实验设计(experimentaldesign)原理及基本原则
实验设计的基本原则与方法
实验设计的基本原则与方法一、基本原则。
1. 对照原则。
嘿呀，这个对照可重要啦。
就好比你想知道一种新的减肥方法有没有效果，那你得有个对照呀。
你不能光看自己用了这个方法后的变化，得找一群情况差不多的人，一部分用这个新方法，一部分就按照原来的生活方式，这样一对比，才能知道这个新方法到底有没有用呢。
没有对照，就像在黑夜里走路，迷迷糊糊的，不知道方向对不对。
2. 随机原则。
这随机呀，就像是抽奖一样有趣。
把实验对象随机地分到不同的组里，这样就能避免一些人为的偏差啦。
比如说你要是不随机分组，专门把身体好的人分到一组，身体差的分到另一组，那这个实验结果肯定就不准啦。
随机分组就像打乱一副牌一样，让每个元素都有平等的机会进入不同的组，这样实验结果才更靠谱哦。
3. 重复原则。
这个重复原则呢，就像是多试几次才能确定一件事。
不能只做一次实验就下结论。
就像你扔硬币，扔一次正面朝上，你不能就说硬币肯定每次都正面朝上呀。
要多扔几次，看看正面朝上的概率。
在实验里也是，多做几次实验，多几个样本，这样得到的结果才更稳定，更能反映真实的情况呢。
二、基本方法。
1. 完全随机设计。
这是一种比较简单又直接的方法哦。
就像把一群小宠物，比如说小猫咪，随机地分到不同的笼子里，每个笼子里的小猫咪接受不同的处理。
这种设计简单明了，但是也有它的小缺点，有时候可能会因为个体差异太大，让实验结果有点乱乱的。
不过在很多情况下，还是很实用的呢。
2. 配对设计。
这个就有点像找好朋友啦。
把一些在某些方面很相似的实验对象配成一对，然后一个接受一种处理，另一个接受另一种处理。
比如说双胞胎，他们基因很相似，就可以作为一对来做实验。
这样可以更好地控制个体差异带来的影响，让实验结果更准确。
不过呢，要找到合适的配对也不是那么容易的，就像找灵魂伴侣一样，得花点心思呢。
3. 随机区组设计。
这个就像是把实验对象分成一个个小团体，每个小团体里的情况都比较相似，然后在这些小团体里再进行随机分组。
实验设计的基本原则
实验设计的基本原则【基本原则】1、科学性原则实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。
2.可行性原则在实验设计时，从原理、实验实施到实验结果的产生，都实际可行。
3.简便性原则实验设计时，要考虑到实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品较便宜，实验操作较简便，实验步骤较少，实验时间较短。
4.可重复性重复、对照、随机是保证实验结果准确的三大原则。
任何实验都必须有足够的实验次数才能判断结果的可靠性，设计实验只能进行一次而无法重复就得出“正式结论”是草率的。
5.单一变量原则不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
6.对照性原则实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。
生物实验设计的基本原则1、科学性原则：2、可行性原则：3、简便性原则：4、可重复性原则：重复、对照、随机是保证实验结果准确的三大原则。
5、单一变量原则：不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
6、对照性原则：实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。
只有设置对照实验，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。
①所有用生物材料要相同即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。
尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。
有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。
生产知识——实验计划法
生产知识——实验计划法引言实验计划法（Experimental Design）是一种科学研究中常用的设计和分析方法，适用于生产领域的各种实验研究。
通过合理设计实验计划，可以有效降低实验误差，提高实验的可靠性和可重复性。
本文将介绍实验计划法在生产中的应用，并详细阐述实验计划的基本原则、步骤以及常见的实验设计方法。
实验计划法的基本原则实验计划法的设计和分析基于一些基本原则，包括随机性、重复性、均衡性、交叉性等。
1.随机性：实验计划应该尽可能采用随机化的方法，以排除实验误差中的随机变异因素，确保实验结果的可靠性和可重复性。
2.重复性：实验计划应该重复进行，以获得更稳定的实验结果。
重复可以减小实验误差，并验证实验结果的有效性。
3.均衡性：实验计划中的处理组应该具有相似的平均性能，以避免处理组之间的差异对结果的影响。
4.交叉性：实验计划中的处理组应该交替出现，以避免处理顺序对结果的影响。
实验计划的步骤实验计划的设计和分析可以按照以下步骤进行：1.确定实验目标：明确实验研究的目标和问题。
2.确定因素和水平：确定参与实验的因素和每个因素的水平。
因素是影响实验结果的变量，水平是每个因素的取值。
3.设计实验方案：选择适当的实验设计方法，并根据因素和水平确定实验组合。
