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教学方法与手段-试验设计方法精品课程

时间:2020-02-22 22:50 来源:小学生作文网 作者:小学生作文网 阅读:

"课堂教学"是课程的核心,包括多媒体课堂面授和课后的网上课件浏览。课堂面授对课程的重点、难点讲深讲透,部分教学内容及扩展性的知识,则留给学生课后通过综合设计性实验(实验方案的制定及实施等)和课外上机实验(现代统计分析软件Minitab、正交助手、DPS在试验设计及数据处理等)进行学习。

在"教"的主导作用的前提下,也要体现以"学"为中心的的教学理念,教学设计。具体包括以下主要内容:

① 对学生的分析-分析学生的特点和需要。

② 教学内容的设计-确定教学目标,教学内容的选择及相互关系,具体教学单元及知识点的安排,教学中重点、难点的表现方式及相应的教学方法。

③ 教学媒体的设计 - 选择、安排并运用各种素材、媒体,以及确定各种媒体在何时用,如何运用。


2、课程地位

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,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、生物、医学、农学、及管理等类专业的专业技术基础课程,是当代科学技术和工程技术人员必须掌握的技术方法。学习该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。

1988年由现课程主持人何为教授为应用化学专业本科学生开设《正交试验法》,主要讲授正交试验方面的内容。1989年由何为编写《优化试验设计方法》(约30万字)讲义,作为学生学习的教材。1990年该课程名称改为《试验设计方法》对应用化学专业、材料专业和微电子专业的学生开设。1994年,何为主编,重庆大学陈际达教授参编,由电子科技大学出版社出版了《优化实验设计法及其在化学中的应用》(32万字)一书。作为《试验设计方法》课程的教材,该教材为电子科技大学、重庆大学、四川大学、同济大学、哈尔滨理工大学等高校采用。从2002年开始,《试验设计方法》作为专业技术基础课为我校微电子与固体电子学院、生命科学学院和自动化工程学院的多个专业开出。

由于我校应用化学、微电子、材料等专业都是实践性很强的专业,在专业理论与实验实践之间需要有一个衔接,即需要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、更好的实验实践成果。因此,我校在第6学期将《试验设计方法》课程安排为应用化学专业的专业基础课(必修),其他专业为专业选修课。目前《试验设计方法》课程学时安排是:理论讲授28学时,实验4学时,课外上机8学时。


3、知识点与学时安排

理论教学部分

第一章 正交试验基本方法:6学时(含绪论1学时)

重点:多因素试验问题:全面试验法、简单比较法、正交试验法。

难点:正交表符号的意义;正交表的均衡分散性和整齐可比性的物理意义;用自由度选表原则进行表头设计。因素水平的随机化;有交互作用的正交试验。正交试验的一般步骤及结果分析。

第二章 正交试验结果的统计分析--方差分析法:6学时

重点:试验数据的构造模型。方差分析建立的基础。

难点: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,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;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。

第三章 多指标问题及正交表在试验设计中的灵活运用:8学时

重点:多指标问题的两种处理方法;水平数不同的正交表的使用及结果分析。

难点:并列法、拟水平法;混合水平有交互作用的正交试验;活动水平法,组合因素法;正交分割试验法。分级因素、正交分割试验的方差分析表;部分追加试验。配比试验和寿命试验。误差与重复。

第四章 优选法基础:3学时

重点:优选法的基本步骤、优化判据、目标方式、优化计算。

难点:单因素优选法:黄金分割法、平分法、分数法;多因素降维法:等高线法、纵横对折法、平行线法。

第五章 回归分析法:4学时

重点:两种不同的变量关系,回归分析。

难点: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;多元线性回归方程度建立、显著性检验、偏回归平方和。

第六章 均匀设计法:2学时

重点:均匀设计法、均匀设计表、均匀设计使用表、试验方案的设计;

难点:试验结果的处理-回归方程度建立。应用举例。

第七章 单纯形优化法:3学时

重点:基本单纯形。

难点:基本单纯形:双因素基本单纯形、直角单纯形、双水平单纯形;改进单纯形、加权形心法、控制加强形心法。单纯形的收敛;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;单纯形方法应用范例。

上面给出的是各章的重点和难点。关键是学生必须在弄清基本概念的基础上,掌握方法的基本原理和方法的应用。虽然该门课程设计较深的优化数学理论,但教材在编写时,略去了烦琐的数学理论和推导,重点讲清楚方法的原理和应用,这是学生在学习时必须注意的。


实验教学部分

实验一、镍铁合金电镀最佳配方和工艺条件的优化(4学时)

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(课外上机实验,8学时)

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。

实验三、综合设计、研究性试验(课程设计实验,16学时)

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。

教师只给出实验内容(包括电化学、印制电路板、电子材料制备、化学电源、精细化工等方面十几个实验题目)、以两至三位学生为一组,自由选择实验题目。然后从查阅资料、拟订实验方案,实验方案经指导教师审阅通过后,实施实验,最后写出课程设计论文,并展示得到的最终样品。实践教学内容注重培养学生的自学能力、动手能力、创新能力。实践教学无固定的实验步骤及实验指导书,培养了学生探索新事物的能力。


课外上机部分

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


4、课程实践设计与安排

课程设计

标签:教学方法手段试验设计方法精品课程

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