数学与现代科学结课论文
和数学有关的科技论文

和数学有关的科技论文随着现代科学技术快速发展和新课程改革的不断深入,以多媒体技术和数字化教学模式等新媒体技术为主的数学教学越来越被广大的师生认同和接受。
下面小编给大家分享和数学有关的科技论文,大家快来跟小编一起欣赏吧。
和数学有关的科技论文篇一借助科技信息手段,提高数学教学质量摘要:以多媒体为代表的现代信息技术是目前最为先进的教学辅助手段,它正以无可替代的优势在学校教育教学中发挥着越来越大的功效。
本文结合教学实践与体会,就信息媒体技术在初中数学概念教学中的运用,作一粗浅阐述。
关键词:初中数学教学;信息技术;教学应用数学概念教学是数学教学中的重要组成部分。
与小学课程相比,初中数学的教学任务增多,内容渐深,难度加大,仅从数学概念的抽象性中即可窥见一斑。
所有这些,对于还是以形象化感性思维为主的初中学生来说,无疑是一个难度较大的挑战。
为有效突破这一难题,笔者根据教学实际情况和学生发展需要,充分运用现代信息技术,从而取得化抽象为形象、变复杂为简单、促难懂为易学的教学效果,让学生在轻松愉快的学习中较好地理解、把握、接受和巩固,并较为准确地运用数学概念。
一、充分运用信息技术,有利于激发数学学习兴趣古语说得好:知之者不如好之者,好之者不如乐之者。
伟大的科学家爱因斯坦曾说:兴趣是最好的老师,它永远大于一个人的责任心。
实践表明,兴趣是推动学生学习求知的内在动力,只有当他们对数学概念学习产生浓厚兴趣时,才会产生强烈的学习欲望和探究意识。
因此,在初中数学概念教学中,教师可以借助并充分运用信息技术,以其音、像、形、文等形式构成生动可感的立体化形象,综合作用于初中生的感知器官,形成课堂教学的直观效应。
在激发学生学习兴趣的同时,能有效激活数学学习的思维,从而激活数学学习状态。
如在数学轴对称图形概念教学中,有些学生尤其是成绩落后、学习能力不强的学生,一时难以全部掌握其准确含义,此时如果仅仅依赖于一般的数学图形和教师的语言讲述,肯定难以奏效。
高等数学在现代科技中的应用期末结课论文

高等数学在现代科技中的应用期末结课论文高等数学在现代科技中的应用随着时代的进步,科技的发展越来越快,高等数学的应用在现代科技中起着至关重要的作用。
本文将分析高等数学在现代科技中的应用并探讨其意义。
一. 高等数学在计算机中的应用计算机技术的发展和演进与高等数学有着紧密的关系。
高等数学中的微积分、线性代数、概率论等等在计算机科学中都得到了广泛的应用,其中微积分是计算机编程中要接触的最多的数学内容之一。
在机器学习、人工智能、图像处理等领域,高等数学的应用无处不在。
通过微积分,人们可以对计算机的性能进行优化,提高计算机的运行效率。
另外,线性代数也是计算机图形学中常用的一种数学工具。
可以利用矩阵进行模型的建立,例如利用矩阵进行图像处理、视频编辑等等。
而概率论在计算机中的应用更是不可少的。
传统的加密技术就是以概率论为基础进行的,其余如随机算法模拟、统计分析等等都离不开概率论。
二. 高等数学在金融中的应用高等数学在金融领域也有着不可替代的地位。
比如,在金融衍生品的定价中,就需要运用到微积分和偏微分方程,通过对市场数据的分析来推导出未来的价格趋势。
而在股票的交易当中,运用到的金融数学中的随机过程与百家乐赌博几乎是一样的,即利用概率来决定操作策略的风险和收益。
三. 高等数学在物理学中的应用物理学中也离不开高等数学的应用,因为物理学利用数学模型来模拟现实世界的各种现象和规律。
高等数学的微积分、矩阵论等等可以用来求解一些非线性的微分方程。
