课程编号：55036120 学时：32 学分：2
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。使用试验设计方法的目的、内容和应用。 试验设计方法是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。
多因素试验问题、正交试验、正交表符号的意义。 因素、水平、自由度、试验指标、交互作用。均衡分散性、整齐可比性、自由度选表原则、表头设计。 正交表的特点、用正交表安排试验及结果分析。正交试验的步骤。
正交试验的实际工作意义。正交试验的应用范例。 正交试验方差分析法。试验数据构造模型。方差分析建立的基础。参数估计、变差平方和分解公式、自由度分解公式及相应的计算公式。 方差分析的必要性，显著性检验，方差分析表。方差分析的一般步骤。 有交互作用的方差分析。有重复试验的方差分析方法，两类误差的物理意义。方差分析的精度。
缺落数据的弥补。
水平数不同的正交表的使用及结果分析。并列法、拟水平法。 混合水平有交互作用的正交试验。活动水平法，组合因素法。 正交分割试验法。分级因素、正交分割试验的方差分析表。 部分追加试验。配比试验和寿命试验。误差与重复。 特殊类型二水平和三水平正交表及交互作用表的构造。
优选法的基本步骤、优化判据、目标方式、优化计算。 单因素优选法：黄金分割法、平分法、分数法。 多因素降维法：等高线法、纵横对折法、平行线法。
两种不同的变量关系，回归分析。 一元线性回归方程度建立、显著性检验、预报和控制。非线性回归方程的线性化。 多元线性回归方程度建立、显著性检验、偏回归平方和。
均匀设计表、均匀设计使用表、试验方案的设计。 试验结果的处理－回归方程度建立。应用举例。
基本单纯形：双因素基本单纯形、直角单纯形、双水平单纯形。 改进单纯形、加权形心法、控制加强形心法。单纯形的收敛。 单纯形参数的选择。初始单纯形的构成：Long系数法、均匀设计表法。 单纯形方法应用范例。
先修课程：《无机化学》、《物理化学》、《电子材料》、《微机原理与应用》、《大学物理》、《高等数学》、《概率及数理统计》
一.课程性质和任务
试验设计方法是自然科学研究方法论领域中一个分支学科。正确设计试验方案并对所获得的实验数据进行科学的统计分析是每个研究工作者必须具备的基本功。应用科学的试验设计方法，可以以最少的人力、物力消耗，取得更多、更好的科研成果，达到多、快、好、省建设社会主义的目的。其任务是让学生掌握近代最常用、最有效的几种试验设计方法的基本原理及其在化学、电子、材料和机械等领域中应用的基本方法。
二.教学目的和要求
(1) 正交试验法：
要求学生掌握正交实验法的基本原理，能熟练地运用正交实验法安排多因素多水平多指标的正交实验，正确地运用自由度选表原则，选择适当的正交表来安排正交实验，并能用极差分析法、方差分析法分析实验结果。掌握多指标问题及正交表在试验设计中的灵活应用方法。掌握混合水平正交试验设计方法，活动水平法，组合因素法及正交分割试验的原理及实施方法。
(2) 优选法基础：
掌握优选法的基本原理，掌握黄金分割、平分法，多因素降维法进行试验设计的原理及应用。
(3) 回归分析法：
掌握一元线性回归、多元回归、正交多项回归方程建立的基本方法。
(4) 均匀设计法及单纯形法：
掌握均匀设计法的基本原理及应用。掌握单纯形优化法的基本原理，单纯形法优化法的参数选择及应用。
三. 课程内容和学时分配
本课程共分7章，总学时为32学时。
| 内容 | 学时数 |
| 绪论 | 1 |
| 第一章 正交试验基本方法 | 5 |
| 第二章 正交试验结果的统计分析--方差分析法 | 6 |
| 第三章 多指标问题及正交表在试验设计中的灵活运用 | 8 |
| 第四章 优选法基础 | 3 |
| 第五章 回归分析法 | 4 |
| 第六章 均匀设计法 | 2 |
| 第七章 单纯形优化法 | 3 |
四.基本内容
绪论（1学时）
第一章 正交试验基本方法（5学时）
第二章 正交试验结果的统计分析--方差分析法（6学时）
第三章 多指标问题及正交表在试验设计中的灵活运用（8学时）
多指标问题的两种处理方法。第四章 优选法基础（3学时）
第五章 回归分析法（4学时）
第六章 均匀设计法（2学时）
第七章 单纯形优化法（3学时）
五. 教材及参考资料
教材：何为，薛卫东，唐斌 《优化试验设计与数据分析》 化学工业出版社 2012。
参考资料：
| 书名 | 作者 | 出版社 | 时间 |
回归分析法 | 冯士雍 | 科学出版社 | 1974 |
正交表的构造 | 杨子胥 | 东北人民出版社 | 1978 |
数值计算方法 | 冯康 | 国防工业出版社 | 1978 |
正交设计的数学理论 | 马希文 | 人民教育出版社 | 1981 |
优选学 | 华罗庚 | 辞学出版社 | 1981 |
实验设计法 | 魏锡,王世芳译, 田口玄一(日)著 | 机械工业出版社 | 1987 |
分析工作者用统计学 | 王克谦,张华山译,Caulcutt R.(美)著 | 科学出版社 | 1989 |
分析测试数据统计处理中计算机的应用 | 秦建侯 | 化学工业出版社 | 1990 |
试验设计与数据分析 | 项可风 | 上海科技出版社 | 1991 |
化工中的优化方法 | 邓正龙 | 化学工业出版社 | 1992 |
实验设计与分析（第三版） | 陈荣昭, 汪仁官译, Montgomery(美)著 | 中国统计出版社 | 1998 |
正交与均匀试验设计 | 方开泰 | 科学出版社 | 2001 |
