《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：ExperimentalDesignandDataProcessing总学时/周学时/学分：24/2/1.5其中实验/实践学时：4先能课程：高等代数、概率论与数理统计、线性代数和测试技术等相关课程后续课程支撑：合金材料及制备、材料分析方法、毕业设计授课时间：1-12周，星期二1-2节授课地点：松山湖校区6C-302授课对象：2018级金属材料1班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：李月明（讲师）、孔风玉（讲师）答时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式：2.通过电子邮件等联系方式答疑：3.办公室课后答疑课程考核方式：开卷（V）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教学参考资料：（1）李云雁，胡传荣。《试验设计与数据处理》、化学工业出版社第二版，2016（2）何为，薛卫东，唐斌《优化试验设计方法及数据分析》，化学工业出版社，2017课程简介：《试验设计与数据处理》是针对材料类专业本科生开设的一门专业选修课程，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，数据处理基础以及实验设计与统计应用。1-4章为第一部分，主要介绍测量值与误差的分布、性质及检验，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，线性回归方法及检验，主成分分析方法及应用，聚类分析方法及应用等内容。通过所学知识，用于设计实验并进行数据处理。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑支撑毕业要求指标点单业要求课程教学目标
《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：Experimental Design and Data Processing 总学时/周学时/学分：24/2/1.5 其中实验/实践学时：4 先修课程：高等代数、概率论与数理统计、线性代数和测试技术等相关课程 后续课程支撑：合金材料及制备、材料分析方法、毕业设计 授课时间：1-12 周，星期二 1-2 节 授课地点：松山湖校区 6C-302 授课对象：2018 级金属材料 1 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：李月明（讲师）、孔凤玉（讲师） 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式；2.通过电子邮件等联系方式答疑；3.办公室课后答疑 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 教学参考资料：（1）李云雁，胡传荣.《试验设计与数据处理》，化学工业出版社 第二版，2016 （2）何为，薛卫东，唐斌.《优化试验设计方法及数据分析》，化学工业出版社，2017 课程简介：《试验设计与数据处理》是针对材料类专业本科生开设的一门专业选修课程，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，数据处理基础以及实验设计与统计应用。1-4 章为第一部分，主要介绍测量值与误差的分布、性质及检验，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，线性回归方法及检验，主成分分析方 法及应用，聚类分析方法及应用等内容。通过所学知识，用于设计实验并进行数据处理。 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
掌握数学知识，具有较强的数学计算C1.能够运用数学、自然科学、工程基础和金属材料专业知识目标1（知识目标）1能力：并能将其用于解决金属材料制领域的复杂工程问题。了解实验设计以及数据分析的一些基本方法，熟备、加工领域的复杂工程问题。具有C2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、悉误差分析及统计性检验、有效数字及运算、方综合运用所学的数学，自然科学和工表达、并通过文献研究分析复杂金属材料工程问题，以获得有差分析、正交试验等内容，掌握实验设计方法在程科学的基本原理分析解决金属材效结论。料制备、加工领域的复杂工程问题。材料专业研究领域中的应用，C3.能够设计针对复杂金属材料工程问题的解决方案，设计满能够针对金属材料领域的复杂工程足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计目标2（能力目标）问题，设计满足特定需求的解决方案环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以培养学生的逻辑思维能力，增强学生的问题析或工艺流程。掌握自然科学的基本原及环境等因素。能力，提高实际问题解决能力。理及方法，具备实验设计、数据分析C4.能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属材料工程培养学生统计意识和设计实验方案的能力，将所和总结规律的能力。能够开发、选择问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息学理论知识用于设计实验、分析和解决实验过程及使用现代专业检测设备、资源及技综合得到合理有效的结论。中的间题。术来分析金属材料工程中涉及合金C5.能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与使用恰当培养学生在实际试验中数据记录及处理的职业道设计与制备、产品加工等方面的复杂的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂金德和规范。工程问题，并能够理解其局限性。属材料工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性
