驗所獲得的數(shù)據(jù)進行分析

3、和處理的基本理論和知識，培養(yǎng)學(xué)生合理設(shè)計科學(xué)實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理的技能，最終達到提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力的目的，為其后續(xù)專業(yè)實驗、畢業(yè)論文環(huán)節(jié)的順利進行打下良好的基礎(chǔ)。1價值目標(biāo)：圍繞學(xué)生組織和開展教學(xué)活動，建立誠信道德底線自覺抵制學(xué)術(shù)不端，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德素養(yǎng)，使得畢業(yè)學(xué)生具有良好的文化素養(yǎng)、社會責(zé)任感、工程倫理道德、法治精神、現(xiàn)代經(jīng)濟及創(chuàng)新思維等基本素質(zhì)，掌握自然科學(xué)和環(huán)境工程相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識與基本理論，并有持續(xù)學(xué)習(xí)、適應(yīng)發(fā)展的能力。2知識和能力目標(biāo)：（1）能夠基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程基礎(chǔ)等知識，掌握實驗設(shè)計和優(yōu)選法的原則及方法，能夠運用計算機等現(xiàn)代工程工具完成實驗

4、方案設(shè)計和進行復(fù)雜環(huán)境工程問題分析（畢業(yè)要求4-1）；（2）利用正交實驗設(shè)計、均勻設(shè)計等對科學(xué)實驗進行合理的規(guī)劃和設(shè)計，并對實驗數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確的分析和處理，從而確定最優(yōu)化實驗條件；（畢業(yè)要求4-3）（3）能夠根據(jù)實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的基本原理、基本方法和基本手段，借助表圖表示法對實驗信息進行綜合梳理，掌握計算機等現(xiàn)代工程工具使用，能夠進行復(fù)雜環(huán)境工程問題分析，對實驗結(jié)果作出嚴謹、真實、合理的分析解釋，并獲得有效的結(jié)論；（畢業(yè)要求5-3）（4）培養(yǎng)實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的科學(xué)思維方法和分析問題、解決問題的能力，為今后開展科學(xué)實驗研究打下堅實的基礎(chǔ)；（5）能夠通過查閱相關(guān)文獻對實驗誤差進行正確的分析，掌握

5、實驗數(shù)據(jù)的整理方法，會基于回歸分析建立合適的數(shù)學(xué)模型并對簡單的模型進行參數(shù)估計，同時對實驗數(shù)據(jù)進行初步處理。三、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配課程教學(xué)包括課堂教學(xué)、上機練習(xí)、大作業(yè)三部分。課內(nèi)理論教學(xué)16學(xué)時、上機訓(xùn)練8學(xué)時。課堂理論教學(xué)內(nèi)容、上機訓(xùn)練要求及學(xué)時分配如下：課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求章節(jié)內(nèi)容思政融入點要 求學(xué)時支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點理解掌握分析與應(yīng)用第一章：緒論第一節(jié) 課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容從“韓春雨事件”引入“學(xué)術(shù)不端”問題，將誠信、務(wù)實、求真科研精神作為德育元素融入專業(yè)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)道德素質(zhì)高中低1 4-1第二節(jié) 課程學(xué)習(xí)的主要目的、要求高中低第三節(jié) 實驗設(shè)計發(fā)展歷史及最新應(yīng)用高高高第二章：

6、實驗設(shè)計第一節(jié) 實驗設(shè)計的基本概念以方開泰、王元不畏困難，打破封鎖，自主進行導(dǎo)彈設(shè)計，并成功試射，彰顯獨立自主強軍精神高低中104.1第二節(jié) 單因素優(yōu)化實驗設(shè)計高中中第三節(jié) 多因素正交實驗設(shè)計中中低第四節(jié) 案例-實驗設(shè)計數(shù)據(jù)處理及相關(guān)圖形繪制中中中第三章：回歸分析第一節(jié) 回歸分析概述引入英國統(tǒng)計學(xué)家威廉.哥賽特如何通過孜孜不倦的大量實驗數(shù)據(jù)累積發(fā)現(xiàn)T分布。揭示了追求真理過程中要有永不放棄和刻苦鉆研的精神高中中24-35-3第二節(jié) 一元線性回歸方程的建立和檢驗及其應(yīng)用（自學(xué)為主）中中低第三節(jié) 可化為一元線性回歸的非線性回歸（課堂討論）高中中第四節(jié) 多元線性回歸方程的建立 Origin、Excel