医学实验设计与统计分析 | 王仁安 | 北京医科大学出版社 | 2001 |
工程师和科学家实用统计分析——基于计算机的方法 | J. Wesley Barnes | 清华大学出版社 | 2002 |
试验设计与分析 | 杨德 | 中国农业出版社 | 2002 |
回归设计及多元统计分析 | 白厚义 | 广西科学技术出版社 | 2003 |
SPSS实用统计分析 | 郝黎仁 | 中国水利水电出版社 | 2003 |
实用统计方法与SAS系统 | 高惠璇 | 北京大学出版社 | 2004 |
理工科概率统计（第7版）/英文版 | Wolpole | 清华大学出版社 | 2004 |
实验设计与数据处理 | 刘振学 | 化学工业出版社 | 2005 |
试验设计与分析（第2版） | 陈魁 | 清华大学出版社 | 2005 |
最优化理论与算法 | 陈宝林 | 清华大学出版社 | 2005 |
试验设计与数据处理 | 李云雁 | 化学工业出版社 | 2005 |
试验设计方法 | 赵选民 | 科学出版社 | 2006 |
组合数学（第四版） | 卢开澄 | 清华大学出版社 | 2006 |
运筹学 | 钱颂迪 | 清华大学出版社 | 2006 |
试验设计与SPSS应用 | 王颉 | 化学工业出版社 | 2007 |
实用统计分析及其DPS数据处理系统 | 唐启义 | 科学出版社 | 2007 |
试验设计与分析（第六版）/英文版 | Montgomery | 人民邮电出版社 | 2007 |
Design of Experiments: A Realistic Approach (second edition) | Virgil Lee Anderson | McGraw-Hill | 1973 |
Probability & statistics for engineers & scientists | Ronald E. Walpole | Macmillan | 1978 |
Quality Engineering Using Robust Design | Phadke, M.S. | Prentice Hall | 1989 |
Design and analysis: a researcher's handbook | G Keppel | Prentice-Hall | 1991 |
Design of Experiments: A No-name Approach | homas J. Lorenzen | CRC Press | 1993 |
Optimal design of experiments | Pukelsheim, Friedrich | John Wiley | 1993 |
Statistical Analysis for Engineers and Scientists：A Computer-Based Approach | J. Wesley Barnes | Mcgraw-Hill | 1994 |
Handbook of statistical methods for engineers and scientists (second edition) | Harrison M Wadsworth | McGraw-Hil | 1997 |
Mathematical handbook for scientists and engineers : definitions, theorems, and formulas for reference and review | Granino A | Dover Publications | 2000 |
Applied Statistics for Engineers and Scientists: Using Microsoft Excel and Minitab | DM Levine | Prentice Hall | 2001 |
Practical experiment designs for engineers and scientists | William J. Diamond | Wiley | 2001 |
Reliability Improvement with Design of Experiments | Lloyd W. Condra | CRC Press | 2001 |
Design of experiments for engineers and scientists | Jiju Antony | MA Butterworth-Heinemann | 2003 |
Introduction to probability and statistics for engineers and scientists (third edition) | Sheldon M Ross | Elsevier Academic Press | 2004 |
Design and Analysis of Experiments(sixth edition) | Montgomery | John Wiley & Sons | 2004 |
Statistics for Engineers and Scientists | WC Navidi | McGraw-Hill | 2006 |
Probability and Statistics for Engineers and Scientists (seventh Edition)
| Wolpole | Prentice Hall | 2006 |