试验设计课程教学大纲

试验设计课程教学大纲课程英文名称：DesignOfExperiment课程编号：050771课程类型：专业核心课总学时：64学分：3.5适用对象：统计学周学时：4开设学期：第七学期开课单位：数学与系统科学学院先修课程：高等数学、概率论编写依据：2017：2017年7月教材：方开泰，刘民千，周永道，试验设计与建模，高等教育出版社，2011参考书：陈魁，试验设计与分析(第2版)，清华大学出版社，2005徐辰武，章元明，生物统计学与试验设计，高等教育出版社，2015赵选民，试验设计方法，科学出版社，2016李云雁，胡传荣，试验设计与数据处理，化学工业出版社，2008王岩，隋思涟，试验设计与Matlab数据分析，清华大学出版社，2012邱轶兵，试验设计与数据处理，中国科学技术大学出版社，2008任露泉，试验设计及其优化，科学出版社，2015迟全勃，试验设计与统计分析，重庆大学出版社，2015何为，薛卫东，唐斌，优化试验设计方法与数据分析，2012肖怀秋，刘洪波，试验数据处理与试验设计方法，化学工业出版社，2013辛淑亮，试验设计与统计方法，电子工业出版社，2015一、课程教学目的和任务《试验设计》是统计方向重要的专业必修课。它不仅提供如何正确地设计科学试验和收集数据的方法，而且也提供如何正确地整理、分析数据，得出客观、科学的结论的方法。本课程任务使学生能够掌握常用的试验设计原理及设计方法、试验结果的统计分析方法，了解常用的数理统计软件。通过该门课程的学习，可以掌握基本的试验（调查）设计和统计分析方法，为学生毕业论文以及将来从事科研工作打基础。支撑人才培养规格中设计试验、数据分析要求的实现。二、课程教学基本要求通过本课的学习，掌握各试验设计方法的统计思想、设计的构造方法及建模技术，熟悉包括因子试验设计、正交试验设计、最优回归设计、均匀试验设计、计算机试验的设计、序贯设计及混料试验设计等常用的试验设计方法。在对数据资料分类、整理及正确选用统计方法的基础上，结合专业知识，应用数学逻辑作出对研究现象的科学结论。同时使学生具有初步从事科学研究并对其现象进行观察分析的逻辑思维能力。三、课程教学重点和难点重点：掌握各类试验设计的统计思想、构造方法，了解和掌握单因素试验，双因素试验，区组设计，正交表，无交互作用的正交设计，有交互作用的正交设计，信息矩阵和最优准则，超拉丁方抽样，正交超拉丁方设计，超拉丁方抽样，正交超拉丁方设计等设计的基本概念和性质。难点：能够将各类设计与实际问题紧密结合，如何选取适当的设计进行分析，运用设计的优良性准则进行判断，从而做出科学的定论。四、课程教学内容第一章试验设计的基本概念[教学目的]通过本章教学，使学生明确试验设计的基本内容和学习意义，掌握试验设计中常用术语的涵义及其相互区别，了解本门课程的教学要求和学习方法。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握统计模型：方差分析模型，回归模型，非参数回归模型，稳健回归模型[重点难点]重点：统计模型如方差分析模型，回归模型，非参数回归模型，稳健回归模型难点：非参数回归模型，稳健回归模型[教学内容]第一节科学试验第二节统计模型第三节回归分析简介第四节一些有用的数学概念第二章因子试验设计[教学目的]通过本章教学，使学生明确因子试验设计的基本内容，掌握因子试验设计的基本概念。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握单因素试验、双因素试验、区组设计[重点难点]重点：掌握单因素试验，双因素试验，区组设计难点：全面试验与其部分实施，以及各种设计的应用[教学内容]第一节单因素试验第二节模型未知的单因素试验和建模第三节双因素试验第四节区组设计第五节全面试验与其部分实施第三章正交试验设计[教学目的]通过本章教学，使学生掌握正交试验设计的基本概念及概念。