交换实验法与成对比较.
比较实验组差异
比较实验组差异实验研究是科学研究中常用的方法之一，通过对实验组和对照组进行比较，可以得出实验组与对照组之间的差异。
比较实验组差异的目的是为了验证研究假设，进一步探究实验结果的可靠性和解释性。
本文将以实验组差异为主题，介绍比较实验组差异的方法和注意事项。
一、实验组设计实验组是指在实验过程中接受某种处理或干预的组别，我们可以通过设计不同类型的实验组来比较差异。
以下是常见的实验组设计方式：1. 单一实验组设计：只有一个接受处理的组别，其他组别则作为对照组。
这种设计适用于对某一特定因素进行研究，如药物的疗效评价。
2. 平行实验组设计：将实验对象随机分配到多个接受处理的组别和对照组。
这种设计可以减少实验结果受个体差异的影响，提高研究的可靠性。
3. 配对实验组设计：将实验对象按照某些特征进行配对后，再将每一对实验对象分配到接受处理的组别和对照组。
这种设计可以减少个体差异对实验结果的影响。
二、实验结果分析在比较实验组差异时，我们需要对实验结果进行统计分析。
以下是常见的实验结果分析方法：1. 描述性统计分析：通过计算实验数据的平均值、标准差等指标，对实验组和对照组的差异进行描述。
2. 非参数统计分析：使用秩和检验、符号检验等方法，对两组数据的差异进行比较。
这种方法不依赖于数据的分布假设，适用于样本量较小或数据不符合正态分布的情况。
3. 参数统计分析：使用t检验、方差分析等方法，对两组数据的差异进行比较。
这种方法基于正态分布的假设，适用于样本量较大且数据符合正态分布的情况。
三、注意事项1. 样本容量选择：实验组与对照组的样本容量应足够大，以保证实验结果的可靠性和泛化性。
2. 随机化：在实验组设计中，随机分配实验对象可以减少因个体差异而引起的偏差。
3. 控制变量：除了处理的因素外，其他可能影响实验结果的因素应尽量控制，以减少干扰变量的影响。
4. 统计分析的选择：根据实验数据的特点和分析目的，选择适当的统计分析方法，以得出准确可靠的结论。
对比实验法
对比实验法
对比实验法，就是将某个要研究的事物同一个已经确定知道其结果的事物作对比，以便确定某种因素的影响。
实施这种方法时，总要将进行研究的对象分成两个相似的组，其中一个为对照组，另一个是实验组，然后通过实验〔也就是在对照中〕判定实验组具有某种性质或受某种影响。
实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。
至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，那么可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。
按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
1、空白对照：指不做任何实验处理的对象组。
如向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行同条件下的实验，比较它们的变化。
这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。
空白对照能明白地对比和衬托出实验的变化和结果，增强了说服力。
2、自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。
单组法和轮组法，一般都包含有自身对照。
自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化那么为实验组。
3、条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。
4、相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照，能较好地平衡和抵消无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。
科学方法系列(4)——对照实验与对比实验区分 课件(12张)
2．在探究实验的设计过程中，往往要进行对照实验，下列有关叙述中 正确的是( C ) A．只能设置两个实验组，互为对照实验 B．在“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验中，产物不同，即酒精和CO2 构成对照实验 C．进行对照实验是为了探究某种因素与实验对象的关系 D．只要实验现象明显，有无对照实验对实验结论没有影响
