试验设计方法_电子科技大学_中国大学MOOC(慕课)

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试验设计方法

开课时间： 2021年09月01日 ~ 2022年10月01日

学时安排： 3-5小时每周

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课程详情

课程评价(579)

spContent=《试验设计方法》是自然科学研究方法论领域中的一个分支学科。它是一项通用技术，是国内外许多重点大学化学、化工、电子、机械、材料包括管理等类专业的专业技术基础课程，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。

《试验设计方法》是自然科学研究方法论领域中的一个分支学科。它是一项通用技术，是国内外许多重点大学化学、化工、电子、机械、材料包括管理等类专业的专业技术基础课程，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。

—— 课程团队

课程概述

试验设计方法是自然科学研究方法论领域中一个分支学科。正确设计试验方案并对所获得的实验数据进行科学的统计分析是每个研究工作者必须具备的基本功。应用科学的试验设计方法，可以以最少的人力、物力消耗，取得更多、更好的科研成果，达到多、快、好、省建设社会主义的目的。其任务是让学生掌握近代最常用、最有效的几种试验设计方法的基本原理及其在化学、电子、材料和机械等领域中应用的基本方法。

授课目标

开设《试验设计方法》课程的目的是使学生掌握用科学的方法去安排试验，处理试验结果，以最少的人力和物力消耗，在最短的时间内取得更多、更好的生产和科研成果的技术方法。

课程大纲

绪论

课时目标：1学时(理论教学部分)

1.1试验设计方法在科学技术发展中的地位和作用。

1.2试验设计方法的起源。

1.3我国试验设计方法的发展和现状。

1.4使用试验设计方法的目的、内容和应用。

1.5试验设计方法是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。

正交试验基本方法

课时目标：5学时(理论教学部分)

2.1多因素试验问题、正交试验、正交表符号的意义。

2.2因素、水平、自由度、试验指标、交互作用。均衡分散性、整齐可比性、自由度选表原则、表头设计。

2.3正交表的特点、用正交表安排试验及结果分析。正交试验的步骤。

正交试验结果的统计分析--方差分析法

课时目标：6学时(理论教学部分)

3.1正交试验的实际工作意义。正交试验的应用范例。

3.2正交试验方差分析法。试验数据构造模型。方差分析建立的基础。参数估计、变差平方和分解公式、自由度分解公式及相应的计算公式。

3.3方差分析的必要性，显著性检验，方差分析表。方差分析的一般步骤。

3.4有交互作用的方差分析。有重复试验的方差分析方法，两类误差的物理意义。方差分析的精度。

3.5缺落数据的弥补。

多指标问题及正交表在试验设计中的灵活运用

课时目标：3学时(理论教学部分)

4.1多指标问题的两种处理方法。

4.2水平数不同的正交表的使用及结果分析。并列法、拟水平法。

4.3混合水平有交互作用的正交试验。活动水平法，组合因素法。

4.4正交分割试验法。分级因素、正交分割试验的方差分析表。

4.5部分追加试验。配比试验和寿命试验。误差与重复。

4.6特殊类型二水平和三水平正交表及交互作用表的构造。

优选法基础

课时目标：3学时(理论教学部分)

5.1优选法的基本步骤、优化判据、目标方式、优化计算。

5.2单因素优选法：黄金分割法、平分法、分数法。

5.3多因素降维法：等高线法、纵横对折法、平行线法。

回归分析法

课时目标：4学时(理论教学部分)

6.1两种不同的变量关系，回归分析。

6.2一元线性回归方程度建立、显著性检验、预报和控制。非线性回归方程的线性化。

6.3多元线性回归方程度建立、显著性检验、偏回归平方和。

均匀设计法

课时目标：2学时(理论教学部分)

7.1均匀设计表、均匀设计使用表、试验方案的设计。

7.2试验结果的处理－回归方程度建立。应用举例。

单纯形优化法

课时目标：3学时(理论教学部分)

8.1基本单纯形：双因素基本单纯形、直角单纯形、双水平单纯形。

8.2改进单纯形、加权形心法、控制加强形心法。单纯形的收敛。

8.3单纯形参数的选择。初始单纯形的构成：Long系数法、均匀设计表法。

8.4单纯形方法应用范例。

实验一、镍铁合金电镀最佳配方和工艺条件的优化

课时目标：4学时(实验教学部分)

实验一和实验二均有《试验设计方法》实验指导书。实验一只给出了因素－水平表，实验方案要求学生根据学生在理论课所学到的知识，自己拟订。学生的实验方案可以不同，但最好的实验结果必须是相同的。

实验二、统计分析应用软件在优化试验设计中的应用

课时目标：8学时(实验教学部分)

实验二要求学生根据实验指导书的内容，学会现代统计分析应用软件的使用，一方面是验证教材中的范例；另一方面要求学生将这些软件应用到实验一的方案指导和结果分析中。

上机实验1、用“正交设计助手”进行正交实验的极差分析和方差分析

上机实验2、用“正交设计助手”处理带交互作用的正交试验问题

上机实验3、minitab进行正交实验的方差分析

上机实验4、minitab处理多元回归分析问题

上机实验5、“均匀设计”软件解决均匀设计问题的一般流程

上机实验6、用DPS数据处理系统处理正交实验及回归分析

实验三、综合设计、研究性试验

课时目标：16学时(实验教学部分)

