机械工程专业的试验设计与数据处理课程

《试验设计与数据处理》课程思政探索与实践发布时间：2023-03-16T08:22:04.426Z 来源：《中国科技信息》2022年10月第20期作者：冯振, 陈丰君，陈贺贺[导读] 在深化新时代学校思想政治理论改革创新的背景下，冯振, 陈丰君，陈贺贺河南工学院材料科学与工程学院，河南新乡 453003摘要：在深化新时代学校思想政治理论改革创新的背景下，本文针对我校材料类专业的基础必修课程《试验设计与数据处理》，通过分析本课程的课程思政教学现状，从课程思政建设策略、教学方法、考核方式等方面对本课程的课程思政建设进行探索与实践。

关键词：课程思政；试验设计与数据处理；教学实践；教学改革习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上明确指出：“高校立身之本在于立德树人”、“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[1]。

《试验设计与数据处理》该学科涉及到化学、数学、统计学、计算机等多门学科，内容涵盖方案的优化、理论公式的推导和计算、试验结果的统计与分析以及计算机软件的应用。

内容多、公式多、计算多等特点，决定了该课程本身的繁杂性[2]。

如何把课程思政教育“立德树人”这一理念融入这门课程的教学工作过程中是个难点，本文针对这一问题进行探索、实践和总结分析。

1 试验设计与数据处理课程思政目标试验设计与数据处理虽然归于数理统计的范畴，但它也属于应用技术学科，具有很强的实用性[3]。

实施试验设计与数据处理课程思政的目的在于：一是使学生掌握试验设计与数据分析的基本原理和基本方法；二是使学生掌握试验设计（正交设计、均匀设计、配方设计）及数据分析（误差分析、直观分析、方差分析、回归分析）等内容，并具备熟练运用Excel进行数据分析的能力；三是要求教师在教学过程中注重提升课程思政意识和职业素养，在传授课程知识的同时，充分挖掘该课程中的思政元素，培养学生树立正确的三观，努力做到“全员育人、全程育人、全方位育人”，提升学生的知识、素质和能力。

“试验设计与数据处理”课程教学改革的实践与思考作者：杜春华来源：《教书育人·高教论坛》2008年第09期“试验设计与数据处理”课程具有公式多、计算多、图表多等特点，涉及较多概率论基础知识，课程本身的繁杂性决定了理解和掌握起来难度较大。

基于此特点，程江峰[1]从商业统计软件的选用、课件制作、上机操作和完善考试的角度介绍了教学新思路。

笔者基于给青岛农业大学制药工程、药学两专业学生的授课实践，从改革教学内容次序、教学方法及考试策略等方面谈谈思考和实践。

改革教学内容次序基于数据处理技术总是伴随试验设计方法出现的考虑，统编教材《试验设计与数据处理》先介绍了数据处理部分，即试验数据的误差分析、方差分析和回归分析，该部分需要概率论、数理统计等数学理论和知识作基础；然后介绍试验设计部分，即单因素试验、双因素试验、正交试验以及均匀试验设计方法，一些内容需要应用数据处理部分得出的结论。

考虑到学生数学课学时相对不足，概率论、数理统计的知识基础薄弱，部分学生必然产生胆怯心理，进而可能演化为难以理解、学生厌学、课堂枯燥乏味、教师厌教的悲惨局面。

第一次课大部分学生显露出的忧虑情绪证实了我们的预测。

若不能较早地消除学生的疑虑，势必会影响到接受和应用效果。

我们在编写教学大纲时对教学内容作了大胆的调整，即按照由简单到复杂、由浅入深的思维发展规律，先讲单因素试验、双因素试验、正交试验、均匀试验设计等常用试验设计方法及其常规数据处理方法、再讲误差理论、方差分析、回归分析等数据处理的理论知识，最后将得出的方差分析、回归分析等结论和处理方法直接应用到试验设计方法。

受学时限制，本课程共计36学时，我们安排绪论和常用试验设计方法及其常规数据处理方法约占1/4的学时数。

其目的是让学生先熟悉试验设计方法，并掌握常规数据处理方法，使学生较早地感受到应用试验设计方法指导实践的“收获”，从而激发、维持学习兴趣。

作业和课堂表现表明，大部分学生由怯学逐渐过渡到爱学、乐学，取得了良好的教学效果。

山　东　化　工 收稿日期：２０１９－１２－１０基金项目：广东省研究生教育创新计划（２０１７ＱＴＬＸＸＭ２４）作者简介：杨　娟（１９８９—），女，博士，副教授，从事食品科学与工程相关的教学科研工作。

《试验设计与数据处理》的教材建设与课程改革杨　娟，于立梅，曾晓房，白卫东（仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州　５１０２２５）摘要：《试验设计与数据处理》是一门实用性极强的专业基础课，通过该课程的学习，可使学生掌握试验设计的技巧和处理数据的能力，为从事相关工作和升学奠定坚实的基础。

