试验设计

Design  of Experiments

【课程编号】4021020002009

【课程类别】专业必修课

【总学时数】48

【周学时数】3

【学分数】3

【先修课程】统计学，概率论与数理统计

【课程负责人】高齐圣

【适用专业】经济统计

一、课程简介

   《试验设计》，也称实验设计，是一种通用的科学合理地安排实验和分析实验数据的方法。本课程内容包括单因素实验优化设计、多因素实验设计、正交实验设计、均匀实验设计、稳健实验设计等全部简单实用的实验设计方法，各章节间有一定的独立性，读者可以根据自己的情况有选择的学习。实验设计被称为工程师的共同语言，一个实验如果设计的好就会事半而功倍；反之，则会事倍而功半，甚至劳而无功。它不仅可以应用于工业制造领域，同样可以应用于经济学领域的实验设计。

二、教学目标

    《试验设计》是统计专业重要的专业必修课。它是数理统计的原理和方法在工业、经济和管理研究中的应用，它不仅提供如何正确地设计科学实验和收集数据的方法，而且也提供如何正确地整理、分析数据，得出客观、科学的结论的方法。本课程任务使学生能够掌握常用的实验设计原理及设计方法、实验结果的统计分析方法，学会应用EXCEL等常用软件进行实验设计与数据分析。通过该门课程的学习，可以掌握基本的实验（调查）设计和统计分析方法，为学生毕业论文以及将来从事科研工作打基础。支撑人才培养规格中创新创业、社会调查等模块要求的实现。

三、教学内容、要求和学时分配

（一）第一章 实验设计概述     学时：6

教学内容：实验设计的类型；实验设计的要素与原则

教学要求：掌握实验设计的一般原则

重点、难点：工业领域实验设计扩展至经济学实验设计

讨论课：经济实验设计的一般原则

（二）第二章  比较实验与方差分析         学时：6

教学内容：两个处理的水平比较；方差分析

教学要求：掌握双因子和多因子的方差分析

重点、难点： 多因子交互作用下方差分析

讨论课：方差分析的EXCEL呈现

（三）第三章  单因素优化实验设计         学时：6

教学内容：单因素优化实验设计的适用场合；均分法；对分法；黄金分割法；分数法；分批实验法

教学要求： 掌握黄金分割法和分批试验法的步骤

重点、难点： 分批实验的缺点

讨论课：对分法和黄金分割的EXCEL呈现

（四）第四章  多因素优化实验设计         学时：6

教学内容：多因素优化实验概述；因素轮换法；随机实验；拉丁方

教学要求： 掌握随机实验和拉丁方实验的基本原理

重点、难点： 随机实验和自然实验的异同

讨论课：农业保险的随机自然实验

（五）第五章  正交实验设计         学时：6

教学内容：正交表与正交设计；分析实验结果；有交互作用的正交设计；水平不等的正交设计；正交设计与区组设计

教学要求： 掌握正交实验的表头设计、方差分析方法

重点、难点： 交互作用和拟水平方差分析

讨论课：六西格玛案例-正交设计应用

（六）第六章  均匀实验设计         学时：6

教学内容：均匀设计概要；用均匀设计安排实验；均匀设计的实验结果分析；均匀设计的灵活应用；配方均匀设计

教学要求： 掌握均匀设计表产生原理，均匀设计方差分析方法

重点、难点： 均匀表的选取，基于回归的方差分析方法

讨论课：投资决策的配方均匀设计

（七）第七章  稳健性实验设计         学时：6

教学内容：稳健性设计的概念；稳健性设计的实施方法；内外表参数设计；简单的稳健设计方法

教学要求：掌握信噪比和损失函数的稳健设计

重点、难点： 非正态下损失函数，直积表应用

讨论课：投资决策的稳健设计

（八）第八章  析因设计及有关的方法……         学时：6

教学内容：析因设计；裂区设计；调优运算

教学要求：掌握析因设计的基本原理，会进行基于实验的调优方法

重点、难点： 试验调优的效率

讨论课：如何做质量工程师QE(制造业和服务业QE异同)

四、教材与学习资源

（一）试验设计，茆诗松,周纪芗,陈颖著，中国统计出版社，2012年

（二）实验设计与分析， (美)Douglas C. Montgomery著，人民邮电出版社，2013年

（三）用Excel学试验设计法， (日)上田太一郎等著，科学出版社，2012年

五、考核方式

 考试，采用100分制。平时占20%，期末80%。

六、教学策略与方法建议

（一）希望大家掌握实验设计法，并能应用于工业和服务业领域。实验设计法的解析作业基本遵循方差分析，通过Excel可以让学生非常直观地简单实现。尽可能结合经济学实验例子，让学生掌握一种新的经济学调查及分析方法。

（二）实验设计是“数据分析师”和“质量工程师”等职业资格考试内容，引导大家做好相应统计专业职业规划，提高学习该课程的主动性。