大学生精品课件：实验设计(孙振球新教材)-专业学位研究生
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《试验设计方法》课件
03
试验设计的方法
Chapter
单因素试验设计
简单易行，试验次数较少，适用 于探索性试验和初步试验。
当试验因素之间存在交互作用时 ，单因素试验设计可能无法得出 准确的结论。
定义 特点
适用范围 注意事项
单因素试验设计是指在试验中只 考虑一个试验因素变化，其他试 验因素保持不变的试验设计方法 。
适用于对试验因素影响较小时， 或者当试验因素之间相互独立时 。
总结词
通过单一变量的变化，探究其对试验 结果的影响。
详细描述
例如，研究温度对某化学反应速率的 影响，通过调整单一的温度变量，观 察反应速率的变化。
多因素试验设计案例
总结词
同时考虑多个因素对试验结果的影响，探究各因素之间的交互作用。
详细描述
例如，研究温度和压力对气体体积的影响，同时调整温度和压力两个因素，观察气体体积的变化。
农业政策制定
试验设计方法用于评估农业政策 的效果，为政策制定和调整提供 数据支持。
在工业领域的应用
新产品开发
试验设计方法用于工业新产品开发的早期阶段，通过试验找出关 键工艺参数和产品性能之间的关系。
工艺优化
试验设计用于工业生产过程中，优化工艺参数以提高产品质量和 生产效率。
可靠性工程
试验设计用于评估产品的可靠性和耐久性，预测产品在不同环境 下的性能表现。
Design-Expert具有强大的数据 分析和可视化功能，支持多种回 归模型和优化算法，可以帮助用 户深入分析试验数据并找到最优 解。
详细描述
Design-Expert还提供了多种输 出选项和报告生成工具，使得用 户可以轻松地分享和交流试验结 果。
DoE软件介绍
总结词
实验设计 ppt课件
2. 处理因素
• 也称实验因素或研究因素，是根据研究 目的而施加于受试对象的某些外部特定 因素及受试对象本身内在因素。
• 外部因素包括生物、物理、化学、社会 因素；内在因素包括性别、年龄、民族、 遗传特性、心理以下几个方面
⑴ 明确处理因素
• 处理因素由实验的目而定，一个实验中处理因素可以 是一个或是几个，一个实验所涉及的处理因素尽量不 宜太多，否则会使分组增多，受试对象例数增多，在 实施中会增加控制误差的难度。但若根据实验目的必 须进行多因素多水平实验时，则必须考虑到多因素多 水平之间的交互作用，根据因素及水平数目选择恰当 的实验设计类型，以减少误差，保证实验结果的可靠 性。另外，在实验设计时，无论有几个因素或水平， 都必须保证各因素及水平的可控性。否则，实验结果 的可行度降低。
3. 实验效应
• 也称效果反应，是指处理因素作用于研究对象 而产生的各种反应和结果。
对照不足或多余； • 实验误差过多或过大； • 未遵循随机原则或随机化较差；统计方法不合
理等问题，从而导致实验结果不可信，科研课 题以失败告终
⑵ 应选择敏感、特异、稳定且又经济的研究对象 • 动物的种属和品系不同，其功能结构和生理特性就不
同，适合的研究范围和目的也就不同。动物种属和品 系的不同直接影响着实验结果。 • 例如：大鼠无胆囊，不能用于胆囊功能的研究，而豚 鼠有胆囊，可进行相关实验的研究； • C57BL小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性比DBA及BALB/C 小鼠高12倍； • 大鼠、小鼠性成熟早、繁殖周期短、产仔多，适合做 胚胎、避孕药物、雌激素的研究等； • 猪的皮肤组织结构与人相似，宜做烧伤实验研究。 • 猴、猩猩、狒狒、长臂猿等灵长类动物是最似人类的 实验动物，可以进行多学科多领域方面的实验研究， 但是价格昂贵、饲养困难，目前已很少使用，而大鼠、 小鼠和兔的价格便宜又容易饲养而广泛用于实验研究 中。
实验设计PPT课件
（1）空白对照(blank control)：对照组不加任何处理因素（实验
组动物接种疫苗，对照组不接种疫苗。 ）。
（2）实验对照(experimental control)：施加基础实验条件（非 处理因素）。
（3）标准对照(standard control)：以现有的标准或正常值作对 照（某患病动物与正常个体的某生理、生化指标是否相同）。
4）将这15个序号与试验单元的编号对应，前5个序 号的试验单元分到第一组，即将编号为1、8、9、 15、5的试验单元分配到第一组，中间5个序号的试 验单元分到第二组，最后5个序号的试验单元分到 第三组。
无论分多少个组，每组内的试验单元有多少，各组内的试验单元数是否相等，都可 应用以上方法进行随机分组。但一般最好是安排各处理内的试验单元数相等，尤其是对 于有2个或2个以上试验因子的试验。
最早是在农地进行试验。如“最佳肥 料”的依据。 逐步应用到畜牧业。
试验设计的由来
7
优质
试验设计方法起源
1920s
1980s
1980s 美国引进田口方法
1920s Fisher用于田间试验 1920s Tippett将SED用于棉纺
1949 1924~
1935
1935 “Design of Experiments” 试验设计成为应用技术科学 1930~40s 英、美、苏用于工业
（4）自身对照：实验在同一受试对象上进行（试验前后变化）。
（5）相互对照 ：几个实验组互相对照（比较几种药物治疗同一 疾病的疗效）
36
优质
三、常用的试验设计类型
（一）完全随机设计 （二）配对设计 （三）随机区组设计 （四）交叉设计 （五）析因设计 （六）拉丁方设计 （七）正交设计
组动物接种疫苗，对照组不接种疫苗。 ）。
（2）实验对照(experimental control)：施加基础实验条件（非 处理因素）。
（3）标准对照(standard control)：以现有的标准或正常值作对 照（某患病动物与正常个体的某生理、生化指标是否相同）。
4）将这15个序号与试验单元的编号对应，前5个序 号的试验单元分到第一组，即将编号为1、8、9、 15、5的试验单元分配到第一组，中间5个序号的试 验单元分到第二组，最后5个序号的试验单元分到 第三组。
无论分多少个组，每组内的试验单元有多少，各组内的试验单元数是否相等，都可 应用以上方法进行随机分组。但一般最好是安排各处理内的试验单元数相等，尤其是对 于有2个或2个以上试验因子的试验。
最早是在农地进行试验。如“最佳肥 料”的依据。 逐步应用到畜牧业。
试验设计的由来
7
优质
试验设计方法起源
1920s
1980s
1980s 美国引进田口方法
1920s Fisher用于田间试验 1920s Tippett将SED用于棉纺
1949 1924~
1935
1935 “Design of Experiments” 试验设计成为应用技术科学 1930~40s 英、美、苏用于工业
