《材料试验设计与数据处理》课程教学大纲

《材料试验设计与数据处理》课程教学大纲课程代码080114L课程名称中文名材料试验设计与数据处理英文名The methodof experimentaldesign anddata processing课程类别专业课修读类别选修学分

2.0学时32开课学期第7学期开课单位材料科学与工程学院无机非金属材料系适用专业无机非金属材料工程专业先修课程高等数学、概率论与数理统计、土木工程材料A等后续有关专毕业设计（论文）业课程和教学环节主讲教师/高振国/教授、罗永会/副教授、韩玉芳/副教授、田秀淑/讲师、梅世刚/实验师一职称考核方式及平时成绩+期末考试各环节所占（）（）20%+80%比例教材及主要

（1）《建筑材料试验研究的数学方法》刘数华、冷发光、罗季英编著，中国建参考书材工业出版社，2006

（2）《材料试验和质量分析的数学方法》第三版（教材），王永魁编，中国铁道出版社，1990

一、课程性质和目标《材料试验设计与数据处理》是无机非金属材料工程专业的一门专业限选课本课程的任务是使学生在今后的科研生产工作中，能够运用概率统计的基本理论及所学知识，试验误差分析的理论和方法，正交设计试验方法，回归分析的数据处理方法及工程应用以达到试验工作量小、获得数据信息多、结果效率高的目的通过本课程的理论教学，使学生具备基本的知识和能力，课程的具体课程目标如下知识目标课程目标1:学习取样、测试技术和数据处理的基本原理和方法课程目标2使用正交设计法进行实验设计的基本原理和方法能力目标课程目标3具备使用方差分析法和回归分析法进行数据分析和处理的能力课程目标4具备使用相关知识进行混凝土生产、质量验收和混凝土强度预测的能力二本课程所支撑的毕业要求1本课程所能支撑的毕业要求和课程目标的对应关系序号毕业要求指标点毕业要求指标点具体内容课程目标1毕业要求4-1能运用专业理论和科学手段，依据对象特课程目标

1、2征，选择研究路线，设计实验方案2毕业要求4-3能正确解读测试信息，分析和解释实验过程课程目标3和实验结果，通过信息综合得到合理有效的结论3毕业要求5・3能根据混凝土/陶瓷产品研发与检测需要，选课程目标

3、4择分析方法与现代工具对复杂无机非金属材料工程问题进行模拟预测和结果分析，并能分析模拟和预测的局限性2本课程内容与毕业要求指标点的对应关系教学内容课程目标毕业要求指标点理论

1.绪论课程目标1毕业要求4・1教学2,测量、误差及有效数字课程目标1毕业要求4-

13.试验数据的数字特征课程目标1毕业要求4・

14.频数分布及频数分布直方图课程目标1毕业要求4-

15.正态分布及其假设检验课程目标1毕业要求4-16,质量管理图及应用课程目标4毕业要求5-

37.混凝土的强度验收方法课程目标4毕业要求5-

38.方差分析方法课程目标3毕业要求4-4,5-

39.正交设计方法课程目标

2、3毕业要求要1,4-

310.回归分析方法课程目标3毕业要求4-3三教学内容及安排-理论教学基本内容学时

321.绪论1学时1本章基本要求要求学生认识本门课程的学习目的及意义2教学内容•课程的学习意义；•课程内容简介•教学大纲解读教学内容，目标、对毕业要求的支撑、考核方法等3本章的重点重点数据处理的意义

2.测量、误差及有效数字3学时1基本要求要求学生常规的测量方法，直接测量、间接测量、综合测量概念；真值、观测值及误差的概念，误差分类，误差传递；有效数字的概念及其修约运算法则2教学内容

1.测量及分类

2.误差的概念、分类和误差传递

3.有效数字的概念、修约和运算规则重点测量、有效数字

3.试验数据的数字特征2学时要求学生平均值、总体标准差、样本标准差、极差、变异系数的概念，上述数据的计算方法，以极差估算标准差的方法

4.2教学内容

5.1基本要求

6.难点误差传递

7.3本章的重点和难点

1.平均值及意义

2.标准差及意义

3.极差、以极差估计标准差

4.变异系数重点标准差、极差

4.频数分布及频数分布直方图2学时要求学生频数分布的概念及频数分布直方图的绘制方法，频数分布直方图应用

5.2教学内容

6.1基本要求

7.难点变异系数

8.3重点和难点

1.频数、频数分布、频数分布表

2.频数直方图及其应用重点频数分布的概念及频数分布直方图的绘制方法

5.正态分布及其假设检验（3学时）要求学生正态分布、标准正态分布的概念，标准正态分布的应用，认识假设检验的相关知识，认识正态分布总体假设检验的方法

3.