从而模拟一些非线性的物理现象,例如流体力学、地震学、热力学等等。
在天文学中,高等数学的应用也十分广泛。
数值方法解决了数学常微分方程、偏微分方程的数值解法,让科学家们研究天体运动轨迹成为可能。
矩阵论在草图绘制、模拟和会建设等方面,有着重要的应用。
四. 高等数学在其他领域的应用高等数学不仅在以上几个领域发挥着重要的作用,在其他领域其作用也十分重要。
例如在人类基因分析中,生物统计学、图像分析等技术的发展与应用离不开高等数学。
数学与现代科技的结合

数学与现代科技的结合在当代社会中,数学与现代科技的结合已经成为一种不可分割的关系。
数学作为一门学科,不仅有着自己独特的研究方法和理论框架,还在现代科技的发展中发挥着重要的作用。
本文将从几个方面探讨数学与现代科技的结合,展示这种融合给我们带来的巨大好处。
一、数学在计算机科学中的应用计算机科学作为现代科技的重要组成部分,离不开数学的支持。
数学为计算机科学提供了严谨的理论基础和精确的计算方法。
例如,离散数学为计算机的逻辑运算提供了严密的描述和分析工具。
图论则为计算机网络的构建和优化提供了重要参考。
同时,线性代数和概率论在图像识别、模式识别和人工智能等领域中也起到了关键的作用。
可以说,计算机科学的发展离不开数学的指导和推动。
二、数学在通信技术中的应用通信技术是现代科技中最为重要的一个领域,而数学在通信技术中的应用也是不可或缺的。
编码理论和信息论是数学在通信技术中的两个重要分支领域。
编码理论研究如何通过编码和解码方法来实现可靠的信息传输,而信息论则研究在噪声干扰下如何最大化信息的传输效率。
通过数学的方法和理论,我们可以设计出高效而可靠的通信系统,极大地提高了通信技术的发展水平。
三、数学在金融领域中的应用金融领域是数学与现代科技结合的另一个典型示范。
数学在金融领域中的应用范围广泛,例如,金融风险的定价和管理需要运用到概率论和随机过程的理论。
股票价格的变动通过随机过程进行建模,寻找股票的合理估值则需要运用到微积分和优化方法。
另外,数学在衍生品定价、投资组合优化以及市场预测等方面也发挥着重要的作用。
可以说,数学方法和技巧是现代金融中不可或缺的一部分。
四、数学在工程领域中的应用在工程领域,数学也扮演着重要的角色。
无论是机械工程、航天工程还是建筑工程,数学都为各个领域提供了重要的计算工具和分析方法。
数学模型和数值计算方法能够帮助工程师们更好地理解和解决复杂的工程问题。
例如,流体力学中的偏微分方程及其数值解法在航空航天领域中有着广泛的应用,光学理论和电磁学理论也为光学和电子工程的发展提供了理论基础。
数学在现代科学中的应用

数学在现代科学中的应用数学作为一门学科,在现代科学研究中起着至关重要的作用。
它不仅仅是一种工具,更是一种思维方式和解决问题的方法。
本文将探讨数学在现代科学中的应用,重点介绍数学在物理学、经济学和计算机科学等领域的重要性。
一、数学在物理学中的应用物理学是研究物质和能量以及它们之间相互作用的科学。
而数学则是物理学的重要工具,它帮助我们建立模型、进行推导和预测。
在经典力学中,牛顿三大定律的数学表达式为物理学提供了基础。
同时,微积分的概念和方程式也为描述运动提供了数学工具。
在现代物理学中,例如相对论和量子力学,数学发挥着更加复杂和抽象的作用,通过数学符号和方程式,我们能够描述光的行为、粒子的运动和物质的性质。
二、数学在经济学中的应用经济学研究人类生产、分配和消费资源的经济活动,而数学在经济学中的应用则主要体现在经济模型的建立和分析上。