7、在回歸分析中應(yīng)用中中低第四章：均勻?qū)嶒炘O(shè)計第一節(jié) 均勻設(shè)計的發(fā)展以北京一家公司為例，對200萬美元引進的“可溶塑料”生產(chǎn)技術(shù)進行獨立攻關(guān)，成功地打破國外技術(shù)壟斷高中中25-3第二節(jié) 均勻設(shè)計表中中低第三節(jié) 均勻設(shè)計實驗結(jié)果分析高中中第四節(jié) 均勻設(shè)計實驗應(yīng)用實例中中低第五節(jié) 響應(yīng)曲面法介紹及軟件應(yīng)用高中中第五章：誤差理論第一節(jié) 有效數(shù)字及其計算規(guī)則在講解數(shù)據(jù)整理時，引用社會上一些學(xué)術(shù)不端事件作為思政教學(xué)案例，要求學(xué)生以嚴謹?shù)膽B(tài)度處理異常數(shù)據(jù)中中低15-3第二節(jié) 誤差及其分類高中中第三節(jié) 誤差的量度中中低上機訓(xùn)練第一節(jié) Origin、Excel相關(guān)軟件在實驗設(shè)計中應(yīng)用。高高高84-35-3第二節(jié)

8、Origin、Excel在多元線性回歸中應(yīng)用高高高四、教學(xué)方法 本課程以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣作為引領(lǐng)學(xué)習(xí)方向，使學(xué)生在興趣的驅(qū)使下以及在教師的指導(dǎo)下有選擇地獲取知識，培養(yǎng)學(xué)生進行實驗方案設(shè)計并解決問題的能力。以學(xué)生為中心，在嚴格遵循學(xué)生身心發(fā)展特點和教育教學(xué)規(guī)律的前提下，針對學(xué)生個體差異因材施教，采用啟發(fā)式、研討式、案例式、互動式和專題式等多種教學(xué)方法有的放矢地進行有差別式教學(xué)，使每個學(xué)生都能揚長避短、獲得最佳的發(fā)展。主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂教學(xué)、課堂研討。1.課堂教學(xué)主要采用雨課堂線下/線上線下混合教學(xué)，第一、二、四章主要采用雨課堂線下/線上線下混合教學(xué)為主，第三章采用課堂討論、案例分析為主。2.

9、 上機訓(xùn)練主要包括曲線繪制（包括雙Y軸等）、正交試驗數(shù)據(jù)處理、多元線性回歸分析等。五、考核及成績評定方式 課程考核包括平時成績、上機訓(xùn)練、大作業(yè)三個部分。平時成績：30%，長江雨課堂測試、提問及考勤。上機訓(xùn)練：20%，主要考查科技繪圖能力(以大作業(yè)中科技繪圖效果為考察對象)。期末考試成績：50%，大作業(yè)，內(nèi)容涵蓋本課程的基本概念、基本理論和基本方法。大作業(yè)題型包括：圖表繪制（因素-水平趨勢圖、雙Y軸等）、標(biāo)準(zhǔn)曲線、多元線性回歸、黃金分割法、正交試驗數(shù)據(jù)處理、案例應(yīng)用等。其中，科技圖形繪制（40分）（畢業(yè)要求4-3）、數(shù)據(jù)處理（40分）（畢業(yè)要求4-3）、多元線性回歸（20分）（畢業(yè)要求5-3）。六、參考教學(xué)資源1 張成軍. 實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009年.2 劉振學(xué)，王力. 實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理（第二版）M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015年.3 李云雁，胡傳榮. 試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理（第三版）M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018年.4 劉振學(xué)