（2）教学内容

4.

（1）基本要求

5.难点频数直方图的应用

6.3重点和难点

1.正态分布概念

2.标准正态分布及应用

3.正态分布假设检验重点正态分布、标准正态分布

6.质量管理图及应用（2学时）要求学生全面质量管理的基本知识，认识质量管理图的类别，平均值一极差管理图的绘制方法，质量管理图的应用

4.

（2）教学内容

5.

（1）基本要求

6.难点正态分布假设检验

7.3重点和难点

1.质量管理图应用背景

2.质量管理图分类

3.平均值一极差管理图绘制

4.质量管理图应用重点质量管理图、平均值一极差管理图

7.混凝土强度验收方法（2学时）要求学生三种验收方法的应用条件及混凝土强度验收方法1）验收方法分类及应用条件3重点和难点难点验收方法应用

（1）基本要求

（2）教学内容2）方差分析方法基本思想3重点和难点难点方差分析的显著性检验

（1）基本要求

（2）教学内容2）正交设计的灵活应用3重点和难点难点正交设计的方差分析

（1）基本要求

（2）教学内容2）一元线性回归分析4）可化为线性回归分析的非线性问题重点一元线性回归分析

四、达成课程目标的途径和措施教学方法是实现教学目标、教学内容的重要环节本课程涉及到的教学方法有“启发式教学法”“典型工程案例法等，具体根据教学内容和目标不同采取更合适的教学方法其次，注重将工程案例引入教学过程将毕业设计中应用试验设计方法的论文作为案例添加到课堂教学内容中，或者将最新的科研成果以试验数据处理的形式直接搬上讲台，做到科研与课堂相结合，让学生认识材料的研究前沿，激发学生的学习兴趣和拓展学生的材料视野这样不仅可以拉近学生与课程的距离，还能加深学生对专业知识的认识和提升对专业的认可度，并为以后的毕业设计作铺垫

2.教学手段由于本课程有大量的公式和图表，传统的纯板书方式势必占用大量的课时，而纯多媒体的教学方式在公式推导方面留给学生思考的时间太少，使得学生难以理解试验设计与数据处理的基本原理因此，在课堂教学中，将传统的板书教学方式和现代多媒体技术有机融合在一起，可以提高课堂教学效果对于试验设计与数据处理中一些公式的推导、原理宜采用传统的板书方式进行，让学生有充分的时间进行思考、理解概念和公式的基本原理；而图表可采用多媒体教学的方式以充分调动学生学习的积极性，提高课堂的教学效果推荐学生利用互联网资源、校园网资源（校园网数据库）、图书馆资源（期刊、专业文献）等多种手段获取信息，进行课外阅读通过课外阅读，既能加深对教学内容的理解，又能拓展专业视野，紧跟行业发展前沿

（1）作业

五、课程综合记分方法

5.课程考核由作业、实验、设计和期末考试四部分组成，内容须覆盖全部课程目标和毕业要求指标点各考核环节及所占比重见下表

6.

（2）期末考试

7.

4.多环节训练

8.

3.课外阅读要求

9.本课程利用采用现代化的教学手段，采用“多媒体”结合板书”的教学手段进行授课，多媒体可将抽象的内容生动化，“板书”可用于辅助表达，二者充分发挥优势，扬长避短

10.在具体实施过程中，教学内容应紧跟无机非金属材料工程专业发展前沿，及时补充新方法、新内容，并根据每届学生的特点，对不同内容根据需要调整课堂组织和讨论内容，提高整体学习效果，促进毕业要求指标点的达成

11.首先，在教学过程中，注意结合理论内容，合理采用启发式教学方法例如，在讲解试验设计的基本概念、指标、因素和水平时，结合自己从事的科研项目，先给学生提出问题粉煤灰的种类、细度和掺量对混凝土的强度和流动性会产生哪些影响？之后与学生一起讨论相应的影响因素及其具体取值，经过引导得出三个基本概念，使学生对所学知识产生了极大兴趣，在轻松愉快的情境中既了三个重要的基本概念，也为下一步学习正交试验设计奠定了基础.教学方法

1.

1113.难点多元线性回归分析

14.3重点和难点

15.3）多元线性回归分析

16.1）试验公式的建立

17.要求学生试验公式的建立方法，回归分析方法的任务，一元线性回归分析的原理及方法，一元线性回归的显著性检验，一元线性回归的预测及控制；一元非线性问题的线性回归分析方法；多元线性回归分析方法及显著性检验

18.