数学方法帮助经济学家理解和描述经济现象,如供需关系、投资决策以及市场变化等。
例如,微观经济学中的边际效用和供求曲线就是通过数学来解释和计算的。
此外,数学经济学还涉及到数理经济学、经济计量学和最优化等相关领域,为经济学的研究提供了数学工具和分析框架。
三、数学在计算机科学中的应用计算机科学是研究计算机系统原理、设计和应用的学科,而数学是计算机科学的理论基础和方法论。
数学方法在计算机科学领域的应用非常广泛,如逻辑、离散数学和算法分析等。
逻辑代数和布尔代数为计算机逻辑电路的设计提供了数学抽象和分析手段。
离散数学则为计算机算法和数据结构的研究提供了基础,如图论、集合论和排列组合等。
此外,数值分析和优化算法等数学工具也在计算机科学中得到了广泛应用,为解决实际问题提供了数学模型和计算方法。
总结起来,数学在现代科学中的应用是无处不在的。
它为各个科学领域提供了数学工具和分析框架,帮助我们理解和解释自然现象、经济现象以及计算机系统的运行原理。
在未来的科学研究中,数学将继续发挥重要的作用,推动科学的发展和进步。
数学与现代科学发展中的应用

数学与现代科学发展中的应用数学是一门研究数量、结构、变化以及空间等概念的学科,它不仅仅是一门理论性的学科,更是一种应用广泛的工具。
在现代科学的发展中,数学扮演了至关重要的角色,对于各个领域的研究和应用提供了强大的支持。
本文将探讨数学在现代科学发展中的应用,并重点介绍数学在物理学、生物学和经济学等领域的具体应用。
一、数学在物理学中的应用物理学是研究自然界最根本的规律和现象的学科,而数学则是物理学的重要工具。
在物理学研究中,数学可以帮助我们建立数学模型,用数学语言描述和解释物理现象。
例如,微积分作为一种重要的数学工具,被广泛应用于物理学中的运动学、力学和电磁学等领域。
通过微积分的运算,我们可以求解复杂的运动问题,推导出质点的轨迹和速度等重要参数。
此外,线性代数在量子力学和电路分析中的应用也是不可忽视的。
数学的精确性和逻辑性为物理学的研究提供了重要的保障,同时也促进了物理学的发展。
二、数学在生物学中的应用生物学是研究生命现象及其规律的学科,而数学在生物学研究中的应用则被称为生物数学。
生物数学是利用数学方法和模型来解决生物学问题的学科。
在生物学的研究中,数学可以被用来解释生物体内分子运动、物质传递和遗传变异等现象。
比如,微分方程可以用来模拟细胞内的化学反应和生物体的生长规律。
另外,概率论和统计学在生物信息学、遗传学和流行病学等领域也发挥着重要作用。
通过数学的手段,我们可以优化药物的配方、预测传染病的传播趋势、研究群体动力学等。
生物数学的发展使得生物学的研究更加定量化和精确化,极大地推动了生物学的发展。
三、数学在经济学中的应用经济学是研究生产、分配、交换和消费等经济现象的学科,而数学在经济学中的应用可以称为数理经济学。
数理经济学是利用数学模型和方法来分析经济问题的学科。
数学在经济学中的应用既可以是理论分析,也可以是数据模拟和预测。
通过建立数学模型,我们可以量化经济现象,进行经济政策的评估和优化。
例如,微观经济学中的需求曲线和供给曲线就是通过数学函数来描述的,并且引入了微分和积分的概念,用以计算边际变化和总量变化。
数学在现代科学中的应用

数学在现代科学中的应用数学一直以来都是科学的基础和工具之一,它不仅在纯数学中起着重要的作用,而且在物理学、化学、生物学、计算机科学、金融学等众多领域也得到了广泛的应用。
从统计学到微积分、数理逻辑到代数,数学已经被证明是解决各种问题的有效方法。
本文将讨论数学在现代科学中的应用。