4.进行实验：按照实验计划进行实验操作，记录实验数据。
5.数据分析：根据实验数据进行统计分析，得出实验结果和结论。
6.结果验证：对实验结果进行验证和复现，确认实验结果的有效性。
常见的实验设计方法实验计划法中常用的实验设计方法包括完全随机设计、随机区组设计和因子实验设计等。
1.完全随机设计（CRD）：将实验对象随机分配到各个处理组中，每个处理组都是相互独立的。
CRD是最简单的实验设计方法，适用于实验对象数量较少的情况。
2.随机区组设计（RCBD）：将实验对象根据某一特定属性分成若干组，然后在每一组内随机分配处理。
RCBD可以消除组内变异对实验结果的影响，适用于实验对象数量较多的情况。
实验设计的四个基本原则
实验设计的四个基本原则一、对照原则1．目的：有比较才能有鉴别。
设置对照组，以鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异2．方法：①空白对照即不给对照组任何处理因素。
实际上对对照组的处理是不加实验组的处理因素。
如：果树的环割实验（对结果实的影响）。
②条件对照给对照组放回的实验因素，不是所要研究的处理因素，而是非处理因素。
如：交换吸附实验中的蒸馏水。
③相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照。
如：验证根对矿质元素的吸收具有选择性，把蕃茄、水稻分别培养在相同培养在相同培养液中④自身对照对照和实验都在同一研究对象上进行。
如：研究根的向地性和茎的背地性，可把植株横放于培养基上进行自然生长。
二、实验条件一致性原则遵循单因子分析原理即整个实验过程，除欲处理的实验的因素外，其他条件要求前后一致。
这要求我们对影响实验结果的可能因素进行全面认真的分析，逐个消除无关因素，突出某一实验因素（处理因素）。
三、随机化原则指被研究的样本是从总体中任意抽取的。
四、重复性原则任何实验都必须能够重复，这是科学性的重要标志。
实验设计的基本方法一、明确实验目的实验目的是实验设计的出发点，要明确对象、范围和研究目的。
二、作出假设（实验目的的具体化）假设是实验设计的关键步骤，实验设计就是要根据假设去寻找证据，决定方法。
三、预期结果就是根据思路，检测假设，并对可能产生的现象作出预期，即预料实验现象和实验结果。
预期结果并不是假设本身。
四、设计方案步骤这可能有多种思路，但要求简便、可行、安全、精确。
五、选择材料、用具六、观察、收集及处理数据七、分析、结论对照实验中的变量控制一、在对照实验中，一般只确认一个变量，即对实验结果有影响的变量。
如：果树环割实验中的“环割”与“不环割”；根对矿质元素的交换吸附中的“有离子”和“没有离子“。
二、对照实验时，一定要有研究对象参与。
三、有些实验结果需要经过两次对照实验才能得到。
（其实第二、三条的本质其实也就是对实验变量进行控制，确认其中的一个变量为处理因素和非处理因素。
3实验设计的基本原则
3实验设计的基本原则
实验设计是指一系列的活动，从定义实验目标、设定实验条件和实验
方法，优化实验过程，到解读实验数据，采取措施依据实验结果，直至实
现实验总目标。
实验设计涉及多个学科领域，特别是统计学、系统工程、
机械工程、控制理论和计算机科学。
实验设计是实验研究的重要组成部分，是基础研究和应用研究的基础，是理解实验研究的关键，也是获取可靠的
实验结果的前提。
实验设计的基本原则包括：
（1）科学原理原则：即将科学方法纳入实验设计，遵循科学原理，
以保证实验质量。
（2）准确控制原则：即实验设计中尽量采用控制技术，确保实验样
本和条件的准确性，以保证实验准确度。
（3）有效分析原则：实验设计中尽量利用统计学方法，以有效地分
析实验变量，以保证实验结果的可靠性。
（4）实用原则：即实验设计尽量简单实用，以保证实验的可行性及
可操作性。
（5）有效进行原则：在实验设计中尽量控制实验的时间和选择合适
的实验方法，以保质量的有效进行。
（6）经验原则：即实验设计要参考相关的实验经验，以保证实验结
果的真实性。
实验设计的统计学基本原则
第十一章实验设计的统计学基本原则实验（Experiment）：指由研究者主动地决定给予部分实验对象某种处理，给予另部分对象某种对照处理的研究设计形式，这种处理的分配常常是随机的。
实验设计（Experimental design）：是通过良好地计划对象的选择、处理因素的分配、结果指标的测量和资料分析来保证比较组间对象和实验条件是均衡的，实验结果有较好的可比性，并且较好地控制误差以能用较小的样本获取可靠的结论。
一．实验设计的三要素：受试对象、处理因素和实验效应。
1．处理因素（treatment）：根据研究目的，对受试对象施加的某种措施，称为处理因素。
注意：①抓住主要因素。
②控制混杂因素（“非处理因素”在各组中应尽可能相同）。
11③标准化（处理因素应该标准化，即研究过程中处理应该自始至终保持一致，不能因任何原因中途改变。
）2．受试对象（subject）：动物——种类，品系，窝别人——诊断，依从性注意受试对象的同质性 (homogeneity)3．实验效应（effect）：指标选择：有效，客观，灵敏，精确。
（头痛，发烧）指标观察：对人的观察应注意避免偏性，提倡盲法。
主观指标的量化：如划记评分。
完全不满意完全满意0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10二．实验研究的分类：根据实验的对象不同，实验分成三类。
