实验设计与统计分析基础

课程学习的基本要求
内容： 内容：
介绍科学研究中常用的、 介绍科学研究中常用的、基本的食品试验设计方 法与统计方法。 法与统计方法。 试验设计和分析的基本概念、试验设计方法、 试验设计和分析的基本概念、试验设计方法、随 机区组试验设计和分析、参数假设检验、正交试 机区组试验设计和分析、参数假设检验、 验设计和分析，均匀试验设计和分析等。 验设计和分析，均匀试验设计和分析等。
六、试验设计的常用方法
小S隆胸前后对照图 隆胸前后对照图
六、试验设计的常用方法
（1）自身对照设计 ）自身对照设计(self-control design)
②对每个观察单位进行 2次观察，第一次是处 理A，第二次是处理B， 也以两次结果的差值作 为试验效应。 处理A 测定结果为Ma 测定结果为 MaMb=? 试验项目 处理B 测定结果为Mb 测定结果为
在试验中能接受不同试验处理的试验载体叫做试验单位， 也称试验单元。
6、重复(replicate) 6、重复(replicate)
在1个试验中，将1个处理实施在2个或2个以上的试验单 位上称为重复。
二、实验设计的基本概念
7、全面试验(overall experiment) 、全面试验
对所选取的试验因素的所有水平组合全部实施1次以上 的试验称全面试验。全面试验是有局限性的，它只适用于 因素和水平数目均不太多的试验。
试验设计三原则间的关系图
重 复 随机化 局部控制 三 原 则
作 用
四、试验设计的基本原则
4、试验设计的四原则 、
将Fisher三原则中局部控制原则分解为对照原则和区组 原则，提出了实验设计的四个基本原则 分别是随机化原则、重复原则、对照原则和区组原则。 （1）对照原则： 空白对照、安慰剂对照、实验条件对照、 ）对照原则： 标准对照、历史或中外对照
人群试验中，常将性别相同，年龄、生活、劳动条件 相近的2个人配成对。这样就可增加处理组间的均衡性， 提高试验效率。最后用t值配对比较进行显著性检验。
六、试验设计的常用方法
2、多因素设计
多因素试验： 多因素试验：是指同一试验方案中包含2个或2个以上的 试验因素，各个因素都分为不同水平，其他试验条件均 应严格控制一致的试验。 多因素试验方案由所有试验因素的水平组合数构成。安 排时有完全试验和不完全试验两种。
赠 言
每天都是向既定目标 迈进一步的一天
第一章 实验设计与统计分析基础
第一章 实验设计与统计分析基础
本章学习目的与要求 （1）明确食品实验研究的目的意义； 明确食品实验研究的目的意义； （2）深刻理解实验设计有关基本概念； 深刻理解实验设计有关基本概念； （3）掌握实验设计的基本原则和要求； 掌握实验设计的基本原则和要求； （4）了解实验设计的常用方法； 了解实验设计的常用方法；
二、实验设计的基本概念
4、试验处理(experimental treatment ) 、试验处理
试验处理简称处理，在 单因素试验中，试验的 1个水平就是1个处理。 试验处理是指事先设计 好的实施在试验单位上 的一种具体措施。
二、实验设计的基本概念
5、试验单位(experimental unit ) 、试验单位
六、试验设计的常用方法
（1）自身对照设计 ）自身对照设计(self-control design)
在同一受试者身上作对比的试验设计，称为自身对照 设计，它有3种形式： ，它有3种形式： ①对每个观察单位进行 2次观察，第一次观察 不给处理 试验项目 处理 测定结果为B 测定结果为 A-B=?
