课程编号：02010101
课程基本情况：
1. 课程名称：试验设计
2. 英文名称：Design of Experiments
3. 课程属性：专业必修课
4. 学 分：3 总学时：51
5. 适用专业：应用统计学
6. 先修课程：数学分析、高等代数、概率论与数理统计
7. 考核形式：考试
一、本课程的性质、地位和意义
《试验设计》是应用统计学的一门专业必修课。试验设计是以概率论与数理统计为理论基础，经济地、科学地制定试验方案以便对试验数据进行有效的统计分析的数学理论和方法，本课程全面介绍了试验设计的原理、方法及应用，其特点是在介绍常用试验设计方法的同时，突出试验设计在工业生产与工程实际中的应用。
二、教学目的与要求
本课程内容是统计学的重要分支，着重讲解试验的设计与分析的基本理论与方法，设置的目的是为了让学生掌握该内容的基本理论和方法，并能运用到实践中去，使学生初步掌握利用试验的设计与分析方法处理问题的能力。
三、课程教学内容及学时安排
按照教学方案安排，本课程安排在第6学期讲授，其中课内讲授34学时，实践课17学时，具体讲授内容及学时安排见下表：
《试验设计》教学内容及学时分配表
章 |
标题 |
学时数 |
课内讲授 |
实践课 |
1 |
试验设计概要 |
2 |
2 |
0 |
2 |
单因子试验的设计与分析 |
10 |
5 |
5 |
3 |
区组设计 |
8 |
6 |
2 |
4 |
正交设计 |
12 |
7 |
5 |
5 |
参数设计 |
8 |
6 |
2 |
6 |
回归设计 |
8 |
6 |
2 |
7 |
其他试验设计方法介绍 |
3 |
2 |
1 |
总计 |
51 |
34 |
17 |
四、参考教材与书目
1. 参考教材
茆诗松，周纪芗，陈颖. 试验设计，中国统计出版社，2004
2. 参考书目
[1] 王万中，试验的设计与分析，高等教育出版社，2004
[2] 项可风.试验设计与数据分析.上海科技出版社.1991
[3] 陈魁.试验设计与分析.清华大学出版社.1996
[4] 杨德.试验设计与分析.中国农业出版社.2002
[5] Phadke, M.S. "Quality Engineering Using Robust Design" Prentice Hall, Englewood Cliff, NJ. November 1989
[6] Montgomery, D. C.. Design and analysis of experiment. New York: Wiley.1997
第1章 试验设计概要(2学时)
【教学目的与要求】
1. 了解试验设计方法在科学技术发展中的地位和作用、试验设计方法的起源、我国试验设计方法的发展和现状；
2. 了解使用试验设计方法的目的、内容和应用，理解试验设计的重要名词，理解试验设计的基本原则.
【教学重点】
使用试验设计方法的目的、内容和应用.
【教学难点】
试验设计的三个基本原则.
【教学方法】
讲授法与实践结合
【教学内容】
1. 试验设计的发展历史及研究内涵；
2. 试验设计的实施过程与重要名词解释；
3. 试验设计的基本原则.
【教学建议】
通过本章内容的学习，使学生了解试验设计的发展历史，引导学生理解试验设计方法的目的、内容和应用，理解试验误差的主要来源及处理技巧，掌握因子、水平、误差等基本概念，理解和掌握试验设计的三个基本原则：重复、随机化和区组.
第2章 单因子试验的设计与分析（讲授10学时）
【教学目的与要求】
1. 理解单因子试验设计的总体思想和主要用途；
2. 掌握单因子试验设计的操作步骤和分析方法.
【教学重点】
单因子试验的方差分析过程、多重比较和方差齐性检验.
【教学难点】
多重比较过程，固定效应和随机效应的区别与联系.
【教学方法】
讲授法与实践结合
【教学内容】
1. 了解单因子试验的定义、实施过程和注意事项；
2. 理解和掌握单因子试验设计的模型；
3. 理解和掌握单因子试验设计模型的方差分析过程；
4. 掌握单因子试验设计的多重比较的若干方法；
5. 理解和掌握固定效应模型和随机效应模型的区别和联系；
6. 掌握试验设计模型正态性和方差齐性检验的一般方法；
7. 掌握用SPSS软件进行单因子试验设计的方差分析、多重比较、假设检验、正态性检验和方差齐性检验.
【教学建议】
通过本章内容的学习，引导学生用SPSS软件进行单因子试验的方差分析，学会区分固定效应模型和随机效应模型，熟练掌握单因子试验设计的模型形式，掌握单因子试验设计模型的方差分析过程，能够用SPSS软件对单因子试验进行多重比较，并读懂软件输出结果，理解和掌握用单因子试验设计的正态性检验和方差齐性检验方法，能用SPSS软件实现并读懂软件输出结果.
第3章 区组设计（8学时）
【教学目的与要求】
1. 学会使用区组设计来进行多因素分析；
2. 能够对多种影响因素进行试验设计与分析；
3. 掌握区组设计的一般统计分析理论与方法.
【教学重点】
1. 随机化完全区组设计的统计分析方法；
2. 平衡不完全区组设计、链式区组设计的实施过程.
【教学难点】
平衡不完全区组设计、链式区组设计的实施过程.