解析：可以设置两个以上的实验，一个是对照组，其余是实验组，A错 误；酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生二氧化碳，B错误；进行对 照实验是为了探究某种因素与实验对象的关系，C正确；有无对照实验， 对实验结论是有影响的，D错误。
3．一研究小组的同学进行有关酶的特性实验，实验的相关记录如下表，
请分析回答相关问题。
试管编号
加入物
条件
现象
A
2 ℃ 放出少量气泡
B 2 mL过氧化氢＋2滴新鲜肝脏研磨液 30 ℃ 放出大量气泡
C
2 mL过氧化氢＋2滴煮过的肝脏研磨液
煮沸后冷 却至30 ℃
无气泡
D 2 mL过氧化氢＋2滴冷冻的肝脏研磨液 0 ℃
无气泡
E
2 mL过氧化氢＋2滴新鲜唾液
(4)实验开始时若向B试管中加入2 mL过氧化氢溶液的同时滴加两滴质量 分数为5%的盐酸，摇匀，再滴加2滴新鲜肝脏研磨液，预计实验现象是 气泡大量减少，原因是盐酸使酶失活或活性降低。 (5)该实验缺少对照组，应添加一支试管，编号，向该试管中加入2 mL 过氧化氢，作为空白对照组。
答案：(1)FeCl3溶液 肝脏研磨液 过氧化氢分解速率 (2)高效性 专 一性 (3)高温使酶失活 (4)气泡大量减少(不产生气泡) 盐酸使酶失 活或活性降低(酶的作用条件温和或过酸会使酶的空间结构遭到破坏而 失活) (5)添加一支试管，编号，向该试管中加入2 mL过氧化氢
配对比较法
配对比较法简介配对比较法是一种常用的研究方法，用于比较不同组别之间的差异。
它通过将参与者按照某种标准分组，然后在不同组别中进行配对比较，以评估不同组别的差异性。
在配对比较法中，每个参与者都与另一个参与者（即配对）进行比较。
配对的方式可以是随机配对或者基于某种特定的标准进行配对。
通过配对比较，可以减少参与者之间的差异，提高实验的可靠性和效度。
应用领域配对比较法被广泛应用于各个领域，尤其在医学和社会科学研究中得到了广泛应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 医学研究配对比较法在医学研究中被广泛用于评估不同治疗方法的效果。
例如，在药物测试中，可以将相同病症的患者进行配对比较，评估不同药物对疾病的治疗效果。
2. 教育研究在教育研究中，配对比较法可以用于评估不同教学方法或课程的有效性。
例如，可以将相同水平的学生进行配对比较，比较传统教学和互动式教学对学生学习成绩的影响。
3. 社会科学研究配对比较法在社会科学研究中也有广泛的应用。
例如，可以将相同背景的个体进行配对比较，评估政府政策对就业率的影响，或者评估不同社会群体之间的差异。
配对比较方法在配对比较法中，有几种常见的配对方法可以选择，具体选择哪种方法取决于研究的目的和研究设计。
以下是几种常见的配对方法：1. 自然配对自然配对是根据某种已知的标准将参与者进行配对。
例如，在一项研究中，可以根据年龄、性别、疾病程度等因素将参与者进行配对。
2. 随机配对随机配对是一种将参与者随机分配到不同组别中，然后对每个组别进行配对比较的方法。
这种方式可以有效地减少可能产生的偏差。
3. 内部配对内部配对是在同一个参与者中进行配对比较的方法。
例如，在一项实验中，可以将同一个参与者在不同时间点进行配对比较，以评估某个因素的效果。
配对比较的优势和局限配对比较法相对于其他比较方法具有一些明显的优势，但也存在一些局限性。
优势•减少了参与者之间的差异性，提高了实验的可靠性和效度。
•可以控制其他可能干扰的变量，使得比较结果更加准确。
人因工程学课后习题及解答
第一章一、简述人因工程学的定义。
答：人因工程学就是按照人的特性设计和改进人一机一环境系统的科学。
人一机一环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所操纵的机器以与他们所处的周围环境所构成的系统，也可以简称为人一机系统。
为了实现人、机、环境之间的最佳匹配，人因工程学把人的工作优化问题作为追求的重要目标。
其标志是使处于不同条件下的人能高效、安全、健康、舒适地工作和生活。
二、人因工程学的发展历程经历了哪几个阶段？答：1.人因工程学的萌芽时期20世纪初，美国人泰勒(科学管理的创始人)进行了著名的铁铲实验和时间研究实验 ，他还对工人的操作进行了时间研究，改进操作方法，制定标准时间，在不增加劳动强度的条件下提高了工作效率。
