資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是大部分工科都開設(shè)的一項(xiàng)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(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程的必要性，探討了課程基本內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)了采用啟發(fā)性、針對(duì)性、交互式的教學(xué)方法的重要性，并對(duì)該課程基本教學(xué)情況進(jìn)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(yàn)設(shè)計(jì)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(zhǔn)設(shè)立的新興交叉學(xué)科專業(yè)，其目標(biāo)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(hù)等方面的綜合知識(shí)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(jì)、低碳技術(shù)、再生資源開發(fā)和環(huán)境經(jīng)濟(jì)管理等方面工作的高級(jí)復(fù)合型技術(shù)人才。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理是數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論在各個(gè)學(xué)科應(yīng)用中的一個(gè)分支學(xué)科，是當(dāng)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(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程的認(rèn)知[1，2]，在本專業(yè)開設(shè)了《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》這門課程[3]。

文章對(duì)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(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)及存在的不足及相應(yīng)對(duì)策進(jìn)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(dāng)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(yàn)中常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)際生產(chǎn)和科研中實(shí)驗(yàn)問題的能力。為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)如專業(yè)試驗(yàn)、畢業(yè)論文環(huán)節(jié)的試驗(yàn)和今后在工作中順利開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理和科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。

二、課程重點(diǎn)

掌握如何進(jìn)行一項(xiàng)完整的資源循環(huán)工藝試驗(yàn)，如何設(shè)計(jì)編排，進(jìn)行試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)，以及對(duì)其試驗(yàn)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(jìn)的全部過程，能夠運(yùn)用到實(shí)際中。以最少的人力和物力消耗，在最短的時(shí)間內(nèi)取得更多、更好的試驗(yàn)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(shí)

第1章緒論（2學(xué)時(shí)）。涉及試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理的概念和意義、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理的發(fā)展和應(yīng)用、試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的誤差控制和試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)）。涉及均分法、平分法、0.618法、分?jǐn)?shù)法和拋物線法。

第3章方差分析法（4學(xué)時(shí)）。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(yàn)設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）。涉及正交表的概念與類型、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理的直觀解釋和正交表的構(gòu)造。

第5章正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果的直觀分析（4學(xué)時(shí)）。涉及單指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果的直觀分析、多指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果的直觀分析、有交互作用的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果的直觀分析和混合水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果的直觀分析。

第6章正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果的方差分析（6學(xué)時(shí)）。涉及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析的基本原理、相同水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方差分析和不同水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方差分析等。

第7章正交表在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的靈活運(yùn)用（2學(xué)時(shí)）。涉及并列法和擬水平法。

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

第9章均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）。涉及均勻設(shè)計(jì)表和均勻設(shè)計(jì)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(gè)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(diǎn)。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(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)較少，不能深入開展教學(xué)，學(xué)生當(dāng)堂消化所學(xué)知識(shí)十分困難。單純利用課上時(shí)間學(xué)習(xí)《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》這門課程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此每次課后針對(duì)當(dāng)天課堂具體作業(yè)，加深學(xué)生課下對(duì)當(dāng)堂內(nèi)容的吸收和鞏固。

四、展望

《試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)例很少，并且在課堂教學(xué)實(shí)施過程中極具挑戰(zhàn)性。在該課程的開展過程中，需要進(jìn)一步探索加入更多的實(shí)踐教學(xué)和體驗(yàn)式教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐茂華.農(nóng)科類畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性[J].實(shí)驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理教學(xué)模式研究[J].中國農(nóng)機(jī)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(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革初探[J].高教論壇，2006，4：56-58.

[4]邱軼兵.試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(xiàng)目（2012SQRL053ZD）；安徽省高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2010B316）；安徽理工大學(xué)校級(jí)教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（2012）。