1. 动物实验（animal experiment）112. 临床试验（Clinical trial）3. 现场干预试验（Intervention trial）三．实验中的变异及其来源：在实验中，由于实验对象自身特点、实验条件的变化和实验结果测量的不确定性造成实验结果与真值的差别称实验误差，根据统计分析上的处理不同，实验误差分成两类：1. 随机误差：由大量、微小的、偶然的因素的共同作用引起的不易控制的误差称随机误差。
如在实验中，温度、湿度、风向、振动、试剂、仪器、操作员等都可能造成结果的偏差。
随机变异是没有倾向性的，在大量观察条件下，随机误差的分布呈标准N。
实验设计的基本原则
实验设计的基本原则1实验设计的基本原则2．1 科学性原则实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。
科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。
因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。
生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。
如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变化。
分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。
2.2可行性原则：在实验设计时，从原理、实验实施到实验结果的产生，都实际可行。
2.3简便性原则：实验设计时，要考虑到实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品较便宜，实验操作较简便，实验步骤较少，实验时间较短。
2.4可重复性：重复、对照、随机是保证实验结果准确的三大原则。
任何实验都必须有足够的实验次数才能判断结果的可靠性，设计实验只能进行一次而无法重复就得出“正式结论”是草率的。
2．5 单一变量原则不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
例如：我们在做“植物的向性运动”有重力与单侧光两个实验变量，必须要有各自实验和变化结果，常见的错误就是在有光的条件下进行重力实验变量，影响了实验结果的准确性。
例如，在验证温度对酶活性的影响的实验中，就必须控制pH值、底物量和酶量的相等，只改变单一变量——温度，观察不同温度下酶活性的差异。
遵循单一变原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。
①实验变量与反应变量。
实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。
实验的目的就在于获得和解释前因与后果。
例如：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。
实验设计应遵循的三个基本原则
实验设计应遵循的三个基本原则实验设计是我们进行科学研究的重要环节，它直接关系到实验结果的可靠性和有效性。
那么，实验设计应该遵循哪些基本原则呢？今天，我们就来聊聊这个话题，看看如何让实验设计更加科学、合理、有趣。
我们要明确实验的目的。
就像我们做事情一样，要有明确的目标。
实验设计也不例外，我们要先弄清楚自己想要通过实验得到什么样的结果，这样才能更好地设计实验方案。
比如，我们想研究某种药物对疾病的治疗效果，那么我们就要明确这个问题，然后再设计实验方案。
我们要保证实验的可重复性。
这就像是我们做作业一样，要保证自己的答案是正确的，不能随便抄袭。
实验也是如此，我们要确保别人用同样的实验方法和条件得到的结果与我们的相同。
这样才能证明我们的实验结果是可靠的。
为了保证实验的可重复性，我们还要详细记录实验过程中的所有数据和操作步骤，以便以后查阅和分析。
接下来，我们要考虑实验的公平性。
这就像是我们比赛一样，不能作弊。
实验也是如此，我们要确保每个参与者都能在同样的条件下进行实验，这样才能保证实验结果的公正性。
比如，我们在设计一个关于植物生长的实验时，要确保每个植物都受到相同的光照、水分和肥料等条件的影响，这样才能证明这些因素对植物生长的影响是一样的。
我们还要关注实验的安全性。
这就像是我们在玩耍时要注意安全一样，不能让自己受伤。
实验也是如此，我们要确保实验过程中不会对参与者造成伤害。
比如，我们在设计一个关于化学反应的实验时，要确保实验室里的化学品得到了妥善的保管和使用，避免发生意外事故。
我们要注重实验的趣味性。
这就像是我们在玩游戏时会觉得很好玩一样，实验也应该让我们感到有趣。
有趣的实验可以激发我们的好奇心和探索欲望，让我们更加投入地进行研究。
比如，我们在设计一个关于动物行为的实验时，可以采用一些有趣的方法来观察动物的行为特点，比如给动物穿不同的衣服或者戴上奇怪的帽子等。
实验设计应遵循的基本原则包括：明确目的、保证可重复性、关注公平性和安全性以及注重趣味性。
试验设计的基本原理和方法
第一节实验设计的基本原理和方法一．实验设计的基本程序实验设计是通过学生自行设计实验去了解科学研究的基本过程，其主要功能是训练学生的实验研究能力。
它对加深理解课堂讲授的已知规律和应用已知规律去探讨研究未知世界有重要作用。