本文以二本院校本科生培养为出发点，针对现存问题对该课程的教材建设和课程改革提出见解。

关键词：《试验设计与数据处理》；教材建设；课程改课中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）４－０２３０－０１ 《试验设计与数据处理》是一门以概率论、数理统计、计算机应用等为理论基础，结合专业知识和实践经验的一门应用型课程［１］。

已被广泛作为化工、生物、食品、环境、材料等工农学科的专业基础课。

由于该课程理论抽象、公式演算过程繁琐，所以教师授课难度大，而学生也难以理解和掌握相关知识。

本文将以二本院校本科生的生源特点和培养目标为出发点，在教学中充分贯彻＂因材施教＂的原则，浅谈《试验设计与数据处理》在授课过程遇到的问题，针对问题提出的改革建议，以适应二本院校本科生对于《试验设计与数据处理》这门应用型课程的学习和理解。

１　现存问题《试验设计与数据处理》作为一门适用于众多工农学科的基础课程，可供选择的教材众多，如李云雁主编的《试验设计与数据处理（第二版）》，潘丽军、陈锦权主编《试验设计与数据处理》，罗时光、金红娇主编《试验设计与数据处理》等。

尽管众多编者对这门课程进行了教材编撰，但从内容上讲，这些教材大多以抽象的理论概念和数学公式演算过程为主，如“随机误差的检验过程”、“单因素试验方差分析基本步骤”、“一元线性回归方程的建立”等。

试验设计与数据处理教学设计一、课程简介《试验设计与数据处理》是一门针对生物、医学、环境、工程等学科领域开设的专业课程。

该课程重点介绍了试验设计和数据处理的基本概念、原则和常用方法，旨在培养学生科学的实验设计和精确的数据处理能力，为学生今后的研究工作打下坚实的基础。

二、教学目标1.培养学生科学的实验设计思想和能力；2.掌握生物、医学、环境、工程等学科领域的试验设计原则和常用方法；3.掌握数据处理的基本原理和方法；4.培养学生对数据分析的思考和判断能力；5.提升学生学术论文撰写的能力和水平；6.培养学生团队协作和沟通能力。

三、教学内容1.试验设计基础概念–实验设计与科学随机化；–实验设计的控制和重复性；–实验中对实验因素分析的常用方法；–实验结果的评估和解释。

2.数据统计与分析方法–描述性统计学；–变量测量和数据类型；–常见的假设检验方法；–多元统计方法。

3.实验数据的处理与分析–假设检验和置信区间分析；–Parametric和非Parametric测试；–相关分析和回归分析；–散点图和直方图展示数据。

4.学术论文撰写–学术论文写作的基本要素；–学术论文撰写的规范；–实验思路和结果的表述。

四、教学方法本课程的教学方法以理论讲授、实践操作和学术交流为主。

其中，理论讲授主要以课堂教学为主，采用学生中心、教师主导的教学模式。

实践操作中，将实验室操作贯穿于整个课程，帮助学生熟悉和掌握实验设计和数据处理过程中的实际操作技能。

学术交流主要以论文讨论、小组竞赛和个人展示为主，培养学生学术交流和团队协作能力。

五、教学评估本课程的教学评估采用多元化的方式。

其中，平时表现评估占总成绩的40%，主要以教师评定和学生自评为主要依据；大作业评估占总成绩的30%，主要以论文撰写和展示为主要依据；考试评估占总成绩的30%，考试内容包括理论知识和实践操作。

六、总结通过试验设计与数据处理课程的学习，学生们不仅能够掌握生物、医学、环境和工程领域的试验设计和数据处理知识和方法，还能够培养探究问题，解决问题的独立思考能力和实践操作能力。

新工科背景下《试验设计与数据处理》研究生课程的教学改革与实践一、背景在当前科技飞速发展的背景下，新工科理念正在逐渐成为教育领域的热点话题。

新工科教育注重跨学科融合、工程实践、创新能力培养等方面，旨在培养更符合社会需求的工程技术人才。

在这一背景下，研究生教育也需要进行一定的改革和创新，来适应这一新趋势。

《试验设计与数据处理》是研究生教育中的重要课程之一，是培养学生科学研究和创新能力的重要工具。

在新工科理念的引领下，这门课程也需要进行相应的教学改革与实践，使其更加符合当今时代的需求。

二、教学改革的内涵1. 跨学科融合在新工科理念中，跨学科的融合是一个重要的特点。

《试验设计与数据处理》课程也可以通过引入其他学科的知识和方法，如计算机科学、信息技术、人文社会科学等，来拓宽学生的视野，增强他们的综合能力。

2. 实践导向新工科教育强调工程实践，同样，《试验设计与数据处理》课程也应该更加注重实践环节的设置，如实验设计、数据采集、数据分析、结果解释等，使学生能够通过实际操作来掌握知识和技能。