（4）自身对照：实验在同一受试对象上进行（试验前后变化）。
（5）相互对照 ：几个实验组互相对照（比较几种药物治疗同一 疾病的疗效）
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优质
三、常用的试验设计类型
（一）完全随机设计 （二）配对设计 （三）随机区组设计 （四）交叉设计 （五）析因设计 （六）拉丁方设计 （七）正交设计
《实验设计》PPT课件
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9
实验动物选择的基本要求 1.选择同人类各方面机能相似的动物。 2.选择动物的品种和纯度。 3.解剖和生理特点符合实验目的的要求。 4.选择不同种系动物的某些特殊反应用
于不同研究。 5.动物选择的一般原则
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表 动物选择的一般原则
项目
选择范围
年龄（体重） 小鼠18-22g； 大鼠180-280g；
随机分配指实验对象分配至各实验 组或对照组时，他们的机会是均等的。
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随机化原则可以使每个受试 对象在接受处理时，都有相同的 机会，不受研究者主观愿望支配 或客观因素干扰，从而缩小实验 偏差。
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第二种方案：
在甲幼儿园观察１００名儿童，服用A药50
名，未服用A药50名。
在乙幼儿园观察１００名儿童，服用A药50
名，未服用A药，
观察结果：服用A药肠道传染病发病率下降；
未服用A药肠道传染病发病率上
升；
结论：A药有预防肠道传染病的作用。
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二、随 机 原 则
随机（random)是指在实验研究 中，受试对象的实验顺序和分组设计进 行随机处理。
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2
实验设计:
在科学研究之前，由研究者根据实 验目的、专业知识和统计学知识对科 学研究工作制定的全面工作计划和具 体工作方案。
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3
目的：
通过实验设计了解机能学研究的 基本过程，锻炼科研能力；
熟悉实验工作的一般程序、要求、 原则、结果的处理和论文的撰写；
理解和应用已知规律去探索未知 规律；
提高发现问题和解决问题的能力。
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《实验设计教案》PPT课件
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20
６.８
３.９
５.３
４.７
６.０
合计
差值 １.２ ２.４ １.３ ０.０ １.０ １.８ ０.８ ４.６ １.４ １.３ １５.８
安慰剂
前
后
２.４
３.８
３.７
４.５
４.３
４.９
４.６
４.８
２.８
５.１
３.２
４.５
４.０
５.２
４.７
４.５
３.３
４.１
３.９
６.０
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差值 １.４ ０.８ ０.６ ０.２ ２.３ １.３ １.２ -０.２ ０.８ ２.１ １０.５
30
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31
方差来源 df ss MS F
P
1 药物间
误 差 18
合计
19
1.40 1.40
1.33 19.11 1.06
>0.05
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一. 单组比较设计:
自身对照设计即实验与对照是同一个体上进行
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合计
差值 １.２ ２.４ １.３ ０.０ １.０ １.８ ０.８ ４.６ １.４ １.３ １５.８
安慰剂
前
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差值 １.４ ０.８ ０.６ ０.２ ２.３ １.３ １.２ -０.２ ０.８ ２.１ １０.５
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方差来源 df ss MS F
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1 药物间
误 差 18
合计
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一. 单组比较设计:
自身对照设计即实验与对照是同一个体上进行
《实验设计基本方法》PPT课件
绪言
我国优化试验设计方法
■60末期代,华罗庚教授在我国倡导与普 及的"优选法",如黄金分割法、分数法和斐波 那契数列法等.
■数理统计学者在工业部门中普及 "正交 设计"法 .
■70年代中期,优选法在全国各行各业取 得明显成效.
■1978年,七机部由于导弹设计的要求,提出了一个五因素的试验, 希望每个因素的水平数要多于10,而试验总数又不超过50,显然 优选法和正交设计都不能用,随后,方开泰教授〔中国科学院应 用数学研究所〕和王元院士提出 "均匀设计"法,这一方法在导 弹设计中取得了成效.
■上世纪40年代,在二次世界大战期间,美 国军方大量应用试验设计方法.
■随后,和对试验设计都作出了杰出的贡献,使该分支在理论上日趋 完善,在应用上日趋广泛.
■50年代,日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设 计表格化,在方法解说方面深入浅出为试验设计的更广泛使用作 出了众所周知的贡献.
绪言
试验设计在工业生产和工程设计及科 学研究中能发挥重要的作用,例如：
■提高产量
■减少质量的波动,提
高产品质量水准
验周期
■大大缩短新产品试
■降低成本
■延长产品寿命
一、实验设计的3个要素
实验因素、实验单位、实验效应是实验设计 的3个要素.
它们在实验中是不可缺少的,在实验设计时 必须认真予以考虑.
其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差.
最好通过一些预实验,初步筛选实验因素并确定取哪些水平较合适, 以免实验设计过于复杂,实验难以完成.