因此指导学生完成一个好的实验设计对培养研究型、创造型人才有重要的意义。
实验研究基本程序大致包括立题、实验设计、实验和观察、实验结果处理和分析及得出研究结论。
（一）立题立题是确定所要研究的课题，是研究设计的前提，决定研究方向和内容。
立题的过程是创造性的思维过程，它包括选题和建立假说。
1．选题一个好的选题应该具有目的性、创新性、科学性及可行性。
目的性是指选题应明确、具体地提出要解决的问题，必须具有明确的理论或实际意义。
选题越具体明确，说明选题者的思维越清楚。
创新性是指发现新的规律和现象，提出新见解、新技术、新方法和新理论，或是对原有的规律、技术或方法进行修改完善。
科学性是指选题应有充分的科学依据，要与已证实的科学理论和科学规律相符合。
一个好的选题必须符合自然科学的基本原理，不应脱离科学规律作无根据的胡思乱想。
可行性是指选题应考虑研究者的技术水平和所在实验室客观条件，去选择力所能及的课题。
要综合考虑研究者的学术水平、技术水平和实验室条件及研究基础，盲目地求大、求全和求新最终只能纸上谈兵，无从下手。
因此，选题过程中要查阅大量的文献资料和实验资料并进行分析研究，了解前人和别人对有有关课题已做的工作、取得的成果和尚未解决的问题。
只有充分了解最新的研究进展和动向，在进行综合分析的基础上，找出研究课题的关键，从而建立假说及确定研究课题。
2．假说的建立假说是预先假定的答案或解释，也是实验研究的预期结果。
科学的假说是关于事物现象的原因、性质或规律的推测，其建立需要运用对立统一的观点进行类比、归纳及演绎等一系列逻辑推理过程。
一旦课题选定后，就要建立这个课题的假说，假说是课题研究重要的思想理论准备，是实验设计的前提和依据，在假说的指导下，实验设计就更具有目的性、计划性和预见性，就可全方位的周密、细致地安排实验设计的各个方面。
实验设计的基本原理
实验设计的基本原理实验设计是科学研究中不可或缺的一环。
它是一个系统的过程，用于规划和组织实验，以解决科学问题。
实验设计的基本原理包括以下几个方面：确定目标、制定假设、选择实验设计和方法、数据收集和分析、结果解释和结论。
首先，确定目标是实验设计的基本原理之一、确定明确的目标非常重要，因为目标将指导实验的设计和方法的选择。
科学家必须清楚自己希望在实验中回答的问题是什么，并建立目标参数。
目标可以是一个具体的量化问题，例如“影响气温变化的因素是什么？”或者“药物是否能够治疗特定的疾病？”。
目标的明确性有助于指导实验的设计和结果的解释。
其次，制定假设是实验设计的基本原理之一、假设是科学研究的基础。
它是对研究问题的一种猜想，可以用来进行实验验证。
在制定假设时，科学家需要根据已有的科学知识和观察到的现象，提出一个可测试的猜想。
例如，假设其中一种肥料可以提高作物的产量。
制定好假设后，科学家可以设计实验来验证假设的有效性。
选择实验设计和方法是实验设计的基本原理之一、根据目标和假设，科学家需要选择适合的实验设计和方法。
实验设计可以有多种类型，包括前后实验设计、随机实验设计和对照实验设计等。
在选择实验设计和方法时，科学家需要考虑实验的可行性、可重复性和操作性。
同时，还需考虑实验的样本大小、条件设置和变量控制等因素。
数据收集和分析是实验设计的基本原理之一、实验的科学可靠性很大程度上依赖于数据的准确性和分析的合理性。
科学家需要设计数据收集的程序和方法，确保数据的可靠性和完整性。
数据分析是实验中对数据进行整理、统计和解释的过程。
科学家可以使用统计学方法来分析数据，以验证假设是否有效。
结果解释和结论是实验设计的基本原理之一、在实验设计中，科学家需要对实验结果进行解释，并得出结论。
结论应该基于实验数据和分析结果，并回答原始研究问题。
科学家应该清楚地描述实验结果的限制和不确定性，并讨论可能的解释和未来的研究方向。
总之，实验设计的基本原理是确定目标、制定假设、选择实验设计和方法、数据收集和分析、结果解释和结论。
实验设计
生物统计学实验设计实验设计概述明确试验目的设计类型操作实施方法是否主动施加干预?1. 实验研究受试对象：人——临床试验（clinical trial）动物——动物实验（animal experiment）临床试验：治疗——临床疗效实验社区干预实验（community intervention trial）预防——社区干预实验2. 调查研究被动地观察、如实记录联系：调查研究可为实验研究提供线索，而实验研究还需要联系通过调查研究加以证实。
实验设计（E xperimental Design）内容一、实验研究的基本要素二、实验设计的基本原则三、几种常见随机化分组设计四、样本含量的估计方法五、临床试验设计处理因素受试对象实验效应二、实验设计的基本原则（一）对照（control）（二）随机化（randomization）分组（三）重复（replication）：比较结果处理因素非处理因素+处理效应+非处理效应非处理因素非处理效应处理因素处理效应对照的形式包括：空白对照、实验对照、标准对照、自身对照、相互对照、历史对照㈠空白对照(blank control)：对照组不加任何处理因素。
例如：①实验组儿童接种疫苗，对照组儿童不接种疫苗。
②试剂空白、血样空白、无酶解空白、底物空白等。
特点：简单易行，但容易引起心理差异，从而影响实验效应的测定。
——安慰剂对照(placebo control)对照的形式㈢标准对照(standard control)：以现有的标准或正常值作对照。
