《实验设计与数据处理》教学大纲 课程名称：实验设计与数据处理 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Experiment Design and Data Processing 总学时/周学时/学分：24/2/1.5 其中实验/实浅学时：0 先傲课程：高等数学，概率论与数理统计，分析化学，有机化学 后续课程支撑：专业实训、专业综合设计实验、毕业设计 授课时间：1-12周周二[5-6节] 授课地点：松山湖校区7B-413 授课对象：2020化学工艺1班，2020能源化学1班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：涂军令/讲师 答疑时间、地点与方式：1.上课时学生可自由提问：2课前和课后，对有疑问的同学进行答疑：3.利用QQ、微信等进行远程答疑：4课外平时学生可到 12L303进行答疑。 课程考核方式：开卷（√）闭卷()课程论文()其它() 使用数材：刘振学，王力.《实验设计与数据处理》，北京：化学工业出版社第二版，2015 课程简介： 《实验设计与数据处理》是针对化学、化工、能源、食品、材料等理工类相关专业本科生开设的一门专业选修课程。主要讨论试验工作的设计方法、 分析数据的统计处理、质量控制方法以及误差理论等内容，是为从事科学研究、工程实验、工程设计工作提供基本训练的基础性课程。课程主要分为两 大部分，分别为数据处理部分和实验设计部分。14章为第一部分，主要介绍实验数据的误差分析、实验数据的表图表示法、实验的方差分析，重点介 绍方差分析的应用，并利用方差分析解决一些实际问题：59章为第二部分，为实验设计及统计方法应用内容，主要介绍优选法、正交实验设计、随机 化区组和拉丁方等内容。除此之外，课程将简单介绍一些常用数据处理软件的应用。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支排：
1 《实验设计与数据处理》教学大纲 课程名称：实验设计与数据处理 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Experiment Design and Data Processing 总学时/周学时/学分：24/2/1.5 其中实验/实践学时：0 先修课程：高等数学，概率论与数理统计，分析化学，有机化学 后续课程支撑：专业实训、专业综合设计实验、毕业设计 授课时间：1-12 周 周二 [5-6 节] 授课地点：松山湖校区 7B-413 授课对象：2020 化学工艺 1 班,2020 能源化学 1 班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：涂军令/讲师 答疑时间、地点与方式：1.上课时学生可自由提问；2.课前和课后，对有疑问的同学进行答疑；3.利用 QQ、微信等进行远程答疑；4.课外平时学生可到 12L303 进行答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（ ） 使用教材：刘振学，王力.《实验设计与数据处理》，北京：化学工业出版社 第二版，2015. 课程简介： 《实验设计与数据处理》是针对化学、化工、能源、食品、材料等理工类相关专业本科生开设的一门专业选修课程。主要讨论试验工作的设计方法、 分析数据的统计处理、质量控制方法以及误差理论等内容，是为从事科学研究、工程实验、工程设计工作提供基本训练的基础性课程。课程主要分为两 大部分，分别为数据处理部分和实验设计部分。1-4 章为第一部分，主要介绍实验数据的误差分析、实验数据的表图表示法、实验的方差分析，重点介 绍方差分析的应用，并利用方差分析解决一些实际问题；5-9 章为第二部分，为实验设计及统计方法应用内容，主要介绍优选法、正交实验设计、随机 化区组和拉丁方等内容。除此之外，课程将简单介绍一些常用数据处理软件的应用。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：
课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标1：理解实验设计的原理和方法，具备化学化工相关工 4能够基于科学原理并采用科学方法对精细化工和 程实践的实验方案设计能力，学握数据分析的一些基本方 42能够根据化学工程实践的目的开 化工系统等的生产过程中复杂工程问题进行研究， 法，具备统计意识，在化学化工相关工程实践中能够科学 展实验，并基于科学原理采集、整理 包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合 的处理实验数据，并对试验结果进行关联、分析处理，获 实验数据，及合理地分析与处理数据 得到合理有效的结论。 取合理有效的结论。 目标2：能够运用学到的理论知识，结合计算机软、硬件技 5-3能恰当使用计算机软、硬件技术及 5能够针对化工生产中的复杂工程问题，开发、选 术及仿真工具，通过设计实验，完成对产品开发和生产中 仿真工具，完成对产品开发和生产中 择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息 复杂工程问题的预测与模拟，分析和解决实验过程中的问 复杂工程问题的预测与模拟，并能够 技术工具，包括对产品开发和生产中的复杂工程问 题。 理解其局限性。 