资源循环科学与工程专业的试验设计与数据处理课程建设

薛长国　夏玲燕　滕艳华　邱轶兵　张明旭

摘 要： 试验设计与数据处理是大部分工科都开设的一项通用技术课程。本文阐述了在资源循环科学与工程专业开设《试验设计与数据处理》课程的必要性，探讨了课程基本内容，强调了采用启发性、针对性、交互式的教学方法的重要性，并对该课程基本教学情况进行了分析和总结。

关键词： 资源循环科学与工程 《试验设计与数据处理》 课程建设

资源循环科学与工程专业是最近几年国家教育部批准设立的新兴交叉学科专业，其目标是培养具备废水资源化、生物质能源、固体废物资源化、资源再生和资源保护等方面的综合知识与技能，能在相关单位从事资源循环利用规划、开采设计、低碳技术、再生资源开发和环境经济管理等方面工作的高级复合型技术人才。

试验设计与数据处理是数理统计理论在各个学科应用中的一个分支学科，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。基于让资源循环科学与工程专业学生对试验设计与数据处理课程的认知[1，2]，在本专业开设了《试验设计与数据处理》这门课程[3]。

文章对安徽理工大学材料学院资源循环科学与工程专业专业的《试验设计与数据处理》课程教学及存在的不足及相应对策进行了分析和总结。

一、课程开设的目的及意义

本课程是一门应用领域相当宽广的现代技术课程。主要介绍工程技术和科研试验中常用的试验设计与数据处理方法两大部分内容。通过学习，学生能较好地掌握试验设计与数据处理的基本原理和应用方法，培养具有解决有关实际生产和科研中实验问题的能力。为学生后续的学习如专业试验、毕业论文环节的试验和今后在工作中顺利开展产品设计、质量管理和科学研究打下良好的基础。

二、课程重点

掌握如何进行一项完整的资源循环工艺试验，如何设计编排，进行试验和对试验结果的处理分析，多因素多水平具有交互作用的正交试验设计，以及对其试验结果的分析。学习这门课之后，能掌握作为一名研究人员研究或从事某一科技探讨或工艺改进的全部过程，能够运用到实际中。以最少的人力和物力消耗，在最短的时间内取得更多、更好的试验结果。

三、课程基本内容与教学心得

1.课程内容和学时

第1章绪论（2学时）。涉及试验设计与数据处理的概念和意义、试验设计与数据处理的发展和应用、试验设计中的误差控制和试验设计与数据处理的基本过程。

第2章单因素优选法（4学时）。涉及均分法、平分法、0.618法、分数法和抛物线法。

第3章方差分析法（4学时）。涉及单因素方差分析法和多因素方差分析法。

第4章正交试验设计（4学时）。涉及正交表的概念与类型、正交试验设计原理的直观解释和正交表的构造。

第5章正交试验设计结果的直观分析（4学时）。涉及单指标正交试验设计及其结果的直观分析、多指标正交试验设计及其结果的直观分析、有交互作用的正交试验设计及其结果的直观分析和混合水平的正交试验设计及其结果的直观分析。

第6章正交试验设计结果的方差分析（6学时）。涉及正交试验设计方差分析的基本原理、相同水平正交试验设计的方差分析和不同水平正交试验设计的方差分析等。

第7章正交表在正交试验设计中的灵活运用（2学时）。涉及并列法和拟水平法。

第8章回归分析（4学时）。涉及一元线性回归、最小二乘原理估计回归直线中的系数、回归方程的显著性检验和多元线性回归。

第9章均匀试验设计（2学时）。涉及均匀设计表和均匀设计基本步骤。

2.教学讲义

由于不同专业开设该课程的范围不同，并且各个高校的材料都有各自专业的特色，因此在教材的选择上都有侧重点。结合授课内容，选择中国科学技术大学出版社《试验设计与数据处理》（作者邱轶兵）[4]。该教材内容比较全面，适合作为本专业教材，使用该教材为后续的毕业实验设计打下了基础。

3.教学心得

该课程教学内容繁多，教学体系复杂，学时较少，不能深入开展教学，学生当堂消化所学知识十分困难。单纯利用课上时间学习《试验设计与数据处理》这门课程是远远不够的，因此每次课后针对当天课堂具体作业，加深学生课下对当堂内容的吸收和巩固。

四、展望

《试验设计与数据处理》是资源循环科学与工程类专业开设的一门选修课程，由于是新建专业的课程，因此可以借鉴课堂实例很少，并且在课堂教学实施过程中极具挑战性。在该课程的开展过程中，需要进一步探索加入更多的实践教学和体验式教学。

参考文献：

[1]欧茂华.农科类毕业论文实验设计中培养学生的创造性[J].实验室研究与探索，2006，25（10）：1253-1255.

[2]邵平，孙培龙，孟祥河.工科院校食品学科试验设计与数据处理教学模式研究[J].中国农机化，2009（2）：89-91.

[3]龚建良，吴宇雄，谭惠平，吴志平.高分子材料与工程专业实验教学体系改革初探[J].高教论坛，2006，4：56-58.

[4]邱轶兵.试验设计与数据处理：中国科学技术大学出版社，2008.

安徽省高校优秀青年人才基金项目（2012SQRL053ZD）；安徽省高校省级自然科学研究项目（KJ2010B316）；安徽理工大学校级教学研究重点项目（2012）。