【教学方法】
讲授法与实践结合
【教学内容】
1.区组设计的基本思想和统计分析理论；
2.随机化完全区组设计的实施过程、统计模型及统计分析方法；
3.平衡不完全区组设计的实施过程、统计模型及统计分析方法；
4.链式区组设计的实施过程、统计模型及统计分析方法.
【教学建议】
通过本章内容的学习，引导学生理解区组设计的基本思想方法，了解随机化完全区组设计的实施过程及统计模型的基本内涵，熟练掌握随机化完全区组设计统计模型、参数估计、假设检验、多重比较等，掌握平衡不完全区组设计统计模型、参数估计、假设检验、多重比较等，掌握链式区组设计统计模型、参数估计、假设检验、多重比较等，学会用SPSS软件进行区组设计的软件实现，并能读懂软件输出结果.
第4章 正交设计（12学时）
【教学目的与要求】
1. 学会使用正交设计来分析多因素析因试验；
2. 掌握正交设计的一般统计分析理论与方法.
【教学重点】
1. 无交互作用与有交互作用正交表的构造，正交设计的方差分析过程；
2. 水平数不等情况下的正交设计方法.
【教学难点】
水平数不等情况下的正交设计方法.
【教学方法】
讲授法与实践结合
【教学内容】
1.多因素实验的统计模型、参数估计、假设检验与多重比较；
2.正交表的概念、构造方法，正交表与试验的对应关系；
3.无交互作用的正交设计方法，表头设计、统计模型、参数估计、误差分析；
4.有交互作用的正交设计方法，表头设计、统计模型、参数估计、误差分析；
5.有重复实验的试验设计的正交设计方法与方差分析过程；
6.水平数不等情况下的正交设计方法，混合正交表法、拟水平法、组合法、赋闲列法，以及各自的统计分析方法；
7.多指标的数据分析方法概述.
【教学建议】
通过本章内容的学习，引导学生学会多因素实验的统计模型、参数估计、假设检验与多重比较方法，了解多指标的数据分析方法，能够构造相应的正交表，熟练掌握无交互和有交互作用的正交设计的表头设计、统计模型、参数估计、误差分析，掌握有重复实验的试验设计的方差分析过程，理解和掌握水平数不等情况下的正交设计方法，混合正交表法、拟水平法、组合法、赋闲列法，以及各自的统计分析方法，学会用SPSS软件进行正交设计的统计分析，并能读懂软件输出果.
第5章 参数设计（8学时）
【教学目的与要求】
1. 学会使用正交设计来分析多因素析因试验；
2. 掌握正交设计的一般统计分析理论与方法.
【教学重点】
1. 无交互作用与有交互作用正交表的构造，正交设计的方差分析过程；
2. 水平数不等情况下的正交设计方法.
【教学难点】
水平数不等情况下的正交设计方法.
【教学方法】
讲授法与实践结合
【教学内容】
1.参数设计的基本思想；
2.稳健设计；
3.灵敏度设计；
4.综合噪声因子；
5.动态特性的参数设计.
【教学建议】
通过本章内容的学习，引导学生理解参数设计的基本思想，熟练掌握稳健设计的实施过程，能够根据实际问题区分可控因子和噪声因子，能够进行内外表设计，并能进行稳健性分析，掌握灵敏度设计的实施过程，统计模型，并能进行方差分析和假设检验，了解综合噪声因子的基本概率，学会使用综合噪声因子进行简化模型，掌握动态特性因子的参数设计方法，学会安排试验，能够进行统计分析，学会用SPSS软件进行参数设计的统计分析，并能读懂软件输出果.
第6章 回归设计（8学时）
【教学目的与要求】
1. 学会使用正交设计来简化回归分析；
2. 能够用一次回归设计、二次回归设计来处理回归分析问题；
3. 掌握回归设计的一般设计过程和统计分析方法.
【教学重点】
回归设计模型的构造、回归模型的统计分析、参数估计和假设检验.
【教学难点】
能够用正交表进行回归设计与分析.
【教学方法】
讲授法与实践结合
【教学内容】
1.回归设计的基本概念；
2.一次回归正交设计；
3.二次回归的中心组合设计；
4.二次回归的正交设计；
5.二次回归旋转设计.
【教学建议】
通过本章内容的学习，了解回归设计的基本概念，能够进行一次回归正交设计，学会相应的方差分析方法，引导学生理解一次回归正交设计的相应特性，学会进行二次回归的中心组合设计和正交设计，了解二次回归旋转设计，学会用SPSS软件进行回归设计的统计分析，并能读懂软件输出果.
第7章 其它试验设计方法介绍（3学时）
【教学目的与要求】
了解其它一些常见的试验设计方法与技巧.
【教学重点】
均匀设计的一般理论.
【教学难点】
均匀设计表的使用过程.
【教学方法】
讲授法与实践结合
【教学内容】
1. 均匀设计；
2. 混料设计；
3. 全因子试验的数据分析.
【教学建议】
通过本章内容的学习，了解均匀设计的一般概念和设计规律，能够使用均匀设计表进行试验设计，学会对结果进行统计分析，了解混料设计混料设计的基本思想，能够进行简单的混料设计，了解全因子试验的统计模型与方差分析过程.
执笔人：党红 审定人：李建丽