实验因素所作用的对象称为实验单位. 如用小鼠做实验,小鼠就是本次实验的实验单位,或
称为受试对象；若用小鼠肝细胞做实验,其表现形 式叫样品〔有时一个样品由若干只鼠的肝细胞混合 而成〕. 一个样品就是一个实验单位.不同性质的实验研究 需要选取不同种类的实验单位,一个完整的实验设 计中所需实验单位的总数称为样本含量. 最好根据特定的设计类型估计出较合适的样本含量. 样本过大或过小都有弊端.
《实验方案设计》课件
实验方案设计的常见问题和解 决方法
实验方案设计中的常见问题
实验目的不明确 实验步骤不详细 实验材料选择不当 实验操作不规范 实验结果分析不准确 实验结论不严谨
常见问题的解决方法
明确实验目的和要求
设计合理的实验方案
准备必要的实验器材和 试剂
掌握正确的实验操作方 法
及时记录实验数据和结 果
分析实验数据并得出结 论
实验方案设计的实际应用案例 分析
案例一：探究温度对酶活性的影响
• 实验目的：探究温度对酶活性的影响，了解酶促反应的最适温度范围。
• 实验原理：酶是一种生物催化剂，能够加速化学反应的速率。温度对酶活性有着重要影响，过高或过低的温 度都会降低酶的活性。
• 实验步骤： a. 准备实验材料：淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘溶液、水浴装置、温度计等。 b. 将可溶性 淀粉溶液和淀粉酶溶液分别在不同温度下保温，然后混合，观察并记录反应速率。 c. 绘制温度与反应速率的 关系图，找出酶促反应的最适温度范围。
实验方案的调整：根据实验结果和实际情况，对实验方案进行必要的调整和改进
实验数据的记录和分析：详细记录实验数据，并进行分析和整理，为后续的实验结果提 供依据 实验报告的撰写：根据实验结果和数据分析，撰写实验报告，总结实验经验和教训
实验方案设计中的关键要素
实验变量的选择和控制
实验变量的定义和类型 实验变量选择的原则和方法 实验变量控制的方法和技巧 实验变量选择和控制的实例分析
创新性原则：实验方案设计必须具有创新性，能够为解决问题提供新 的思路和方法。
实验方案设计的步骤
明确实验目的和任务
确定实验目的：明确实验的目的和意义，为后续实验设计提供方向。 确定实验任务：根据实验目的，确定实验需要完成的具体任务和目标。 了解实验背景：了解实验相关的背景知识，为实验设计提供理论支持。 收集相关资料：收集与实验相关的资料，包括文献、数据等，为实验设计提供参考。
实验性研究设计(实验设计) ppt课件
机会被分到实验组和对照组，保证各组间非处理因素均衡一致。 1．随机化目的与内容： ①保证处理组和对照组实验单位各种已知或未知
的基本特征(如年龄、性别、病情、病程等)均衡可比性； ②避免人的主 观因素影响； ③保证统计分析进行统计推断的前提——随机变量。 2．随机化的内容：随机分组、随机抽样、随机实验顺序。 3．随机化方法：随机数字表法、随机排列表法、及抓阄、摸球、掷币、 抽签等半随机方法。
…
…
X n2
…
X ng
T2
…
Tg
区组小计
B1 B2
…
Bn X
（二）应用范围：
不论是在动物实验还是临床研究中，若仅考虑一个具有k 水平的研究因素，
且实验单位可以按照某个或某些重要的非研究因素分组时，均可采用随机区组
两只动物。
PPT课件
16
（二）应用实例 例，有20只小鼠，按窝别、性别相同，月龄、体重相同或接近的条件配成 10对，试用随机数字表将其分配到甲组和乙组中去。
——随机数字表法 （1）编号：将10对小鼠顺序编为1-10号； （2）取随机数字：从随机数字表中的任一行任一列开始，如第7行第5列开
始，依次读取一位数抄写于配对号下，见表3-7第2行； （3）事先规定：若随机数字为奇数，则对子中的第一只小鼠分配甲组，另
个动物（即第12号动物）调至C组，使三组动物数相等。最终分组如下，A组：
1,3,9,13,15号，B组：4,5,7,8,10号，PPCT课组件：2,6,11,14,12号。
9
（三）重复原则 重复(Replication)：指在相同实验条件下，进行多次实验或观察，
重复程度表现为样本含量的大小和重复次数的多少。 1. 重复的意义：估计实验误差和降低实验误差。
的基本特征(如年龄、性别、病情、病程等)均衡可比性； ②避免人的主 观因素影响； ③保证统计分析进行统计推断的前提——随机变量。 2．随机化的内容：随机分组、随机抽样、随机实验顺序。 3．随机化方法：随机数字表法、随机排列表法、及抓阄、摸球、掷币、 抽签等半随机方法。
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（二）应用范围：
不论是在动物实验还是临床研究中，若仅考虑一个具有k 水平的研究因素，
且实验单位可以按照某个或某些重要的非研究因素分组时，均可采用随机区组
两只动物。
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（二）应用实例 例，有20只小鼠，按窝别、性别相同，月龄、体重相同或接近的条件配成 10对，试用随机数字表将其分配到甲组和乙组中去。
——随机数字表法 （1）编号：将10对小鼠顺序编为1-10号； （2）取随机数字：从随机数字表中的任一行任一列开始，如第7行第5列开
始，依次读取一位数抄写于配对号下，见表3-7第2行； （3）事先规定：若随机数字为奇数，则对子中的第一只小鼠分配甲组，另
个动物（即第12号动物）调至C组，使三组动物数相等。最终分组如下，A组：
1,3,9,13,15号，B组：4,5,7,8,10号，PPCT课组件：2,6,11,14,12号。
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（三）重复原则 重复(Replication)：指在相同实验条件下，进行多次实验或观察，
重复程度表现为样本含量的大小和重复次数的多少。 1. 重复的意义：估计实验误差和降低实验误差。
实验设计与分析讲座(共41张PPT)精选
第二十页，共41页。
（2）实验设计的原则(yuánzé)：