题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 目标3：理解在科学实验中存在的数据“误差”和对实验设 6-2能够客观评价专业工程实践和化 6能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价 计的影响，在化学化工行业相关的实验方案设计时，具备 工产品生产对社会、健康、安全、法 专业工程实践和化工产品生产中的复杂工程问题 综合考虑多种制约因素的意识。 律以及文化的潜在影响，并理解应承 解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影 担的社会责任。 响，并理解应承担的责任。 理论散学进程表 学 教学模式 周次 教学主题 授课敏师 时 敏学内容（重点、难点、课程思政融入点） 支撑课 (线上/混 教学 作业安排 数 合式/线下 方法 程目标 重点：实验设计与数据处理的发展概况、性质和价值， 课程思政作业：要求 绪论、误差分 实验研究方法：真值与平均值，误差的基本概念，试 涂军令 验数据误差的来源及分类 线下 学生每人至少阅读 讲授 目标3 析相关概念 难点：深入理解该课程可以解决的问题及相关方法论： 两篇与数据处理有 试验数据的准确度、精准度：自由度的理解以及标准 关的文章或书籍 2
2 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1：理解实验设计的原理和方法，具备化学化工相关工 程实践的实验方案设计能力，掌握数据分析的一些基本方 法，具备统计意识，在化学化工相关工程实践中能够科学 的处理实验数据，并对试验结果进行关联、分析处理，获 取合理有效的结论。 4-2 能够根据化学工程实践的目的开 展实验，并基于科学原理采集、整理 实验数据，及合理地分析与处理数据 4 能够基于科学原理并采用科学方法对精细化工和 化工系统等的生产过程中复杂工程问题进行研究， 包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合 得到合理有效的结论。 目标 2：能够运用学到的理论知识，结合计算机软、硬件技 术及仿真工具，通过设计实验，完成对产品开发和生产中 复杂工程问题的预测与模拟，分析和解决实验过程中的问 题。 5-3 能恰当使用计算机软、硬件技术及 仿真工具，完成对产品开发和生产中 复杂工程问题的预测与模拟，并能够 理解其局限性。 5 能够针对化工生产中的复杂工程问题，开发、选 择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息 技术工具，包括对产品开发和生产中的复杂工程问 题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 目标 3：理解在科学实验中存在的数据“误差”和对实验设 计的影响，在化学化工行业相关的实验方案设计时，具备 综合考虑多种制约因素的意识。 6-2 能够客观评价专业工程实践和化 工产品生产对社会、健康、安全、法 律以及文化的潜在影响，并理解应承 担的社会责任。 6 能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价 专业工程实践和化工产品生产中的复杂工程问题 解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影 响，并理解应承担的责任。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教师 学 时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 教学模式 （线上/混 合式/线下 教学 方法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论、误差分 析相关概念 涂军令 2 重点：实验设计与数据处理的发展概况、性质和价值， 实验研究方法；真值与平均值，误差的基本概念，试 验数据误差的来源及分类 难点：深入理解该课程可以解决的问题及相关方法论； 试验数据的准确度、精准度；自由度的理解以及标准 线下 讲授 课程思政作业：要求 学生每人至少阅读 两篇与数据处理有 关的文章或书籍 目标 3
偏差的计算方法 课程思政融入点：引用《人类脱贫的中国实践》的相 关数据，理解相关概念，了解脱贫攻坚的伟大历史意 义。 偶然误差的 重点：实验数据误差的统计检验，有效数字和试验结 正态分布、误 涂军令 果的表示，误差的传递。 线下 讲授 偶然误差、误差传递 目标2 相关计算 差传递 难点：误差的传递以及偶然误差的正态分布相关理论 有效数字、总 重点：有效数字的修约规则，样本数据的参数估计、 3 体的参数估 涂军令 2 点估计和区间估计 线下 讲授 有效数字、区间估计 目标2 难点：参数估计的理解以及一般的统计检验 相关计算 计 重点：异常值的检验方法，拉依达法、格鲁布斯法等 难点：系统误差、随机误差的检验，F检验法和t检 验法，秩和检验法 课程思政作业：讨论 实验数据误 课程思政融入点：介绍邓稼先团队在原子弹设计中“九 如何正确对待试验 4 差的统计检 涂军令 2 次运算”的故事，介绍近年来有关学术造假的案例及 线下 讲授 中的异常值 目标2 验 异常值检验、误差检 其危害，要求学生严谨对待对于实验过程中产生的异 验相关计算 常值，坚决杜绝造假，培养学生严谨的科研和工作态 度。 重点：方差分析的概念，方差分析基本步骤（自由度、 涂军令 方差、F检验)，单因素实验方差分析 线下 讲授 方差分析的计算与 5-7 方差分析 目标2 难点：多因素重复实验方差分析 应用 重点：正交实验设计的基本步骤，单指标正交实验设 正交实验的极差分 实验设计及 计及极差分析：多指标正交实验设计，综合平衡法、 析案例计算、正交试 8-10 涂军令 6 线下 讲授 目标1 正交实验 综合评分法：正交试验方差分析的基本步骤 验的方差分析案例 难点：有交互作用的正交试验设计及其结果的极差分 计算 3