与泰勒同一时期的吉尔布雷斯夫妇开展了动作研究，创立了通过动素分析改进操作动作的方法。
在这一时期，德国心理学家闵斯托伯格倡导将心理学应用于生产实践，其代表作是《心理学与工业效率》，提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。
20世纪初，虽然已孕育着人因工程学的思想萌芽，但人机关系总的特点是以机器为中心，通过选拔和培训使人去适应机器。
由于机器进步很快，使人难以适应，因此大量存在着伤害人身心的问题。
2.人因工程学的兴起时期这一阶段处于第一次世界大战至第二次世界大战之前。
第一次世界大战为工作效率研究提供了重要背景。
该阶段主要研究如何减轻疲劳与人对机器的适应问题。
自1924年开始，在美国芝加哥西方电气公司的霍桑工厂进行了长达8年的“霍桑实验”，这是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。
实验得到的结论是工作效率不仅受物理的、生理的因素影响，还发现组织因素、工作气氛和人际关系等都是不容忽视的因素。
3.人因工程学的成长时期这一阶段包括第二次世界大战至20世纪60年代。
二战以前，人与机器装备的匹配，主要是通过选拔和培训，使人去适应机器装备。
二战期间，由于战争的需要，首先在军事领域开始了与设计相关学科的综合研究与应用 ，使人适应机器转入到使机器适应人的新阶段 。
物理实验的基本测量方法
地球
下，可知地球、月球之间距离为38万 公里。激光具有良好的方向性。故制 成各种激光测距仪。
物理实验的基本操作技术
1．仪器初态和安全位置 2．零位(零点)调整 3．水平、铅直调整
7．消除空程误差
8．逐次逼近调整 9．先定性、后定量原则 10．回路接线法 11．跃接法
4．消除视差的调整
5．调焦 6．等高共轴调整
交换法和替代法
交换法 用天平称衡物体质量时，第一次称衡在左盘放置 被测物体，右盘放砝码，第二次称衡在右盘放置被测 物体，左盘放砝码，取两次称衡结果的几何平均值作 为被测物体的质量可以消除可能存在的天平不等臂误 差的影响。类似的测量方法称为交换法。 在用平衡电桥测电阻时，先接入待测电阻，调电桥平 衡，再用可调电阻箱替换待测电阻，并保持其它条件 不变，调电阻箱重新使电桥平衡，则电阻箱示值即为 被测电阻的阻值，类似的测量方法称为替代法。 交换法和替代法常被用来消除系统误差，提高测量的精 确度。
E x大时
比率测量法
将一个未知量X与一已知量S的某分数或倍 数进行比较， X=KS(K 为比例系数，可由实验 定出)，从而得到未知量X值的方法。
例如惠斯顿电桥的倍率旋钮挡的设计，就是 利用了比率测量法的原理，即利用K(K=0.001， 0.01，0.1，1，10，100，1000)来达到改变量程 的目的。
下降时,受空气 阻力f与下落速度v 2 乃至 V 成正比，则 v增大一定值 f=mg 物体将作匀速直线 运动，下落物体的 极限速度约为
V极 50m / s
h实 h理
人为
心理作用，读数（估计）偏大或偏小
生理因素
听觉
对音域（20HZ--20KHZ） 的辨别 对音色的辨别
嗅觉
比出创意来———对比实验法
18俗话说得好：“不比不知道，一比吓一跳。
”在发明创造过程中，也是“不比不知道”呢。
人们常常运用对比实验法，在比较中发现创意，从而更好地进行发明制作。
人们在很早之前，就会做对比实验了。
物体在空中下落的运动十分常见，但是，鸡毛和石头哪个下落得快呢？自古以来，对于这个问题就有不同的看法。
多数人凭直觉认为同鸡毛相比，石头要下落得快些。
为了解决这个问题，人们做了许多对比实验。
相传，伽利略在比萨斜塔做了这样一个实验：他拿两个体积相同、重量分别为5公斤和1公斤的铁球登上比萨斜塔，然后面对着塔下观看的人群，把装有这两个球的木箱翻倒，两个球落了下来。
“砰”的一声，两个球同时着地。
如果同时从比萨斜塔上下落，鸡毛和石头会同时落地吗？伽利略认为由于存在空气阻力，鸡毛肯定不会与石头同时落地。
但如果没有了空气阻力，鸡毛也会像石头那样快速落地。
后来，有人在实验室用玻璃筒做了鸡毛和石头的自由下落实验。
开始，让鸡毛和石头在有空气的玻璃筒里下落，由于受到的空气阻力不同，鸡毛受到的空气阻力大，所以石头先落地。
然后，让鸡毛和石头在没有空气的玻璃筒里下落，结果鸡毛和石头一同落地。
美国某研究机构的科研人员选择“情绪好坏与癌症发病率的关系”作为研究课题，精心设计了对比实验。