3. 创新能力培养新工科教育的目标之一是培养学生的创新能力，《试验设计与数据处理》课程也应该通过课程设计、作业设置等方式，来激发学生的创新潜能，培养他们的创新思维和创新能力。

4. 社会需求导向新工科教育要求教育内容和教学方法要与社会需求相结合，《试验设计与数据处理》课程也应该根据社会需求来调整教学内容和教学目标，使学生的学习能够更好地为社会所用。

5. 教学手段的创新在教学改革中，也需要引入新的教学手段和教学技术，如信息技术、教学智能化等，来丰富教学手段，提高教学效果。

三、教学实践的案例分析在教学改革的理念指导下，我们对《试验设计与数据处理》课程进行了一定的教学实践，取得了一些积极的效果。

以下是我们的教学实践案例分析。

1. 课程目标重新设定在传统的《试验设计与数据处理》课程中，重点是教授一些基础的实验设计方法、数据处理技术等知识，而在新工科背景下，我们重新设定了课程目标，重点是培养学生的创新能力和实践能力。

新工科背景下《试验设计与数据处理》研究生课程的教学改革与实践作者：廖寅飞来源：《教育教学论坛》2019年第32期摘要：本文从新工科建设内涵出发，结合课程教学现状，以激发学生学习兴趣、调动学生主动性为思路，从授课模式、教学内容、课堂氛围和考核模式四个方面对《试验设计与数据处理》研究生课程的教学体系进行了改革和实践，显著提升了整体教学质量。

关键词：新工科；试验设计；兴趣；主动性；教学改革中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）32-0118-03“新工科”提出了面向工程教育的“新理念”“新结构”“新模式”“新质量”和“新体系”五大建设内涵，是基于新科技、新产业和新经济的工程教育改革新战略，是未来我国工程教育发展的新潮流[1]。

在新工科建设和发展背景下，加快高等院校的课程教学改革和实践势在必行。

《试验设计和数据处理》是一门理论性、实践性和应用性很强的课程，是中国矿业大学矿物加工专业研究生的重要选修课程，同时也是高等学校化学化工、农学、林学、生物和食品等专业的必修课程或重要选修课程，是培养学生独立思考和解决科学研究问题能力的一个重要环节[2-6]。

在新工科建设背景下，本文针对《试验设计和数据处理》课程教学现状和问题，提出了以激发学生学习兴趣、调动学生主动性为核心的改革思路，总结了围绕该改革思路所开展的教学探索、实践和取得的效果。

一、《试验设计和数据处理》课程教学现状我校矿物加工专业在本科生阶段开设了《试验研究方法》课程，该课程是本科生的必修主干课程，旨在培养本科生的实验技能与创新能力，使本科生具有初步的研究工作能力和科学素质。

同时在研究生阶段开设了《试验设计和数据处理》课程，该课程是研究生的重要选修课程，旨在进一步培养研究生独立思考和解决科学研究问题的能力。

从上述的课程设置不难看出，研究生的《试验设计和数据处理》更加强调从实际科研出发，强化试验方案的设计和试验数据的分析，突出理论联系实际，解决研究生在当前科研和学位论文研究中遇到的问题。

中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：随着科学技术的不断发展进步，教学方法和思维方式越来越受到重视，《实验设计与数据处理》是一门应用性很强，且将理论知识与实践经验相结合的课程，同时又以数理统计、专业技术知识、概率论和实践经验为基础，通过科学合理的组织实验得到有效的实验数据，最后把实验数据进行分析、处理，以求在最短的时间内达到优化实验的一种科学分析和计算方法。

《实验设计与数据处理》课程介绍一些常用的实验设计和数据处理方法，是从事科学研究、技术研发以及工业生产人员必须掌握的技能。

《实验设计与数据处理》是一门实用性很强的课程，对于高校大学生来说，通过学习该课程，主要是培养科学的严谨态度，正确的确定实验方案，以及对实验数据进行分析处理的能力。

2.设计思路：本课程介绍一些常用的实验设计和数据处理方法，结合大量的上机实践和作业，使同学们掌握这些方法并能及时应用到实际当中。

课程内容包括三个部分：数据处理方法、实验设计方法和上机实践。

- 5 -（1）数据处理方法：重点介绍数据的整理和特征数；常用的正态分布、二项分布、泊松分布和t分布；样本平均数与总体平均数差异显著性检验；单因素和两因素方差分析；相关和回归分析。