统计学统计是根据现代科技发展而慢慢发展起来的,是一种应用数学的方法。
统计学有一定的数学基础,如概率论、数理统计等,应用到现实问题中。
例如人口统计、经济学中的统计、市场调研等方面,我们可以通过统计方法获得信息并做出决策。
生物学生物学中常用的数学包括统计学、微积分、差分方程、线性代数等。
生物科学领域很多问题都是动态的,随着我们对细胞、遗传学、生物流体动力学、分子交互作用的了解逐渐深入,生物科学研究必须采用越来越复杂的数学模型。
比如说:在分析基因表达方面,微积分和线性代数可以用来解决获得对细胞精确模型表示问题,概率论和偏微分方程可以处理蛋白质结构预测问题,微分方程和偏微分方程可以帮助研究心跳瞬间的模拟问题。
此外,随着生物信息学和计算生物学的出现,轨迹重建、功能预测等生物信息学分析工具大大加快了生物学研究的速度。
物理学物理学是研究物质和能量之间关系的学科。
物理学家在其研究过程中不断地创造一些新的数学理论和方法。
而这些数学理论和方法奠定了现代物理学的基础和进一步发展。
其中,微积分被认为是最有用的。
通过微积分我们可以精确地预测复杂系统的运行,也可以预测小系统的运行规律。
它在光学、动力学、天文学、热力学等领域都得到了广泛的应用。
另外,量子力学的基本工具——线性代数,已经成为数学在物理学中不可或缺的一个方向。
计算机科学计算机科学是信息时代的主流领域。
人们在计算机科学的研究中,广泛地运用了数学,比如:基本的求和技术、证明算法的正确性、突发行为分析、计算复杂性等。
离散数学、概率论、微积分等数学方向也在计算机科学中得到了广泛应用。
除了这些数学方法以外,许多新的数学分支如图说理论(发展於信息学、图论、离散数学)、不动点理论等也越来越被参入计算机科学的领域中。
探讨数学与现代科学的紧密关系
探讨数学与现代科学的紧密关系数学与现代科学的紧密关系数学作为一门严谨的学科,与现代科学有着密不可分的关系。
在探讨数学与现代科学的紧密关系之前,我们先来了解一下数学的定义与特点。
数学是一门研究数量、结构、空间和变化等概念的学科,以逻辑推理和抽象思维为基础,通过符号和公式的运算来揭示事物之间的关系。
数学的本质是逻辑思维的延伸和应用,它不仅具有严密的推导过程,更拥有广泛的应用领域,尤其在现代科学中扮演着重要角色。
首先,数学在现代科学中的应用十分广泛。
比如物理学中的力学、光学、电磁学等领域离不开数学模型的建立和方程的求解。
数学提供了科学家们解决实际问题的工具和方法,通过数学模型和公式的应用,可以将复杂的现象进行简化和抽象,从而更好地描述和分析实际问题,推动科学的发展。
其次,数学与现代科学的研究对象具有相似性。
现代科学研究的对象是自然界的现象和规律,而数学则关注着事物之间的数量关系、结构和变化规律。
数学不仅可以帮助科学家发现自然界的规律,还能够提供量化分析的工具,实现科学实验的精确测量,为科学研究提供可靠的数据支持。
此外,数学在现代科学中的发展也为科学研究提供了新的思路和方法。
数学的发展不仅延伸了其在几何、代数等方面的应用,还形成了概率论、统计学、优化理论等新的数学分支,为现代科学的各个领域带来了新的思维工具和技术手段。
例如,概率论与统计学在生物学、医学、经济学等领域的应用,使得科学研究更加准确和系统。
最后,数学作为一门学科,与现代科学的紧密关系还体现在教育和培养科学家的过程中。
数学是科学教育的基础,它培养了科学家的逻辑思维和抽象能力,提供了科学研究不可或缺的工具和方法。
科学家在进行实际研究时,往往需要运用数学的知识和技巧来分析和解决问题,因此,数学素养对于现代科学家来说是至关重要的。
