《化学计量学》课程教学大纲 课程名称：化学计量学 课程类别：选修 适用专业：化学各专业 考核方式：开卷考查 总学时、学分：32学时2学分 其中实验学时：0学时 一、课程教学目的 化学计量学是一门面向本科化学各专业高年级学生开设的重要选 修课程。通过教学，使学生了解或掌握化学计量学的基本定义、重要 理论、主要研究方向以及常规方法。为学生从事中等学校化学课程的 教学工伊打好坚实而广博的理论基础，也为学生进一步深造奠定重要 学术背景。 二、课程教学要求 了解化学计量学发展简史及定义、分析采样理论、分析检测理论、 分析信息理论、信号处理理论与方法、化学模式识别方法、定量构效 关系理论与方法、人工智能与化学专家系统、化学试验设计与优化方 法以及化学反应与量测误差的数字模拟。结合本校学生实际需求，要 求学生重点掌握多元校正与多元分辨理论与方法。 三、先修课程 要求学生先行学习高等数学、线性代数、概率论与数理统计、计 算机程序设计类课程（如C/C++、BASIC、FORTRAN、MATLAB、R、 Python等任选一门)、无机化学有机化学、分析化学、物理化学（包 括结构化学)等课程
《化学计量学》课程教学大纲 课程名称：化学计量学 课程类别：选修 适用专业：化学各专业 考核方式：开卷考查 总学时、学分：32 学时 2 学分 其中实验学时：0 学时 一、课程教学目的 化学计量学是一门面向本科化学各专业高年级学生开设的重要选 修课程。通过教学，使学生了解或掌握化学计量学的基本定义、重要 理论、主要研究方向以及常规方法。为学生从事中等学校化学课程的 教学工作打好坚实而广博的理论基础，也为学生进一步深造奠定重要 学术背景。 二、课程教学要求 了解化学计量学发展简史及定义、分析采样理论、分析检测理论、 分析信息理论、信号处理理论与方法、化学模式识别方法、定量构效 关系理论与方法、人工智能与化学专家系统、化学试验设计与优化方 法以及化学反应与量测误差的数字模拟。结合本校学生实际需求，要 求学生重点掌握多元校正与多元分辨理论与方法。 三、先修课程 要求学生先行学习高等数学、线性代数、概率论与数理统计、计 算机程序设计类课程(如 C/C++、BASIC、FORTRAN、MATLAB、R、 Python 等任选一门)、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学(包 括结构化学)等课程
四、课程教学重、难点 本课程的教学重点在于化学计量学方法所涉及的基本原理、重要 算法的介绍与理解。难点在于编制相应的计算机程序实现相关的算法 并将其运用于具体的化学体系。最大的难点在于，作为门不断发展 中的新兴的交叉学科，其所涉及的新方法、新理论不断涌现，这些方 法与理论往往涉及较艰深的数学或统计学理论与知识，不具备坚实数 理基础的学生理解与接受的难度较大。 五、课程教学方法与教学手段 教学方法包括讲授法、讨论法、练习法、读书指导法、任务驱动 法以及自主学习法。教学手段采用多媒体网络技术辅助教学。 六、课程教学内容 第一章化学计量学定义及概述(4学时) 1.教学内容 (1)化学计量学的定义及发展简史。 (2)化学计量学的主要分支。 (3)多元校正与多元分辨。 2.重、难点提示 (1)多元校正与多元分辨的定义。 (2)现代分析化学的数据类型与分析体系的抽象化描述。 (3)傅里叶变换与小波变换的数学原理。 第二章直接校正法(4学时) 1.教学内容 (1)多元线性回归法。 (2)加权最小二乘法。 (3)Kalman滤波法。 2.重、难点提示 (1)最小二乘解的统计学特征。 (2)直接校正模型可用的前提。 (3)加权最小二乘法最优权矩阵的取得