▪ 1、对照性原则 分析实验原理：即实验依据，为完成实验得出实验结论而应用的科学理论知识（源于学习过的基本概念、原理、规律等）。
2、目的(mùdì)要求：观察植物在单侧光照射下的生长情况，验证植物的生长具有向光性。
▪ 在实验设计中，通常设置对照组，通过(tōngguò) 五、回归教材(jiàocái)、注重分析
第六页，共41页。
▪ （一）实验材料和用具： ▪ 正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理
盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液， 班氏糖定性试剂，注射器，试管(shìguǎn) ，烧杯等。 ▪ （二）实验步骤： ▪ （实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂 量不作实验设计要求；给药1小时后，用注 射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。）
第五页，共41页。
（1）设计探究验证型 依据实验目的，来设计实验过程、预测实验
结果的试题。 例1：(04年全国新课程卷1)31.（20分） 胰高
血糖(xuètáng)素对小白鼠和人具有相同的 生理作用。为了验证“胰高血糖(xuètáng) 素具有升高血糖(xuètáng)的生理作用”， 请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预 测和解释实验应出现的结果，并写出实验 结论。
二、了解高考实验试题(shìtí)类型 ：
▪ 研究(yánjiū)近几年来高考题中的实验题 可以发现，实验设计、评价的理解能力、 实验条件的控制和对实验结果的归纳、总 结能力是现在考察的重点方向。且考察中 学生“未证实过的”实验问题材料是命题 的主要来源，涉及实验的题型主要是设计 探究验证型和分析推理判断型实验题。
三、掌握实验设计的基本(jīběn) 理论
第十三页，共41页。
▪ （1）实验设计的内容 ▪ 一个比较完整的实验设计方案，一般包括(bāokuò)以
（2）实验设计的原则(yuánzé)：
▪ 1、对照性原则 分析实验原理：即实验依据，为完成实验得出实验结论而应用的科学理论知识（源于学习过的基本概念、原理、规律等）。
2、目的(mùdì)要求：观察植物在单侧光照射下的生长情况，验证植物的生长具有向光性。
▪ 在实验设计中，通常设置对照组，通过(tōngguò) 五、回归教材(jiàocái)、注重分析
第六页，共41页。
▪ （一）实验材料和用具： ▪ 正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理
盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液， 班氏糖定性试剂，注射器，试管(shìguǎn) ，烧杯等。 ▪ （二）实验步骤： ▪ （实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂 量不作实验设计要求；给药1小时后，用注 射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。）
第五页，共41页。
（1）设计探究验证型 依据实验目的，来设计实验过程、预测实验
结果的试题。 例1：(04年全国新课程卷1)31.（20分） 胰高
血糖(xuètáng)素对小白鼠和人具有相同的 生理作用。为了验证“胰高血糖(xuètáng) 素具有升高血糖(xuètáng)的生理作用”， 请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预 测和解释实验应出现的结果，并写出实验 结论。
二、了解高考实验试题(shìtí)类型 ：
▪ 研究(yánjiū)近几年来高考题中的实验题 可以发现，实验设计、评价的理解能力、 实验条件的控制和对实验结果的归纳、总 结能力是现在考察的重点方向。且考察中 学生“未证实过的”实验问题材料是命题 的主要来源，涉及实验的题型主要是设计 探究验证型和分析推理判断型实验题。
三、掌握实验设计的基本(jīběn) 理论
第十三页，共41页。
▪ （1）实验设计的内容 ▪ 一个比较完整的实验设计方案，一般包括(bāokuò)以
《实验设计教案》课件
《实验设计教案》PPT课 件
# 实验设计教案PPT课件
实验设计概述
实验设计是指为了获得科学、准确的实验结果而进行的一种设计过程。通过 本节课，你将了解实验设计的基本概念、其重要性以及实验设计的流程和步 骤。
实验设计的要素
实验对象
确定实验研究的对象或被试者，这是实验设 计的基础。
实验因素
确定影响实验结果的关键因素，进行变量控 制与操作。
疫苗研发实验设计
通过实验设计方法，研发新型 疫苗，测试其安全性、有效性 和免疫效果。
新药研发实验设计
通过实验设计方法，研发新药， 评估其药效、毒性和适应症， 以实现临床应用。
总结与问答
实验设计的重要性和应用场景回顾
回顾实验设计的重要性及其在科学研究、产品开发等领域的应用场景。
常见问题和解决方法讨论
探讨实验设计中常见的问题和解决方法，促进对实验设计的深入理解。
小测验
通过小测验检验学生对实验设计知识的掌握程度，巩固所学的内容。
实验目的
明确实验的目标与目的，有助于指导实验设 计的方向与内容。
实验设计方案
制定科学、合理的实验设计方案，确保实验 的可行性和有效性。
实验设计基本原则
1 可重复性
2 系统性
实验设计应具备可重复性，即他人能够按 照相同的步骤与条件重复实验并获得相似 的结果。
实验设计应具备系统性，包含完整的实验 流程和严密的研究设计，确保实验结果可 靠。
1
实验数据处理
对实验获得的原始数据进行整理、清洗和统计分析，以便后续的结果分析。
2
统计分析方法
使用统计学方法对实验结果进行分析，检验假设，从中得出结论和推断。
3
实验结果应用与推广
# 实验设计教案PPT课件
实验设计概述