测定结果为A 不给处理，第二次观察 测定结果为 给予处理，两次结果的 差值作为试验效应。
课程学习的基本要求
课程的特点： 课程的特点：难、杂、乏 重要性：毕业论文需要、 重要性：毕业论文需要、进一步深造需要
课程学习的基本要求
成绩评定： 平时作业，10% 平时作业， 成绩评定 平时表现， 平时表现，10% 期末考试，80% 期末考试， 作业要求： 作业要求 独立思考 演算正确 作图清楚 书写整齐
六、试验设计的常用方法
这种设计方法既节省样本含量， 又易控制条件，但要求两次观 察的时间不能过长，处理效应 不能持续过久，而两种处理能 很快区分开。结果用2值两样本 均数比较的显著性检验进行检 验。
六、试验设计的常用方法
（2）组间比较设计 ）
它是将受试对象随机地分配到各个处理组中进行试验观 察，或者分别从不同总体中随机抽样进行对比观察。它 可以是两样本的比较，也可以是多样本的比较。各个样 本含量可以相等，也可以不等，但相等时效率较高。 例如，比较不同饮料配方的口感，分别按照配方1、 配方2、配方3和配方4生产出来的饮料供人们品尝后 分别给予评价分数。
四、试验设计的基本原则
（2）区组原则：人为划分的时间、空间、设备等实验条 ）区组原则： 件称为区组。区组因素也是影响实验指标的因素，但并不 是实验者所要考察的因素，也称为非处理因素。
五、试验的误差及来源
1、误差的来源 、 试验误差产生的原因大致可以概括为试验材料、测试方 法、仪器设备及试剂、试验环境条件和试验操作等方面。 2、试验误差的分类和控制 、 按照误差的性质，试验误差可分为3类，即随机误差、 系统误差和疏忽误差。 控制和消除试验干扰的主要方法就是严格遵循试验设计 的3个基本原则。
第一章 实验设计与统计分析基础
试验设计应注意的问题： 试验设计应注意的问题： （1）试验目的是否明确？ （2）试验设计是否合理？ （3）试验管理是否严格？ （4）试验数据是否准确可靠？
二、实验设计的基本概念
1、 试验指标 experimental index ) 、 试验指标(
在试验设计中，根据试验的目的而选定的用来衡量或考 核试验效果的质量特性称为试验指标。 单指标试验与多指标试验 试验指标：定量指标和定性指标两类。
六、试验设计的常用方法
③将受试对象随机地分为 2组，首先第一组给予处 理A，第二组给予处理B， 其后再换成第一组给予处 第一组 处理A 处理B 试验项目 第二组 处理B 处理A 测定结果为Mb 测定结果为
测定结果为Ma 理B，第二组给予处理A。 测定结果为 两组A处理的结果作为A的 效应，两组B处理的结果 作为B的效应，A与B进行 比较。 MaMb=?
六、试验设计的常用方法
1、单因素设计 、
单因素试验是指在整个试验中只变更比较1个试验因素 单因素试验 的不同水平，其他作为试验条件的因素均严格控制一致 的试验。 例如 欲考察某蛋糕在不同温度下烘烤体积的变化情况， 将其分别置于115℃、120℃、125℃和130℃的高温下烘 烤，每个烘烤温度水平重复5次试验，这就构成了一个重 复数为5的单因素4水平试验。
四、试验设计的基本原则
1、重复原则 、
重复是指在试验中每种处理至少进行2次以上。重复试验 是估计和减小随机误差的基本手段。一般地讲，重复次数 越多越好。重复试验的目的是估计和减小随机误差。
2 、随机化原则
随机化原则就是在试验中，每一个处理及每一个重复都有 同等的机会被安排在某一特定的空间和时间环境中，以消 除某些处理或其重复可能占有的“优势”或“劣势”，保 证试验条件在空间和时间上的均匀性。
第一章 实验设计与统计分析基础
一、实验设计的意义
实验设计， 实验设计，也称为试验设计，就是对实验进行 科学合理的安排，以达到最好的实验效果。 实验设计是在实验开始之前，根据某项研究的 目的和要求，制定出实验研究进程计划和具体 的实验实施方案。
第一章 实验设计与统计分析基础
试验设计的目的： 试验设计的目的：在于能用比较经济的人力、 物力和时间，得到较为可靠的结果，准确地控 制误差和估计误差的大小。
五、试验的误差及来源