综上所述,数学与现代科学有着不可分割的联系和紧密的关系。
数学为现代科学的发展提供了理论基础和实践工具,它在科学研究的每个环节都发挥着重要的作用。
数学与现代科技的结合
数学与现代科技的结合数学是一门抽象而又深奥的学科,而现代科技的发展则为数学的应用提供了广阔的舞台。
数学与现代科技的结合,不仅深刻影响着我们日常的生活和工作,还在各个领域发挥着重要的作用。
本文将探讨数学在现代科技中的应用,以及数学与现代科技结合的前景和挑战。
一、数学在计算机科学中的应用计算机科学是现代科技中应用广泛的领域之一,而数学在其中扮演着重要的角色。
首先,数学为计算机算法的设计提供了理论基础。
例如,图论和离散数学为算法和数据结构的研究提供了重要的工具和方法,优化理论为问题求解提供了最佳解决方案。
其次,数学在密码学中的应用也是不可忽视的。
现代密码学依赖于数论和代数学的理论基础,通过利用数学的随机性和复杂性来设计高强度的加密算法,从而保护敏感信息的安全性。
此外,数学在人工智能和机器学习领域发挥着重要的作用。
数学模型、统计学和概率论等方法被广泛应用于机器学习算法的设计和性能优化中,使得计算机能够进行数据分析、模式识别和智能决策等任务。
二、数学在物理学和工程学中的应用物理学和工程学是应用数学的典型领域,数学在其中的应用广泛且深入。
在物理学中,数学通过建立各种物理定律和方程来描述自然界的现象和规律。
例如,微分方程在描述运动和变化过程中起着重要的作用,线性代数和复数理论则在量子力学和电磁学中发挥着关键的作用。
在工程学中,数学为设计和优化工程系统提供了理论基础和实用工具。
例如,工程测量和空间定位依赖于几何学和三角学的原理,信号处理和控制系统则适用于微分方程和控制理论的方法。
三、数学在金融学中的应用金融学是数学与现代科技结合的又一个重要领域,数学方法和模型在金融市场分析和风险评估中发挥着关键的作用。
通过运用微积分、概率论和随机过程等数学方法,金融学家能够对金融市场的变动进行建模和预测,提高投资决策的准确性和效益。
四、数学与现代科技结合的前景与挑战数学与现代科技的结合不仅为各个领域提供了强大的工具与方法,还为人类社会的进步带来了巨大的潜力和机遇。
数学与现代科技的融合
数学与现代科技的融合数学是一门与数字、形状、结构和变化有关的学科,而现代科技则是使用科学知识和工程技术来解决实际问题的一种手段。
数学与现代科技的融合不仅极大地推动了科学技术的发展,还深刻地影响了我们的日常生活。
本文将从几个方面来探讨数学与现代科技的融合。
一、数学在现代科技中的应用1. 数据分析与统计在大数据时代,数据分析和统计成为现代科技中的重要组成部分。
数学提供了丰富的工具和方法,用于处理和分析大量的数据。
统计学通过收集、整理和分析数据,可以帮助我们发现隐藏的规律和趋势,从而为科学研究、商业决策等领域提供有效的支持。
2. 人工智能人工智能是现代科技的一个重要领域,它涉及机器学习、深度学习、模式识别等技术。
而这些技术的背后离不开数学。
数学提供了描述和计算复杂模型的数学语言和算法,使得人工智能能够进行有效的学习和推理。
例如,神经网络模型中的反向传播算法就是数学家通过对函数求导的方法推导出来的。
3. 密码学与信息安全随着信息技术的飞速发展,保护个人隐私和信息安全变得愈发重要。
密码学作为一门研究如何确保信息安全的学科,运用了许多数学的概念和方法,如数论、代数等。
数学家通过研究数论中的素数、离散对数等问题,设计了许多可靠的加密算法,保护了我们的信息安全。