例①某种新的方法能否代替传统方法的研究；②某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。
——实验室应用较多㈣自身对照：实验在同一受试对象上进行特点：简单易行，使用广泛。
但若试验前后某些环境或自身因素发生改变，并且会影响试验结果，就难以说明问题。
㈤相互对照：几个实验组互相对照例如：比较几种药物治疗同一疾病的疗效㈥历史对照：以过去的研究结果作对照。
与本人或他人过去的研究结果作比较——不好！！！！！！（二）随机化(randomization)分组的原则随机化原则：随机≠“随便”, 指每个受试对象以机会均等的原则随机地分配到试验组和对照组。
实验设计的原理和方法讲解
实验设计的原理与方法
张贺鸣 新乡医学院药学院药理学教研室
2010.09
引言
“凡事预则立 ，不预则废”
⑶计算样本大小的公式与举例
三、实验设计的三大要素
⒈ 明确实验目的
实验设计时，首先要明确实验的目的，要 解决什么中心问题，做到有的放矢。如要研究一 个药物是否具有降压作用，可以通过观察两组动 物一组给药、一组不给药后血压的变化情况表现 药物的作用，通过给药前、后血压的变化观察药 物的作用效果。
⒉确定实验方法和指标
指标的选定须符合以下原则
⑴客观性：最好选用各种仪器检测的客观指 标，如体温、心电图、血气分析、瘤重、 体重、血红蛋白含量、溃疡面积的大小、 平滑肌收缩的长度等。
⑵特异性：指标能特异地反映观察现象的 本质，不会与其他现象相混淆。如高血压中 的血压(尤其是舒张压)可作为高血压病的特 异指标；血气分析中的血氧分压和二氧化碳 分压可作为呼吸衰竭的特异指标。
? 设计样本数时要考虑的因素 ⑴处理的效果 ⑵实验误差： ⑶资料性质：等级分组 >计数资料 >计量资料 的样本量
⑷显著性水平：样本量 a<0.01大于a<0.05 ⑸抽样误差： ⑹实验结果的可能性：样本量双向 (存在A≤B和
A≥B两种可能性 )所需样本数多 ,单向结果 (只存 在A≥B或A≤B一种可能性 )所需样本数少 . ⑺实验设计类型 :样本数量 完全随机设计 >随机区组设计 >配对设计>拉丁方 设计
实验设计的原理和方法
实验设计的原理和方法实验设计是根据科学原理和方法，制定出一系列步骤和操作方式的过程，旨在回答研究问题或验证假设。
以下是实验设计的原理和方法的详细介绍。
1.假设：实验设计基于一个或多个假设。
假设是实验设计的基础，通过实验验证假设的真实性或否定性。
2.控制变量：在实验设计中，需要控制除研究变量外的其他变量。
只有当这些变量保持不变时，研究变量对实验结果才会产生影响。
3.随机化：实验设计要求实验对象的分组和处理过程的随机性，以确保实验结果的可靠性和可重复性。
4.重复性：实验设计要求实验过程的重复性，即将实验步骤和方法应用于多次实验，以验证实验结果的稳定性和一致性。
1.确定研究问题：实验设计的第一步是明确研究问题或目标。
研究问题应该是清晰、具体和可操作的。
2.文献综述：在实验设计之前，需要进行文献综述，了解已有的研究成果和发现，以避免重复已有的研究。
3.设计实验：根据研究问题和综述的结果，设计实验方案。
实验设计中需要明确实验对象、实验过程、实验条件、实验变量和实验测量指标等。
4.控制变量：在实验设计中，需要控制非研究变量的影响，以保证实验结果的可靠性。
通过控制变量，可以区分研究变量对实验结果的影响。
5.随机化：为了避免实验结果的偏差，实验设计中需要将实验对象随机分组或随机处理。
随机化可以消除实验结果中不确定因素产生的误差。
6.重复性：重复实验是实验设计中的关键步骤。
通过多次重复实验，可以验证实验结果的一致性和稳定性，提高实验结果的可靠性。
7.数据分析：在实验完成后，需要对实验数据进行分析和统计。
常用的数据分析方法包括描述统计、方差分析、回归分析等。
8.结果解释和结论：根据实验结果，对研究问题进行解释，并得出结论。
结论应该基于实验证据，具有科学的根据和可靠性。
9.结果报告：最后一步是将实验结果撰写成报告。
报告应该清晰、准确、完整地展示实验过程和结果，以便于其他人能够理解和复制实验。
总结：实验设计是科学研究中的重要环节，它通过严格的方法和原理，帮助研究人员回答问题，验证假设。
实验设计应遵循的三个基本原则
实验设计应遵循的三个基本原则实验设计是科学研究的重要环节，它关系到实验结果的可靠性和科学价值。
那么，实验设计应该遵循哪些基本原则呢？今天，我们就来聊聊这个话题，看看如何让实验设计更加合理、科学、有趣。
我们要明确实验的目的。
实验的目的是为了验证某个科学假说，还是为了探索某个未知领域？或者是为了解决某个实际问题？明确实验目的，有助于我们确定实验的研究方向和方法。
就像我们在学习时，要先明确学习目标，才能制定合适的学习计划一样。
所以，实验设计的第一条原则就是明确实验目的。
我们要考虑实验的可行性。
一个好的实验设计，应该是既能达到研究目的，又能在实际操作中实现的。
这就要求我们在实验设计时，要充分考虑实验条件、实验材料、实验设备等方面的因素。
就像我们在做菜时，要选择新鲜的食材，掌握火候，才能做出美味佳肴一样。
所以，实验设计的第二条原则就是考虑实验的可行性。
我们要关注实验的可重复性。
一个科学的实验结果，应该是可以被其他研究者重复验证的。
这就要求我们在实验设计时，要尽量避免主观因素的影响，确保实验过程和结果具有客观性。
就像我们在考试时，要严格按照题目要求答题，才能得到正确的分数一样。
