试验设计及其统计分析ppt课件
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第十章 试验设计及其统计分析
.
1
生物学是一门实验性科学。
收集资料，确定课题 制订方案，可行性分析 进行实验，得出结论
1 物质条件，技术方法
2 仪器设备的精度要求
3 制订方案
数据分析 实验技术
.
2
学习目标
掌握：试验设计的基本原理；对比设计、 随机区组设计、裂区设计、正交设计4 种常用的试验设计及其统计方法。 熟悉：不同试验设计的适用情况。
.
22
对比法试验，由于为顺序排列，不能正确估计 出无偏的试验误差，因而试验结果不能采用方 差分析的方法进行显著性检验。
一般采用百分比法。 某处理总和数
对邻近CK的％＝ 邻近CK总和数
.
23
第三节：随机区组设计(randomized block design)
随机区组设计是根据局部控制和随机原理进行的， 将试验单位按性质不同分成与重复数一样多的组， 使区组内环境差异最小而区组间环境差异最大， 每个区组均包括各处理的一个小区。
处
理 因
2 控制非处理因素
素
3 处理因素标准化
.
12
受试对象
处理因素的客体，即根据研 究目的而确定的观测总体。
必须对其具体条件做出严格 规定，保证其同质性。
.
13
试验效应
1 处理因素作用于受试对象 的反应
2 研究结果的最终体现
误差效应 处理效应
.
14
四、试验误差及其控制途径 试验误差的概念 来源
.
31
A1
A2
A3
Aa
B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb
A1
A2
A3
Aa
B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb
A因素a个水平 B因素b个水平
理），就是主处理的小区内分设与副处理相
等的更小的小区，称为副区（裂区），在副
区里随机排列副处理。
.
27
使用范围
在一个因素的各处理比另一个因素的 各处理需要更大区域时
需要较大区域的因素作为主处理，设在主区
需要较小区域的因素作为副处理，设在副区
.
28
试验中某一因素的主效比另一因素的 主效更为重要，而且要求的精度较高
.
3
试验设计及其统计分析
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
试验设计的基本原理 对比设计及其统计分析 随机区组设计及其统计分析 裂区设计及其统计分析 统计设计及其统计分析
.
4
第一节：试验设计的基本原理
一、试验设计的意义
二、生物学试验的基本要求
三、试验设计的基本要素
四、试验误差及其控制途径
五、试验设计的基本原则
表示方法
控制途径
.
15
试验效应
观测值
使观测值偏离试验处理 真值的偶然影响称为试 验误差或误差(error)。
误差效应 处理效应
不能完全一致的其他因素的偶然影响
.
处理的真实效应
16
（二）试验误差的来源
试验材料固有的差异
试验条件不一致
操作技术不一致
偶然性因素的影响
疏忽大意造成
.
17
（三）试验误差的表示
减少试验误差，提高试验的精确度， 2 取得真实的试验资料，为统计分析得
出正确的判断和结构打下基础。
.
7
二、生物学试验的基本要求
试验目的明确
试验条件有代表性
试验结果可靠
试验结果能够重演
.
8
wk.baidu.com
在相同的条件下，再进行试验
或实践，应能重复获得与原试
试
验结果相类似的结果。
验
结 果
严格要求试验的正确执行和试验条件 1 的代表性；
将要求精度较高的因素作为副处理，另一因素 作为主处理。
.
29
根据以往的研究，知道某些因素的效 应比另一些因素的效应更大时也适于 采用裂区设计
将可能表现较大差异的因素作为主处理
.
30
试验设计需要临时改动再加入一个试验因素
可在原设计中的小区（主区）中再划分小区 （副区），增加一个试验因素，就成了裂区设 计。
绝对误差 观测值与真值之差 相对误差 绝对误差与真值之比 平均值±标准差
.
18
（四）试验误差的控制
保证实验材料的均一性及实验环境的稳定性 改进操作管理制度，使之标准化
消除系统误差 精心选择试验单位
采用合理的试验设计
.
19
五、试验设计的基本原则
随机
重复
三
原
局部控制
则
无偏估计误差
估计误差
降低误差
统计推断
区组内各处理随机排列，各区组独立随机排列。
.
24
• 随机区组设计的优点是每个区组内的 受试对象有较好的同质性，因此组间 均衡性也较好。比完全随机设计减少 了误差，因而更容易察觉处理组间的 差别，提高了实验效率。
.