10.回归分析方法（7学时）

19.重点正交设计的一般方法和灵活应用

20.3）正交设计的方差分析

21.1）正交设计的一般方法

22.要求学生正交设计方法的一般应用、灵活应用，正交设计方法的极差分析及方差分析方法

23.

9.正交设计方法（8学时）

24.重点方差分析的一般方法

25.3）方差分析的一般方法

26.1）方差分析方法应用背景

27.要求学生方差分析方法的基本思想、方差分析方法的一般应用

28.

8.方差分析方法（8学时）

29.重点验收方法分类及应用条件

30.2）各种验收方法应用

31.

（2）教学内容

32.

（1）本章基本要求

33.难点平均值一极差管理图的绘制和应用

34.3重点和难点考核环节比重（%）作业20期末考试80总计100（注无故况勤1/3者，不允许参加期末考试）各个环节的评分标准如下

1.作业每次作业必须在正式上课前交，迟交作业或作业不满足下列要求，均以零分计每次作业按百分制评分，总评后折算成20分作业的评分标准观测点85〜100分75〜84分60〜74分v60分完成进度严格按照作业要求基本按照作业要求不能按照作业要不能按照作业要求壬并及时完成并及时完成求，未及时完成未及时完成（权重

0.1）概念清楚一概念清晰概念基本清晰一概念不清晰概念错误（权重

0.4）计算能力完全正确基本正确部分错误完全错误（权重

0.5）.期末考试2期末考试成绩是通过闭卷考试的卷面成绩给出，考试内容须覆盖支撑全部毕业要求指标的授课内容课程重点内容约占全部考试内容的80〜90%,基本理论与基本概念约占考试内容的50%考核内容覆盖课程所讲的有效数字、质量管理图、混凝土强度验收、方差分析、正交设计、回归分析等知识点按期末考试的标准答案和评分标准百分制评分，总评后折算成80分为了确保考核试卷的信度和效度，必须针对教学目标、把握能力层次，进行试卷蓝图设计试卷蓝图设计课程目标把握能力层次（对应试题）目标分值百分比（％）认识理解应用169/////1515/////2152540403/////101525254//////////202020各项分值63460百分比（%）63460100

六、评估方法每学期课程结束后进行课程评估本课程采用基于课程目标（即预期学习成果）的评估方法，包括1）根据课程目标设计并实施相应的学习任务和学习活动；2）收集学习活动中各种学习成果的评估资料；3）分析和评估实际的学习成果，做出正确的判断4）写出反思和持续改进报告（包括评估过程、评估结果、教学反思和持续改进）课程目标的评估设计1学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习成果及实施准则预设的学习任务观测点学习取样、测试认识和测量方法、有效数字、数据的作业1技术和数据处理数字特征—七…的基本原理和方期末考试法频数分布的概念及频数分布直方图作业2期末考试标准正态分布的应用，认识假设检验作业3的相关知识，认识正态分布总体假设检验的方法课程目标的评估设计2学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习成果及实施准则预设的学习任务观测点使用正交设计法正交设计方法的一般应用、灵活应用作业4进行实验设计的—生一基本原理和方法期末考试正交设计方法的极差分析及方差分析作业5方法期末考试课程目标的评估设计3学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习成果及实施准则预设的学习任务观测点具备使用方差分方差分析方法的基本思想、方差分析作业6析法和回归分析方法的一般应用试验公式的建立方法，回归分析方法作业7的任务，一元线性回归分析的原理及法进行数据分析期末考试和处理的能力方法一元线性回归的显著性检验，一元线作业8性回归的预测及控制课程目标的评估设计4学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果细化的预期学习成果及实施准则预设的学习任务观测点具备使用相关知认识质量管理图的类别，平均值一极作业9识进行混凝土生差管理图的绘制方法，质量管理图的产、质期末考试量验收和应用混凝土强度预测三种验收方法的应用条件及混凝土强作业10的能力期末考试度验收方法

七、课程目标达成评价与持续改进机制

1.课程评价课程评价周期定为每2年评价一次，评价小组由教学指导委员会和专业负责人组成评价小组依据毕业要求达成度目标值设置课程达成目标值，采用课程总评成绩分析法进行评价依据课程评价的结果，寻找问题，持续改进课程教学质量依据毕业耍求达成度评价结果，持续改进课程体系

2.持续改进机制

（1）建立持续改进制度1）成立本课程持续改进组2）由课程持续改进组组长负责组织执行并监督持续改进过程3）制定持续改进措施

（2）成立本课程持续改进组组长组员

（3）本课程持续改进措施根据各个考核环节的达成评价结果，寻找和分析学生的能力短板，进行课程持续改进，包括课程教学内容的改进、教学方法和手段的改进、考核方法的改进等。