《实验设计与数据处理》教学大纲.docx

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1、实验设计与数据处理教学大纲 实验设计与数据处理教学大纲 （Experiment Design and Data Analysis） 一、基本信息 课程代码： 学分：2 总课时：32 课程性质：硕士专业必修课 适用专业：环境工程 先修课程：高等数学、概率论、线性代数 二、本课程教学目的和任务 本课程是环境工程硕士生的专业课。数据分析作为一种研究手段，主要是通过从系统设计、参数设计和允许误差设计入手，运用一定的物质手段，在人为控制或模拟自然现象的条件下，使环境过程以纯粹的、典型的形式表现出来，以便进行观察、研究、探索环境本质及其规律，使试验设计建立在统计理论基础之上，试验设计与数据处理相并重。 三

2、、大纲的教学体系 以课堂教学和上机操作为主，采用多媒体教学，辅以课堂讨论、专题讲解等内容。主要开展环境试验的优化设计、环境数据的展示分析、环境数据的比较分析、环境数据的关系分析、环境数据的类别分析、环境数据的序列分析、环境数据的序列分析、正交试验的数据分析、回归分析、数据分析软件学习等内容。 四、教学内容及要求 第一章环境实验设计与数据处理概论 要求掌握（1）环境试验研究的目的与任务；（2）环境试验研究的类型；（3）环境试验研究的程序 重点内容：准确理解环境试验研究类型的区分；理解环境试验研究的设计步骤，以及试验设计的基本要求。 难点内容：理解环境试验因子、水平、处理、重复、响应指标等要素，了

3、解准确度、精密度等概念。 第二章环境试验的优化设计 要求掌握（1）非均分设计；（2）黄金分割设计；（3）纵横对折设计；（4）平行线设计；（5）环境试验的正交设计；（6）环境试验点均匀设计；熟悉单因子、双因子优选设计的基本方法，熟悉正交表的定义和类型；了解均匀设计与正交设计的区别。 重点内容：正交试验的设计步骤，常见的正交设计运用方法，均匀设计的步骤 难点内容：了解分数法设计；旋升设计；逐步提高设计；陡度法设计；单纯形法设计等。 第三章环境数据的展示分析 要求掌握（1）频数频率分布表；（2）茎叶图和箱线图；（3）轮廓图和雷达图；（4）概率密度和分布函数。熟悉常用的概率分布函数；了解正态分布。 重

4、点内容：离散型概率分布和连续型概率分布的条件和数字特征，正态分布的概率密度函数及特点。 难点内容：了解空间序列数据的展示分析，联合概率分布和随机变量的函数。 第四章环境数据的比较分析 要求掌握（1）假设检验和方差分析的定义；（2）t检验；（3）2检验；（4）F检验；（5）方差分析定义；（6）协方差定义；熟悉单因子方差分析。 重点内容：正态分布检验；双因子方差分析。 难点内容：无交互作用的双因子方差分析；协方差分析应用。 第五章环境数据的关系分析 要求掌握（1）相关分析的类型；（2）偏相关分析的定义；（3）复相关分析的定义；（4）典型相关分析的定义。 重点内容：主成份分析的步骤、对应分析步骤。

5、难点内容：对应分析在环境研究中的应用。 第六章环境数据的类别分析 要求掌握（1）系统聚类分析的原理和步骤；（2）模糊聚类分析的原理；（3）Fisher判别分析原理；（4）距离判别分析原理。 重点内容：系统聚类分析在环境研究中的应用。 难点内容：模糊聚类分析的步骤。 第七章环境数据的序列分析 要求掌握（1）物元分析的定义；（2）投影寻踪的概念与特点；（3）分形的定义；（4）分数维数的种类。 重点内容：物元分析在环境研究中的应用。 难点内容：分形分维在环境研究中的应用。 第八章正交试验的数据分析 要求掌握（1）单个响应指标的饱和正交分析；（2）无重复正交试验点方差分析。 重点内容：多个相应指标的饱

6、和正交分析、交互作用的正交试验直观分析。 难点内容：混合型正交试验设计的分析。 第九章回归分析 要求掌握（1）最小二乘估计的定义；（2）多元线性回归；（3）多项式回归；熟悉最优回归方程和响应面分析。 重点内容：关于参数的线性模型、非线性回归。 难点内容：回归模型的检验、逐步回归法。 第十章数据分析软件学习 要求掌握（1）origin基本操作；（2）二位图形绘制；（3）origin中excel的应用；（4） 多层origin绘图；熟悉origin数据的非线性拟合。 重点内容：三维图形绘制、layout的使用。 难点内容：数据分析、origin中的程序。 五、教学时数分配表 考核方式：开卷考试 成

7、绩评定标准：平时相关专题讨论成绩占总成绩中的30，期末考试成绩占总成绩的70；根据学校教务处的规定，成绩评定为百分制。 七、教材及主要参考书 指定教材：张晟，陈玉成，环境试验优化设计与数据分析，化学工业出版社，2022。 参考书目：1、蒋至刚，生物实验设计与数据分析（翻译版），高等教育出版社，2022。 2、（美）Douglas C.Montgomery，实验设计与分析，中国统计出版社，1998。 3、杨得，试验设计与分析，中国农业出版社，2022。 4、周剑平，精通origin 7.0，北京航空航天大学出版社，2022。 八、其它说明 实验设计与数据处理为环境工程硕士生的专业基础课；数据处理分析内容深广，一些难点问题列为课外自学内容，并补充相关专题内容。根据实际研究生对课程的理解程度， 故教学内容的深度可以有所差异。任课教师根据具体情况对每章的内容进行处理。 执笔人: 张轶，王齐