《试验设计与优化》教学大纲

1《试验设计与优化》教学大纲《ExperimentalDesignandOptimization》Syllabus课程代码：0610124621学分：2学时：（其中：讲课学时：26实践或实验学时：上机学时：8）先修课程：要求先修完无机化学、分析化学、高等数学适用专业：化学、化学教育、化学工艺、制药工程建议教材：自编教材开课系部：化学与生物工程系一、课程的性质与任务课程性质：《试验设计与优化》是研究试验设计方法与实验数据分析方法的一门应用数学课程，主要内容包括试验设计的正交设计方法与其它的一些常用优化方法。本课程是化学专业本科班专业基础课，选修课程。课程任务：学完本课程后，可使学生掌握基本的数据处理方法，并用它来设计实验、优化实验。学生要会处理实验数据并能独立设计试验，并为学生在以后的学习、科研或工作中灵活运用打下坚实的基础。二、课程的基本内容及要求第一章统计学基础课程教学内容：1.正态分布1.1绪论1.2基本概念1.3真值基本单位和标准参考物质1.4加和号的运算1.5随机误差的正态分布1.6正态分布表的使用1.7正态分布的数字特征。2．分析结果的合理表达2.1有限次测定的统计处理2.2区间估计和分析结果的表达2.3预测分析数据和置信度2.4总体平均值的区间估计2.5测定结果不确定度和分析结果的表达2.6有效数字的取舍2课程的重点、难点：重点：1.正态分布的数字特征2.总体平均值的区间估计难点：1.数字的正态分布2.分析数据的表达方法课程教学要求：1．了解正态分布相关的基本概念以及正态分布的数字特征。2．理解真值基本单位和标准参考物质，随机误差的正态分布，分析数据的表达方法。3．掌握正态分布表的使用，学会预测分析数据的置信度及总体平均值的区间估计。第二章数据的统计检验课程教学内容：1．偶然误差的检验1.1概况1.2小概率事件原则1.3方差的检验。2．系统误差的检验2.1t检验2.2方差检验2.3离群值的检验课程的重点、难点：重点：1．各种检验基础思想2．各种检验基础思想难点：1．方差的检验2．t检验课程教学要求：1．了解偶然误差检验和系统误差检验的方法。2．理解误差检验和系统误差检验的基础思想。3．掌握t检验和方差检验及离群值检验的方法。第三章方差分析课程教学内容：1．单因素方差分析1.1变差平方和的加和性1.2单因素试验的方差分析。2．二因素方差分析2.1双因素试验的方差分析课程的重点、难点：重点：双因素实验的方差分析难点：31．两因素交叉分组全面试验的方差分析2．变差平方和的加和性课程教学要求：1．了解两两多重比较问题。2．理解单因素与双因素有重复问题与无重复问题进行方差分析的基本原理。3．掌握方差分析的基本原理及分析方法。第四章试验数据的回归分析课程教学内容：1．一元线性回归1.1基本概念1.2一元线性回归。2．多元线性及多项式回归2.1多元线性回归2.2非线性回归课程的重点、难点：重点：1．一元线性回归2．多元线性回归和多项式回归难点：1．非线性回归的线性转化2．多项式回归课程教学要求：1．了解一元及多元线性回归的基本概念。2．理解多元线性回归和非线性回归的问题。3．掌握一元及多元线性回归方程的建立和检验的方法。第五章正交试验设计课程教学内容：1．正交试验设计和正交表1.1基本概念。2．正交试验设计结果的直观分析2.1正交试验设计结果的直观分析。3．正交试验设计结果的均衡评定3.1正交试验设计结果的均衡评定4．正交试验设计结果的方差分析4.1正交试验设计结果的方差分析课程的重点、难点：重点：1．进行正交试验设计的方法2．条件求和及极差的计算3．进行正交试验结果的均衡评定4．正交试验设计结果的方差分析难点：1．正交性和正交表42．直观分析结果的表述3．评分法和均衡评定4．变差平方和的计算课程教学要求：1．了解多指标问题的各种解决方法。2．理解正交试验设计的方法。3．掌握正交表的使用，会用直观分析与方差分析方法分析试验结果。第六章均匀设计课程教学内容：1．均匀设计和均匀表1.1均匀设计表。1.2均匀设计的基本步骤。2．均匀设计的结果处理2.1均匀设计的应用。课程的重点、难点：重点：1．进行均匀设计2．进行均匀设计并对实验结果进行分析难点：1．均匀设计表的选择2．均匀设计结果分析时，回归方程的建立和规划求解课程教学要求：1．了解多元回归分析方法。2．理解均匀设计的步骤与结果分析。3．掌握均匀表的使用，会构造一张均匀表。第七章回归正交试验设计课程教学内容：1．回归正交试验设计的方法1.1一次回归正交试验设计。2．回归正交试验设计的结果处理2.2一次回归正交试验设计的结果分析。课程的重点、难点：重点：1．进行一次回归正交试验设计2．进行一次回归正交试验设计并分析其结果难点：1．一次回归正交试验设计正交表的填写2．回归方程的计算方法课程教学要求：1．了解多指标问题的各种解决方法。2．理解正交试验设计的方法。3．掌握正交表的使用及正交试验设计的方法，会用直观分析与方差分析方法分析试验结果。5三、实践教学要求通过上机实践，本课程要求学生在真正意义上掌握正交试验设计的直观分析、方差分析方法与解决正交设计表头问题的方法，熟悉正交设计与均匀设计的应用条件及区别。四、课程学时分配序号教学内容理论教学学时实践学时实践内容1第一章统计学基础302第二章数据的统计检验303第三章方差分析32方差分析方法的应用4第四章实验数据的回归分析32回归方程的建立及检验5第五章正交试验设计72正交表的使用6第六章均匀设计32构造均匀表并分析结果7第七章回归正交试验设计408合计268五、大纲说明1、在本门课程的教学过程中主要采用多媒体教学方法，结合上机实践，利用理论与实际相结合的方法，才能使学生掌握正交试验设计的直观分析、方差分析方法与解决正交设计表头问题的方法。2、考核方式：考查，最终考核70%、平时考核（包括上机、作业、小测验、提问、出勤等）占30%；3、本教学大纲课程内容的第1-2章是基础性内容，教师可多参考一些《数理统计》方面的书籍和文献，使其丰富并易于接受；第3-7章讲解时尽量与实验结果结合，要求学生掌握基本理论，并且能够灵活应用。课程进行时可以根据所选教材适当增减内容，安排习题内容。六、参考书目1．《试验设计与数据处理》，李云雁、胡传荣编，化学工业出版社，出版时间2008年。2.《数理统计在分析化学中的应用》，高俊杰等编，校外讲义。3.《试验设计与数据处理》，邱轶兵编，中国科学技术大学出版社，出版时间2008年。4.《试验设计与数据处理》，潘丽军，陈锦权编，东南大学出版社，出版时间2008年。5．《均匀设计》，方开泰主编，高等教育出版社，出版时间1988年。6．《实验设计与分析》，袁志发主编，高等教育出版社，出版时间2000年。七、制定人：审定人：批准人：