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试验设计与优化教学大纲Experimental Design and OptimizationSyllabus 课程代码：01学分：2学时：其中：讲课学时：26 实践或实验学时：上机学时：8先修课程：要求先修完无机化学、分析化学、高等数学适用专业：化学、化学教育、化学工艺、制药工程建议教材：自编教材开课系部：化学与生物工程系一、课程的性质与任务课程性质：试验设计与优化是研究试验设计方法与实验数据分析方法的一门应用数学课程,主要内容包括试验设计的正交设计方法与其它的一些常用优化方法;本课程是化学专业本科班专业基础课,选修课程;课程任务：学完本课程后,可使学生掌握基本的数据处理方法,并用它来设计实验、优化实验;学生要会处理实验数据并能独立设计试验,并为学生在以后的学习、科研或工作中灵活运用打下坚实的基础;二、课程的基本内容及要求第一章统计学基础课程教学内容：1. 正态分布绪论基本概念真值基本单位和标准参考物质加和号的运算随机误差的正态分布正态分布表的使用正态分布的数字特征;2．分析结果的合理表达有限次测定的统计处理区间估计和分析结果的表达预测分析数据和置信度总体平均值的区间估计测定结果不确定度和分析结果的表达有效数字的取舍课程的重点、难点：重点：1.正态分布的数字特征2.总体平均值的区间估计难点：1.数字的正态分布2.分析数据的表达方法课程教学要求：1．了解正态分布相关的基本概念以及正态分布的数字特征;2．理解真值基本单位和标准参考物质,随机误差的正态分布,分析数据的表达方法;3．掌握正态分布表的使用,学会预测分析数据的置信度及总体平均值的区间估计;第二章数据的统计检验课程教学内容：1．偶然误差的检验概况小概率事件原则方差的检验;2．系统误差的检验t检验方差检验离群值的检验课程的重点、难点：重点：1．各种检验基础思想2．各种检验基础思想难点：1．方差的检验2．t检验课程教学要求：1．了解偶然误差检验和系统误差检验的方法;2．理解误差检验和系统误差检验的基础思想;3．掌握t检验和方差检验及离群值检验的方法;第三章方差分析课程教学内容：1．单因素方差分析变差平方和的加和性单因素试验的方差分析;2．二因素方差分析双因素试验的方差分析课程的重点、难点：重点：双因素实验的方差分析难点：1．两因素交叉分组全面试验的方差分析2．变差平方和的加和性课程教学要求：1．了解两两多重比较问题;2．理解单因素与双因素有重复问题与无重复问题进行方差分析的基本原理;3．掌握方差分析的基本原理及分析方法;第四章试验数据的回归分析课程教学内容：1．一元线性回归基本概念一元线性回归;2．多元线性及多项式回归多元线性回归非线性回归课程的重点、难点：重点：1．一元线性回归2．多元线性回归和多项式回归难点：1．非线性回归的线性转化2．多项式回归课程教学要求：1．了解一元及多元线性回归的基本概念;2．理解多元线性回归和非线性回归的问题;3．掌握一元及多元线性回归方程的建立和检验的方法;第五章正交试验设计课程教学内容：1．正交试验设计和正交表基本概念;2．正交试验设计结果的直观分析正交试验设计结果的直观分析;3．正交试验设计结果的均衡评定正交试验设计结果的均衡评定4．正交试验设计结果的方差分析正交试验设计结果的方差分析课程的重点、难点：重点：1．进行正交试验设计的方法2．条件求和及极差的计算3．进行正交试验结果的均衡评定4．正交试验设计结果的方差分析难点：1．正交性和正交表2．直观分析结果的表述3．评分法和均衡评定4．变差平方和的计算课程教学要求：1．了解多指标问题的各种解决方法;2．理解正交试验设计的方法;3．掌握正交表的使用,会用直观分析与方差分析方法分析试验结果;第六章均匀设计课程教学内容：1．均匀设计和均匀表均匀设计表;均匀设计的基本步骤;2．均匀设计的结果处理均匀设计的应用;课程的重点、难点：重点：1．进行均匀设计2．进行均匀设计并对实验结果进行分析难点：1．均匀设计表的选择2．均匀设计结果分析时,回归方程的建立和规划求解课程教学要求：1．了解多元回归分析方法;2．理解均匀设计的步骤与结果分析;3．掌握均匀表的使用,会构造一张均匀表;第七章回归正交试验设计课程教学内容：1．回归正交试验设计的方法一次回归正交试验设计;2．回归正交试验设计的结果处理一次回归正交试验设计的结果分析;课程的重点、难点：重点：1．进行一次回归正交试验设计2．进行一次回归正交试验设计并分析其结果难点：1．一次回归正交试验设计正交表的填写2．回归方程的计算方法课程教学要求：1．了解多指标问题的各种解决方法;2．理解正交试验设计的方法;3．掌握正交表的使用及正交试验设计的方法,会用直观分析与方差分析方法分析试验结果;三、实践教学要求通过上机实践,本课程要求学生在真正意义上掌握正交试验设计的直观分析、方差分析方法与解决正交设计表头问题的方法,熟悉正交设计与均匀设计的应用条件及区别;四、课程学时分配五、大纲说明1、在本门课程的教学过程中主要采用多媒体教学方法,结合上机实践,利用理论与实际相结合的方法,才能使学生掌握正交试验设计的直观分析、方差分析方法与解决正交设计表头问题的方法;2、考核方式：考查,最终考核70%、平时考核包括上机、作业、小测验、提问、出勤等占30%；3、本教学大纲课程内容的第1-2章是基础性内容,教师可多参考一些数理统计方面的书籍和文献,使其丰富并易于接受；第3-7章讲解时尽量与实验结果结合,要求学生掌握基本理论,并且能够灵活应用;课程进行时可以根据所选教材适当增减内容,安排习题内容;六、参考书目1．试验设计与数据处理,李云雁、胡传荣编,化学工业出版社,出版时间2008年;2.数理统计在分析化学中的应用, 高俊杰等编,校外讲义;3.试验设计与数据处理, 编,中国科学技术大学出版社,出版时间2008年;4.试验设计与数据处理,, 编,东南大学出版社, 出版时间2008年;5．均匀设计,方开泰主编,高等教育出版社,出版时间1988年;6．实验设计与分析,袁志发主编,高等教育出版社,出版时间2000年;七、制定人：审定人：批准人：。
《试验设计与数据处理》教学大纲课程编码：0413105002课程名称：试验设计与数据处理学时/学分：24/1.5先修课程：《高等数学》适用专业：化学工程与工艺、制药工程、化学开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是面向化学工程与工艺、制药工程及化学专业学生的专业选修课程。
2．课程任务：本课程的基本任务是在学生学习《高等数学》等专业基础课程的前提下，向学生介绍工程技术和科研试验中常用的试验设计与数据处理方法，为其后续专业实验、毕业论文环节的顺利进行打下良好基础。
二、课程教学基本要求通过本课程的教学，使学生了解并掌握科学试验中试验前的试验方案设计以及对试验所获得数据进行分析和处理的基本理论和知识，学会使用科学的试验设计方法设计试验并对试验得到的大量数据进行正确的分析和处理，同时能够合理地设计试验，使试验次数尽可能少并在较短的时间内以较少的成本来达到预期的试验目标，进而摸索出较优的工艺条件或配方。