他们首先将癌细胞注射到老鼠体内，然后将这些老鼠分为3个对照组分别放入3个不同的笼子。
第一个笼子里的老鼠不断受到脉冲电击，这种电击不会伤害老鼠的肌体，却使老鼠时时处于恐惧和沮丧之中。
第二个笼子里的老鼠也受到同样的电击，不过———对比实验法◆郑小江.cn. All Rights Reserved.19只要老鼠自己触动开关，这种电击就会停止。
第三个笼子里的老鼠则不受电击。
实验结果表明：第一组老鼠因癌症发病而死亡的比率比另外两组要高，第二组老鼠的发病死亡率略低于第三组。
因为第一组老鼠的恶劣情绪使它们的免疫系统受到了抑制，所以癌症发病率最高。
第二组老鼠有战胜苦难的经历，它们的恶劣情绪反而增强了自身的免疫力。
交换实验法与成对比较
11
交换实验法的步骤
1)交换后，好产品依然是好产品，差产品依然是差产 品，这意味着该部件是不重要的。 2)交换后，好产品变成了差产品，差产品变成了好产 品，这意味着该部件就是最重要的不良原因。 3)好产品的结果比交换前有降级现象，而差产品的结 果比交换前有改善现象，但还没有完全达到标准规定 的值。这表明该部件可能是重要的，但还不是最重要 的不良原因，可能还有其它部件也会相应变化，这种 部分的改变可能意味着该部件与其它部件有交互作用。 这种部分的改善应通过计算判断极限和求交运算来作 出判断。
8
交换实验法的步骤
练习一 好产品：10，13，14 差产品：2，1，3 求：D，d 练习二 好产品：33，39，41 差产品：10，19，15 求：D，d
9
交换实验法的步骤
步骤四：如果D/ d 的比率小于1.25。部件搜索的第 1个阶段是失败的，这意味着产品的结果不能保持 稳定不变，说明问题产生于组装方面，而不在产品 本身。这就要求展开步进式组装，以便确定问题出 在组装的哪一个步骤。 如果D/ d 的比率大于或等于1.25，则进行以下步骤。
合计终结计数的数目 6 7 10 13 置信度 90% 95% 99% 99.9%
25
案例分析
排序 参 厚度1 厚度2 数 长度 宽度
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
合计终结计数
0.16G 0.18G 0.20G 0.26G 0.30G 0.30G 0.48B 0.51B 0.51B 0.53B 0.54B 0.56B
12
交换实验法的步骤
步骤八：把交换的部件重新换回。交换过程中应保 证好产品和差产品的原始值能重现，如果没有得到 这样的结果，那么拆卸和组装就值得怀疑，应进行 调查。 步骤九：对于随后所列怀疑的部件重复步骤六、步 骤七（1）、（3）及步骤八，依此类推。
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交换实验法的3个阶段
序号 1 2 3 阶段名称 设定 排除 求交运算 要求 确定不合格部件是否在 搜索范围内 排除不重要原因及部件
确认重要部件确实重要， 不重要部件确实不重要
6
交换实验法的步骤
步骤一：抽取2个产品。抽样过程中尽量保证2个产 品的数据相差较大，即很好的产品和很差的产品， 并记录数据。这是方法成功的关键。 步骤二：拆卸并重装好/差产品两次，分别测量结 果并记录。
3
交换实验法的原理—交换律
这就是交换实验法的原理—交换律。 实际上，你已将部件从好的至差的或从差的至好的 进行了交换，看一下问题是由交换的部件带走，还 是留在剩余的部件中。
4
交换实验法的先决条件
该方法主要用于可拆卸产品，即装配操作。 数据是可测量的，测量工具的精度必须为规格宽度 的1/5。 “好”产品和“差”产品在折卸和再组装过程中不 会造成原数据的显著变化。
7
交换实验法的步骤
步骤三：显著性检验。从统计角度分析问题 产生是由于装配技术还是产品本身。
注1：好产品的3个特性值必须全部优于差产品的3个特性值， 并且它们之间没有交叉覆盖。 注2：D/ d 的比率必须大于1.25。D为好产品特性值的中值与 差产品中值的差，d是3次好产品和3次差产品测量范围值的 平均差。 示例：D与 d 计算 好产品：6，5，5 差产品：2，4，3 D=5-3=2； d =((6-5)+(4-2))/2=1.5
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交换实验法的步骤