所以，实验设计的第三条原则就是关注实验的可重复性。
接下来，我们要考虑实验的安全性。
一个好的实验设计，应该是在保证研究目的实现的尽量减少对参与者的潜在风险。
这就要求我们在实验设计时，要充分了解实验可能带来的危害，并采取相应的预防措施。
就像我们在进行户外活动时，要注意防晒、防蚊虫叮咬一样。
所以，实验设计的第四条原则就是关注实验的安全性。
我们还要考虑实验的经济性。
一个好的实验设计，应该是在有限的资源条件下，尽可能地提高实验效率和成果产出。
这就要求我们在实验设计时，要充分评估实验所需的人力、物力、财力等资源，并寻求最优化的使用方式。
就像我们在购物时，要根据自己的需求和预算，选择性价比最高的商品一样。
所以，实验设计的第五条原则就是关注实验的经济性。
实验设计应遵循的基本原则
３种不同浓度的溶液 ②用吸管吸取水蚤，放 于载玻片上，盖上盖玻片，调节光线，在显微 镜低倍镜下观察 ③用引流法引流，观察和记 录一定时间内水蚤在蒸馏水（对照）及不同浓 度烟草浸出液中心跳次数，重复三次 ④整理 实验资料，算出每分钟心跳的平均次数，并做 出评价
（３）①用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成
试管编号处理
1
2
3
4
5
PH
5.00
6.20
6.80
7.40
8.00
结果（颜色＊）
＋＋
＋
橙黄色
＋
＋＋
（＊“＋”表示蓝色程度）
请回答（１）实验过程中为什么要选择37℃恒温？ （２）３号试管加碘液后出现橙黄色，说 明什么？ （３）如果反应速度过快，应当对唾液做 怎样的调整？ （４）该实验得出的结论是什么？ （1999.广东）
（又解：控制某种因素的变化幅度在同样条件下 重复实验，观察其对实验结果的影响程度）
为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的 原料”，某同学制订了下列实验方案： （1）实验目的和实验材料用具（略） （2）实验方法和步骤：①用一适当大小的玻璃罩 罩住一株正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液， 密封不漏气。②将上述植物及装置放在暗室中饥饿 消耗掉叶片内贮藏的有机物，暗室内装有红色安全 灯。③饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干 小时，使其充分进行光合作用。④取一叶片，放入 盛有酒精的烧杯中水浴加热，使叶绿素溶于酒精中 ⑤将已脱色的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用 碘-碘化钾溶液检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现 该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正
象上进行。
３、自身对照，即对照和实验都在同一实验对
如课本中设计的用甲状腺制剂喂小蝌蚪中 对照组就是不加任何处理。
实验设计基础
实验设计基础实验设计是科学研究中非常重要的一环，它决定了实验的可靠性和有效性。
本文将介绍实验设计的基础知识，包括实验设计的目的、原则、步骤和常见的实验设计方法。
一、实验设计的目的实验设计的目的是为了验证或推翻某个假设，获取科学数据，从而得出科学结论。
通过实验设计，可以控制和观察变量，排除干扰因素，确保实验结果的可靠性和准确性。
二、实验设计的原则1. 随机性原则：实验对象的选择和分组应该是随机的，以消除个体差异对实验结果的影响。
2. 控制性原则：在实验设计中，需要控制除了研究对象以外的其他变量，以确保实验结果的可靠性。
3. 重复性原则：为了验证实验结果的可靠性，实验设计需要进行多次重复，以获取更多的数据。
4. 统计性原则：实验设计需要使用统计学方法对数据进行分析，以得出科学结论。
三、实验设计的步骤1. 确定研究目的：明确实验的研究目的和假设，确定需要验证的科学问题。
2. 确定实验对象：选择适当的实验对象，确保实验结果的可靠性和有效性。
3. 设计实验方案：根据研究目的和实验对象的特点，设计合理的实验方案，包括实验组和对照组的设置，实验变量和控制变量的确定等。
4. 进行实验操作：按照实验方案进行实验操作，记录实验数据。
5. 数据分析和结果验证：使用统计学方法对实验数据进行分析，验证实验结果的可靠性和有效性。
6. 结果总结和讨论：根据实验结果，总结实验结论，讨论实验结果的科学意义和应用价值。
四、常见的实验设计方法1. 随机对照实验设计：将实验对象随机分为实验组和对照组，对照组不接受任何处理，实验组接受特定的处理，比较两组的实验结果。
2. 因子设计：通过改变一个或多个因子的水平，观察因子对实验结果的影响。
3. 阶段设计：将实验过程分为多个阶段，每个阶段都有特定的处理和观察，比较不同阶段的实验结果。
4. 交叉设计：将实验对象分为多个组，每个组都接受不同的处理，观察不同处理对实验结果的影响。
5. 配对设计：将实验对象两两配对，每对对象接受不同的处理，观察处理对实验结果的影响。
实验设计的统计学基本原则
第十一章实验设计得统计学基本原则实验(Experｉｍent):指由研究者主动地决定给予部分实验对象某种处理,给予另部分对象某种对照处理得研究设计形式,这种处理得分配常常就是随机得。
