化工数据处理与实验设计教学大纲.doc

化工数据处理与实验设计教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：实验设计与化工数据处理课程英文名称：Chemical Data Processing and Experiment Designing课程编号：06141240课程类型：专业（方向）课总 学 时：40 实验学时：0；上机学时：20；本课外学时：0学 分：2.5 适用专业：化学工程与工艺先修课程：1.工程数学中的概率论与数理统计；2.掌握一门程序设计语言。开课院系：化工与制药学院二、课程的性质与任务本课程是化学工程及工艺专业学生的专业选修课之一。设置本课程旨在学生能解决化学工程研究中实验数据的误差分析、整理数据以及出建立定量的化工过程数学模型，并能合理地设计实验，减少实验工作量，节省时间和人力、物力。三、课程教学基本要求1学生学完课程后，应达到如下要求：2掌握化工实验数据的误差分析方法；3掌握实验数据的整理方法；4正确地选用坐标纸，图示表示实验结果；5掌握将非线性函数化为直线的方法；6掌握最小二乘法拟合化工实验数据，求取数学模型的方法；7掌握线性代数的回归分析法，求取一元和多元线性回归方程；8掌握正交实验设计法及数据处理方法；9掌握均匀实验设计法及数据处理方法；10掌握建立数学模型的电算方法四、理论教学内容和基本要求（一）绪论（1学时） 课程特点及任务 基本要求 （1）了解：本课程所涉及的基本内容； （2）了解：由化工实验数据求取教学模型的意义； （3）理解：实验设计的重要性（二）数学模型的来源（2学时） 1数学模型的建立 2因次分析 3实验研究法的重要性 基本要求 （1）了解：建立数学模型的通则； （2）了解：局部方程和限定容积的选择 （3）掌握：数学描述中因次的一致性； （4）理解：定理 （5）了解：准数及准数方程； （6）掌握：因次分析法； （7）了解：实验在求取化工过程教学中的作用。（三）化工实验数据误差分析（2学时） 1 实验数据中误差的来源和分类 2有效数字，近似值及其在运算中的误差 3化工实验数据误差理论 基本要求 （1）了解：误差的基本定义； （2）了解：误差的分类和来源及误差表示方法； （3）掌握：绝对误差和相对误差的计算； （4）掌握：和的误差，差的误差的定义及计算； （5）了解：算数平均值与均方误差的简便运算； （6）理解：函数的误差计算； （7）了解：误差分析在科学研究中的重要性。（四）实验结果的图示法（1学时） 1列表表示法 2实验曲线的绘制 3图解平滑 基本要求 （1）掌握：实验数据的初步整理方法； （2）了解：列表数据的内插与外推法； （3）掌握：作图的方法和坐标纸的选择； （4）掌握：从图上进行平滑的方法。（五）由实验数据求数学模式（8学时） 1概述 2模型的选泽及直线化方法 3最小二乘法拟合化工实验数据 4线性代数模拟的回归分析法 基本要求（1）了解：求取数学模型的意义及常用方法；（2）了解：常见函数的图形及化为线性函数的方法；（3）理解：最小二乘法基本原理；（4）掌握：最小二乘法正规方程组的求法；（5）掌握：最小二乘法的运算方法及误差计算； （6）掌握：运用计算机解决最小二乘法的计算方法； （7）掌握：一元线性回归直线方程的求法； （8）掌握：多元线性回归直线方程的求法； （9）掌解：相关系数及其显著性检验； （10）掌握：相关系数的算法； （11）掌握：回归方程的方差分析及显著性检验； （12）掌握：一元及多元线性回归的电算法。（六）正交实验设计（3学时）1概述2不考虑交互作用时正交设计3考虑交互作用的正交设计4正交表表头设计方法 基本要求（1）了解：正交实验设计的特点；（2）理解：因子与水平的概念 （3）掌握：不考虑交互作用时正交表的选用方法； （4）掌握：考虑交互作用时选用正交表的方法； （5）了解：点线图； （6）掌握：表头设计的并列法； （7）掌握：由实验结果检测个因子影响的显著性； （8）掌握：由实验结果检测因子间交互作用影响的显著性； （9）掌握：检验因子影响显著性之方差分析的电算法。（七）均匀设计法 （3课时）1 概述2 均匀设计原理与均匀设计表3 安排实验4 实验结果分析 基本要求 （1）了解：均匀实验设计的特点 （2）掌握：均匀设计原理 （3）掌握：用均匀设计法安排实验 （4）掌握：均匀设计法实验结果的分析方法及建立数学模型方法五、实验（上机）教学内容和基本要求 实验（上机）题目 基本要求1用差分法求定多项式模型项数 编制差分法计算程序，上机后调试 程序，并计算出正确结果2用最小二次乘法求多项式模型系数 编制最小二次乘法计算程序，上机 后调试程序，并计算出正确结果3 性回归模型系数计算及显著 编制计算程序，上机后调试程序， 性检验 并计算出正确结果4一元非线性回归模型系数计算及显 编制相应计算程序，上机后调试程 著性检验 序，并计算出正确结果5多元线性回归模型系数计算及显著 编制相应计算程序，上机后调试程 性检验 序，并计算出正确结果6化非线性回归为线性回归模型系数 编制相应计算程序，上机后调试程 的计算及显著性检验 序，并计算出正确结果7正交实验结果的方分析计算及显著 编制相应计算程序，上机后调试程 性检验 序，并计算出正确结果8均匀设计法实验结果的分析及建立 编制相应计算程序，上机后调试程数学模型方法 序，并计算出正确结果要求： （1）上机前独立编制计算机程序； （2）上机后调试程序，并计算出正确结果； （3）用打印机打印出计算机程序及计算结果。六、有关教学环节的要求本课程对前修课程的具体要求是：“在概率论与数理统计”中学习过正态分布及特点、回归分析、方差分析等内容；在“程序设计”课程的学习后，能熟练的编制计算机程序。本课程的教学方式为课堂教学与计算机练习相结合，各20学时。课外作业为编制计算机程序，为上机作准备；上机仅是输入程序，并进行调试、修改，直至得出正确的计算结果。由于本课程的特点，不宜进行一般形式的书面开或闭卷考试（核），可将学生每次上机编制、调试后的计算机程序的质量及其运算结果的正确性作为考核主要依据。成绩主要由平时成绩、上机考核成绩综合考虑，其中平时成绩主要由遵守上课、上机的纪律情况和上机前编制计算机程序的情况考虑，占70%，调试好的计算程序质量和运算结果占70%。七、学时分配建议章节主要内容各教学环节学时分配作业题量备注讲授实验上机习题讨论课外小计第一章绪论11第二章教学模型的来源22第三章化工实验数据的误差分析2462第四章实验结果的图示法11第五章由实验数据求数学模型810184第六章正交实验设计3251第七章均匀实验设计3471合 计2020408八、建议教材及主要教学参考书（1）周玉新. 实验设计与数据处理.第一版.武汉：湖北科学技术出版社，2005年。（2）江体乾.化工数据处理. 第一版.北京：化学工业出版社，1984年。 （3）茚诗秋.丁元，周纪芗等. 第一版.回归分析及其试验设计.华东师范大学出