誤差理論與數(shù)據(jù)處理課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE7《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱誤差理論與數(shù)據(jù)處理課程編號(hào)310050028課程性質(zhì)必修課課程類別學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程開(kāi)課單位測(cè)控教研室授課學(xué)期第5學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)3/48課內(nèi)學(xué)時(shí)48理論授課42上機(jī)學(xué)時(shí)0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6課外學(xué)時(shí)48適用專業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器是否雙語(yǔ)否先修課程大學(xué)物理、工程數(shù)學(xué)后續(xù)課程測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)、機(jī)械量測(cè)量、信號(hào)分析與處理等二、課程簡(jiǎn)介<<誤差理論與數(shù)據(jù)處理>>是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程。主要評(píng)價(jià)和處理測(cè)試與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各類測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法分析數(shù)據(jù)關(guān)系，正確估計(jì)被測(cè)量的值，科學(xué)客觀地評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)測(cè)試對(duì)象的精度要求，對(duì)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以便在最經(jīng)濟(jì)的條件下，得到理想結(jié)果。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：知識(shí)目標(biāo)能夠利用不同性質(zhì)誤差的變化規(guī)律及處理方法，不等精度測(cè)量的數(shù)據(jù)處理方法，誤差的合成及分配的原則解決工程測(cè)量或?qū)嶒?yàn)中數(shù)據(jù)的精度問(wèn)題；能夠利用各類誤差的發(fā)現(xiàn)或判定準(zhǔn)則確定測(cè)量誤差的來(lái)源、性質(zhì)和消除或減小的方法。課程目標(biāo)2：能力目標(biāo)能利用誤差的分配原則在測(cè)量中選擇最佳方案；能利用不確定度的來(lái)源分析、評(píng)定和合成方法評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量；能利用最小二乘原理和回歸分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法解決生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中確定變量關(guān)系和精度估計(jì)的問(wèn)題。課程目標(biāo)3：素質(zhì)目標(biāo)能通過(guò)了解誤差的來(lái)源、危害，認(rèn)識(shí)誤差分析在精密測(cè)量過(guò)程中的重要作用，增強(qiáng)工程責(zé)任感和專業(yè)情懷；能識(shí)別、判定、處理各類誤差形成精益求精的工匠精神和止于至善的理念。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)11.2掌握解決測(cè)控系統(tǒng)工程領(lǐng)域問(wèn)題所需的工程基礎(chǔ)知識(shí)，具備應(yīng)用基本理論分析工程問(wèn)題的能力。1-工程知識(shí)課程目標(biāo)22.1能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和儀器儀表工程學(xué)科的基本原理對(duì)測(cè)控系統(tǒng)工程問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別與描述。4.2能夠根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)系統(tǒng)要求，選擇研究路線，形成實(shí)驗(yàn)方案。2-問(wèn)題分析4-研究課程目標(biāo)31.2掌握解決測(cè)控系統(tǒng)工程領(lǐng)域問(wèn)題所需的工程基礎(chǔ)知識(shí)，具備應(yīng)用基本理論分析工程問(wèn)題的能力。2.1能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和儀器儀表工程學(xué)科的基本原理對(duì)測(cè)控系統(tǒng)工程問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別與描述。4.2能夠根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)系統(tǒng)要求，選擇研究路線，形成實(shí)驗(yàn)方案。1-工程知識(shí)2-問(wèn)題分析4-研究四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元誤差概述、基本性質(zhì)和處理（學(xué)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容誤差理論的建立基礎(chǔ)及發(fā)展趨勢(shì)，誤差的基本概念和分類；有效數(shù)字及數(shù)據(jù)運(yùn)算規(guī)則；隨機(jī)誤差的特征和表征參數(shù)，算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算及意義；不等精度測(cè)量方法；系統(tǒng)誤差的性質(zhì)、特點(diǎn)、產(chǎn)生原因和發(fā)現(xiàn)方法；粗大誤差的性質(zhì)、產(chǎn)生原因和判別準(zhǔn)則。