二、现代科技对数学的发展推动1. 计算机技术计算机的出现不仅使得数学的计算变得更加高效和准确,还推动了数学的发展。
计算机可以进行大规模的计算和模拟实验,帮助数学家发现新的规律和结论。
例如,计算机推动了复杂动力系统理论的发展,使得数学家能够更好地理解混沌现象。
2. 数值计算数值计算是一种利用数值近似方法解决实际问题的数学方法。
现代科技中的许多模型和算法都依赖于数值计算。
例如,气象预报、地震模拟等需要进行大量数值计算的应用,都离不开数学的支持。
3. 图像处理与模式识别图像处理和模式识别是现代科技中的重要应用领域。
数学中的信号处理、优化理论等方法被广泛应用于图像处理和模式识别中。
数学与科技论文
数学与科技论文数学在当今各学科中的用途急剧增加,重要的原因之一是数学能简明地表达和交流思想。
店铺整理的数学与科技论文,希望你能从中得到感悟!数学与科技论文篇一科技时代下的数学教学模式探讨当前,为了迎合改革,小学数学教师在寻找多种教学模式。
迎合现代科技的发展,教师将多媒体信息技术融进小学数学课堂。
多媒体信息技术是一种比较前卫与现代的教学手段,它集声音、动画于一体,用巧妙的科技形式将知识灵活地展现给学生。
教师将这种教学模式引进小学数学课堂,不断地加深小学数学知识的趣味性。
小学数学教学要求学生具有逻辑性,具有一定的解题思维,还要具有很好的解题技巧。
所以教师在传统的教学模式中融进多媒体信息技术,这样可以帮助学生不断地学习,不断地改进学习方式,也能有效地提高他们的解题技巧。
在此,笔者结合教学实践,探讨多媒体辅助教学模式在小学数学课堂上的应用。
1 多媒体辅助教学,激发学生的学习热情在小学数学教学过程中,兴趣是非常重要的。
保尔·朗格朗曾经说过:“所有教育和教学不能逃避支配人类活动的重要规律,那就是兴趣。
如果学习使人有兴趣,就必须能满足某种欲望。
如果学习者乐于做出努力和拿出其全部力量,那么目的就必须是明确的,结果也必须是值得通过努力取得的。
”如果学生失去对知识的兴趣,那么即使教师讲解的多么好也无济于事。
所以对于教师来讲,最要做的事情就是激发学生对数学知识的求知欲。
传统的教学模式很难满足学生的兴趣,所以教师适当地引进多媒体信息技术,将传统的教学模式去打破。
在教学过程中,教师为了提高学生的兴趣,可以运用多媒体的形式展示给学生一些趣味的数学小故事或者趣味的数学脑筋急转弯,这些知识可以用动画的形式来展示给学生。
例如,一头被10公尺绳子栓住的牛,要如何吃到20公尺外的草?同时教师在展示过程中加上图片,学生会更加感兴趣,有了兴趣也有了好奇心,学生就会更加热爱数学知识,也喜欢上数学课。
2 多媒体辅助教学,营造和谐的课堂学习氛围无论是学习哪一门学科,如果有一个良好的学习氛围,那么学生就会在无形的渲染中主动地投入到学习当中。
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成绩
中国农业大学
课程论文
(2011-2012学年秋季学期)
论文题目:浅谈优化试验设计与统计分析
课程名称:数学与现代科学
任课教师:***
班级:工力111班
学号:**********
*名:**
课程论文格式要求(封皮的背面):
1.课程论文采用统一封面,以左侧为准装订成册。
2.课程论文一律使用标准A4复印纸打印或使用标准A4复印纸手写稿形式上交。
3.论文打印的格式要求:
论文标题(使用隶书二号加黑;一级标题、二级标题、三级标题分别使用宋体三号、四号及小四号并加加黑)
摘要、关键字(需使用宋体小四号)
正文(使用宋体小四号,行距20磅)