通过培养学生合理设计化学工程试验，并对试验数据进行科学分析和处理的技能，最终达到提高学生分析问题和解决问题的能力（如确定最优工艺条件或配方）的目的。
成绩考核形式：期末成绩（70%）＋平时成绩（作业、课堂提问等）（30%)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求了解试验设计与数据处理的概念和发展，学习此门课程的目的与意义；掌握试验设计的三个基本要素。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生能准确理解指标、因素、水平等基本概念，掌握试验设计与数据处理的基本要素。
3.教学重点和难点教学重点是试验设计的基本要素。
教学难点是试验设计中因素与水平的选取原则。
4.教学内容（1）试验与试验设计的基本概念（2）试验设计与数据处理的发展概况（3）试验设计的基本要素主要知识点：指标；因素；水平。
（4）试验设计与数据处理的目的第二章试验数据的误差分析1.教学基本要求理解误差分析的重要性，各种试验误差的来源，误差理论的基本问题，掌握误差的检验与控制方法；掌握有效数字的修约标准与运算规则；能够运用误差的传递公式判断间接测量或函数误差的主要来源，选择合适的测量仪器或方法；能够根据具体情况运用合适的方法对数据进行显著性检验，并对数据中可能存在的异常值进行检验和处理。
试验优化设计与分析(教材)成果总结成果完成人：任露泉，丛茜，杨印生，李建桥，佟金成果完成单位：吉林大学推荐等级建议：二等奖1.立项背景在现代社会实现过程和目标的最优化，已成为解决科学研究、工程设计、生产管理以及其他方面实际问题的一项重要原则。
试验优化技术因其具有设计灵活、计算简便、试验次数少、优化成果多、可靠性高、适用面广等特点，已成为现代设计方法中一个先进的设计方法，成为发达国家企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员的必备技术，它对于创造利润和提高生产率起着巨大的作用。
因此在我国为了赶超世界先进水平，促进科研、生产和管理事业的发展，编著相关教材，大力推广与应用试验优化技术，不仅具有普遍的实际意义，也具有一定的迫切性。
20世纪80年代初，鉴于国民经济建设实践和科学技术研究中对试验优化技术的广泛需求，为推动教学改革、提高教学质量，任露泉教授对试验优化理论与技术进行了深入系统研究，为本科生开设了“试验设计”课程，为研究生开设了“试验优化技术”课程，并于1987年由机械工业出版社出版了教材《试验优化技术》，产生了很高的学术与技术影响。
2001年任露泉教授在《试验优化技术》一书的基础上编著了《试验优化设计与分析》教材，由吉林科技出版社出版发行。
该教材是对1987年出版的《试验优化技术》的修改、补充和发展。
作者根据对试验优化的教学和科研应用的多年实践与体会，为适应读者学习与使用的实际需要，调整修改了原书中的部分内容和一些方法的设计程式；补充了一些试验优化设计的新方法、新技术；增添了试验优化的一些最新应用实例；并增加了试验优化分析一篇。
本教材2001年获吉林省长白山优秀图书一等奖，2002年被遴选为教育部全国研究生教学用书，再次出版发行，2004年获吉林省教学成果一等奖。
2.教材内容本教材万字，共分三篇二十一章。
第一篇试验设计，除正交设计、干扰控制设计与数据处理等常用技术外,还介绍SN比设计、均匀设计、广义设计、调优运算及稳健设计等正交试验设计技术的拓广应用和现代发展的最新方法；第二篇回归设计，除各种回归的正交设计、旋转设计、饱和设计、多项式设计、还介绍多次变换设计、交互作用搜索设计、混料设计以及D-最优设计等回归设计技术的进一步完善与最新应用技术；在第三篇试验优化技术分析中,介绍了试验数据处理过程中经常遇到的难题及其解决办法，数据分析的最新研究成果及其应用实例。
品检中的试验设计与优化方法在品质检验过程中，试验设计与优化方法起到了至关重要的作用。
试验设计是通过科学系统的方法来确定实验所需的因素水平及其组合，优化方法则是通过对实验结果进行数据分析，进一步改进和优化产品的品质。
本文将介绍品质检验中常用的试验设计方法和优化方法，并探讨其在品质管理中的应用。
在品质检验中，试验设计的目标是最大限度地获取信息并减少不确定性。
常用的试验设计方法包括全因子试验设计、Taguchi方法和响应面试验设计。
全因子试验设计是一种全面考虑因素之间相互关系的设计方法。
它通过研究多个因素对产品品质的影响，找出最优的因素水平组合，从而最大化产品的品质。
全因子试验设计的优点在于能够确定各个因素的主效应和交互效应，最大化了获取信息的能力。
然而，该方法需要进行大量的试验，时间和资源成本较高。
Taguchi方法是一种在相对较少的试验次数下评估多个因素的方法。
它通过对因素水平的选择和优化，使产品对于外界因素的不敏感，提高产品的鲁棒性。
Taguchi方法的优点在于试验次数较少，效率较高。
但是，该方法无法确定因素的主效应和交互效应，难以评估因素对产品品质的影响程度。
响应面试验设计是一种结合全因子试验设计和数学建模的方法。
它通过对多个因素进行全面的试验设计，并基于试验结果建立数学模型，来预测和优化产品的品质。
响应面试验设计的优点在于能够快速定位最优的因素水平组合，减少试验次数和资源成本。
然而，该方法的准确性取决于对产品品质的数学模型的准确描述。
除了试验设计，优化方法也是品质检验中非常重要的一部分。
优化方法可以根据试验结果分析出的问题，作出相应的改进和优化措施。
常用的优化方法包括统计分析、六西格玛等。
统计分析可以通过对试验结果的数据进行分析，找出问题所在，并确定改进措施。
统计分析的优点在于能够基于数据进行决策，减少主观因素的干扰。
六西格玛是一种以缩小品质变异为目标的方法。
它通过分析问题的根本原因，确定关键因素并采取控制措施，以减少品质问题的发生。
东北农业大学2017年博士研究生入学考试初试自命题科目考试大纲东北农业大学研究生院2017年1月目录12001 试验设计与参数优化.............................................................................................................................22002 兽医基础课 ...............................................................................................................................................42003 食品生物化学...........................................................................................................................................62004 