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的性質(zhì)和處理方法。難點(diǎn)：隨機(jī)誤差的分布，標(biāo)準(zhǔn)差和極限誤差的計(jì)算，不等精度的計(jì)算；系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法。3.教學(xué)方法課堂講授、巡回指導(dǎo)、案例分析、線上測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠掌握三大誤差的性質(zhì)和分析方法，能夠在工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)誤差。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1，課程目標(biāo)2，課程目標(biāo)3第二單元誤差的合成與分配（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容函數(shù)系統(tǒng)誤差及函數(shù)隨機(jī)誤差的合成；誤差間的相關(guān)關(guān)系；誤差分配的步驟和方法；微小誤差及取舍準(zhǔn)則；最佳測(cè)量方案的確定；2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：誤差的合成與分配。難點(diǎn)：不同性質(zhì)誤差的合成與分配。3.教學(xué)方法課堂講授、巡回指導(dǎo)、案例分析、線上測(cè)驗(yàn)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠分析間接測(cè)量中各類誤差的性質(zhì)，進(jìn)而按類合成；能夠根據(jù)測(cè)量精度要求分配誤差，并選擇合理工具進(jìn)行測(cè)量；能夠選擇最佳的測(cè)量方案滿足精度和經(jīng)濟(jì)要求。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2、課程目標(biāo)3第三單元測(cè)量不確定度（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容測(cè)量不確定度的概念和發(fā)展，誤差與不確定度之間的區(qū)別與聯(lián)系；測(cè)量不確定度評(píng)定；測(cè)量不確定度的合成。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：測(cè)量不確定度的評(píng)定和合成。難點(diǎn)：測(cè)量不確定的含義，與誤差的關(guān)系，合成計(jì)算。3.教學(xué)方法課堂講授、課堂討論、巡回指導(dǎo)、線上測(cè)驗(yàn)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠運(yùn)用科學(xué)的方法評(píng)價(jià)不同誤差來(lái)源形成的數(shù)據(jù)精度的不準(zhǔn)確性，能夠分析出測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的高低。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2、課程目標(biāo)3第四單元最小二乘法處理和回歸分析（學(xué)時(shí)數(shù)：18學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容最小二乘法原理；最小二乘法在線性參數(shù)等精度測(cè)量中的應(yīng)用，包括正規(guī)方程的求解和精度估計(jì)；組合測(cè)量的最小二乘法處理。一元線性回歸分析原理；用最小二乘估計(jì)法求解回歸系數(shù)并進(jìn)行回歸方程的顯著性檢驗(yàn)；曲線回歸的分析。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：等精度線性參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)的求解和精度估計(jì)；測(cè)量數(shù)據(jù)的一元線性回歸分析。難點(diǎn)：最小二乘法和線性回歸分析的原理和應(yīng)用。3.教學(xué)方法課堂講授、課堂討論、巡回指導(dǎo)、線上測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠用最小二乘法和回歸分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的關(guān)系和精度。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2、課程目標(biāo)3第五單元?jiǎng)討B(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)處理的基本方法（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容動(dòng)態(tài)測(cè)試基本概念；隨機(jī)過(guò)程及其特征量；隨機(jī)過(guò)程特征量的實(shí)際估計(jì)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：隨機(jī)過(guò)程的描述及特征量計(jì)算。難點(diǎn)：隨機(jī)過(guò)程的理解和分析。3.教學(xué)方法課堂講授、巡回指導(dǎo)、線上測(cè)驗(yàn)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠利用隨機(jī)過(guò)程的描述和計(jì)算分析動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和精度。