实验设计是指为了获得科学、准确的实验结果而进行的一种设计过程。通过 本节课，你将了解实验设计的基本概念、其重要性以及实验设计的流程和步 骤。
实验设计的要素
实验对象
确定实验研究的对象或被试者，这是实验设 计的基础。
实验因素
确定影响实验结果的关键因素，进行变量控 制与操作。
疫苗研发实验设计
通过实验设计方法，研发新型 疫苗，测试其安全性、有效性 和免疫效果。
新药研发实验设计
通过实验设计方法，研发新药， 评估其药效、毒性和适应症， 以实现临床应用。
总结与问答
实验设计的重要性和应用场景回顾
回顾实验设计的重要性及其在科学研究、产品开发等领域的应用场景。
常见问题和解决方法讨论
探讨实验设计中常见的问题和解决方法，促进对实验设计的深入理解。
小测验
通过小测验检验学生对实验设计知识的掌握程度，巩固所学的内容。
实验目的
明确实验的目标与目的，有助于指导实验设 计的方向与内容。
实验设计方案
制定科学、合理的实验设计方案，确保实验 的可行性和有效性。
实验设计基本原则
1 可重复性
2 系统性
实验设计应具备可重复性，即他人能够按 照相同的步骤与条件重复实验并获得相似 的结果。
实验设计应具备系统性，包含完整的实验 流程和严密的研究设计，确保实验结果可 靠。
1
实验数据处理
对实验获得的原始数据进行整理、清洗和统计分析，以便后续的结果分析。
2
统计分析方法
使用统计学方法对实验结果进行分析，检验假设，从中得出结论和推断。
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实验结果应用与推广
第三章实验设计精品PPT课件
1.1.1 广义实验设计 指科学研究的一般过程，它包括问题的
提出、假说的形成、变量的选择、结果的分 析和论文的写作等一系列内容。 1.1.2 狭义实验设计
特指实施实验处理的一个计划方案以及 相关的统计分析。
1.1实验设计的概念
1.1.3 实验设计包括如下活动： （1）建立与研究假说有关的统计假说； （2）确定实验中使用的实验处理（自变量）
1.3 心理实验设计的基本过程
1.3.2 研究假说的形成 研究假说是研究者对所研究的问题预先做的预测。它具有以 下特征： （1）假说是从问题转化而来的，假说应当用明确的、毫不 含糊的形式陈述出来。 （2）研究假说是对两个或多个变量之间关系的预测，这种 预测是建立在理论分析、前人研究或经验基础之上的。 （3）研究假说应当是可检验的，即它的真伪是可以通过观 察或实验来确定的。
1.2 心理实验设计的常用术语
1.2.6 交互作用：在多因素实验中，当一个因素的水平在 另一个因素的不同水平上变化趋势不一致时，我们称两个 因素之间存在交互作用。
b2
a1
(图1）
b1 a2
b1 b2
a1
a2
（图2）
1.2 心理实验设计的常用术语
1.2.7 简单效应：在多因素实验中，一个因素的水平在另一个因素
实验处理的数量可以通过因素设计的表达式计算出，如 2×2为4个、 2×2×2为8个、 2×3×4为24个。
1.2 心理实验设计的常用术语
1.2.5 主效应：实验中由一个因素的不同水平引起的变异 叫因素的主效应。
在一个单因素实验中，由自变量的不同水平所得的因 变量数据计算的方差即这个自变量的处理效应，或主效应。
的某个水平上的变异叫简单效应。
b1
b2
提出、假说的形成、变量的选择、结果的分 析和论文的写作等一系列内容。 1.1.2 狭义实验设计
特指实施实验处理的一个计划方案以及 相关的统计分析。
1.1实验设计的概念
1.1.3 实验设计包括如下活动： （1）建立与研究假说有关的统计假说； （2）确定实验中使用的实验处理（自变量）
1.3 心理实验设计的基本过程
1.3.2 研究假说的形成 研究假说是研究者对所研究的问题预先做的预测。它具有以 下特征： （1）假说是从问题转化而来的，假说应当用明确的、毫不 含糊的形式陈述出来。 （2）研究假说是对两个或多个变量之间关系的预测，这种 预测是建立在理论分析、前人研究或经验基础之上的。 （3）研究假说应当是可检验的，即它的真伪是可以通过观 察或实验来确定的。
1.2 心理实验设计的常用术语
1.2.6 交互作用：在多因素实验中，当一个因素的水平在 另一个因素的不同水平上变化趋势不一致时，我们称两个 因素之间存在交互作用。
b2
a1
(图1）
b1 a2
b1 b2
a1
a2
（图2）
1.2 心理实验设计的常用术语
1.2.7 简单效应：在多因素实验中，一个因素的水平在另一个因素
实验处理的数量可以通过因素设计的表达式计算出，如 2×2为4个、 2×2×2为8个、 2×3×4为24个。
1.2 心理实验设计的常用术语
1.2.5 主效应：实验中由一个因素的不同水平引起的变异 叫因素的主效应。
在一个单因素实验中，由自变量的不同水平所得的因 变量数据计算的方差即这个自变量的处理效应，或主效应。
的某个水平上的变异叫简单效应。
b1
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实验设计(硕士)ppt课件
10
2. 具体步骤和注意事项
（1） 明确观察指标
了解课题研究的整体设计 关键是明确要解决的问题 明确研究内容 根据研究内容确定观察指标
11
（2） 选择合适的技术方法 简单、创新、可行
基因检测技术
PCR：扩增
杂交：膜杂交：Southern Blot
Northern Blot
原位杂交
基因芯片：集成化
28
五、计算机在科学研究中的应用
1. 查阅资料（internet)
2. 实验设计(words)
3. 实验记录（Excel, origin)
4. 建数据库（FoxPro, Access)
5. 统计分析(SPSS, SAS, origin)
6. 图表、投影和幻灯制作(PowerPoint)
7. 写文章(words)
④ 溶液： 水（最常用） 甲醇和乙醇等
18
⑤ 消毒、灭菌问题
是否要求无菌操作 高压灭菌
应用于能耐高温试剂，如盐溶液 过滤除菌
应用于不耐高温试剂，如蛋白制剂
19