四、课程教学重、难点 本课程的教学重点在于化学计量学方法所涉及的基本原理、重要 算法的介绍与理解。难点在于编制相应的计算机程序实现相关的算法 并将其运用于具体的化学体系。最大的难点在于，作为一门不断发展 中的新兴的交叉学科，其所涉及的新方法、新理论不断涌现，这些方 法与理论往往涉及较艰深的数学或统计学理论与知识，不具备坚实数 理基础的学生理解与接受的难度较大。 五、课程教学方法与教学手段 教学方法包括讲授法、讨论法、练习法、读书指导法、任务驱动 法以及自主学习法。教学手段采用多媒体网络技术辅助教学。 六、课程教学内容 第一章 化学计量学定义及概述(4 学时) 1.教学内容 (1) 化学计量学的定义及发展简史。 (2) 化学计量学的主要分支。 (3) 多元校正与多元分辨。 2. 重、难点提示 (1) 多元校正与多元分辨的定义。 (2) 现代分析化学的数据类型与分析体系的抽象化描述。 (3) 傅里叶变换与小波变换的数学原理。 第二章 直接校正法(4 学时) 1.教学内容 (1) 多元线性回归法。 (2) 加权最小二乘法。 (3) Kalman 滤波法。 2. 重、难点提示 (1) 最小二乘解的统计学特征。 (2) 直接校正模型可用的前提。 (3) 加权最小二乘法最优权矩阵的取得
第三章间接校正法(4学时) 1.教学内容 (1)K矩阵法与P矩阵法。 (2)主成分回归法。 (3)偏最小二乘法。 2.重、难点提示 (1)相比于直接校正法，间接校正法的特点及优势。 (2)间接校正模型可用的前提及不同模型之间的演进关系。 (3)主成分分析与矩阵广义逆的相关算法。 第四章通用标准加入法(2学时) 1.教学内容 (1)通用标准加入法的基本原理。 2.重、难点提示 (1)通用标准加入法的适用前提。 (2)通用标准加入法与经典标准加入法之间的关系。 (3)“标准加入法”与“加标回收率”之间的区别和联系。 第五章广义内标法(2学时) 1.教学内容 (1)广义内标法的基本原理。 2.重、难点提示 (1)广义内标法的适用前提。 (2)广义内标法与经典内标法之间的关系。 (3)广义内标法建模过程的深入讨论。 第六章稳健多元校正法(4学时) 1.教学内容 (1)稳健多元校正法建立的背景及相关概念。 (2)稳健多元回归法。 (3)诊断方法。 (4)降维处理的稳健方法。 2.重、难点提示 (1)“奇异值”、“崩溃点”等概念的正确理解。 (2)稳健多元回归法建模过程的数学基础。 (3)稳健诊断方法建模过程的数学基础。 (4)稳健降维过程的数学基础。 第七章非线性体系的多元校正方法(4学时) 1.教学内容 (1)处理非线性体系的常用建模方法。 (2)常用人工神经网络法的基本原理与算法。 2.重、难点提示
第三章 间接校正法(4 学时) 1.教学内容 (1) K-矩阵法与 P-矩阵法。 (2) 主成分回归法。 (3) 偏最小二乘法。 2. 重、难点提示 (1) 相比于直接校正法，间接校正法的特点及优势。 (2) 间接校正模型可用的前提及不同模型之间的演进关系。 (3) 主成分分析与矩阵广义逆的相关算法。 第四章 通用标准加入法(2 学时) 1.教学内容 (1) 通用标准加入法的基本原理。 2. 重、难点提示 (1) 通用标准加入法的适用前提。 (2) 通用标准加入法与经典标准加入法之间的关系。 (3) “标准加入法”与“加标回收率”之间的区别和联系。 第五章 广义内标法(2 学时) 1.教学内容 (1) 广义内标法的基本原理。 2. 重、难点提示 (1) 广义内标法的适用前提。 (2) 广义内标法与经典内标法之间的关系。 (3) 广义内标法建模过程的深入讨论。 第六章 稳健多元校正法(4 学时) 1.教学内容 (1) 稳健多元校正法建立的背景及相关概念。 (2) 稳健多元回归法。 (3) 诊断方法。 (4) 降维处理的稳健方法。 2. 重、难点提示 (1) “奇异值”、“崩溃点”等概念的正确理解。 (2) 稳健多元回归法建模过程的数学基础。 (3) 稳健诊断方法建模过程的数学基础。 (4) 稳健降维过程的数学基础。 第七章 非线性体系的多元校正方法(4 学时) 1.教学内容 (1) 处理非线性体系的常用建模方法。 (2) 常用人工神经网络法的基本原理与算法。 2. 重、难点提示
