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数据处理方面有关论文范文例文 与工程教育专业认证背景下误差理论和数据处理课程教学改革相关函授毕业论文范文

主题:数据处理论文写作 时间:2024-01-21

工程教育专业认证背景下误差理论和数据处理课程教学改革,本文是数据处理方面有关硕士学位毕业论文范文跟教学改革和误差理论和数据处理有关函授毕业论文范文.

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摘 要:工程教育专业认证近些年在国际工程与人才市场一体化背景下发展迅速,在此推动下,本专业“误差理论与数据处理”课程以学生为中心、毕业要求为导向,建立了课程目标与毕业要求之间的支撑矩阵关系,确定了教学过程对毕业要求的支撑内容,实现了教学效果对毕业要求实现的评价,为后续课程的持续改进提供指导,这样一个良性的闭环课程系统,将推动课程教学质量的持续提升,为后续进一步课程改革奠定基础.

关键词:课程改革;误差理论与数据处理;工程教育专业认证

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)49-0124-03

一、引言

随着科技不断进步,国际工程与人才市场一体化的要求越来越高,在国际人才市场化的背景下,工程教育专业认证在我国快速发展起来.中国工程教育认证旨在构建中国工程教育的质量监控体系,推进中国工程教育改革,进一步提高工程教育质量,建立与工程师制度相衔接的工程教育认证体系,以促进中国工程教育的国际互认,提升其国际竞争力.我国自2007年开始对环境、土木、机械、电器等工程专业开展认证试点工作,2016年加入《华盛顿协议》成为正式成员,自此我国的工程教育认证体系得到了国际的广泛认可,工程教育工作也迈上了新的发展台阶[1].

西安理工大学测控技术与仪器专业于2014年顺利通过了工程教育认证,本专业坚持产出导向的教育取向,以学生为中心的教育理念和持续改进的质量文化作为工程教育的核心理念,通过培养目标、毕业要求和课程体系等多方面的持续改进,培养具有工程实践能力和创新意识的高素质应用创新型专业人才.“误差理论与数据处理”课程是测控技术与仪器专业一门重要的专业核心课,旨在使学生掌握机械量、几何量和有关物理量测试技术中的误差理论与数据处理方法,以培养学生具有对测量结果进行处理、分析能力,对保证精度要求的条件下进行测量方法和测量仪器的设计具有重要作用.该课程以线性代数、概率论与数理统计课程为先修课程,与传感器、测控电路等专业课程紧密衔接,对该课程的掌握程度将对今后从事计量检测、仪器设计及分析等工作产生持续的影响[2-4].因此,在工程教育认证推动下,“误差理论与数据处理”课程以学生为中心、毕业要求为导向,持续改进了教学目标与毕业要求的对应关系、教学过程对毕业要求的支撑内容以及教学效果对毕业要求实现的评价.

二、教学目标与毕业要求的对应关系

以学生学习效果为目标导向的专业认证教育理念,将毕业要求作为衡量学生能力的指标,覆盖了工程知识、问题分析、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、项目管理和终身学习等12项内容,从不同方面反映学生的学习效果.毕业要求的达成需要整个课程体系里每门课程目标的支撑,细分到不同的课程目标中,当学生通过课程考核取得学分后,就相应达到了该门课程教学目标所对应的毕业要求.

以往“误差理论与数据处理”课程的教学目标更多从课程本身出发,注重掌握误差的分类及表示方法、三大误差产生的基本原因及减小和消除方法、误差的合成与分配计算、测量不确定度的表示及评定方法、测量数据的最小二乘法处理和回归分析等内容,培养学生对实际测量系统进行科学的误差分析和数据处理的能力,提高学生分析问题和解决问题的能力.这样的课程目标无法直接支撑专业培养目标的达成.因此,需要确立课程教学目标与毕业要求的对应关系,实现对毕业要求点对点的支撑.

“误差理论与数据处理”课程的教学目标可具体分为以下几点:(1 )比较误差的分类及表示方法,理解误差与精度的关系.(2)分析随机误差、系统误差和粗大误差的产生原因,掌握减小和消除的方法.(3)运用误差的合成与分配计算进行测量方案选择,并保证测量精度.(4)能够进行测量不确定度的表示与评定.(5)能够进行测量数据的最小二乘法处理和回归分析.

这五点教学目标可以支撑问题分析、研究、使用现代工具、职业规范和项目管理五项毕业要求,它们之间的支撑矩阵如表1所示.因为“误差与数据处理”是一门理论性与实践性较强的课程,教学目标的每一个内容都能够应用数学和工程科学的基本原理,研究分析工程问题,所以问题分析涵盖了每一个教学目标点.除误差的分类及表示方法以外,其他几个教学目标点都可以支撑基于科学原理并采用科学方法对工程问题进行研究这一毕业要求.测量数据的最小二乘法处理和回归分析能够利用Matlab和Excel软件对数据进行快速处理,提高了数据处理效率.这样一个点对点的矩阵对应关系,使得以学习效果为导向落到了实处,避免了教学目标只是以课程为中心的弊端,教学目标的达成就支撑了相应毕业要求的达成.

三、教学过程对毕业要求的支撑

教学目标的实施是通过教学过程实现的,“误差理论与数据处理”课程计划48个学时,其中教学42个学时,实验6个学时.教学内容主要包括6个部分,分别为误差的基本概念及分类、三大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和回归分析,每部分内容都对毕业要求下所包含的相应指标点提供支撑,更加细化了对毕业要求内容的支撑[5].

