《概率論與數理統計實驗設計與數據處理》課程教學大綱一、課程信息課程代碼319B3217課程名稱概率論與數理統計（實驗設計與數據處理）課程性質專業必修課學分2學時24+16先修課程計算機應用基礎適用專業生物工程課程簡介（300字左右）：《試驗設計與數據處理》課程教學目的是使學生認識和理解本專業的科學研究思路和研究方法，學生具備基本的實驗設計能力和數據處理分析能力，以及回歸建模的能力。課程主要內容包含：實驗設計，常規的數據分析方法：t檢驗、方差分析、非參數檢驗、正交實驗，回歸建模：一元線性回歸、多元線性回歸、一元曲線回歸。該課程的教學目標是使學生基于實驗設計三原則以及誤差控制方法，能初步的設計實驗方案；能根據實驗的性質特點，采用正確的方法對實驗數據進行分析，得出正確的結論；能通過構建回歸模型解決本專業的現實問題二、課程目標（理論、實驗課程填寫）通過本課程的學習，學生應具備以下幾方面的目標：1.熟悉試驗指標、因素、水平等概念，掌握實驗設計的基本要求、注意事項與基本原則，熟悉實驗誤差來源及控制，能獨立開展實驗方案的設計。2.熟練掌握實驗數據整理以及常見的數據分析方法，包括t檢驗、方差分析、回歸分析建模、非參數檢驗、正交實驗分析等，能對數據進行分析、關聯和建模。3.熟練掌握常用數據處理軟件SPSS的使用，能在一定程度上解決生物工程問題。課程目標對畢業要求的支撐關系表畢業要求畢業要求指標點課程目標1課程目標2課程目標3畢業要求2畢業要求指標點2.1L畢業要求4畢業要求指標點4.2H畢業要求指標點4.3H三、教學內容與預期學習成效（理論、實驗課程填寫）知識單元對應課程目標知識點預期學習成效實現環節學時1.實驗設計課程目標11）試驗設計的歷史與發展2）科學研究的主要內容3）試驗設計的基本要求和注意事項4）指標、因素與水平5）試驗設計的基本原則6）常用術語、統計量及其計算7）試驗方案擬訂8）試驗誤差及控制1．理解并能正確的復述相關概念，牢記實驗設計原則和誤差來源及其控制方法。2．具備實驗方案設計能力。課堂講授、課堂討論。6課程思政元素：科學精神、創新意識等；課程思政教學內容設計：通過實驗設計與數據分析發展史增強學生的科學精神，利用正交試驗法成功研制的線性彈簧繼電器，激發學生的創新意識，了解創新驅動發展，通過了解實驗方案的設計，激發學生的科學探索精神。2.數據分析軟件（SPSS）課程目標31）SPSSforWindows的基本特點、安裝、啟動與退出2）數據文件的建立與操作（數據編輯窗(DataEditor)的使用）3）SPSSforWindows各菜單的功能4）Analyze菜單的各項功能1．熟悉軟件的數據分析菜單以及數據整理。2．具備數據整理能力，熟悉軟件的操作。課堂講授、課堂討論。1課程思政元素：探索精神、創新精神等；課程思政教學內容設計：通過學生創業研制SPSS軟件的過程，激發學生的探索精神和創新精神。3.統計假設檢驗課程目標21）抽樣分布2）統計假設檢驗的意義和基本原理3）統計假設檢驗的步驟4）統計假充檢驗的兩類錯誤5）兩尾檢驗與一尾檢驗6）樣本平均數的假設檢驗與SPSS的實現7）參數的區間估計8）統計假設檢驗中應注意的問題1．了解理論分布與抽樣分布的概念、統計假設檢驗的基本原理和一般方法，熟練掌握利用SPSS軟件進行單樣本t檢驗、獨立樣本的t檢驗和成對樣本的t檢驗。2．具備使用軟件進行t檢驗分析的能力。課堂講授、課堂討論。34.方差分析課程目標21）方差分析與t檢驗的比較2）單因素方差分析的基本原理3）單因素方差分析應用實例與SPSS實現4）兩因素方差分析的基本原理5）兩因素方差分析應用實例與SPSS實現6）兩因素隨機區組試驗方差分析的基本原理7）兩因素隨機區組試驗方差分析應用實例與SPSS實現8）方差分析的基本假定和數據轉換1．理解方差分析的基本原理,能正確復核方差分析的過程,能正確的進行方差分析、多重比較、數據轉換。2．具備使用軟件進行方差分析的能力。課堂講授、課堂討論。65.回歸與相關課程目標21）回歸與相關的基本概念2）一元線性回歸3）直線回歸應用實例與SPSS實現4）一元線性相關5）直線相關實例與SPSS實現6）多元線性回歸7）多元線性回歸實例與SPSS實現8）多元相關與偏相關(略講)9）多元相關實例與SPSS實現10）曲線回歸及應用實例1．正確理解回歸、相關分析的意義及有關概念，能正確的進行回歸建模。2．具備使用軟件進行一元線性模型、多元線性模型和曲線回歸的建模能力。課堂講授、課堂討論。36.非參數統計課程目標21）什么是非參數統計2）檢驗3）符號檢驗4）符號秩和檢驗1．正確理解非參數統計的概念，測正確的進行檢驗、符號秩和檢驗、列聯表分析。2．具備使用軟件進行檢驗、符號秩和檢驗、列聯表分析的能力。課堂講授、課堂討論。27.正交試驗設計課程目標21）正交試驗簡介2）正交試驗設計的意義3）正交表4）正交試驗設計的基本步驟5）正交試驗的結果與分析1．能正確表述正交試驗的基本原理和用途，能正確進行表頭設計，能正確的進行正交實驗數據的直觀分析和方差分析。2．能正確設計正交實驗方案，具備使用軟件進行正交實驗數據分析的能力。課堂講授、課堂討論。3實驗一SPSS數據編輯與基本統計量計算操作課程目標31）SPSS軟件常用操作2）SPSS數據編輯操作3）SPSS中常用基本統計量的計算操作。1．