参考文献(使用宋体五号)
浅谈优化试验设计与统计分析摘要:在科学技术、社会生产力高速发展的今天,为了进一步促进生产技术的发达,我们要进行科学试验,就不可避免地要进行试验设计。
科学试验及试验设计在全世界范围内已具有几千年的历史,进行试验设计具有许多方面的意义。
但有时,由于数据太过于繁琐,试验因素及水平过多,甚至基于设备、技术等条件,我们不可能做到实施所有的水平组合,因此我们选取一部分具有代表性的水平组合进行试验,使其能反映总体的基本情况,即正交试验。
在科学研究领域及日常的生活中,我们要学会运用数学的思维看待事物,运用缜密的逻辑思维思考问题。
关键字:科学试验历史试验设计背景意义正交试验数学思维
1.科学试验背景及其历史
当今社会,科学技术飞速发展,社会生产力不断进步,人们的生活水平日益提高,对新产品、新技术的需求也不断增加,这就需要我们不断地革新生产工艺,开发新产品,寻求优质、高效、低耗的方法等。
而要实现这一切,我们就必须进行科学研究,这就使得我们要经常进行各种试验。
科学试验不仅是科学理论发展的动力,并且还能够作为标准来检验科学理论。
除极少数的理论研究以外,如果不进行科学试验,科学工作者就无法从事科学研究活动,也就不会有科学成果的问世和科学技术的迅猛发展,也就无法推动人类社会生产力的发展。
其实,不仅在当代,科学试验具有举足轻重的地位,在过去数千年的人类发展史中,在世界范围内科学试验都发挥着其不可磨灭的作用,科学试验具有悠久的历史。
公元前一世纪前汉后期的《汜胜之书》,是我国历史上现存最早的一部农书。
在该书中提出的区种法就孕育着农业科学试验的思想。
区种法采用精耕细作技术,提高单位面积产量,从而促进了古代农业生产的发展。
后来到了15世纪下半叶到18世纪中叶,随着生产规模扩大,各门自然科学逐渐从哲学中分化出来,对自然界的不同领域展开研究,同时,人们开始广泛采用试验方法来研究自然现象。
随着科学研究规模不断扩大,科学史表明近代自然科学的重大突破,一般不死直接来自生产实践,而是经常要通过试验这个环节。
2.试验设计概述
在进行科学试验的过程中,我们自然而然地要遇到诸如怎样安排试验更合理,怎样才能做到科学地分析试验结果,为了解决这些问题,我们就有必要在试验开始之前对试验进行良好的设计。
试验设计是属于一般研究方法中得科学试验方法的范畴,它是由试验方法与数学方法,特别是统计方法相互交叉而形成的一门科学。
进行试验设计,具有许多方面的意义:
1.进行试验设计,我们可以找到影响试验指标的最主要的试验因素,从而能够尽可能
找到事物的本质。
2.进行试验设计,我们可以分析出不同的试验因素对试验指标的不同的影响。
3.进行试验设计,我们可以了解各试验因素间的影响关系。
4.进行试验设计,我们可以寻找到最优方案,并能估计在此方案下的最优效益。
5.进行试验设计,我们可以尽量地避免或降低一些误差。
6.通过运用科学的方法分析试验结果,可以了解下一步要研究的方向。
试验设计具有三个非常重要的基本原则,我们进行试验设计时必须遵守,即重复原则,随机化原则,局部控制原则。
3.正交试验设计
在进行试验设计时,有时需要考虑的试验因素及各因素包含的水平过多,造成处理数目过于繁杂,这会增大试验进行中的误差,甚至有时由于现今的技术、设备等条件,我们根部无法做到实施所有的处理,这就要求我们不得不舍弃某些水平组合,选取全部水平组合中的具有代表性的处理进行试验,但同时,在选取时要基于不影响试验结果,能大体反映总体情况,能寻找到最优组合的基础。