⑥ 试剂储存问题 避免蛋白制剂的反复冻融 温度：室温，４℃，-20 ℃ -80 ℃，-180 ℃ 时间：有效期，半衰期
⑦ 过滤
20
（５）操作流程
2
（二）重要性和意义 良好的设计是成功的一半 能否达到研究目标的关键所在 设计—按设计操作—结果—目标 蛋白检测技术：ELISA
Western Blot 免疫组化 放免检测 抗体芯片 免疫共沉淀
3
二、实验设计原则
1. 为目标服务
2. 简捷化的原则
用简单的方法能解决的问题不要用复杂的方法
以节省二）重要性及意义
二、实验设计原则
2. 具体步骤和注意事项
（1） 明确观察指标
了解课题研究的整体设计 关键是明确要解决的问题 明确研究内容 根据研究内容确定观察指标
11
（2） 选择合适的技术方法 简单、创新、可行
基因检测技术
PCR：扩增
杂交：膜杂交：Southern Blot
Northern Blot
原位杂交
基因芯片：集成化
28
五、计算机在科学研究中的应用
1. 查阅资料（internet)
2. 实验设计(words)
3. 实验记录（Excel, origin)
4. 建数据库（FoxPro, Access)
5. 统计分析(SPSS, SAS, origin)
6. 图表、投影和幻灯制作(PowerPoint)
7. 写文章(words)
④ 溶液： 水（最常用） 甲醇和乙醇等
18
⑤ 消毒、灭菌问题
是否要求无菌操作 高压灭菌
应用于能耐高温试剂，如盐溶液 过滤除菌
应用于不耐高温试剂，如蛋白制剂
19
⑥ 试剂储存问题 避免蛋白制剂的反复冻融 温度：室温，４℃，-20 ℃ -80 ℃，-180 ℃ 时间：有效期，半衰期
⑦ 过滤
20
（５）操作流程
2
（二）重要性和意义 良好的设计是成功的一半 能否达到研究目标的关键所在 设计—按设计操作—结果—目标 蛋白检测技术：ELISA
Western Blot 免疫组化 放免检测 抗体芯片 免疫共沉淀
3
二、实验设计原则
1. 为目标服务
2. 简捷化的原则
用简单的方法能解决的问题不要用复杂的方法
以节省二）重要性及意义
二、实验设计原则
【精品】实验设计的理论与实践PPT课件
一般来说，在多因素 实验设计中，应严格遵守 实验设计的四个基本原则， 即“随机、对照、重复、 均衡”。
2、实验设计错误辨析
在实验研究中，还应注 意选用合适的“实验设计类 型”，如：交叉设计、拉丁 方设计、析因设计、正交设 计、重复测量设计、反应曲 面设计、均匀设计等。
2、实验设计错误辨析
在前瞻性实验研究中，存 在的问题有：（1）只有专业设 计、缺乏统计研究设计；（2） 在实验设计四个基本原则上考虑 不周、甚至严重违反；（3）缺 乏设计类型知识，盲目形成多个 组，答非所问、理屈词穷。
高 TC 组
391 6.18±0.85 1.19±0.31 1.57±0.56 3.92±0.94
高 TG 组
364 4.61±0.48 2.57±1.18 1.22±0.31 3.15±0.74
高 CG 组
580 6.51±1.11 3.34±2.71 1.40±0.44 3.77±1.01
低 HD 组
2、实验设计错误辨析
在实验设计四 个基本原则方面存 在的问题及其对策
例1：论资排辈不可取
某研究者在论文中写道：
自1996年11月至2000年3月，连续 手术治疗合并重度肺动脉高压先心病 患儿34例，男22、女12。患儿根据手 术 时 间 分 为 对 照 组 （ 1998 年 8 月 前 ） 和 肺 保 护 组 （ 1998 年 8 月 -2000 年 3 月）。观察血管内皮eNOS、支气管上 皮iNOS、巨噬细胞iNOS(%)。
（2）单纯损伤组（造成30%TBSA深Ⅱ。 烫伤）， 在伤后3h切取创面组织检测多项定量观测指 标的数值；
（3）在（2）的基础上，用bFGF治疗。
在伤前、伤后3h、6h、1d、3d、7d、14d切 取创面组织检测多项定量观测指标的数值。
2、实验设计错误辨析
在实验研究中，还应注 意选用合适的“实验设计类 型”，如：交叉设计、拉丁 方设计、析因设计、正交设 计、重复测量设计、反应曲 面设计、均匀设计等。
2、实验设计错误辨析
在前瞻性实验研究中，存 在的问题有：（1）只有专业设 计、缺乏统计研究设计；（2） 在实验设计四个基本原则上考虑 不周、甚至严重违反；（3）缺 乏设计类型知识，盲目形成多个 组，答非所问、理屈词穷。
高 TC 组
391 6.18±0.85 1.19±0.31 1.57±0.56 3.92±0.94
高 TG 组
364 4.61±0.48 2.57±1.18 1.22±0.31 3.15±0.74
高 CG 组
580 6.51±1.11 3.34±2.71 1.40±0.44 3.77±1.01
低 HD 组
2、实验设计错误辨析
在实验设计四 个基本原则方面存 在的问题及其对策
例1：论资排辈不可取
某研究者在论文中写道：
自1996年11月至2000年3月，连续 手术治疗合并重度肺动脉高压先心病 患儿34例，男22、女12。患儿根据手 术 时 间 分 为 对 照 组 （ 1998 年 8 月 前 ） 和 肺 保 护 组 （ 1998 年 8 月 -2000 年 3 月）。观察血管内皮eNOS、支气管上 皮iNOS、巨噬细胞iNOS(%)。
（2）单纯损伤组（造成30%TBSA深Ⅱ。 烫伤）， 在伤后3h切取创面组织检测多项定量观测指 标的数值；
（3）在（2）的基础上，用bFGF治疗。
在伤前、伤后3h、6h、1d、3d、7d、14d切 取创面组织检测多项定量观测指标的数值。
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注：是ICH (International Conference on Harmonization) GCP（Good Clinical Practice） 中定义的译文。
临床试验的特点
临床试验属于实验研究，受试对象通常是患 者
对干预措施进行前瞻性追踪研究 需经历从探索到确证的递进性过程 整个过程影响因素错综复杂，偏倚随ent died of.