高级蔬菜生理学 ......................................................................................................................................82005 动物生物化学...........................................................................................................................................92006 作物生理生态...........................................................................................................................................112008 牧草学......................................................................................................................................................122009 分子生物学 ............................................................................................................................................132010 经济理论与政策 ...................................................................................................................................172011 传热传质学 ............................................................................................................................................182012 运筹学....................................................................................................................................................192013 农业水土工程概论...............................................................................................................................202014 现代控制理论........................................................................................................................................212017 遗传学......................................................................................................................................................232018 动物营养学 ............................................................................................................................................242019 土壤学......................................................................................................................................................252020 施肥技术.................................................................................................................................................262021 环境修复原理与技术.......................................................................................................................... 2022 生态学......................................................................................................................................................27292023 微生物学.................................................................................................................................................303001 高等农业机械学 ...................................................................................................................................313002 植物生理学 ............................................................................................................................................333003 微生物学.................................................................................................................................................343004 生物化学.................................................................................................................................................363005 细胞生物学与发育生物学.................................................................................................................373006 农田水利学 ............................................................................................................................................383007 高等电力系统分析...............................................................................................................................403008 可再生能源工程 ...................................................................................................................................413009 粮油贮藏与加工 ................................................................................................................................... 3010 农畜产品加工........................................................................................................................................42433011 畜产品加工 ............................................................................................................................................453012 作物栽培学与耕作学..........................................................................................................................473013 蔬菜学......................................................................................................................................................493014 兽医药理学与病理生理学.................................................................................................................523015 兽医微生物学........................................................................................................................................533016 兽医外科学与内科学..........................................................................................................................563017 农业经济管理........................................................................................................................................593018 林业经济管理........................................................................................................................................623019 动物遗传学 ............................................................................................................................................633020 饲料与饲养学........................................................................................................................................ 3021 农业系统工程........................................................................................................................................64653022 作物育种学 ............................................................................................................................................663024 兽医专业课 ............................................................................................................................................693025 草地资源学 ............................................................................................................................................703027 动物生产学 ............................................................................................................................................713030 农业生态学 ............................................................................................................................................723031 作物生理学 ............................................................................................................................................733032 高级植物营养学 ...................................................................................................................................743033 污染环境生物修复工程 .....................................................................................................................763034 农业生态综合测试............................................................................................................................... 3035 农业气象学 ............................................................................................................................................77793036 环境微生物学........................................................................................................................................科目代码：2001 科目名称：试验设计与参数优化一、考试要求主要考察考生是否掌握了试验设计与参数优化的基本概念、基本理论和基本方法，包括试验设计、假设检验、参数估计、方差分析、因子（素）、响应函数等的基本概念，试验设计的基本内容、步骤和原则，多因子多水平因析试验、比较试验、正交试验、响应曲面法等的方案设计、数据处理、结果分析与参数优化等方法，以及是否具备运用基本概念、基本理论和基本方法，分析解决实际工程试验建模、影响机理分析、工艺方案优化、结构和运用参数优化等问题的能力。
《试验设计与优化》考试大纲
课程代码：0610124621
课程名称：试验设计与优化
学分：2 总学时：34 实验学时：8
适用专业：化学
一、考试对象
修完该课程所规定内容的化学本科学生。
二、考试目的
通过该课程的学习，可使学生掌握基本的数据处理方法，并用它来设计实验、优化实验。
学生要会处理实验数据并能独立设计试验，并为学生在以后的学习、科研或工作中灵活运用打下坚实的基础。
三、命题的指导思想和原则
命题的指导思想：全面考查学生对本课程的基本原理、基本概念和主要知识点学习、理解和掌握的情况。
命题的原则：题型尽可能多样化，题目数量多、份量小，范围广，最基本的知识一般要占60%左右，稍微灵活一点的题目要占30%左右，较难的题目要占10%左右。
其中绝大多数是中小题目，即使大题目也不应占分太多，应适当压缩大题目在总的考分中所占的比例。
客观性的题目应占比较重的份量。
四、考核知识点和考核要求：
第一章统计学基础
考核知识点：
1.正态分布的数字特征
2.总体平均值的区间估计
3.分析数据的表达方法
考核要求：
1．了解正态分布相关的基本概念以及正态分布的数字特征。
2．理解真值基本单位和标准参考物质，随机误差的正态分布，分析数据的表达方法。
3．掌握正态分布表的使用，学会预测分析数据的置信度及总体平均值的区间估计。
第二章数据的统计检验
考核知识点：
1．方差的检验
2．t检验
考核要求：
1．了解偶然误差检验和系统误差检验的方法。
2．理解误差检验和系统误差检验的基础思想。
3．掌握t检验和方差检验及离群值检验的方法。
第三章方差分析
考核知识点：
1．两因素交叉分组全面试验的方差分析
2．变差平方和的加和性
考核要求：
1．了解两两多重比较问题。
2．理解单因素与双因素有重复问题与无重复问题进行方差分析的基本原理。
3．掌握方差分析的基本原理及分析方法。
第四章试验数据的回归分析
考核知识点：
重点：
1．一元线性回归
2．多元线性回归和多项式回归
考核要求：
1．了解一元及多元线性回归的基本概念。
2．理解多元线性回归和非线性回归的问题。
3．掌握一元及多元线性回归方程的建立和检验的方法。
第五章正交试验设计
考核知识点：
1．进行正交试验设计的方法
2．条件求和及极差的计算
3．进行正交试验结果的均衡评定
4．正交试验设计结果的方差分析
考核要求：
1．了解多指标问题的各种解决方法。
2．理解正交试验设计的方法。
3．掌握正交表的使用，会用直观分析与方差分析方法分析试验结果。
第六章均匀设计
考核知识点：
1．进行均匀设计
2．进行均匀设计并对实验结果进行分析
考核要求：
1．了解多元回归分析方法。
2．理解均匀设计的步骤与结果分析。
3．掌握均匀表的使用，会构造一张均匀表。
第七章回归正交试验设计
考核知识点：
1．进行一次回归正交试验设计
2．进行一次回归正交试验设计并分析其结果
考核要求：
1．了解多指标问题的各种解决方法。
2．理解正交试验设计的方法。
3．掌握正交表的使用及正交试验设计的方法，会用直观分析与方差分析方法分析试验结果。
五、题目类型
试题比例：基本概念30%，综合分析与应用30%，理论计算40%。
难度等级：一般难度。
试题类型：
1．填空题
2．单选题
3．判断题
4．简答题
5．计算题
六、考试方法和考试时间
1．考试方法：闭卷考试
2．记分方式：百分制，满分为100分3．考试时间：120分钟。