正交试验设计的基本原理是让一个试验因素的每个水平与其他各个试验因素的每个水平在试验中各搭配一次,同时让选取的试验点均匀地分布在整个正方体内,从而使得正交试验的结果能较好地反映所有水平组合的基本情况。
在进行正交试验设计时,要充分地考虑到各个试验因素及其之间的交互作用,不能忽略交互作用。
数学家已经给出正交表,因此在进行正交试验设计时,直接使用现成的正交表,更为简便。
4.正交试验设计例题
下面给出正交试验设计的例题。
例.研究若干因素对铁损指标的影响。
要通过试验考察下列各因素和水平,见表,
试验目的是研究这四个因素对铁损指标哪个起主要作用,哪个起次要作用,因素间有无交互作用,以及最优方案。
由因素水平表可知,A、B、D是定量因素,C是定性因素。
根据专业知识和实际经验知道,退火温度(A)与退火时间(B)之间存在交互作用,轧程分配(D)与A、B、C之间的交互作用可以忽略不计。
至于C与A、B之间的交互作用如何还不能肯定,需要试验考察。
这样,本试验中需要考察的因素为A、B、C、D,交互作用为A ×B、A×C、B×C。
当要考察某些因素的交互作用时,设计试验方案就不能随便地把因素配置在各列,在
两个因素安排在正交表的某两列后,它们的交互作用就要由表中一定的列来计算,这个列既不能安排别的因素,也不能让另外的交互作用出现在该列。
进行正交试验并记录试验结果。
比较各因素“综合平均值”的极差,只有因素C的R大,交互作用A×B的R大,其他都很小,甚至D的R为零,说明轧程分配的两个水平对铁损没什么差别。
确定最适生产条件时,如果交互作用较小,则按综合平均值来选择因素的水平,如果交互作用较大,则要同时考虑交互作用于各因素的单独作用。
本例中,因为C的综合平均值极差较大,先比较因素C。
kC1=0.77,kC2=0.81,希望铁损越小越好,所以C1比C2好,即甲地原料铁损要小些。
选择存在交互作用A×B的最适条件时,要从所有的AB组合中挑选,计算A1B1、A1B2、A2B1及A2B2的综合平均值,选择其中最小的,则是A1B2。
最后确定最适生产条件是A1B2C1D,其中的D可以不受限制。
5.正交试验设计的一般步骤
正交试验设计的一般步骤可归纳为:
1).选定指标、因素及因素的水平。
2).选择合适的正交表,排定表头。
3).按照表中排定条件做各次试验,并将试验数据填入表格右端。
4).计算各列的同一水平的数据和与极差,填入表格下端。
5).按极差大小派出因素的主次。
6).选取因素的最佳组合。
6.试验设计与统计分析中的数学思维
总之,试验设计学是一门非常重要的学科,需要深厚的数学基底,其中蕴含着缜密的数学思维,这就要求我们无论专业如何,无论从事何方面的研究,无论进行怎样的科学试验,都要懂得运用数学的眼光去看待试验所得出的结果,定量地分析各要素之间的联系。
其实,在科学研究领域,不仅仅是在试验设计方面,在很多领域,诸如经济学、建筑学、物理学等以及日常生活中都要用到数学的思维。
因此,我们要从现在起,锻炼自己的一种思维方式,即定量地去分析事物之间的内部联系,用缜密的逻辑思维思考问题。
在对试验设计有了一点点皮毛上的认识之后,更加感受到数学的博大精深。
马克思曾说“一种科学只有在成功地运用数学时,才算达到完善的地步。
”可见,数学在科学界具有不可忽视的地位。
无论是在专业研究领域还是日常生活,运用数学的思维看待事物,往往会解决很多其他学科难以解决的问题。
参考文献:《试验设计方法入门》关颖男、施大德编译冶金工业出版社
《试验分析与设计》陈兆能、邱泽麟、余经洪编上海交通大学出版社
《试验设计与分析》杨德编著中国农业出版社。