能正確的使用軟件并整理數據2．具有數據分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示2實驗二單樣本和兩個樣本的T檢驗操作課程目標21）SPSS中單樣本的T檢驗操作及分析2）SPSS中計算樣本的置信區間的操作3）SPSS中成組樣本的T檢驗操作及分析4）SPSS中成對樣本的T檢驗操作及分析1．能正確的使用軟件進行t檢驗分析。2．具有數據分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗三單因素和無重復試驗的多因素試驗方差分析操作課程目標21）SPSS中單因素的方差分析的操作與結果分析2）SPSS中兩因素及多因素的無重復試驗的方差分析操作與結果分析1．能正確的使用軟件進行方差分析。2．具有數據分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗四有重復試驗的方差分析和數據轉換操作課程目標21）SPSS中有重復試驗的方差的主效應分析操作2）SPSS中有重復試驗的方差的交互作用分析操作3）SPSS中對不滿足方差分析的試驗數據進行轉換操作1．能正確的使用軟件進行方差分析。2．具有數據分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗五線性回歸、相關與非參數統計操作課程目標21）SPSS中一元線性回歸和相關的分析操作2）SPSS中多元線性回歸和相關、偏相關的操作及曲線回歸方程的建立3）分析操作4）列聯表分析5）符號與符號秩和檢驗1．能正確的使用軟件進行非參數統計分析。2．具有數據分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示3實驗六正交試驗數據分析操作課程目標21）正交試驗的直觀分析（利用SPSS計算算術平均數）2）無交互作用的正交試驗方差分析3）有交互作用的正交試驗方差分析1．能正確的使用軟件進行正交實驗數據分析。2．具有數據分析軟件的操作能力。上機實驗操作演示2四、成績評定及考核方式（理論、實驗課程填寫）知識單元對應課程目標考核方式成績評定實驗設計課程目標1平時表現+課后作業+期末考試平時表現（10%）課后作業（10%）數據分析操作測試（20%）期末考試（60%）數據分析軟件（SPSS）課程目標3平時表現統計假設檢驗課程目標2課后作業+期末考試方差分析課程目標2課后作業+實驗操作+期末考試回歸與相關課程目標2課后作業+實驗操作+期末考試非參數統計課程目標2課后作業+實驗操作+期末考試正交試驗設計課程目標2課后作業+實驗操作+期末考試考試成績：根據課程的理論知識考試成績給出，考試采用閉卷形式進行，滿分100分。數據分析操作測試成績：根據對實驗數據選用分析方法的正確性、分析結果的準確性給分，滿分100分。平時表現評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）積極程度（50分）積極、踴躍老師鼓勵后積極、踴躍老師鼓勵后積極度不高消極回答正確程度（50分）回答正確無誤、分析合理，結論有效回答問題基本正確，分析比較合理，結論有效回答問題錯誤較多，經老師提醒后仍然分析有誤，結論無效答不對題單次作業評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）作業完成進度（20分）提前完成按時完成延時完成未完成概念清晰程度（30分）75%以上概念清晰50%以上概念清晰25%以上概念清晰不清晰正確性和結論有效性（50分）分析合理、全面，計算無誤，結論有效分析較合理、全面，計算錯誤少，結論較有效分析基本合理，計算有較大的錯誤，結論基本有效存在嚴重錯誤數據分析操作測試評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優（75%-100%）良（50%-75%）中（25%-50%）差（0%-25%）數據分析方法（50分）75%以上方法正確50%以上方法正確25%以上方法正確不清晰軟件操作正確性（50分）軟件操作正確、熟練軟件操作正確、基本熟練軟件操作部分正確、不熟練軟件操作錯誤六、課程目標達成值評價依據課程目標考核環節(評價依據)期望值平均得分達成度計算課程目標1平時成績平時成績期望值A1=50a1=實際表現得分達成度=課后作業I相關實驗表現期望值B1=100b1=實際表現得分期末考試相關試題期望值C1=20c1=相關試題實際平均得分課程目標2課后作業II相關作業期望值A2=100a2=作業實際得分達成度=數據分析操作測試相關實驗表現期望值D=100d=實際表現得分期末考試相關試題期望值C2=80c2=相關試題實際平均得分課程目標3平時成績平時成績期望值A3=50a3=實際表現得分達成度=七、課程建議教材及主要參考資料（理論、實驗課程填寫）1.建議教材[1]王頡.試驗設計與SPSS應用.北京：化學工業出版社，2018.2.主要參考資料[1]周防震,羅凱.SPSS與試驗設計和統計分析應用指南.武漢：華中科技大學出版社,2019.[2]弗雷德里克,等.行為科學統計精要(第八版).北京：中國人民大學出版社,2018.[3]張文彤，鐘云飛.IBMSPSS數據分析與挖掘實戰案