R.A.Fisher
内容
实验研究的概念和特点 实验设计的三要素 实验设计的三原则 实验设计的类型 样本含量的估计
医学史上第一次临床试验
自从世界上有了船，有了航海，有了以船为 家，周游世界的海员，就有了一种病。
当船员们夜以继日地航行于茫茫大海，很多 人就会莫明其妙地出现疲乏无力、牙床溃烂、 皮肤淤斑等，以至于不能正常工作，这种病 当时被叫做“坏血病”
受试对象
例：研究某药物对高血压的治疗效果 宜选用II期高血压患者为受试对象 I期高血压患者血压波动较大 III期高血压患者对药物不够敏感
受试对象
患者： 公认的疾病诊断标准 纳入标准（inclusion criteria） 排除标准（exclusion criteria） 依从性好：依从性指受试对象在试验过程 中对于处理因素的服从程度。 由于各种原因退出试验的可能性小。
医学史上第一次临床试验
1747年5月20日，苏格兰海军军医James Lind 在公海海域的一条叫做Salisbury的船上开始 用他设计的方法来给12名船员治疗。
James Lind把12名船员安排在同一房间里， 饮食也相同。不同的是，将12名船员俩俩一 组，分别给他们不同的方法治疗：两个人给 苹果酒；两个人给硫酸丹剂；两个人给醋； 两个人给海水；两个人给香料、大蒜和芥子 的混合物；两个人给桔子和柠檬。
医学统计学
实验设计experimental design
余红梅
Department of Health Statistics School of Public Health, Shanxi Medical University
医学研究的四大步骤
研究设计 搜集资料 整理资料 分析资料
统计学家与科学研究者的合作应该在实验设计阶
直接影响研究的质量—科学性。
实验研究的特点
处理因素是研究者根据研究目的人为设置的， 是在研究者完全或部分控制的“非自然条件 下”进行的研究。
受试对象接受何种处理与水平是由随机分配 而定的。
证据的可靠性强
二、实验设计的三要素
受试对象（subject） 实验因素（处理因素，treatment） 实验效应（effect）
段，而不是在需要数据处理的时候。
To call in the statistician after the experiment is
done may be no more than asking him to perform
a postmortem examination: he may be able to say
医学史上第一次临床试验
6天过去后，接受桔子和柠檬治疗的海员一 个可以正常工作了，另一个也可以帮助医生 照顾其他病人了。
1753年，Lind以“A treatise of the scurvy”为 题，报告了上述试验的结果。
从那以后，医生就用桔子和柠檬来治疗坏血 病。当然，直到维生素C被发现后，桔子和 柠檬治疗坏血病的机制才得以阐明。而Lind 医生做梦也没有想到，他的试验成为医学史 上第一次临床试验，开创了临床试验的先河。
受试对象
衡量病人依存性的方法：
清数剩余药量法： 依存性＝（实际服用的药量/处方量）×100％
生物化学测定法： 用生化等方法测定病人血液中药物浓度水平
样本获取-来自研究生开题报告
人参皂甙Rg3治疗子宫内膜异位症体外实验 研究
子宫内膜异位症患者的在位及异位内膜细胞 组：选取2006年4月至2007年4月因子宫内膜 异位症在某医院妇产科行腹腔镜术或剖腹术 的住院患者15-30例，均于月经第3-13天施术， 取在位内膜和异位内膜组织，术后病理组织 检查证实为子宫内膜异位症。
例：某中药治疗十二指肠溃疡疗效观察
纳入标准：①年龄在18～70岁之间;②入选 前3～5天内经胃镜检查证实为活动期十二指 肠溃疡,溃疡长径在0.4ｃｍ～2ｃｍ之间,溃 疡数不超过2个;③入组前48小时内停服一切 抗溃疡药物。
排除标准：①复合性溃疡或溃疡数超过2个 ; ②有溃疡严重并发症 (出血、穿孔、癌变 等 )史;③有胃、十二指肠手术史;④孕妇或 哺乳期妇女;⑤心、肝、肾功能异常者;⑥正 在服用非类固醇抗炎药或皮质激素类药物。
后来，为了纪念James Lind和这次试验，还 发行了邮票。
一、实验研究的概念
将一组随机抽取的受试对象随机分配到两个 或多个处理组，观察比较不同处理组的效应， 称为实验研究（experimental study）。
专业设计和统计设计的结合 专业设计指研究者对专业知识的把握能力，
直接影响研究的深度和水平—先进性。 统计设计指研究者对统计学知识的正确应用，
正常妇女的子宫内膜细胞组：为同期本院门 诊正常育龄妇女共15例，于放置宫内节育器 前行细管吸宫法获取子宫内膜，术后病理组 织检查证实无病理改变。
一、临床试验的定义、特点与要求
临床试验（clinical trial):指对人类对象进行的 任何意在发现或证实一种试验用药品的临床、 药理学和（或）其他药效学作用；和（或） 确定一种试验用药品的任何不良反应；和 （或）研究一种试验用药品的吸收、分布、 代谢和排泄，以确定药物的安全性和（或） 有效性的研究。
处理因素 受试对象 实验效应
（一）受试对象（subject）
实验分类 受试对象
动物实验 动物
临床试验 患者或健康人
实验室研究
来自人或动物的器官、组织、 细胞、基因及代谢物等生物 材料
受试对象
1、受试对象的“质”： 同质性（homogeneity） 敏感性：对处理因素敏感 稳定性：实验效应稳定
临床试验的特点
临床试验属于实验研究，受试对象通常是患 者
对干预措施进行前瞻性追踪研究 需经历从探索到确证的递进性过程 整个过程影响因素错综复杂，偏倚随ent died of.