目标 1（知识目标）： 了解实验设计以及数据分析的一些基本方法，熟 悉误差分析及统计性检验、有效数字及运算、方 差分析、正交试验等内容，掌握实验设计方法在 材料专业研究领域中的应用。 掌握数学知识，具有较强的数学计算 能力；并能将其用于解决金属材料制 备、加工领域的复杂工程问题。具有 综合运用所学的数学，自然科学和工 程科学的基本原理分析解决金属材 料制备、加工领域的复杂工程问题。 C1．能够运用数学、自然科学、工程基础和金属材料专业知识 领域的复杂工程问题。 C2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、 表达、并通过文献研究分析复杂金属材料工程问题，以获得有 效结论。 目标 2（能力目标） 培养学生的逻辑思维能力，增强学生的问题剖析 能力，提高实际问题解决能力。 培养学生统计意识和设计实验方案的能力，将所 学理论知识用于设计实验、分析和解决实验过程 中的问题。 培养学生在实际试验中数据记录及处理的职业道 德和规范。 能够针对金属材料领域的复杂工程 问题，设计满足特定需求的解决方案 或工艺流程。掌握自然科学的基本原 理及方法，具备实验设计、数据分析 和总结规律的能力。能够开发、选择 及使用现代专业检测设备、资源及技 术来分析金属材料工程中涉及合金 设计与制备、产品加工等方面的复杂 工程问题，并能够理解其局限性。 C3.能够设计针对复杂金属材料工程问题的解决方案，设计满 足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计 环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以 及环境等因素。 C4. 能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属材料工程 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。 C5.能够针对复杂金属材料工程问题，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，包括对复杂金 属材料工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性
正确认识金属材料工程对于客观世C6.能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分析，评价界和社会的影响。具有环保和可持续专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、发展的意识和相关知识，了解与金属法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。材料工程相关的职业和行业环保及C7.能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工程实践对目标3（素质目标）可持续发展的法律法规。具有良好的环境、社会可持续发展的影响。培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、语言文字表达能力，能够撰写科技与C10.能够就复杂金属材料工程问题与业界同行及社会公众进探究科学的学习态度和思想意识：养成理论联系行业报告和设计汇报文稿、陈述发行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态言、清晰表达或回应指令，能够就金晰度和职业道德。属材料相关的复杂工程问题与业界表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景同行及社会公众进行有效沟通和交下进行沟通和交流。流。具有自主学习和终身学习的意C12、具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发识，有不断学习和适应发展的能力。展的能力。理论教学进程表教学模式支撑课程学时教学内容（重点、难点、课程学生学习预期成周次投课教师教学方法作业安排教学主题（线上/混合式/线果数目标思政融入点）下了解实验设计及数据处理的课程思政能够了解实验作业：要求目的、意义及常用方法。设计和数据分目标11绪论李月明2重点：实验设计的性质和价线下教学讲授学生每人目标3析对科研工作至少阅读值，介绍本课程所要学到的的重要性。统计研究方法一篇与实
