实验设计
实验设计的分类
实验设计的基本类型有三种，分为因素设计、准实验设计和非实验设计。
1、因素设计
根据实验中自变量的数量可以划分为单因素设计和多因素设计。
单因素设计简明易行，但由于实际生活中影响心理活动的因素通常为多个，所以当情况比较复杂时，最好使用多因素实验设计。
2、准实验设计
研究者事先认识到某些无关变量会影响实验结果，却又难以在实际妥善控制时，可采用准实验设计。
准实验的主要特点是没有采用随机化程序，即被试的选择和编组、处理分配等都不是随机安排的。
3、非实验设计
非实验设计是一种自然描述，用来确定自然存在的临界变量及其相互关系。
非实验研究的方法很多，如自然观察法、相关法、访谈法、问卷法、测验法、个案法和传记法等。
什么是实验设计？
什么是实验设计？实验设计是科学实验过程中最关键的一环。
实验设计的合理性和科学性可以直接决定实验的可靠性，进而影响到科学研究的发展进程。
下面将为大家介绍实验设计的概念、目的以及实施过程。
一、实验设计的概念实验设计是科学实验的核心，指的是设计出一个可靠的实验方案，并按照方案执行实验。
其目的是为了获得有足够信度的结果，同时排除可能对结果产生干扰的因素。
实验设计中的关键环节包括实验对象的选择、实验方案的制定、实验条件的控制以及数据收集和分析等。
一个好的实验设计要求实验方案的完善、实验条件的严格把控、数据的真实可靠。
二、实验设计的目的实验设计的主要目的是为了解决科学问题，推进科学研究进程。
一个好的实验设计可以使各种因素相互配合，真实反映研究对象的性质，减少干扰因素对实验结果的影响。
同时，实验设计的优越性还在于它具有可重复性。
只有拥有可重复性的实验结果才能被其他科学家所认同，并作为科学理论的发展点被广泛应用。
三、实验设计的实施实验设计的实施是整个科学研究过程中最关键和最复杂的环节，其步骤主要包括以下几个方面：1.确定研究对象研究对象是进行实验设计的首要步骤，其选择必须符合科学研究的目的和规范，同时要考虑实验的可操作性和实施难度。
2.总体设计方案设计出总体的实验方案，这个方案需要让各种因素能够联动起来，特别是控制因素的数量和强度。
3.确定实验过程中的各项控制要素实验设计的实施还需要确定实验过程中的各项控制要素，包括实验环境、实验设备、实验人员等。
在实验管理中，更好的控制可以更好地确保实验稳定和结果可靠性。
4.数据的收集和分析数据的收集和分析是实验设计的关键阶段，包括通过实验的方法收集数据、对数据进行处理和分析，进而得出相应的结论和结果。
5.结果的报告报告实验结果是实验设计的最后阶段，涵盖着实验过程的总结、实验结果的展示和结论的得出。
这也是实验设计的最终目的所在，因为可以将实验研究的成果向其他科学家展示，在科学领域推动相关研究的发展。
实验设计方案范例5篇
实验设计方案范例5篇通过组织“班级读书会”、美文诵读角逐、读书演讲角逐、故事会、书签制作、小小报、报刊剪辑、古诗擂台赛等各类读书活动，激发阅读兴趣，呈现读书成果。
2、主动开展小课题争论。
在全校“主题学习”试验的大框架下，各试验老师可依据个人状况和学段特点申报开展小课题争论，例如：“主题学习”课型、教学模式、小组建设、导学案设计、主题作文教学、阅读呈现汇报、语文综合性学习、单元集中识、亲子共读、师生共读等等，并将争论成果在校内推广，丰富试验争论的内涵，提升试验争论的效果。
3、认真开展试验争论。
依据试验目标的要求，深入到到理解“语文主题学习”的理念实质，努力开展语文课堂教学争论。
要转变传统的教学模式，探究符合实际的操作方法。
尝试学案导学，单元集中授课，制定科学细致的教学方案，合理支配教学课时。
建设自主互助学习型高效课堂，最大限度地调动同学学习的主动性，激发课堂活力，提高教学效率。
留意培育同学科学的阅读方法、良好的阅读习惯和深厚的阅读兴趣，全面提高同学的语文素养和综合素养。