R.A.Fisher
内容
实验研究的概念和特点 实验设计的三要素 实验设计的三原则 实验设计的类型 样本含量的估计
医学史上第一次临床试验
自从世界上有了船，有了航海，有了以船为 家，周游世界的海员，就有了一种病。
当船员们夜以继日地航行于茫茫大海，很多 人就会莫明其妙地出现疲乏无力、牙床溃烂、 皮肤淤斑等，以至于不能正常工作，这种病 当时被叫做“坏血病”
受试对象
例：研究某药物对高血压的治疗效果 宜选用II期高血压患者为受试对象 I期高血压患者血压波动较大 III期高血压患者对药物不够敏感
受试对象
患者： 公认的疾病诊断标准 纳入标准（inclusion criteria） 排除标准（exclusion criteria） 依从性好：依从性指受试对象在试验过程 中对于处理因素的服从程度。 由于各种原因退出试验的可能性小。
医学史上第一次临床试验
1747年5月20日，苏格兰海军军医James Lind 在公海海域的一条叫做Salisbury的船上开始 用他设计的方法来给12名船员治疗。
James Lind把12名船员安排在同一房间里， 饮食也相同。不同的是，将12名船员俩俩一 组，分别给他们不同的方法治疗：两个人给 苹果酒；两个人给硫酸丹剂；两个人给醋； 两个人给海水；两个人给香料、大蒜和芥子 的混合物；两个人给桔子和柠檬。
医学统计学
实验设计experimental design
余红梅
Department of Health Statistics School of Public Health, Shanxi Medical University
医学研究的四大步骤
研究设计 搜集资料 整理资料 分析资料
统计学家与科学研究者的合作应该在实验设计阶
直接影响研究的质量—科学性。
实验研究的特点
处理因素是研究者根据研究目的人为设置的， 是在研究者完全或部分控制的“非自然条件 下”进行的研究。
受试对象接受何种处理与水平是由随机分配 而定的。
证据的可靠性强
二、实验设计的三要素
受试对象（subject） 实验因素（处理因素，treatment） 实验效应（effect）
段，而不是在需要数据处理的时候。
To call in the statistician after the experiment is
done may be no more than asking him to perform
a postmortem examination: he may be able to say
医学史上第一次临床试验
6天过去后，接受桔子和柠檬治疗的海员一 个可以正常工作了，另一个也可以帮助医生 照顾其他病人了。
1753年，Lind以“A treatise of the scurvy”为 题，报告了上述试验的结果。
从那以后，医生就用桔子和柠檬来治疗坏血 病。当然，直到维生素C被发现后，桔子和 柠檬治疗坏血病的机制才得以阐明。而Lind 医生做梦也没有想到，他的试验成为医学史 上第一次临床试验，开创了临床试验的先河。
受试对象
衡量病人依存性的方法：
清数剩余药量法： 依存性＝（实际服用的药量/处方量）×100％
生物化学测定法： 用生化等方法测定病人血液中药物浓度水平
样本获取-来自研究生开题报告
人参皂甙Rg3治疗子宫内膜异位症体外实验 研究
子宫内膜异位症患者的在位及异位内膜细胞 组：选取2006年4月至2007年4月因子宫内膜 异位症在某医院妇产科行腹腔镜术或剖腹术 的住院患者15-30例，均于月经第3-13天施术， 取在位内膜和异位内膜组织，术后病理组织 检查证实为子宫内膜异位症。
例：某中药治疗十二指肠溃疡疗效观察
纳入标准：①年龄在18～70岁之间;②入选 前3～5天内经胃镜检查证实为活动期十二指 肠溃疡,溃疡长径在0.4ｃｍ～2ｃｍ之间,溃 疡数不超过2个;③入组前48小时内停服一切 抗溃疡药物。
排除标准：①复合性溃疡或溃疡数超过2个 ; ②有溃疡严重并发症 (出血、穿孔、癌变 等 )史;③有胃、十二指肠手术史;④孕妇或 哺乳期妇女;⑤心、肝、肾功能异常者;⑥正 在服用非类固醇抗炎药或皮质激素类药物。
后来，为了纪念James Lind和这次试验，还 发行了邮票。
一、实验研究的概念
将一组随机抽取的受试对象随机分配到两个 或多个处理组，观察比较不同处理组的效应， 称为实验研究（experimental study）。
专业设计和统计设计的结合 专业设计指研究者对专业知识的把握能力，
直接影响研究的深度和水平—先进性。 统计设计指研究者对统计学知识的正确应用，
正常妇女的子宫内膜细胞组：为同期本院门 诊正常育龄妇女共15例，于放置宫内节育器 前行细管吸宫法获取子宫内膜，术后病理组 织检查证实无病理改变。
一、临床试验的定义、特点与要求
临床试验（clinical trial):指对人类对象进行的 任何意在发现或证实一种试验用药品的临床、 药理学和（或）其他药效学作用；和（或） 确定一种试验用药品的任何不良反应；和 （或）研究一种试验用药品的吸收、分布、 代谢和排泄，以确定药物的安全性和（或） 有效性的研究。
处理因素 受试对象 实验效应
（一）受试对象（subject）
实验分类 受试对象
动物实验 动物
临床试验 患者或健康人
实验室研究
来自人或动物的器官、组织、 细胞、基因及代谢物等生物 材料
受试对象
1、受试对象的“质”： 同质性（homogeneity） 敏感性：对处理因素敏感 稳定性：实验效应稳定