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元誤差概述、基本性質(zhì)和處理課堂講授、巡回指導(dǎo)、案例分析、線上測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3101：1第二單元誤差的合成與分配課堂講授、巡回指導(dǎo)、案例分析、線上測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、381：1第三單元測(cè)量不確定度課堂講授、課堂討論、巡回指導(dǎo)、線上測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、361：1第四單元最小二乘法處理和回歸分析課堂講授、課堂討論、巡回指導(dǎo)、線上測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3181：1第五單元?jiǎng)討B(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)處理的基本方法課堂講授、巡回指導(dǎo)、線上測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、261：1合計(jì)481：1五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)20%課后作業(yè)50共計(jì)安排5次作業(yè)，主要考核各重點(diǎn)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，以計(jì)算形式為主，線下提交批閱，目標(biāo)分值=0.5×作業(yè)平均值。小組討論15共計(jì)安排3次線上討論，主要考核誤差的合成與分配、工程測(cè)量中測(cè)量不確定度分析和回歸分析等，根據(jù)討論內(nèi)容優(yōu)劣給小組打分，各小組內(nèi)根據(jù)任務(wù)分派組內(nèi)為每個(gè)人打分。目標(biāo)分值=0.15×討論平均值線上測(cè)驗(yàn)25安排5次線上客觀題測(cè)驗(yàn)，主要考核基礎(chǔ)知識(shí)，每次答題時(shí)間控制在15分鐘之內(nèi)。目標(biāo)分值=0.25×測(cè)驗(yàn)平均值出勤和綜合表現(xiàn)10按出勤、使用手機(jī)做與學(xué)習(xí)無(wú)關(guān)事情的次數(shù)按比例扣分，最終以滿分10分折算。實(shí)踐成績(jī)10%實(shí)驗(yàn)100安排3次實(shí)驗(yàn)，主要考核測(cè)量數(shù)據(jù)的處理、組合測(cè)量、一元線性回歸分析的應(yīng)用等，每次實(shí)驗(yàn)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按數(shù)據(jù)和報(bào)告內(nèi)容準(zhǔn)確、詳實(shí)度按比例按滿分10折算。期末測(cè)驗(yàn)70%知識(shí)401.考核范圍：所有教學(xué)內(nèi)容2.測(cè)驗(yàn)題型：客觀題（選擇、判斷、填空）、主觀題（簡(jiǎn)答、計(jì)算）3.評(píng)價(jià)細(xì)則：客觀題占約50分，主觀題約占50分。能力40綜合應(yīng)用15創(chuàng)新5（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元誤差概述、基本性質(zhì)和處理1、誤差的基本概念2、有效數(shù)字與數(shù)據(jù)計(jì)算3、隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差4、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理實(shí)例線上測(cè)驗(yàn)課后作業(yè)期末測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3第二單元誤差的合成與分配1、函數(shù)誤差2、隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差的合成3、誤差分配4、微小誤差的取舍準(zhǔn)則5、最佳測(cè)量方案的確定線上測(cè)驗(yàn)課后作業(yè)小組討論期末測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3第三單元測(cè)量不確定度1、測(cè)量不確定度的概念2、測(cè)量不確定度的評(píng)定3、測(cè)量不確定度的合成4、測(cè)量不確定應(yīng)用實(shí)例課后作業(yè)線上測(cè)驗(yàn)期末測(cè)驗(yàn)小組討論課程目標(biāo)1、2、3第四單元最小二乘法處理和回歸分析1、最小二乘法原理2、正規(guī)方程和精度估計(jì)3、組合測(cè)量4、回歸分析的基本概念5、一元線性回歸分析6、一元非線性回歸分析線上測(cè)驗(yàn)課后作業(yè)小組討論期末測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3第五單元?jiǎng)討B(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)處理的基本方法1、動(dòng)態(tài)測(cè)試基本概念和數(shù)據(jù)分類2、隨機(jī)過(guò)程及其特征3、隨機(jī)過(guò)程特征量的實(shí)際估計(jì)線上測(cè)驗(yàn)課后作業(yè)期末測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)1、2六、使用教材、相關(guān)推薦書(shū)目及課程資源（一）使用教材費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理（第7版）.機(jī)械工業(yè)出版社,2015.5（二）相關(guān)推薦書(shū)目[1]倪育才.實(shí)用測(cè)量不確定度評(píng)定（第