试验设计方法
试验设计方法
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更新日期:2026/03/30
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开课高校电子科技大学
开课教师何为
学科专业理学化学类
开课时间2021/09/01 - 2022/10/01
课程周期57 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

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。

课程大纲
绪论
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
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