实验设计(Ｅxｐｅrimｅnｔal dｅｓｉgn):就是通过良好地计划对象得选择、处理因素得分配、结果指标得测量与资料分析来保证比较组间对象与实验条件就是均衡得,实验结果有较好得可比性,并且较好地控制误差以能用较小得样本获取可靠得结论。
一.实验设计得三要素:受试对象、处理因素与实验效应、1．处理因素(ｔreatｍent):根据研究目得,对受试对象施加得某种措施,称为处理因素、注意:①抓住主要因素、②控制混杂因素(“非处理因素"在各组中应尽可能相同)。
③标准化(处理因素应该标准化,即研究过程中处理应该自始至终保持一致,不能因任何原因中途改变。
)2．受试对象(sｕbject):动物——种类,品系,窝别人——诊断,依从性注意受试对象得同质性 (hoｍogeｎeitｙ) 3．实验效应(effect):指标选择:有效,客观,灵敏,精确。
(头痛,发烧)指标观察:对人得观察应注意避免偏性,提倡盲法。
主观指标得量化:如划记评分。
完全不满意完全满意0 1 ２ 3 4 5 6 7 8 9 1０二.实验研究得分类:根据实验得对象不同,实验分成三类。
1. 动物实验(ａｎimaｌexpｅriｍｅｎｔ)2。
临床试验(Cliｎical trial)3。
现场干预试验(Iｎteｒvenｔｉｏn triａｌ)三.实验中得变异及其来源:在实验中,由于实验对象自身特点、实验条件得变化与实验结果测量得不确定性造成实验结果与真值得差别称实验误差,根据统计分析上得处理不同,实验误差分成两类:１、随机误差:由大量、微小得、偶然得因素得共同作用引起得不易控制得误差称随机误差。
如在实验中,温度、湿度、风向、振动、试剂、仪器、操作员等都可能造成结果得偏差。
随机变异就是没有倾向性得,在大量观察条件下,随机误差得分布呈标准正态分布。
实验设计(experimental design)原理及基本原则
（3）标准对照：对照组用公认的标准方法处理作为 对照组。 （4）自身对照：对照与试验在同一受试对象 身上进行（部位，先后）。 （5）相互对照：不设空白对照及标准对照，而 是几个实验组互相比较。 （6）其它：历史对照、配对对照、克隆对照等。
二、均衡原则
1．均衡（balance）的意义 指实验组与对照组在非处理因素方面 尽可能一致。 越均衡一致其可比性越好，就越能显示出实 验的处理因素的作用，从而减少非处理因素 对实验结果的影响。如动物的种属、品系、 窝别、性别、年龄、体重等保持基本一致； 临床上病人的病种、病期、病型、性别、年 龄等保持一致。 组内的非处理因素条件不一定一致但组间的 非处理因素必须一致。
量的指标。 4．防止试验偏倚
偏倚 (bias) 是在 研究组间变量差异时产生的一种系统误 差。是对真实情况的偏离。病人的心理、 研究者的主观意识等。
（1）临床试验中常见的偏倚 选择性偏倚 产生于实验设计阶段，主要由于 选择受试对象的方法不正确所造成。
信息偏移（information bias）产生于研究的实 施阶段，在资料的观察、测量及收集方法上， 诊断试验的灵敏度、特异度，以及患者提供 各种有关信息的准确性方面都可能有不足。 常见有： ①暴露怀疑偏移；②诊断怀疑偏移；③测量 偏移；④回忆偏移；⑤报告偏移；⑥归类错 误偏移（错误分类偏移）；⑦诱导偏移。
一个区组，再将区组内的个体随机分配
到个处理中去。
四、重复原则
在试验中，同一处理设置的试验单位数，称
为重复(replication) 。重复是消除非处理因素 影响的又一重要手段。 设置重复的最主要作用是估计试验误差，另 一主要作用是降低误差（标准误与重复次数 平方根成反比）。为克服个体差异、操作误 差及各种偶然因素的影响，实验必须有足够 的重复。 五、其它
实验设计三个基本原则
实验设计三个基本原则
实验设计是实验过程中的一个重要环节，它的好坏直接影响到实验的结果和结论。
在实验设计中，有三个基本原则是必须要遵循的，分别是对照原则、随机原则和重复原则。
对照原则是指在实验中设立一个对照组，与实验组进行对比。
对照组和实验组的条件应该尽可能相同，除了要研究的因素之外。
通过对比实验组和对照组的结果，可以排除其他因素的影响，从而更准确地得出实验结论。
随机原则是指在实验中，实验对象的分组应该是随机的。
这样可以避免实验组和对照组之间的差异由于非随机因素造成，从而保证实验结果的可靠性。
在实验设计中，可以使用随机数字表或随机算法来进行分组。
重复原则是指在实验中，每个实验组和对照组都应该有足够的重复次数。
这样可以避免由于偶然因素导致的实验结果的偏差，从而提高实验结果的可信度。
在实验设计中，应该根据实验的要求和条件，合理地确定重复次数。
总之，对照原则、随机原则和重复原则是实验设计的三个基本原则。
在实验设计中，应该遵循这三个原则，以保证实验结果的准确性和可靠性。
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处理因素的数目和水平
单因素设计： 每次实验只观察1个因素的效应。 优点：目标明确，简单易行，条件容 易控制，结果一目了然。 缺点：每次解决的问题少，如果有多 种因素等待实验，则进度慢。
单因素多进行 观察。“水平”是指同一因素在量上的不 同程度。如药物剂量有高、中、低。单因 素多水平的设计也可看成是多因素设计。
多因素设计：
在一次实验中同时观察几种因素的效应。
处理因素的强度
量的概念 如剂量的大小，射线的强弱，温度的高 低等。处理因素的强度应适宜，过强则 伤害受试对象，过弱则观察不出应有的 效应。