3 偏差的计算方法 课程思政融入点：引用《人类脱贫的中国实践》的 相 关数据，理解相关概念，了解脱贫攻坚的伟大历史意 义。 2 偶 然 误 差 的 正态分布、误 差传递 涂军令 2 重点：实验数据误差的统计检验，有效数字和试验结 果的表示，误差的传递。 难点：误差的传递以及偶然误差的正态分布相关理论 线下 讲授 偶然误差、误差传递 相关计算 目标 2 3 有效数字、总 体 的 参 数 估 计 涂军令 2 重点：有效数字的修约规则，样本数据的参数估计、 点估计和区间估计 难点：参数估计的理解以及一般的统计检验 线下 讲授 有效数字、区间估计 相关计算 目标 2 4 实 验 数 据 误 差 的 统 计 检 验 涂军令 2 重点：异常值的检验方法，拉依达法、格鲁布斯法等 难点：系统误差、随机误差的检验，F 检验法和 t 检 验法，秩和检验法 课程思政融入点：介绍邓稼先团队在原子弹设计中“九 次运算”的故事，介绍近年来有关学术造假的案例及 其危害，要求学生严谨对待对于实验过程中产生的异 常值，坚决杜绝造假，培养学生严谨的科研和工作态 度。 线下 讲授 课程思政作业：讨论 如何正确对待试验 中的异常值 异常值检验、误差检 验相关计算 目标 2 5 - 7 方差分析 涂军令 6 重点：方差分析的概念，方差分析基本步骤（自由度、 方差、 F -检验），单因素实验方差分析 难点：多因素重复实验方差分析 线下 讲授 方差分析的计算与 应用 目标 2 8 -10 实 验 设 计 及 正交实验 涂军令 6 重点：正交实验设计的基本步骤，单指标正交实验设 计及极差分析；多指标正交实验设计，综合平衡法、 综合评分法；正交试验方差分析的基本步骤 难点：有交互作用的正交试验设计及其结果的极差分 线下 讲授 正交实验的极差分 析案例计算 、正交试 验的方差分析案例 计算 目标 1
析，混合水平的正交试验设计及其结果的极差分析： 课程思政作业：根据 二水平正交试验的方差分析，三水平正交试验的方差 分析 所学的正交实验原 课程思政融入点：介绍将正交试验理论应用于科研实 理，设计一组科学的 际的案例，要求在科学研究中制定严谨的实验方案， 实验方案。 避免片面研究，忽略重要因素，培养学生知行合一， 实事求是的科研和工作精神。 重点：单因素优选法，单峰函数、黄金分割法、分数 多因素序贯 法、对分法、盲人爬山法 11 涂军令 2 线下 黄金分割法实际应 讲授 目标1 实验设计 难点：双因素优选法，对开法、平行线法、从好点出 用及计算 发法、纵横对折法、最陡坡法 重点：随机化区组设计的方法及应用，拉丁方的数据 区组实验和 12 涂军令 2 处理及举例 线下 讲授 无 目标1 拉丁方 难点：拉丁方相关应用及计算 合计 24 备注：1)实际数学进程可根据实际情况和疫情发展灵活调整。 课程考核 评价依据及成绩比例(%) 权重(%) 课程目标 支撑毕业要求指标点 平时作业 研讨 期末考试 目标1 4-2 5 4 21 30 目标2 5-3 10 4 42 56 目标3 6-2 5 2 7 14 总计 20 10 70 100 4
4 析，混合水平的正交试验设计及其结果的极差分析； 二水平正交试验的方差分析，三水平正交试验的方差 分析 课程思政融入点：介绍将正交试验理论应用于科研实 际的案例，要求在科学研究中制定严谨的实验方案， 避免片面研究，忽略重要因素，培养学生知行合一， 实事求是的科研和工作精神。 课程思政作业：根据 所学的正交实验原 理，设计一组科学的 实验方案。 11 多 因 素 序 贯 实验设计 涂军令 2 重点：单因素优选法，单峰函数、黄金分割法、分数 法、对分法、盲人爬山法 难点：双因素优选法，对开法、平行线法、从好点出 发法、纵横对折法、最陡坡法 线下 讲授 黄金分割法实际应 用及计算 目标 1 12 区 组 实 验 和 拉丁方 涂军令 2 重点：随机化区组设计的方法及应用，拉丁方的数据 处理及举例 难点：拉丁方相关应用及计算 线下 讲授 无 目标 1 合计 24 备注：1）实际教学进程可根据实际情况和疫情发展灵活调整。 课程考核 课程目标 支撑毕业要求指标点 评价依据及成绩比例（%） 权重（%） 平时作业 研讨 期末考试 目标 1 4-2 5 4 21 30 目标 2 5-3 10 4 42 56 目标 3 6-2 5 2 7 14 总计 20 10 70 100
备注：1)根据《东壳理工学院考试管理规定》第十二条规定：旷课3次（或6课时）学生不得参加该课程的期终考核。2)各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022年8月26日 系（部）审查意见： 我系（专业）课程委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 伯么 系（部）主任签名： 日期：2022年9月1日 5
5 备注：1）根据《东莞理工学院考试管理规定》第十二条规定：旷课 3 次（或 6 课时）学生不得参加该课程的期终考核。2）各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022 年 8 月 26 日 系（部）审查意见： 我系（专业）课程委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（部）主任签名： 日期：2022 年 9 月 1 日