資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)的試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程建設(shè)

薛長國　夏玲燕　滕艷華　邱軼兵　張明旭

摘 要： 試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理是大部分工科都開設(shè)的一項通用技術(shù)課程。本文闡述了在資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》課程的必要性，探討了課程基本內(nèi)容，強調(diào)了采用啟發(fā)性、針對性、交互式的教學(xué)方法的重要性，并對該課程基本教學(xué)情況進行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞： 資源循環(huán)科學(xué)與工程 《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》 課程建設(shè)

資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)是最近幾年國家教育部批準設(shè)立的新興交叉學(xué)科專業(yè)，其目標是培養(yǎng)具備廢水資源化、生物質(zhì)能源、固體廢物資源化、資源再生和資源保護等方面的綜合知識與技能，能在相關(guān)單位從事資源循環(huán)利用規(guī)劃、開采設(shè)計、低碳技術(shù)、再生資源開發(fā)和環(huán)境經(jīng)濟管理等方面工作的高級復(fù)合型技術(shù)人才。

試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理是數(shù)理統(tǒng)計理論在各個學(xué)科應(yīng)用中的一個分支學(xué)科，是當代科技和工程技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)方法?；谧屬Y源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生對試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理課程的認知[1，2]，在本專業(yè)開設(shè)了《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》這門課程[3]。

文章對安徽理工大學(xué)材料學(xué)院資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)專業(yè)的《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)及存在的不足及相應(yīng)對策進行了分析和總結(jié)。

一、課程開設(shè)的目的及意義

本課程是一門應(yīng)用領(lǐng)域相當寬廣的現(xiàn)代技術(shù)課程。主要介紹工程技術(shù)和科研試驗中常用的試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理方法兩大部分內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能較好地掌握試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的基本原理和應(yīng)用方法，培養(yǎng)具有解決有關(guān)實際生產(chǎn)和科研中實驗問題的能力。為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)如專業(yè)試驗、畢業(yè)論文環(huán)節(jié)的試驗和今后在工作中順利開展產(chǎn)品設(shè)計、質(zhì)量管理和科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。

二、課程重點

掌握如何進行一項完整的資源循環(huán)工藝試驗，如何設(shè)計編排，進行試驗和對試驗結(jié)果的處理分析，多因素多水平具有交互作用的正交試驗設(shè)計，以及對其試驗結(jié)果的分析。學(xué)習(xí)這門課之后，能掌握作為一名研究人員研究或從事某一科技探討或工藝改進的全部過程，能夠運用到實際中。以最少的人力和物力消耗，在最短的時間內(nèi)取得更多、更好的試驗結(jié)果。

三、課程基本內(nèi)容與教學(xué)心得

1.課程內(nèi)容和學(xué)時

第1章緒論（2學(xué)時）。涉及試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的概念和意義、試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的發(fā)展和應(yīng)用、試驗設(shè)計中的誤差控制和試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理的基本過程。

第2章單因素優(yōu)選法（4學(xué)時）。涉及均分法、平分法、0.618法、分數(shù)法和拋物線法。

第3章方差分析法（4學(xué)時）。涉及單因素方差分析法和多因素方差分析法。

第4章正交試驗設(shè)計（4學(xué)時）。涉及正交表的概念與類型、正交試驗設(shè)計原理的直觀解釋和正交表的構(gòu)造。

第5章正交試驗設(shè)計結(jié)果的直觀分析（4學(xué)時）。涉及單指標正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的直觀分析、多指標正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的直觀分析、有交互作用的正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的直觀分析和混合水平的正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的直觀分析。

第6章正交試驗設(shè)計結(jié)果的方差分析（6學(xué)時）。涉及正交試驗設(shè)計方差分析的基本原理、相同水平正交試驗設(shè)計的方差分析和不同水平正交試驗設(shè)計的方差分析等。

第7章正交表在正交試驗設(shè)計中的靈活運用（2學(xué)時）。涉及并列法和擬水平法。

第8章回歸分析（4學(xué)時）。涉及一元線性回歸、最小二乘原理估計回歸直線中的系數(shù)、回歸方程的顯著性檢驗和多元線性回歸。

第9章均勻試驗設(shè)計（2學(xué)時）。涉及均勻設(shè)計表和均勻設(shè)計基本步驟。

2.教學(xué)講義

由于不同專業(yè)開設(shè)該課程的范圍不同，并且各個高校的材料都有各自專業(yè)的特色，因此在教材的選擇上都有側(cè)重點。結(jié)合授課內(nèi)容，選擇中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》（作者邱軼兵）[4]。該教材內(nèi)容比較全面，適合作為本專業(yè)教材，使用該教材為后續(xù)的畢業(yè)實驗設(shè)計打下了基礎(chǔ)。

3.教學(xué)心得

該課程教學(xué)內(nèi)容繁多，教學(xué)體系復(fù)雜，學(xué)時較少，不能深入開展教學(xué)，學(xué)生當堂消化所學(xué)知識十分困難。單純利用課上時間學(xué)習(xí)《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》這門課程是遠遠不夠的，因此每次課后針對當天課堂具體作業(yè)，加深學(xué)生課下對當堂內(nèi)容的吸收和鞏固。

四、展望

《試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理》是資源循環(huán)科學(xué)與工程類專業(yè)開設(shè)的一門選修課程，由于是新建專業(yè)的課程，因此可以借鑒課堂實例很少，并且在課堂教學(xué)實施過程中極具挑戰(zhàn)性。在該課程的開展過程中，需要進一步探索加入更多的實踐教學(xué)和體驗式教學(xué)。

參考文獻：

[1]歐茂華.農(nóng)科類畢業(yè)論文實驗設(shè)計中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性[J].實驗室研究與探索，2006，25（10）：1253-1255.

[2]邵平，孫培龍，孟祥河.工科院校食品學(xué)科試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理教學(xué)模式研究[J].中國農(nóng)機化，2009（2）：89-91.

[3]龔建良，吳宇雄，譚惠平，吳志平.高分子材料與工程專業(yè)實驗教學(xué)體系改革初探[J].高教論壇，2006，4：56-58.

[4]邱軼兵.試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008.

安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金項目（2012SQRL053ZD）；安徽省高校省級自然科學(xué)研究項目（KJ2010B316）；安徽理工大學(xué)校級教學(xué)研究重點項目（2012）。