4、留意积累试验成果。
试验老师要留意收集积累试验过程性材料，结合试验经受认真撰写试验论文、教学反思、个案报告、试验总结等，并将试验取得成果和存在问题通过学校组织的老师论坛、试验论证会、小课题相互沟通会、成果推动前进会等途径进行汇报、相互沟通、研讨。
(三)同学层面1、适应自主合作探究的学习方式。
在老师指导下组建学习小组，通过“学案”进行小组互助自学，合作探究，相互沟通呈现。
2、在老师指导下完成语文教材和《主题学习丛书》的学习，多读书、读好书，在读书中养成科学的阅读方法、良好的阅读习惯和深厚的阅读兴趣，提高自己的语文素养和综合素养。
3、主动参预班级和学校组织的各种读书活动，在活动中呈现自我，在实践中体验成功，争当“阅读之星”。
(四)家长层面1、支持孩子购买《语文主题学习丛书》和课外阅读书籍。
2、协作语文老师开展试验争论，指导孩子认真完成课文预习和课外阅读任务。
四种常用的实验设计方法
四种常用的实验设计方法
一、完全随机化实验设计
完全随机化实验设计是指在实验过程中，采用完全随机方式将试验对象分配到对照组和试验组，从而对比实验效果的设计。
它包含完全随机化设计和均衡化设计，它们之间的主要区别是完全随机化设计有可能使得对照组和试验组的成员分布存在较大的不平衡，而均衡化设计将对照组和试验组的成员分布使尽可能保持平衡。
完全随机化实验设计有几个主要优点：其一，它可以有效消除实验过程中可能产生的变量因素的影响；其二，它可以更加有效的控制实验中潜在的变量因素；其三，它可以有效地消除可能存在的样本间的差异，以确保实验结果的准确度；其四，它可以使实验组的样本在实验结果中尽可能近似，从而提高实验结果的有效性。
完全随机化实验设计也有一些缺点，其一，它可能在实验过程中造成实验组和对照组的成员分布有较大的不平衡；其二，它可能在实验过程中出现实验组中一些变量的较大差异，从而影响实验结果的准确性。
二、分层实验设计
分层实验设计是使用层次实验设计技术，在实验中将试验对象分成若干层次，每个层次的对象具有较平均的特征，以控制实验结果的设计。
什么是实验设计
PPM
试验设计是一种研究与处理多因素试验的科学方法
6西格玛方法是研究作用因素（XS）与CTQ（Y）关键 质量之间的关系的方法论。 输入(XS) 制造 过程 制造过程 输入(XS) 设计 过程 设计过程
输出 (y)
输出 (y)
PPM
试验设计方法允许在同一试验中包含多个变量
传统的试验分析方法是多次单因素试验将影响输出的 众多输入变量在同一时间只允许有一个变量变化，其 它相对固定，如下图所示：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PPM
试验设计在6 试验设计在6西格玛系统中的应用
测量 鉴定 6西格玛 突破策略 优化 控制 从上图可以看出，6西格玛方法认为在工作成果中，最 易得到的是凭直觉判断取得的，最甜的成果是流程设 计，树的较低处的果实是一般QC工具，而中间的大量 果实均是通过6西格玛改善取得。 分析 改善 试验设计用以对大量的输入 变量进行筛选 用以确定关键的少数输入变量 并确定其对输出变量的影响
PPM
另一个主要6σ工具 另一个主要6σ工具 试验设计（DOE） 试验设计（DOE）
PPM
试验设计(DOE) 试验设计(DOE)
消除自变量对响应变量的影响。 消除自变量对响应变量的影响。
X Y
过程
• 术语 - 因子 – 一个独立变量（自变量） 一个独立变量（自变量） - 水平 – 因子的一个值 - 响应 – 输出结果
PPM
试验设计的用途
通过试验我们可以达成以下目标 1、确定、验证和优化制造过程的主要影响变量及其影响。 2、创造对物料和部品变化不敏感的制造过程。 3、设计对使用环境不敏感（即受环境的影响小）的产品。 4、降低总的设计周期。 5、减少ECN（设计变更通知书）数量。 6、改进与CTQ有关的产品品质、成本和性能指标。 7、提高新设计产品的工艺性。 8、为制造过程列出问题及解决方案。 9、减少对产品的检查和测试。