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握正交表、无交互作用的正交设计、有交互作用的正交设计[重点难点]重点：正交表、无交互作用的正交设计、有交互作用的正交设计准则[教学内容]第一节正交表第二节无交互作用的正交设计第三节有交互作用的正交设计第四节水平数不等的试验设计第五节用正交表进行设计的原则第六节正交设计的优良性准则第七节非正规正交设计第四章最优回归设计[教学目的]通过本章教学，使学生掌握最优回归设计的基本内容和学习意义，掌握回归设计中常用术语的含义及其相互区别。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握信息矩阵和最优准则D-最优设计，E-最优，A-最优，其他最优准则[重点难点]重点：信息矩阵和最优准则难点：D-最优设计，E-最优，A-最优，其他最优准则[教学内容]第一节信息矩阵和最优准则第二节等价性定理第三节D-最优设计D-最优设计的构造方法第五节最优回归设计的其他准则第五章均匀试验设计[教学目的]通过本章教学，使学生均匀试验设计的性质、基本内容，掌握均匀试验设计的常用术语。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握均匀设计表的构造：基本要素、理论求解、近似解掌握好格子点法及其推广：方幂好格子点法、切割法均匀设计的应用[重点难点]重点：均匀设计表的构造，好格子点法及其推广难点：均匀设计的应用[教学内容]第一节引言第二节总体均值模型第三节均匀性度量-偏差第四节均匀设计表的构造第五节好格子点法及其推广第六节随机优化法.第七节均匀设计的应用第八节正交性与均匀性的联系第六章计算机试验[教学目的]通过本章教学，使学生了解计算机试验的基本内容和学习意义，掌握计算机试验中常用术语的含义及其相互区别。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握超拉丁方抽样，正交超拉丁方设计掌握均匀设计在计算机试验中的应用[重点难点]重点：超拉丁方抽样，正交超拉丁方设计难点：均匀设计在计算机试验中的应用[教学内容]第一节引言第二节超拉丁方抽样第三节均匀设计在计算机试验中的应用第四节对计算机试验诸设计的注记第七章序贯设计[教学目的]通过本章教学，使学生掌握序贯设计的基本内容和学习意义，掌握序贯设计中常用术语的含义及其相互区别。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握单因素优选法掌握响应曲面法：最陡上升法、二阶响应曲面、中心复合设计4.掌握均匀序贯设计[重点难点]重点：单因素优选法、均匀序贯试验难点：响应曲面法：最陡上升法、二阶响应曲面、中心复合设计[教学内容]第一节优选法第二节响应曲面法第三节均匀序贯试验第八章混料试验设计[教学目的]通过本章教学，使学生掌握混料试验设计的基本内容和学习意义，掌握混料试验设计中常用术语的含义及其相互区别。[教学要求]熟悉基本概念与性质掌握常见混料试验设计：单纯形格子点设计、最优回归设计轴设计、Scheffe[重点难点]重点：常见混料设计以及有限制的混料均匀设计难点：混料回归方程检验[教学内容]第一节引言第二节常见混料设计第三节混料均匀设计第四节有限制的混料均匀设计第五节混料回归方程检验五、实践环节(实验总学时：16学时)实验教学基本要求：Excel分析各种多因素完全区组试验设计资料的方法Excel分析平衡不完全区组和裂区试验资料的方法Excel序号实验项目名称实验内容实验类型学时分配演示验证1单因素完全区组试验设计统计分析了解ExcelExcel分析各种单因素完全区组试验设计资料的方法√√42多因素完全区组试验设计统计分析掌握利用Excel分析各种多因素完全区组试验设计资料的方法√√43平衡不完全区组和裂区试验设计的统计分析掌握利用Excel分析平衡不完全区组和裂区试验资料的方法√√44因子试验设计和混杂试验设计统计分析掌握利用Excel分析因子试验设计和混杂试验资料的方法√√4总学时16六、学时分配总学时：64学时章目教学内容教学时数章目教学内容教学