25
• 单因素随机区组试验设计的统计分析是将区组 看成一个试验因素，与试验因素一起作方差分 析，方法与双因素无重复观测值的方差分析相 似，主要做区组间、处理间和试验误差三方面 的方差分析。
• 双因素随机区组试验设计的统计分析相对较复 杂，主要做区组间、A因素、B因素、AB交互 作用和试验误差几方面的方差分析。
.
26
第四节：裂区设计
裂区设计是多因素试验的一种形式。
裂区设计是先将每一区按第一因素的处理数 划分为小区，称为主区（整区），在主区里 随机安排主处理。
在主区内引进第二个因素的各个处理（副处
重
注意试验的环节，全面掌握试验的条
演 2 件，详实的试验记载
3 考虑季节变异的特点，克服年份、地 点环境条件的差异
.
9
三、试验设计的基本要素 受试对象
处理因素
基本 要素
处理效应
.
10
概念 对受试对象给予的 特点 人为设置
某种外部干预（或措施）
处理（因素）
单因素处理 多因素处理
.
11
1 实验中注意主要因素
作 用
提高精确性
.
20
第二节：对比设计
对比法：适用于单因素试验。
简单对比设计 只有一个CK
邻比设计
每一个处理相邻都有一个CK
.
21
动物试验中称为配对试验设计。 把窝别、性别相同、年龄、体重相近的两个动物配 成一对，然后用随机的方法将每对的两头动物分别 安排到两组中。动物试验中称为配对试验设计。
同一对动物之间差异要尽量小些，不同对之间的动 物可以有差异。 也可进行同一只动物前后两次进行不同的处理，对 处理前后的结果进行比较。
.
5
一、试验设计的意义
广义
狭义
课题的名称 研究的预期效果 试验单位的重复数 试验结果的分析方法
已备条件 进度安排、经费预算
试验目的 试验方案 试验单位的分组 经济或社会效益分析 尚缺少的条件 成果形式
.
研究依据、内容 试验单位的选取 试验记录项目和要求
参加研究人员 试验时间、地点
学术论文撰写
6
1 节省人力、物力、财力和时间
.
1
生物学是一门实验性科学。
收集资料，确定课题 制订方案，可行性分析 进行实验，得出结论
1 物质条件，技术方法
2 仪器设备的精度要求
3 制订方案
数据分析 实验技术
.
2
学习目标
掌握：试验设计的基本原理；对比设计、 随机区组设计、裂区设计、正交设计4 种常用的试验设计及其统计方法。 熟悉：不同试验设计的适用情况。
.
22
对比法试验，由于为顺序排列，不能正确估计 出无偏的试验误差，因而试验结果不能采用方 差分析的方法进行显著性检验。
一般采用百分比法。 某处理总和数
对邻近CK的％＝ 邻近CK总和数
.
23
第三节：随机区组设计(randomized block design)
随机区组设计是根据局部控制和随机原理进行的， 将试验单位按性质不同分成与重复数一样多的组， 使区组内环境差异最小而区组间环境差异最大， 每个区组均包括各处理的一个小区。
处
理 因
2 控制非处理因素
素
3 处理因素标准化
.
12
受试对象
处理因素的客体，即根据研 究目的而确定的观测总体。
必须对其具体条件做出严格 规定，保证其同质性。
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13
试验效应
1 处理因素作用于受试对象 的反应
2 研究结果的最终体现
误差效应 处理效应
.
14
四、试验误差及其控制途径 试验误差的概念 来源
.
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A1
A2
A3
Aa
B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb
A1
A2
A3
Aa
B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb B1 B2 B3 … Bb
A因素a个水平 B因素b个水平
理），就是主处理的小区内分设与副处理相
等的更小的小区，称为副区（裂区），在副
区里随机排列副处理。
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使用范围
在一个因素的各处理比另一个因素的 各处理需要更大区域时
需要较大区域的因素作为主处理，设在主区
需要较小区域的因素作为副处理，设在副区
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28
试验中某一因素的主效比另一因素的 主效更为重要，而且要求的精度较高
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3
试验设计及其统计分析
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
试验设计的基本原理 对比设计及其统计分析 随机区组设计及其统计分析 裂区设计及其统计分析 统计设计及其统计分析
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4
第一节：试验设计的基本原理
一、试验设计的意义
二、生物学试验的基本要求
三、试验设计的基本要素
四、试验误差及其控制途径
五、试验设计的基本原则
表示方法
控制途径
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15
试验效应
观测值
使观测值偏离试验处理 真值的偶然影响称为试 验误差或误差(error)。
误差效应 处理效应
不能完全一致的其他因素的偶然影响
.
