职称:讲师
单位:南华大学
部门:机械工程学院
主讲教师:蒋彦
教师团队:共4位
| 学校: | 南华大学 |
| 开课院系: | 机械工程学院 |
| 专业大类: | 仪器科学与技术 |
| 开课专业: | 测控技术与仪器 |
| 课程英文名称: | Theory of Error and Data Analyse |
| 课程编号: | 130105031 |
| 学分: | 2 |
| 课时: | 32 |
人类的任何科学实验和工程实践都离不开测量,任何科学实验和工程实践所获得的大量数据信息,都必须经过合理的数据处理并给出科学的评价,才有其实际价值。由于在测量实验结果中存在误差的必然性与普遍性,影响了测量实验数据的可信赖性,甚至失去其科学价值与实用意义。为了减小和控制误差的影响,掌握误差理论知识,具有认识误差性质、分析误差因素及其产生原因、减小和控制误差及最终结果评定等能力,是非常必要的。
本课程讲述科学实验和工程实践中常用的静态测量和动态测量的误差理论与数据处理,并结合几何量、机械量和相关物理量测量进行介绍,内容主要包括:误差的基本性质与处理、误差的合成与分配、测量不确定度、线性参数的最小二乘法处理、回归分析、动态测试数据处理基本方法、动态测量误差及其评定等。
本课程是测控技术与仪器专业必修的专业基础课,其理论性与实践性均较强,在教学时布置有一定数量的习题,还安排有必要的实验。
1. 课程教学贯穿测控专业课程体系
本课程要求学生对高等数学、线性代数、概率论及数理统计等知识的掌握程度较高,一个较好的做法是,注意抓住误差理论与概率统计的结合点,如测量随机误差与随机变量,测量均值与一阶矩,测量标准差与二阶矩等,既应用了数学知识,又解决了测量误差与数据处理的实际问题,同时不使学生有数学味道太浓太枯燥的感觉。
本课程作为专业核心课程,在多门专业课中涉及。后续课程教学用到本课程知识时,找到结合点不断强化本课程的理论与应用。如虚拟仪器课程中采集数据的拟合和处理。
在专业综合实践与生产实习中,渗透“误差理论与数据处理”的知识,培养学生的专业能力和专业知识实际应用能力。
在毕业设计中,要求学生结合课题分析误差和处理数据。
2.教学内容不断更新
正确处理好传统教学内容和现代教学内容的关系,在保留其基础理论、基本知识结构、反映这一学科领域共性精华部分的同时,对于那些过时的、陈旧的教学内容要进行修改,增加反映学科发展方向和研究成果的新内容。
结合当今学科的发展,把计算机应用技术与误差理论紧密结合,使数据处理过程更加直观,使学生体会到计算机软件给传统误差理论领域带来的变化,提高了学生学习《误差理论与数据处理》课程的兴趣,巩固了所学知识和方法,培养了学生运用现代计算机技术处理实验数据、分析测量误差的能力。
3.理论教学中融入科研实例
误差理论与数据处理这门课程虽源于实践,但理论性强,因此教学过程中必须将理论与实践结合起来,以此加深学生对所学知识的理解。老师在讲解概念、原理的同时,应结合数学专业知识列举一些例子引导学生分析,增强其学习的目的性。同时结合生产现场测量检验实例,介绍误差理论的实际应用,取得了较好的教学效果。在课堂教学中引入科研实例,可以让学生在建立基础理论的同时,有一个比较高的站位思考与观察的角度。也是让学生建立专业思维方法的一种重要的手段。
4.注重实践应用能力训练
实验教学是本课程教学环节的重要组成部分,通过课程实验,注意引导学生自己测量采集实验样本数据,用所学的知识去完成测量误差分布的统计分析、测量结果的正确处理与评定。经过实际操作与实验数据处理,加深了学生对课堂上的理论知识的理解。
通过多层次的实践教学,对专业知识的融汇贯通,培养学生的专业能力和专业知识实际应用能力。
教材使用与建设
本课程使用的教材《误差理论与数据处理》由费业泰教授主编,该教材在全国百余所高校使用,其中包括清华大学、天津大学、西安交通大学、合肥工业大学等著名高校。现在已于1987年、1995年、2000年、2004年、2010年和2015年分别修订出版了7版教材。目前,在出版的同类教材中仅有费业泰主编的教材被评为“九五”、“十五”、“十一五”、“十二五”国家级规划教材和两次获得优秀教材奖。
促进学生主动学习的扩充性资料使用说明
除了教材以外,我们还向学生推荐了许多教学参考材料,如1984年煤炭工业出版社翻译出版的前苏联教材《误差理论与最小二乘法》、2003年中国计量出版社出版的《误差分析与测量不确定度评定》等,扩展学生知识面。我们推荐NI公司的LabVIEW软件,让学生利用计算机技术处理数据。

教材与教学参考材料
配套实验教材的教学效果
为了加强学生对误差理论与数据处理课程的理解,我们开设了系列实验课程,配合实践性教学的实施。为了规范试验课程,我们编写了试验教材。实验教材内容详尽,包括实验目的、实验设备的使用方法、实验原理,实验步骤、实验数据处理、课后思考等内容。在实验中,学生参考教材,成为一个非常好的辅助资料,取得了良好的效果。
实践性教学环境
由于本课程在我校测控专业的重要性和特殊性,长期以来院系都投入了大量的人力和物力,对测控技术与仪器专业所拥有专业教学实验室“测控与仪器实验室”的设备进行不断更新和补充。学院实验室配备了多种试验设备,包括万能工具显微镜、大型工具显微镜、阿贝比长仪等先进实验设备,为本课程提供了良好的实践教学环境和高水平的实验手段。在实验教学中能够做到2个学生一台仪器和一台电脑,即保证了学生对仪器的实际操作又方便了学生的讨论,取得了良好的效果。
网络教学环境
学校的校园网具有较全面的网络教学环境,有齐全的电子图书、网络教学软件等,还建立了网络教学平台,每门课程都可以申请一定的网络空间用于教师和学生的交流。
本课程教学资料大部分已上网,方便学生课后学习。学生在学习中遇到的问题,可以寻求老师或者同学们的帮助,教师可以进行网上解答。