处理因素的标准化
要保证在整个实验过程中处理因素始终 如一，保持不变。
受试对象 (study subjects)
第一种方案：
每天一种处理的设计
实验天数 d1 d2 d3 d4 受试者数 处理因素 8 A 8 B 8 C 8 D
第二种方案： 每天4种处理的设计 实验天数 A 处理因素 B C D
d1
d2 d3 d4
2
2 2 2
2
2 2 2
2
2 2 2
2
2 2 2
三、随机原则
1．随机的意义
随机（random）是指没有主观成见地将每个 研究对象安排到某个试验单位中去, 使每个受 试对象接受处理的机会完全相等。 随机是保证实验中非处理因素均衡一致的 又一重要手段，同时也是数据处理、统计推 断和假设检验同的前提。 随机原则 通过随机可以克服研究者的主观随意性、主 观意识及受试对象个体差异性对实验研究的 影响。 大样本可完全用随机化法分组, 小样本采用 人为加随机法分组。
同源配对 非同源配对
同源性质较高。 同源性质较低。
⑵ 分层设计 要研究某一现象在一个总体 的不同层次之间存在的差别。是多因素 的比较。 如 “小细胞癌治疗的观察”的病例可分成 年龄、肿瘤大小、病程3个层次： A - 40岁以上 B - 大瘤 C - 6个月以上 a - 40岁以下 b - 小瘤 c - 6个月以下
实验设计（experimental design）原理及基本原则
魏敏杰、阮 强、 罗阳、孟繁浩、
富伟能、王振宁、陈 磊
中国医科大学
实验的基本要素
处理因素 受试对象
实验效应
处理因素的性质
化学：药物、毒物、激素、营养素等
有机和无机的化学物质； 物理：电、磁、射线、温度、湿度、 乏氧等； 生物：细菌、真菌、病毒、寄生虫等； 其他：本体因素。
选择指标的原则： 有效、合理、勿滥、客观。 指标应具备的条件：
（1）关联性: 与研究目的有本质的联系， 能确切的反映处理因素的效 应。即有效性。 （2）灵敏性: 能敏感的反映效应。 （3）稳定性: 一致性要好，变异大的指标 测试结果不可能正确， 也不具有可重复性。
（4）特异性 是指指标的专一性，只对
2 随机化（randomization)方法：
模球法或抽签法： 随机数字表法：是实验研究中广泛采 用的方法，按随机数表某段连续出现 的数字与事先将受试对象的编号对应 分组。 （在Excel中可利用随机数字发生器生成 任意随机数字表, RAND()*(b-a)+a）
3．分组方法 ⑴ 配对设计 将实验对象按其相似的 性质或条件进行配对，然后将每对中 的两个实验对象分别随机分配给实验 组与对照组。 配对形式可分为：
受试对象的例数
要有一定的例数才能说明问题
资料的性质：计数资料30～100例，
计量资料10～20例。
实验效应（experimental effect）
处理因素作用于受试对象后出现以某种
指标形式表示的效应。
以计数指标表达的资料为计数资料，大多以
研究对象中出现或不出现某一属性的“率” 或“比”来表达，故又称定性资料，以计量 指标表达的资料为计量资料，计量资料比计 数资料精确，多次重复测量所得结果变异较 小，可得出较精确可靠的结论，由于较精确、 误差小，故所需样本数量和观察次数较少。
某种或某几种处理因素产 生效应反应。特异性越 强越能揭示事物的本质。 （5）精确性 即精确度。 二种含义：一是指标本身的精确度， 二是所用仪器设备的精确度。 （6）可行性 是否具备测试所选指标的 条件和设备。
实验设计基本原则
一. 对照原则
1. 对照的意义
通过对照鉴别处理因素与非处理因素的差异 消除和减少实验误差。 2. 对照种类： （1）空白对照：对照组不加任何处理。 （2）实验对照：对照组施加与试验组等同的非 处理因素。
（3）标准对照：对照组用公认的标准方法处理 作为标准对照组。 （4）自身对照：对照与试验在同一受试对象 身上进行（部位，先后）。 （5）相互对照：不设空白对照及标准对照，而 是几个实验组互相比较。 （6）其它： 历史对照、配对对照、克隆对照 等。
二、均衡原则
1．均衡（balance）的意义 指实验组与对照组在非处理因素方面 尽可能一致。 越均衡一致其可比性越好，就越能显示出实 验的处理因素的作用，从而减少非处理因素 对实验结果的影响。如动物的种属、品系、 窝别、性别、年龄、体重等保持基本一致； 临床上病人的病种、病期、病型、性别、年 龄等保持一致。 组内的非处理因素条件不一定一致但组间的 非处理因素必须一致。
2．均衡化方法：
⑴ 交叉均衡：是在实验单元中各设立实验组和对 照组，以使两组的非处理因素均衡一致。 如，实验某一新药预防肠道传染病的效果观察的 实 验设计： 不均衡方法：甲幼儿园100名→服新药→发病率下降 乙幼儿园100名→不服新药→发病率上升 ⑵ 分层均衡： 用分层方法使各处理中的非处理因素得到均衡。它 是将非处理因素按不同水平分为若干单位组，然后 在每个单位组内安排处理因素。 例：4种处理后8名受试者的皮肤温度变化实验的设 计：
指处理因素所作用的对象。亦称实验对
象、研究对象或观察对象。
受试对象的标准化
动物：用国际上承认的种属、品系。窝别、
体重、龄期等。 人：种族、地域、性别、年龄等自然条件， 应考虑社会因素（如职业、爱好、生活 习惯、经济条件、居住环境、家庭状 况、心理状态）。 离体器官、组织、细胞： 采样部位、采取条 件、新鲜程度、保存方式、培养方式等。 病理模型：要考虑病理的强度，病理模型的 病情不宜过重，病程不宜过长。