1)交换后，好产品依然是好产品，差产品依然是差产 品，这意味着该部件是不重要的。 2)交换后，好产品变成了差产品，差产品变成了好产 品，这意味着该部件就是最重要的不良原因。 3)好产品的结果比交换前有降级现象，而差产品的结 果比交换前有改善现象，但还没有完全达到标准规定 的值。这表明该部件可能是重要的，但还不是最重要 的不良原因，可能还有其它部件也会相应变化，这种 部分的改变可能意味着该部件与其它部件有交互作用。 这种部分的改善应通过计算判断极限和求交运算来作 出判断。
14
交换实验法的判断极限
交换实验法的判断极限计算方法 方法一： 判断极限=中值±t0.95d /d2=中值±2.776d/1.81 d2为一统计常数，为1.81。 方法二： 计算两个产品中值的平均值，如果交换的平 均值超过或接近中值平均值的±10%，那么 该部件就是重要的。
15
案例分析
好产品
-46.2
17
中值平均值判断图表
10 0 -10 -20 -30 -40 -50
中值平均值-10%＝-23.1
差产品
中值平均值+10%＝-18.9
好产品
18
二、成对比较法主要内容
成对比较法的先决条件 成对比较法介绍 图基检验法 终结计数与置信度 图基检验法的统计原理 案例分析
10
交换实验法的步骤
步骤五：从最怀疑的部件开始交换，最好由子部件 开始，逐步完成所有部件的交换试验。如果没有显 著的部件，则按随机交换部件。 步骤六：将部件从好转换至差部件，其另一对应产 品则由差转换至好。测量并记录2个产品交换后的 特性值。 步骤七：分析步骤六结果，可能产生的3个结果：
-27.8 -46.2
特性 判断极 值 限 0 -5 -7 -5 5.6 -5 0
4.20 -14.2
分析
/ / /
/ / /
BHRL CHRL DHRL
16
R表示除交换部件外的其它部件，L表示差部件，H表示好部件
判断极限图表
10 0 -10 -20
-27.8 4.20
差产品
-14.2
-30 -40 -50
19
成对比较法的先决条件
在相对恒定时间内，选取最好和最差的产品。
数据是可测量的，测量工具的精度必须为规格宽度 的1/5。
20
成对比较法
步骤一：选择采样量。抽取与规定值相近的6个或8 个好产品，及与规定值相差尽可能大的相同数量的 差产品。好产品与差产品区别越大越好，区别越大， 越容易找出问题。
8
交换实验法的步骤
练习一 好产品：10，13，14 差产品：2，1，3 求：D，d 练习二 好产品：33，39，41 差产品：10，19，15 求：D，d
9
交换实验法的步骤
步骤四：如果D/ d 的比率小于1.25。部件搜索的第 1个阶段是失败的，这意味着产品的结果不能保持 稳定不变，说明问题产生于组装方面，而不在产品 本身。这就要求展开步进式组装，以便确定问题出 在组装的哪一个步骤。 如果D/ d 的比率大于或等于1.25，则进行以下步骤。
12
交换实验法的步骤
步骤八：把交换的部件重新换回。交换过程中应保 证好产品和差产品的原始值能重现，如果没有得到 这样的结果，那么拆卸和组装就值得怀疑，应进行 调查。 步骤九：对于随后所列怀疑的部件重复步骤六、步 骤七（1）、（3）及步骤八，依此类推十：一旦在步骤七（3）及步骤九有2个或2个 以上部件被识别为是重要部件/原因，那么不良产 生的原因就是这些重要部件或其交互作用的组合。 步骤十一：对重要部件进行交互试验。
试验号
初始值 第 1次 拆卸 第 2次 拆卸 1 2 3 4 交换的 部件 / / / A B C D 好产品 及交换 组件 / / / ALRH BLRH CLRH DLRH 特性 值 -40 -35 -37 -40 -20 -20 -35
问题：本案例缺哪一试验步骤？
判断极 限 / / / 差产品 及交换 组件 / / / AHRL
最佳的质量管理手段应 是做好过程控制，预防 问题的发生，将不良抑 制在发生前。
2
交换实验法的原理—交换律
故事： 四名乘客坐在火车的车厢里，当火车经过一条长长的隧 道时，车厢灯未及时开起，故事就这样发生了，只听见一声 亲吻声，接着就是一记响亮的耳光声。
老妇人 英俊的小伙子 年轻漂亮的姑娘 年长的将军
分析问题的方法之
交换实验法 与 成对比较法
1
一、交换实验法主要内容
交换实验法的原理 交换实验法的先决条件 交换实验法的三个阶段 交换实验法的步骤 交换实验法的判断极限 案例分析
所有分析问题的方法 只是一种事后的原因 分析和检讨，当事情 发生后，分析只能说 是一种事后的补救措 施，不是最佳的质量 管理手段。