测量值=真实值 随机误差+非随机误差 测量值 真实值+随机误差+ 真实值 随机误差 xi = µ + εi 随机误差（随机抽样误差） 1．随机误差（随机抽样误差）： 影响因素众多，变化无方向性，不可避免，但可用 统计方法进行分析。 2．系统误差 受确定因素影响，大小变化有方向性。 3．非系统误差（疏忽误差） 非系统误差（ 研究者偶然失误而造成的误差。
例如：如杀菌温度、杀菌时间 例如：
单因素试验与多因素试验 试验因素常用大写字母A、B、C、…等表示
二、实验设计的基本概念
3、因素水平(1evel of factor ) 、因素水平
在试验中，为考察试验因素对试验指标的影响情况， 要使试验因素处于不同的状态。我们把试验因素所处 的各种状态称为因素水平，简称水平。 如杀菌温度为： 如杀菌温度为：85 ℃ 、95 ℃ 、105 ℃等3个水平 等 个水平 确定因素与水平应注意事项 (1)水平宜取三水平为宜 (2)选取水平应按等间隔原则 (3)水平是具体的
例如：产品合格率、表面硬度、细菌总数/mL /mL、 例如：产品合格率、表面硬度、细菌总数/mL、 产品货架期、瘦肉率、喜欢/ 产品货架期、瘦肉率、喜欢/不喜欢
二、实验设计的基本概念
2 、试验因素 试验因素(experimental factor )
试验中，凡对试验指标可能产生影响的原因，都称为因 素。通常把试验中所研究的影响试验指标的因素称为试 验因素，把除试验因素外其他所有对试验指标有影响的 因素称为条件因素，又称试验条件。
8 、部分实施 fractional enforcement) 部分实施(
部分实施也叫部分试验。在实际试验研究中，常采用部分 实施方法，即从全部试验处理中选取部分有代表性的处理 进行试验，如正交试验设计和均匀设计都是部分实施。部 分实施可使试验规模大为缩小。
四、试验设计的基本原则
在试验设计中，为了尽量减少试验误差，就必须严格 控制试验干扰。 所谓试验干扰，是指那些可能对试验结果产生影响， 但是在试验中未加以考察，也未加以精确控制的条件 因素。 试验设计时必须严格遵循试验设计的3个基本原则— —重复、随机化、局部控制。
四、试验设计的基本原则
3、 局部控制 、
局部控制是指在试验时采取一定的技术措施方法减少非 试验因素对试验结果的影响。 试验次数越多，所占的时空范围就越大，试验条件之间 的差异也就越大。反之，试验时空范围越小，试验条件 就越均匀一致。
四、试验设计的基本原则
如果我们把一项试验的时空范围划为几个小的范围—— 区组，使得每个区组内试验条件尽可能均匀一致，每个 区组内各项处理的试验顺序随机安排。 重复、随机化和局部控制3个基本原则称为费雪(R．A． Fisher)三原则，是试验中必须遵守的原则。
主要教学参考文献
[1]潘丽军 试验设计与数据处理 中南大学出版社，2008。 潘丽军. 试Hale Waihona Puke Baidu设计与数据处理. 中南大学出版社， 潘丽军 。 [2]章银良 食品与生物试验设计与数据分析 中国轻工业 章银良. 食品与生物试验设计与数据分析. 章银良 出版社， 出版社，2010。 。 [3]王颉 试验设计与 王颉. 试验设计与SPSS应用 化学工业出版社，2007. 应用.化学工业出版社 王颉 应用 化学工业出版社， [4]盖钧益 试验统计方法 中国农业出版社，2000 。 盖钧益.试验统计方法 中国农业出版社， 盖钧益 试验统计方法.中国农业出版社 [5]（美）G.W.斯奈迪格著，杨纪珂等译 应用与农学和 （ 斯奈迪格著， 斯奈迪格著 杨纪珂等译. 生物学实验的数理统计方法. 科学出版社， 生物学实验的数理统计方法 科学出版社，1964。 。
六、试验设计的常用方法
（3）配对设计 ）配对设计(matched-pairs design)
是将受试对象按一定条件 配成对，分别给予每对中 的2个受试对象以不同的 处理。动物试验中，常将 种属、性别相同，年龄、 体重相近的2只动物配成 对；
六、试验设计的常用方法
（3）配对设计 ）配对设计(matched-pairs design)
食品试验设计与分析
课程学习的基本要求
学 学时， 时： 32，其中实验 学时，理论学时 。 ，其中实验8学时 理论学时24。
选用教材：王钦德、杨坚主编 选用教材：王钦德、 面向 2 1 世纪课程教材
《食品试验设计与统计分析》 食品试验设计与统计分析》
2003，中国农业大学出版社。 ，中国农业大学出版社。