目标 3（素质目标） 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、 探究科学的学习态度和思想意识；养成理论联系 实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态 度和职业道德。 正确认识金属材料工程对于客观世 界和社会的影响。具有环保和可持续 发展的意识和相关知识，了解与金属 材料工程相关的职业和行业环保及 可持续发展的法律法规。具有良好的 语言文字表达能力，能够撰写科技与 行业报告和设计汇报文稿、陈述发 言、清晰表达或回应指令，能够就金 属材料相关的复杂工程问题与业界 同行及社会公众进行有效沟通和交 流。具有自主学习和终身学习的意 识，有不断学习和适应发展的能力。 C6.能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分析，评价 专业工程实践和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。 C7.能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工程实践对 环境、社会可持续发展的影响。 C10.能够就复杂金属材料工程问题与业界同行及社会公众进 行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清 晰 表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景 下进行沟通和交流。 C12. 具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发 展的能力。 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） 学生学习预期成 果 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 李月明 2 了解实验设计及数据处理的 目的、意义及常用方法。 重点：实验设计的性质和价 值，介绍本课程所要学到的 统计研究方法 能够了解实验 设计和数据分 析对科研工作 的重要性。 线下教学 讲授 课程思政 作业：要求 学生每人 至少阅读 一篇与实 目标 1 目标 3
验设计有课程思政融入点：介绍科学关的文章研究的基本流程，实验设计或书籍和数据分析对于科研工作的重要性，培养学生的科研素养。误差的基本概念及表示方法。能够掌握误差目标1实验数据的误差重点及难点：真值与平均值，2讲授李月明2线下教学课堂作业的基本概念及分析目标2误差的基本概念，试验数据表示方法。误差的来源及分类，试验数据的精准度。误差的分布曲线及误差传递。目标1偶然误差的正态了解偶然误差3讲授李月明2线下教学重点：试验数据误差的统计分布、误差传递的正态分布。目标2检验，有效数字和试验结果的表示，误差的传递。有效数字的修约规则，样本课程思政作业：要求有效数字、总体的数据的参数估计、点估计和参数估计学生课外目标1区间估计。异常值的检验方掌握有效数字李月明2讲授4-5线下教学试验数据误差的法，拉依达法、格鲁布斯法及运算规则。阅读统计目标3统计检验学原理相等：系统误差、随机误差的检验，F检验法和检验关的教材
课程思政融入点：介绍科学 研究的基本流程，实验设计 和数据分析对于科研工作的 重要性，培养学生的科研素 养。 验设计有 关的文章 或书籍 2 实验数据 的误差 分析 李月明 2 误差的基本概念及表示方 法。 重点及难点：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，试验数 据的精准度。 能够掌握误差 的基本概念及 表示方法。 线下教学 讲授 课堂作业 目标 1 目标 2 3 偶然误差 的正态 分布、误差传递 李月明 2 误差的分布曲线及误差传 递。 重点：试验数据误差的统计 检验，有效数字和试验结果 的表示，误差的传递。 了解偶然误差 的正态分布。 线下教学 讲授 目标 1 目标 2 4-5 有效数字、总体的 参数估计 试验数据 误差的 统计检验 李月明 2 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。异常值的检验方 法，拉依达法、格鲁布斯法 等；系统误差、随机误差的 检验，F 检验法和 t 检验 掌握有效数字 及运算规则。 线下教学 讲授 课 程 思 政 作业：要求 学生课外 阅读统计 学原理相 关的教材 目标 1 目标 3
或者文献法，秩和检验法。重点：有效数字及运算规则，随机误差的检验。难点：有效数字运算、F检验法。课程思政融入点：让学生了解统计检验在科研、生产和管理方面的重要性，及其价值。方差分析的概念，方差分析基本步骤（自由度、方差、F-检验）、单因素实验方差熟悉方差分析目标1方差分析李月明2线下教学讲授课堂作业6分析，试验的方差分析。的基本步骤及目标2重点：单因素方差分析、无F-检验。重复两因素方差分析。难点：F-检验。正交实验设计正交实验设计的基本步骥，能够了解正交单指标正交实验设计及极差表在实验设计中的简化性，目标1分析：多指标正交实验设计，7-8讲授李月明4线下教学目标2综合平衡法、综合评分法。了解正交实验有交互作用的正交试验设计设计的基本步及其结果的极差分析，混合骤，以及极差
法，秩和检验法。 重点：有效数字及运算规则， 随机误差的检验。 难点：有效数字运算、F 检 验法。 课程思政融入点：让学生了 解统计检验在科研、生产和 管理方面的重要性，及其价 值。 或者文献 6 方差分析 李月明 2 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，试验的方差分析。 重点：单因素方差分析、无 重复两因素方差分析。 难点：F-检验。 熟悉方差分析 的基本步骤及 F-检验。 线下教学 讲授 课堂作业 目标 1 目标 2 7-8 正交实验设计 李月明 4 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。 有交互作用的正交试验设计 及其结果的极差分析，混合 能够了解正交 表在实验设计 中的简化性， 了解正交实验 设计的基本步 骤，以及极差 线下教学 讲授 目标 1 目标 2