让学生掌握常用的数据处理方法。

（2）实验设计方法：重点介绍随机取组实验设计、正交实验设计、均匀设计、回归正交实验设计和回归旋转实验设计，让学生掌握常用实验设计的原理、设计过程和分析方法。

（3）上机实践：介绍Excel、DPS、SPSS等数据统计软件在实验设计与数据处理过程中的应用，通过大量例题、作业和上机实践，让学生掌握这些统计软件的使用方法，并应用于自己的学习和科研中。

3. 课程与其他课程的关系先修课程：高等数学和概率统计。

本课程与这两门课程密切相关，只有在这两门课程的基础上，实验设计与数据处理的教学与实践才能达到较好的效果。

机械工程学院《试验设计与数据处理》实验指导书张富贵编写适用专业:所有工学类本科专业贵州大学二OO 七年八月前言通过本课程的实验教学，使学生掌握试验设计和数据分析的基本原理和方法，为学生在后续的学习如专业试验、毕业论文（设计）环节的试验和今后在工作中开展产品设计、质量管理和科学研究打下良好的试验基础。

具体包括：1．通过实验教学培养学生的动手能力和创新能力，加强学生基本技能的训练，培养学生运用所学知识和技能解决生产实践和科学研究中有关试验数据处理问题的能力。

2．通过对试验数据的方差分析和回归分析，掌握科研试验中一般性试验数据的分析处理方法。

掌握正交试验设计的一般应用。

目录实验一：试验数据的表图表示 (3)实验二：试验数据的方差分析 (5)实验三：试验数据的回归分析 (7)实验报告的基本内容及要求 (9)实验报告格式 (10)实验一：试验数据的表图表示实验学时：2实验类型：验证性实验实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解Excel的图表功能，常用数据处理函数与公式以及数据分析工具；掌握利用Excel的图表功能，对给定的试验数据进行表图表示。

二、实验内容给出若干试验数据，利用Excel的图表功能，对给定的试验数据进行表图表示。

三、实验原理、方法和手段1、有以下一组试验数据，利用Excel求出数据的算术平均值、几何平均值、调和平均值、算术平均误差、样本标准误差s、总和。

8.29，8.30，8.31，8.30，8.32，8.34，8.33。

2、由试验得到某物质的溶解度与绝对温度之间的关系可用模型C=aT b表示，试验数据列在下表中，利用Excel的图表功能在对数坐标系中画出两变量之间的关系曲线。

3、已知某正交试验直观分析结果如下，试验指标为抗压强度。

利用Excel画出三个因素的趋势图，假设各因素的水平序号与其实际大小一致。

4、根据以下两个产地几种植物油的凝固点（℃）数据，用Excel画出柱形图或条形图。

《实验设计与数据处理》课程教学大纲课程代码：010332012课程英文名称：Experiment Design and Data Processing课程总学时：24 讲课：20 实验：4 上机：0适用专业：工业工程大纲编写（修订）时间：2017.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标该课程是为机械学院工业工程专业本科生开设的专业基础课，是工业工程专业本科生的选修课程，设置本课程旨在使学生了解并掌握科学实验中实验前的实验方案设计以及对实验所获得数据进行分析和处理的基本理论和知识，培养学生合理设计工业工程与人因工程的实验，并掌握实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（如确定最优综合环境数据）的目标。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求该课程要求学生掌握一定的数学知识，尤其是统计学与高数知识。

另外，该课程与工业工程专业中实验课程结合最佳，安排时间最佳为大三下学期或者大四上学期。

学生需要有一定实验经历。

（三）实施说明1. 本大纲编写适用于本科工业工程专业学生，课程以授课为主，以实验为辅，着重强调实际应用。

2．考虑到该课程教材可能发生变化，教师在授课过程中可对学时分配在小范围内进行适当调整。

3．教师在授课过程中发现部分与其他课程内容部分重叠或缺失的可以自行删减、或增加。

（四）对先修课的要求该课程需要高等数学、线性代数、应用统计学、概率论与数理统计等方面的数学基础。

（五）对习题课、实践环节的要求习题课以课后题为主，着重考察学生的解决问题能力，实验环节要求学生掌握具体的实验合理安排与数据处理。

（六）课程考核方式1.考核方式：考查。

2.考核目标：使学生掌握合理设计工业工程与人因工程的实验，并对实验数据进行科学分析和处理的技能。

3.成绩构成：期末成绩60%、平时成绩（包括作业、出勤率等）30%，实验成绩10%。

（七）参考书目《试验设计与数据处理》（第二版），李云雁，化学工业出版社，2012年《化工试验设计与数据处理》，曹贵平，华东理工大学出版社，2009年《试验设计与数据处理》，吴贵生，冶金工业出版社，1997年二、中文摘要实验设汁与数据处理是以数理统计及线性代数为理论基础，经济地、科学地安排实验和分析处理实验结果的一项科学技术。