实验设计方案范文5篇
实验设计方案范文5篇实验设计方案1药品：半枝莲、95%乙醇、盐酸小檗碱对照品、蒸馏水、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、碘-碘化钾试剂仪器：722型紫外分光光度计、电子分析天平、电热恒温水浴锅、数据超声波清洗器、微型植物粉碎机、PH计、加热板、循环水式多用真空泵实验方法：超生波提取法、半仿生法、正交实验、生物碱的鉴定方法实验步骤：一、药品、仪器的准备二、对照品溶液的制备、波长的测定、标准曲线的制作、推算出回归方程三、样液的制备四、用半仿生法提取半枝莲中生物碱1、单因素实验(1)温度对提取效果的影响(2)酸度对提取效果的影响(3)碱度对提取效果的影响(4)料液比对提取效果的影响2、因素、水平的确定及进行正交实验设计：由单因素温度、酸度、碱度和料液比作为正交试验的四个水平进行正交实验以确定半仿生法中最优的提取条件五、超声波辅助半仿生法提取半枝莲生物碱：在上述半仿生法得到的最优提取条件下进行超声波提取1、单因素实验(1)温度对提取效果的影响(2)提取次数对提取效果的影响(3)酒精浓度对提取效果的影响2、因素、水平的确定及进行正交实验设计：由单因素温度、提取次数、酒精浓度作为正交试验的三个水平进行正交实验以确定在超声波辅助半仿生法提取中的最优条件六、在超声波辅助半仿生法提取的最优条件下提取半枝莲中生物碱七、利用紫外分光光度计测定上述提取到的生物碱的吸光度，与标准曲线进行比较，计算出生物碱的量及产率。
八、生物碱的鉴定：生物碱沉淀反应1、碘化铋钾试剂反应取渗漉液1ml，加碘化铋钾试剂1滴～2滴，生成棕色至棕红色者为阳性反应在。
2、碘-碘化钾试剂反应取渗漉液1ml，加碘-碘化钾试剂1滴～2滴，生成棕黄色沉淀者为阳性反应。
3、硅钨酸试剂反应取渗漉液1ml，加硅钨酸试剂数滴，生成淡黄色沉淀者为阳性反应。
实验设计方案2一、【实验题目】：印刷条件对预涂膜覆膜质量影响探究二、【实验设计思路】：影响覆膜质量因素主要分为两类，即覆膜工艺的影响和印刷条件的影响。
实验设计方案6篇
实验设计方案6篇实验设计方案一：比较不同种类油在烤面包中的影响研究目的：比较不同种类油在烤面包时对食品品质的影响，确定最适宜的油类。
实验步骤：1.采购黄油、植物油和橄榄油作为研究对象，采购新鲜面包片，并保持每种油类的质量一致。
2.将每种油类涂在面包片上，分别放入烤箱中进行烤制。
3.对每种油类烤制出的面包片进行评分，分别对外观、口感、香味等进行打分。
4.将评分结果进行汇总整理，比较不同种类油在烤面包中的影响。
实验注意事项：1.采购的面包片应当尽量新鲜，以保证实验结果的准确性。
2.烤箱温度和烤制时间应当相同，以保证烤出的面包片质量一致。
1.采购咖啡、茶、可乐、红牛等常见饮料，将饮料倒入标准杯中。
2.选取20名学生作为实验对象，让他们先进行一项学习任务，然后随机分配给不同饮料组进行饮用。
3.实验对象在饮用完饮料后再进行一项学习任务，记录学习成绩。
4.将记录的学习成绩进行统计和比较，比较不同饮料对学习成绩的影响。
1.尽量选择有代表性的饮料，尽量避免过于特殊的饮料，以免影响实验结果的可靠性。
2.对实验对象进行饮食限制，以免影响实验结果。
实验设计方案三：比较同一品种蔬菜在不同存储条件下的效果1.采购同一品种蔬菜，将蔬菜分别装入不同的储存容器中，分别放在室温、冰箱和低温库中。
2.每隔一段时间，检查储存的蔬菜的状态，观察变黄变软等现象。
3.整理记录每种储存条件的蔬菜的状态，分析不同储存条件对保鲜效果的影响。
1.相同品种和质量的蔬菜应当放入不同储存容器中，以保证实验结果的可靠性。
2.不同储存条件下的蔬菜所处环境中的温度、湿度等应当相同。