(1)人工神经网络法算法的数学基础。 (2)“过拟合”与“过训练”的数学实质。 (3)人工神经网络法应用于非线性化学体系的实例。 第八章病态体系及其相关多元校正方法(4学时) 1.教学内容 (1)病态体系的数学定义及其化学意义。 (2)病态体系的常用多元校正方法一岭回归法。 2.重、难点提示 (1)岭回归法的数学基础。 (2)病态体系的数学定义及其化学意义之间的联系。 (3)岭回归法应用于病态化学体系的实例。 第九章灰色体系多元校正与黑色体系多元分辨方法选讲(4学时) 1.教学内容 (1)约束背景双线性分解法的原理及算法。 (2)窗口因子分析法的原理及算法。 (3)广义秩消失因子分析法的原理及算法。 2.重、难点提示 (1)上述多元校正与多元分辨方法的数学基础。 (2)不同方法的适用条件、优势及其局限性。 (3)上述方法对具体化学体系的应用。 七、学时分配 教学环节 章目 教学内容 理论教学实验教 学时 学学时 化学计量学定义及概述 4 0 直接校正法 4 01 三 间接校正法 4 0 四 通用标准加入法 2 0 五 广义内标法 2 0 六 稳健多元校正法 4 0 七 非线性体系的多元校正方法 4 0 八 病态体系及其相关多元校正方法 4 0 九 灰色体系多元校正与黑色体系多元分辨方法选讲 × 0 总计 32 0 八、课程考核方式 1.考核方式： 开卷笔试
(1) 人工神经网络法算法的数学基础。 (2) “过拟合”与“过训练”的数学实质。 (3) 人工神经网络法应用于非线性化学体系的实例。 第八章 病态体系及其相关多元校正方法(4 学时) 1.教学内容 (1) 病态体系的数学定义及其化学意义。 (2) 病态体系的常用多元校正方法—岭回归法。 2. 重、难点提示 (1) 岭回归法的数学基础。 (2) 病态体系的数学定义及其化学意义之间的联系。 (3) 岭回归法应用于病态化学体系的实例。 第九章 灰色体系多元校正与黑色体系多元分辨方法选讲(4 学时) 1.教学内容 (1) 约束背景双线性分解法的原理及算法。 (2) 窗口因子分析法的原理及算法。 (3) 广义秩消失因子分析法的原理及算法。 2. 重、难点提示 (1) 上述多元校正与多元分辨方法的数学基础。 (2) 不同方法的适用条件、优势及其局限性。 (3) 上述方法对具体化学体系的应用。 七、学时分配 章目 教学内容 教学环节 理论教学 学时 实验教 学学时 一 化学计量学定义及概述 4 0 二 直接校正法 4 0 三 间接校正法 4 0 四 通用标准加入法 2 0 五 广义内标法 2 0 六 稳健多元校正法 4 0 七 非线性体系的多元校正方法 4 0 八 病态体系及其相关多元校正方法 4 0 九 灰色体系多元校正与黑色体系多元分辨方法选讲 4 0 总计 32 0 八、课程考核方式 1.考核方式： 开卷笔试
2.成绩构成： 问答、证明。 九、选用教材和参考书目 [1]《白、灰、黑复杂分析体系及其化学计量学算法》（第一版），梁逸曾著，湖 南科技出版社，1996。 [2]《化学计量学导论》（第一版），俞汝勤著，湖南教育出版社，1991。 [3]《化学信息学》（第一版)，邵学广、蔡文生编，科学出版社，2001。 [4]《分析化学手册（第十分册）》（第二版），梁逸曾、俞汝勤编，化学工业出版 社，2000 [5]《化学计量学方法》（第二版)，许禄、邵学广编，科学出版社，2004
2.成绩构成： 问答、证明。 九、 选用教材和参考书目 ［1］《白、灰、黑复杂分析体系及其化学计量学算法》（第一版），梁逸曾著，湖 南科技出版社，1996。 ［2］《化学计量学导论》（第一版），俞汝勤著，湖南教育出版社，1991。 ［3］《化学信息学》（第一版），邵学广、蔡文生编，科学出版社，2001。 ［4］《分析化学手册(第十分册)》（第二版），梁逸曾、俞汝勤编，化学工业出版 社，2000。 ［5］《化学计量学方法》（第二版），许禄、邵学广编，科学出版社，2004