处理的真实效应
16
（二）试验误差的来源
试验材料固有的差异
试验条件不一致
操作技术不一致
偶然性因素的影响
疏忽大意造成
.
17
（三）试验误差的表示
减少试验误差，提高试验的精确度， 2 取得真实的试验资料，为统计分析得
出正确的判断和结构打下基础。
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7
二、生物学试验的基本要求
试验目的明确
试验条件有代表性
试验结果可靠
试验结果能够重演
.
8
wk.baidu.com
在相同的条件下，再进行试验
或实践，应能重复获得与原试
试
验结果相类似的结果。
验
结 果
严格要求试验的正确执行和试验条件 1 的代表性；
将要求精度较高的因素作为副处理，另一因素 作为主处理。
.
29
根据以往的研究，知道某些因素的效 应比另一些因素的效应更大时也适于 采用裂区设计
将可能表现较大差异的因素作为主处理
.
30
试验设计需要临时改动再加入一个试验因素
可在原设计中的小区（主区）中再划分小区 （副区），增加一个试验因素，就成了裂区设 计。
绝对误差 观测值与真值之差 相对误差 绝对误差与真值之比 平均值±标准差
.
18
（四）试验误差的控制
保证实验材料的均一性及实验环境的稳定性 改进操作管理制度，使之标准化
消除系统误差 精心选择试验单位
采用合理的试验设计
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19
五、试验设计的基本原则
随机
重复
三
原
局部控制
则
无偏估计误差
估计误差
降低误差
统计推断
区组内各处理随机排列，各区组独立随机排列。
.
24
• 随机区组设计的优点是每个区组内的 受试对象有较好的同质性，因此组间 均衡性也较好。比完全随机设计减少 了误差，因而更容易察觉处理组间的 差别，提高了实验效率。
.
25
• 单因素随机区组试验设计的统计分析是将区组 看成一个试验因素，与试验因素一起作方差分 析，方法与双因素无重复观测值的方差分析相 似，主要做区组间、处理间和试验误差三方面 的方差分析。
• 双因素随机区组试验设计的统计分析相对较复 杂，主要做区组间、A因素、B因素、AB交互 作用和试验误差几方面的方差分析。
.
26
第四节：裂区设计
裂区设计是多因素试验的一种形式。
裂区设计是先将每一区按第一因素的处理数 划分为小区，称为主区（整区），在主区里 随机安排主处理。
在主区内引进第二个因素的各个处理（副处
重
注意试验的环节，全面掌握试验的条
演 2 件，详实的试验记载
3 考虑季节变异的特点，克服年份、地 点环境条件的差异
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三、试验设计的基本要素 受试对象
处理因素
基本 要素
处理效应
.
10
概念 对受试对象给予的 特点 人为设置
某种外部干预（或措施）
处理（因素）
单因素处理 多因素处理
.
11
1 实验中注意主要因素
作 用
提高精确性
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20
第二节：对比设计
对比法：适用于单因素试验。
简单对比设计 只有一个CK
邻比设计
每一个处理相邻都有一个CK
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21
动物试验中称为配对试验设计。 把窝别、性别相同、年龄、体重相近的两个动物配 成一对，然后用随机的方法将每对的两头动物分别 安排到两组中。动物试验中称为配对试验设计。
同一对动物之间差异要尽量小些，不同对之间的动 物可以有差异。 也可进行同一只动物前后两次进行不同的处理，对 处理前后的结果进行比较。
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5
一、试验设计的意义
广义
狭义
课题的名称 研究的预期效果 试验单位的重复数 试验结果的分析方法
已备条件 进度安排、经费预算
试验目的 试验方案 试验单位的分组 经济或社会效益分析 尚缺少的条件 成果形式
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研究依据、内容 试验单位的选取 试验记录项目和要求
参加研究人员 试验时间、地点
学术论文撰写
6
1 节省人力、物力、财力和时间