一、單因素試驗的教學內容

單因素試驗設計是理工科學生常用的設計方法;特點是簡單、快捷。其中，常用方法有平方法、均分法、黃金分割法、斐波那契分數法及分批試驗設計法。課堂講授時能引用的例子很多。但如果結合本專業特點，引用專業科研實例，學生的認知性會更高。例如，講授黃金分割法時可以舉以下實例以豐富教學內容:“某選礦廠研究磨礦細度x對選礦金屬回收率的影響。已知磨礦細度范圍為小于200網目含量為80%～95%。要求利用黃金分割試驗設計尋求最佳磨礦細度。”通過本例，可以使學生進一步認識到磨礦技術指標的具體要求。

二、回歸分析的教學應用

課堂上，僅把一元線性回歸作為主要講授內容，其他如內容可讓學生自學。由于回歸分析難于理解，可結合專業特色，讓學生利用專業試驗中的數據分析來應用回歸方法。選用的例子如下:“某煤化所發現，煤炭的發熱量與煤炭含灰量間往往有很好的線性關系，表1中是該所對某礦井的十個煤樣灰分Af%與發熱量QfDT(MJ/Kg)的實測數據，試求出QfDT對Af%的回歸方程，并檢驗QfDT對Af%有無顯著的線性關系。”該例子讓很多學生認識到，煤炭的灰分與發熱量有一定的線性關系，而且，通過回歸分析可以建立變量之間的模型，對今后的專業實驗有很好的指導性。

三、正交試驗設計的教學模式

正交試驗設計是處理多因素試驗的一種科學的試驗方法，是多因素優化試驗設計中最典型的試驗方法之一，它從全面試驗中挑選出部分有代表的試點進行試驗，使之具有“均衡”和“整齊”的特點，是拉丁方試驗設計方法的進一步擴展和推廣，因而具有很高的效率及廣泛的應用。該內容是整個試驗設計課程的教學重點，也是學生必須掌握的試驗設計方法之一。因此，課程的教學模式更應該結合實際，以提升學生的設計能力和應用能力。教學內容主要涵蓋以下方面:正交表的介紹、正交試驗設計基本方法、有交互作用的正交試驗設計、多指標的正交試驗設計、水平不等的正交試驗設計、重復試驗與重復取樣的正交試驗設計的方差分析。在講授正交試驗的方差分析時，選用了“煤炭灰化試驗”為實例，考察升溫方式、通風方式和最終溫度三個因素水平的變化對灰化指標效果優劣的影響。利用方差分析，確定各因素對試驗結果影響的顯著程度大小和影響的變化規律，進而確定最佳實驗方案。為了培養學生的主動設計能力，我們結合專業特點，為學生安排了一項“選煤廠煤泥浮選工藝條件優化”實驗。要求用正交試驗設計在精煤灰分穩定的前提下，以精煤產率最大化為試驗指標，尋找最優浮選工藝條件。

第一步，篩選試驗因素;建議學生從中選出3～5個主要因素，如礦漿濃度、捕收劑、起泡劑加入量、充氣量、攪拌時間等。第二步，確定因素水平;為了減少試驗量，建議學生在試驗初期選取2～3個水平數為宜。第三步，選正交表，確定正交試驗方案;建議兩水平試驗首選L8(27)，三水平的可選L9(34，)，如考慮交互作用，一定要把交互作用列放到指定的列上，這樣就確定了一個正交試驗方案。按照正交表中的各因素水平的搭配條件，正確完成每一個實驗。為提高實驗精度，要求每個實驗重復一次。第四步，數據處理，建議采用有重復的正交試驗方差分析方法，確定各因素的顯著性水平及對精煤產率指標影響程度的主次順序，最終找出最優的實驗條件，并給出后續的優化方向。通過這種訓練，學生不但進一步掌握了試驗設計的基本方法，而且通過專業試驗發現:浮選過程中不僅捕收劑、起泡劑及礦漿濃度等因素對產品指標有顯著影響，捕收劑與起泡劑之間的交互作用也是不可忽視的影響條件。這對提升了學生對本專業的認知性有很大的幫助。

四、序貫試驗設計的教學方法

在多因素多水平的情況下，為了減少試驗工作量，經常應用多因素序貫試驗設計。單因素試驗時，序貫設計的優越性一般不明顯，因為專業試驗中，每一工藝條件所需考查的水平數一般不會很多，采用序貫設計雖可適當減少試點數，卻會增加試驗批次，試驗進度不一定會加快。多因素組合試驗時，全面試驗的工作量很大，采用序貫試驗法就可明顯地減少試點總數，縮短試驗周期。序貫試驗設計包括登山法和消去法兩類。登山法中，課堂主要講授最陡坡法，而調優運算和單純形調優法可讓學生自學。消去法有0．618法和分批實驗法，可著重講授分批實驗法。通過這樣典型的專業實例引用，使序貫試驗的教學效果得到明顯的改善。

五、結束語

試驗設計一門理論和實踐緊密結合的課程，實用性很強。如何在有限的學時內讓學生掌握其中的主要內容，是每一個教師所面臨的問題。因此，在課堂教學中應根據不同的學科和專業選取適當的教學內容，同時要體現出相應的專業特色，注重實例的選取、注重實踐應用，這樣才能進一步提升學生的設計能力，改善試驗設計課程的教學效果。

作者：金雷 單位：中國礦業大學化學與環境工程學院