实验三要求学生根据课程设计个人课题的要求，利用所学的"试验设计方法"的知识，科学地设计试验方案。对所选用的优化试验设计方法，处理试验结果，得到相应的最佳条件。

该实验重点突出对学生创新思维和独立分析问题能力的培养。

展开全部

预备知识

(1) 正交试验法：

要求学生掌握正交实验法的基本原理，能熟练地运用正交实验法安排多因素多水平多指标的正交实验，正确地运用自由度选表原则，选择适当的正交表来安排正交实验，并能用极差分析法、方差分析法分析实验结果。掌握多指标问题及正交表在试验设计中的灵活应用方法。掌握混合水平正交试验设计方法，活动水平法，组合因素法及正交分割试验的原理及实施方法。

(2) 优选法基础：

掌握优选法的基本原理，掌握黄金分割、平分法，多因素降维法进行试验设计的原理及应用。

(3) 回归分析法：

掌握一元线性回归、多元回归、正交多项回归方程建立的基本方法。

(4) 均匀设计法及单纯形法：

掌握均匀设计法的基本原理及应用。掌握单纯形优化法的基本原理，单纯形法优化法的参数选择及应用。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。

电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。

认证证书申请注意事项：

1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。

参考资料

书名	作者	出版社	时间
回归分析法	冯士雍	科学出版社	1974
正交表的构造	杨子胥	东北人民出版社	1978
数值计算方法	冯康	国防工业出版社	1978
正交设计的数学理论	马希文	人民教育出版社	1981
优选学	华罗庚	辞学出版社	1981
实验设计法	魏锡,王世芳译, 田口玄一(日)著	机械工业出版社	1987
分析工作者用统计学	王克谦,张华山译,Caulcutt R.(美)著	科学出版社	1989
分析测试数据统计处理中计算机的应用	秦建侯	化学工业出版社	1990
试验设计与数据分析	项可风	上海科技出版社	1991
化工中的优化方法	邓正龙	化学工业出版社	1992
实验设计与分析（第三版）	陈荣昭, 汪仁官译, Montgomery(美)著	中国统计出版社	1998
正交与均匀试验设计	方开泰	科学出版社	2001
医学实验设计与统计分析	王仁安	北京医科大学出版社	2001
工程师和科学家实用统计分析——基于计算机的方法	J. Wesley Barnes	清华大学出版社	2002
试验设计与分析	杨德	中国农业出版社	2002
回归设计及多元统计分析	白厚义	广西科学技术出版社	2003
SPSS实用统计分析	郝黎仁	中国水利水电出版社	2003
实用统计方法与SAS系统	高惠璇	北京大学出版社	2004
理工科概率统计（第7版）/英文版	Wolpole	清华大学出版社	2004
实验设计与数据处理	刘振学	化学工业出版社	2005
试验设计与分析（第2版）	陈魁	清华大学出版社	2005
最优化理论与算法	陈宝林	清华大学出版社	2005
试验设计与数据处理	李云雁	化学工业出版社	2005
试验设计方法	赵选民	科学出版社	2006
组合数学（第四版）	卢开澄	清华大学出版社	2006
运筹学	钱颂迪	清华大学出版社	2006
试验设计与SPSS应用	王颉	化学工业出版社	2007
实用统计分析及其DPS数据处理系统	唐启义	科学出版社	2007
试验设计与分析（第六版）/英文版	Montgomery	人民邮电出版社	2007
Design of Experiments: A Realistic Approach (second edition)	Virgil Lee Anderson	McGraw-Hill	1973
Probability & statistics for engineers & scientists	Ronald E. Walpole	Macmillan	1978
Quality Engineering Using Robust Design	Phadke, M.S.	Prentice Hall	1989
Design and analysis: a researcher's handbook	G Keppel	Prentice-Hall	1991
Design of Experiments: A No-name Approach	homas J. Lorenzen	CRC Press	1993
Optimal design of experiments	Pukelsheim, Friedrich	John Wiley	1993
Statistical Analysis for Engineers and Scientists：A Computer-Based Approach	J. Wesley Barnes	Mcgraw-Hill	1994
Handbook of statistical methods for engineers and scientists (second edition)	Harrison M Wadsworth	McGraw-Hil	1997
Mathematical handbook for scientists and engineers : definitions, theorems, and formulas for reference and review	Granino A	Dover Publications	2000
Applied Statistics for Engineers and Scientists: Using Microsoft Excel and Minitab	DM Levine	Prentice Hall	2001
Practical experiment designs for engineers and scientists	William J. Diamond	Wiley	2001
Reliability Improvement with Design of Experiments	Lloyd W. Condra	CRC Press	2001
Design of experiments for engineers and scientists	Jiju Antony	MA Butterworth-Heinemann	2003
Introduction to probability and statistics for engineers and scientists (third edition)	Sheldon M Ross	Elsevier Academic Press	2004
Design and Analysis of Experiments(sixth edition)	Montgomery	John Wiley & Sons	2004
Statistics for Engineers and Scientists	WC Navidi	McGraw-Hill	2006
Probability and Statistics for Engineers and Scientists (seventh Edition)	Wolpole	Prentice Hall	2006

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