在“误差基本概念及分类”一章,通过绝对误差、相对误差和引用误差的学习可以支撑利用数学的基本概念适当描述仪器领域的工程问题这一指标点,并列举实例在误差的研究意义中讲解工程师的职业道德规范内容,使学生能够陈述工程师的职业责任,遵守职业道德规范,以此支撑职业规范毕业要求中的相应指标点.在“三大误差的基本性质与处理”一章,通过随机误差、系统误差和粗大误差基本理论的学习,学生可以运用工程科学的基本原理进行数学建模,在此基础上,对仪器仪表领域复杂工程问题进行实验设计,并能够对实验结果进行误差分析,结合长度等几何量测量,剔除粗大误差,并分析系统的随机误差和系统误差,评价测量结果的合理性,这些教学内容分别支撑了问题分析和研究毕业要求中的几个指标点.在第三章“误差的合成与分配”中,通过误差的合成学习可以对仪器仪表领域工程问题的实验结果进行精度的综合评价与分析,而误差分配的内容则通过仪器设计的角度,对所选择的测量仪器精度进行分析,并进行相应调整和改进,以满足系统总精度的设计要求.开设利用万能测长仪通过不同方法测量标准孔的实验,通过误差分析确定最佳的测量方案,并对测量结果进行评价.这章内容可对问题分析毕业要求中的系统结果分析、改进,以及研究毕业要求中的分析几何量设计方案的合理性提供支撑.“测量不确定度”一章中,通过不确定度与误差的对比分析,可以对工程问题实验结果给出不确定度报告,并结合不确定度的发展历程和工程实例,介绍工程师的职业道德规范和工程项目管理的内容,这丰富了职业规范和项目管理的毕业要求.在“最小二乘法处理”和“回归分析”这两章,分别通过两个测量实例贯穿整个内容,对整个测量结果从误差的角度进行数据处理,并结合阿贝比长仪检定游标卡尺主尺刻线间距的实验,对组合测量实验结果进行分析.利用Matlab软件强大的矩阵功能对最小二乘处理的实验数据进行处理,体会软件处理的便捷性.同时,线性回归是最小二乘的应用,通过Excel软件的统计功能,可以求得一元线性回归方程并对其显著性进行检验,支撑了使用现代工具毕业要求中借助工具对结果进行分析和评价的指标点.

四、教学效果对毕业要求实现的评价

“误差理论与数据处理”课程的成绩是由平时成绩、实验成绩和期末考试三个环节按一定比例综合评定产生,学生只要综合成绩合格,就可取得该门课程的相应学分.以往课程教学效果的评价材料包括试卷、作业、实验报告、成绩单、试卷分析等,学生通过这些形式的考核可以证明达到了课程的教学目标,但不能对所支撑的毕业要求直接评价.改进后的教学评价增加了课程考核合理性分析和课程达成度评价,从毕业要求的角度评价课程的考核结果.

在课程考核合理性分析中,根据综合成绩的构成,将平时成绩、实验成绩和期末考试三个环节分别与毕业要求各指标点对应,逐一确定各指标点所占的分值.例如,期末考试由概念理解、计算分析和综合设计构成,它们所占卷面分值依次为30分、50分和20分.

概念理解题考查的是问题分析毕业要求中利用数学基本概念适当描述仪器领域的工程问题,并进行系统或过程的识别、表达与分析的指标点;计算分析对应的是问题分析毕业要求中运用工程科学的基本原理选择合适的数学模型,并对系统结果进行分析、完善或改进的指标点和研究毕业要求中具备仪器仪表领域复杂工程问题的实验设计和实施能力,并能够对实验结果进行处理与分析的指标点,两个指标点各自分配30分和20分;而综合设计支撑的是研究毕业要求中能够统计与分析几何量、机械量等相关物理量的综合信息,并评价设计方案的合理性这一指标点.通过合理分配,使不同的考核环节都与该门课程的各项指标点紧密联系,可据此对课程考核的合理性进行评价.

在课程达成度评价中,抽调一个班为样本,对平时成绩、实验成绩和期末考试成绩所对应的各指标点得分率进行统计分析.首先,根据课程目标与毕业要求的对应矩阵关系,明确每个实验、考卷中每道题所支撑的毕业要求指标点.其次,对每项指标点所得的分值进行统计,确定各指标点达成度.最后,对各指标点达成度进行加权平均,得出课程的达成度,进而去评价毕业要求的达成.通过这种形式,可以获得学生在各指标点中的达成情况,比如在运用工程科学的基本原理选择合适的数学模型,并对系统结果进行分析、完善或改进这一指标点中,学生的达成度较低,说明学生对误差分析这部分知识点掌握不够扎实,灵活运用能力有待提高,可在今后教学中加强习题练习,这为后续课程的改进提供了指导.

五、总结

工程教育专业认证是以学生学习效果为目标导向的一种教育理念,这就决定了课程目标与学生毕业要求是紧密相关的,课程目标的达成支撑了相应毕业要求的达成.在此模式下,“误差理论与数据处理”课程改革建立了课程目标与毕业要求之间的支撑矩阵关系,确定了教学过程对毕业要求的支撑内容,实现了教学效果对毕业要求实现的评价,为后续课程的持续改进提供了指导.这样构建的一个“设计—实施—检查”的良性闭环系统,使得“误差理论与数据处理”课程的教学目标更加明确,教学过程更加清晰,教学评价更加科学,将全面持续地提升“误差理论与数据处理”课程的教学质量,为后续进一步开展课程改革奠定基础.

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