实验设计

第八章实验设计

为了使学生了解医学科学研究的基本程序和方法，培养学生的创造性思维能力和应用所学知识解决实际问题的能力，在机能实验学课程教学中开设了探索性实验。探索性实验由教师提供实验项目，确定实验目的，学生在基本技能训练、经典实验和综合性实验的基础上，进行大胆设计，写出具体实验方案，进行预实验和正式实验，对实验结果进行分析讨论，完成实验论文。实验设计是否合理、周密直接关系到实验过程的可行性、结果的准确性和结论的可靠性。

第一节实验设计的基本原则和内容

一、实验设计的基本原则

（一）对照原则

在实验设计中设立对照（control），目的是排除非实验因素的影响，消除实验误差，保证实验结果的可比性和实验结论的正确性。根据不同的实验和要求，通常采用以下对照方法。

1.正常对照

是指在实验中采用与实验组相同的条件，但不加实验因素的对照组。比如，在药物实验中，给予与受试药物等容量的生理盐水或蒸馏水。此对照方法保证了实验结果的可比性。

2.阳性对照

是指选用与受试品近似且已知的有效药物作对照。设立该组的目的是说明所用实验方法的灵敏度和可行性。

3.自身对照

在同一受试个体上进行处理前后的比较，或者两种处理一前一后的比较。如同一药物给药前后的比较，两种药物先后分别给药的比较。

4.模型对照

复制疾病模型，与实验组进行比较。

5.溶剂对照

当受试品需要在特殊溶剂中溶解时应设立溶剂对照组，以排除溶剂对实验结果的影响。

（二）随机化原则

随机化（randomization）是指按照机遇的原则进行抽样或分组，使各受试对象被分配到各组的机会均等，而不受主观因素的影响。通过随机分组，尽量使抽取的样本能够代表总体，减少抽样误差，并使各组样本的条件尽可能一致，从而使处理因素产生的效应更加客观。随机化的方法有抽签法、抛硬币法、随机数字表等。

（三）重复原则

重复（replication）原则包括两个含义：一是实验必须有足够的样本数或例数，在一次实验中有充分的重复；二是要使实验结果可靠，必须多次重复实验。也就是说，实验要有一定的例数和次数。

实验样本量的大小取决于实验的性质、内容和实验资料的离散度等。一般情况下选取的样本数，计量资料为10-20例，计数资料为30-100例。精确计算样本例数可参考统计学中有关样本数计算的公式。

二、实验设计的内容

（一）实验目的和意义

了解与本实验相关的国内外研究现状，明确本实验确立的理论依据、研究目的、研究的必要性和可行性，指出拟解决的中心问题，以及解决此问题的理论意义和社会、经济效益。

（二）实验材料和试剂

为保证实验的顺利进行，应做好充分的实验前准备工作。写明实验中需要的仪器、材料、试剂的品种、规格和数量，熟悉仪器的使用方法、试剂的配制及保存方法。

（三）实验对象

实验对象是实验设计中的主要因素之一。为了避免实验给人带来的痛苦和损伤，机能学实验中常用动物作为实验对象。小白鼠、大白鼠、家兔、蟾蜍、豚鼠、猫和狗是较为常用的动物，它们具有各自的特点，可根据实验内容及观察指标的不同进行选择。选择标准及原则详见第二章。同时，还应注意动物的性别、年龄、体重等是否会对实验产生影响。

除动物之外，也可以离体器官、组织或细胞为实验对象，进行体外实验研究。

实验对象例数的选择应保证具有良好的重复性，并符合统计学要求。

（四）实验方法和步骤

1.实验分组

根据实验内容的不同，选择不同的分组方法。可分为：正常组、阳性（药物）对照组、实验组；或正常组、模型组、阳性（药物）对照组、实验组。实验组根据受试品剂量的不同可分为大、中、小剂量组，根据不同处理时间分为不同的时间组。

2.观察指标与实验方法的选择

根据研究目的，选择合适的观察指标是达到良好实验效应的关键。适宜的观察指标应具备下列基本条件：（1）特异性。即能特异性地代表所研究问题的本质。（2）客观性。尽量选择客观性指标，减少实验者主观因素对结果的影响。（3）稳定性。稳定性好的观察指标能据实反映实验结果，才真实可靠。（4）可行性。所选择的观察指标应切合实际，应考虑到实验经费和实验技术条件等的限制。

实验方法种类繁多，按照不同的分类方法有：生物化学实验方法、免疫学实验方法、整体动物实验方法、离体实验方法、细胞水平实验方法等。同一观察指标可以通过多种实验方法实现，无论选择何种方法均应遵循以下几点：（1）先进性。根据研究目的，在实验条件

允许的范围内，尽量选择先进的实验方法。（2）经典性。尽可能选择已得到大家公认的、稳定可靠的实验方法。（3）创新性。可对原有实验方法进行创新和改良，以达到本实验要求。（4）协同性。所选实验方法应相互补充、相互印证，能充分证明结论。

3．根据所确定的实验分组、观察指标和实验方法写出实验步骤。实验步骤应具体详细，涉及到实验中的每一细节，并预测实验中可能会出现的问题及解决办法。

实验结果预测

根据所学知识对实验结果做出理论上的判断，做到心中有数。

数据处理、统计分析

根据实验分组情况及实验方法，明确用何种统计学方法进行数据处理。

第二节医学科研论文的撰写

医学科研论文是在完成研究工作之后，对研究工作的书面总结和报道。科研论文的写作不同于文学作品，有严格的要求和书写格式，一般包括：文题、作者单位、摘要、关键词、正文、致谢、参考文献。

一、文题（title）

文题是对论文内容的高度概括和总结，是一篇论文最重要的信息点。文题应确切、简洁、醒目，力求既能反映全文的中心内容又能突出其独创性或特色内容，引起读者的兴趣。一般不超过20个字。

二、作者（author）

作者署名是作者拥有著作权的声明，也表明作者对论文负有责任。作者姓名排序应按照实际参与论文完成的贡献大小而定，第一作者通常是论文主要工作的完成者，并对论文负主要责任。不应将未参加论文工作人员列为作者，或者未按实际贡献大小进行排序。同时，应注明作者单位和通讯地址，以便读者与作者联系。

三、摘要（abstract）

摘要是论文内容的梗概，是帮助读者浏览文献，迅速了解全文大意的主要阅读部分。摘要需紧扣主题，简明、确切地记述论文的主要内容，重点突出，并能充分体现论文的创新之处。摘要可分为信息性摘要及结构式摘要两种，包括目的（objective或aim）、方法（methods）、结果（results）、结论（conclusions）四要素。信息性摘要是将四要素高度浓缩、凝练而成，无标题；结构式摘要将四要素分开描述，每部分均冠之标题。摘要用第三人称书写，不宜用图表、公式，不应包括讨论性及推理性内容。摘要一般为200~300字。

四、关键词（key words）

关键词是能体现论文主题的最重要的词或短语，一般为3~5个。可直接从文题和正文中抽取，尽量使用规范化的主题词。标引关键词有助于读者检索及图书索引。