实验设计方案四：比较不同防晒霜对紫外线防护效果的影响研究目的：比较不同防晒霜对紫外线防护效果的影响，定量评估不同防晒霜的防晒效果。
1.选取数种市售的防晒霜，依据其SPF值和PA值将其分组。
2.将每组防晒霜均匀涂抹在人体的皮肤部位上，使用强度比较强的紫外线灯照射一段时间。
3.记录每组的照射时间和皮肤泛红情况，对受到紫外线灯照射后的皮肤颜色进行比较。
四种常用的实验设计方法
四种常用的实验设计方法
1、实验研究设计：实验研究设计是研究者以不同处理条件设计的以测量比较研究方法，运用此方法研究者可以比较实验组数据和对照组以证明实验结果及其差异。
2、对照组设计：对照组设计也称为实验对照设计，是指研究者将受试者分为两组，实验组受实验处理，对照组不受处理，以比较受处理组和未受处理组的状况，考察处理的效果。
3、时间序列设计：时间序列设计是研究者在同一个研究对象上，设计不同时间的多次观察，比较各次观察结果，从而发现被研究对象的变化趋势，分析出处理的影响结果。
4、复合设计：复合设计也称为混合设计，是指实验研究中将某几种实验组合，以形成新的实验设计，如实验组复合对照组、实验组复合时间序列等，前者是在实验组和对照组相结合的基础上又将实验组内部分为几个小组，以比较小组间的差异；而后者则是在实验组和时间序列设计相结合的基础上，又加入了对照组来观察实验组和对照组的差异。
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一、试验性研究设计
1.试验设计的定义及重要性 2.试验设计的三个基本要素 3.试验设计的基本原则
1.试验设计的定义和意义
具体实施研究之前，对各种实验要 素进行合理的安排与周密的计划。
首先将18只绵羊依次编为1，2，……，18号， 然后从随机数字表中任意一个随机数字开始 ，向 任一方向（左、右、上、下）连续抄下18个（两位） 数字，分别代表18只绵羊。令随机数字中的单数为 甲组，双数为乙组 。如从随机数字表（附表）第9 行第10列的22开始向下连续抄下18个随机数字填入 表第二行。
试验
实验
已知某个结论去 验证 已知方法的操作 验证性
试验
未知某个结论去 探索 未知方法的探索 探索性
➢ 什么是试验设计方法
➢ 试验设计（Design of Experiments)是数理 统计学的一个重要的分支。多数数理统计方法 主要用于分析已经得到的数据，而试验设计却 是用于决定数据收集的方法。
用较少的人力、物力和时间，获得 较为可靠的结果，使误差减少到最低限 度，以达到研究高效。
Fisher在他的著作中多次强调， 统计学家与科学研究者的合作应该在 试验设计阶段，而不是在需要数据处 理的时候。他精辟地指出：
To call in the statistician after the experiment is done may be no more than asking him to perform a postmortem examination: he may be able to say what the experiment died of.
三是增加重复次数可以缩小随机误差，提高试验的精确
度，
；
四是为其它两个原则创造条件，因为如果没有重复，就
谈不上随机化和局部控制。
Ⅲ.局部控制的原则
当试验单位之间差异较大时，即存在某种系统干扰因素 时，可以将全部试验单位按干扰因素的不同水平分成 若干个小组，在小组内部使非实验处理因素尽可能一 致，实现试验条件的局部一致性，这就是局部控制。
若余数为0则调整最后一只
随机数字表分组(2)
【例】设有15个试验单元，要将它们随机地分为3组。
1）将15个试验单元从依次1到15编号。
2）从随机数字表中随意确定一个起点和走向，假设起 点为第10行第20列，走向向下，向下连续读出15个3位 数，它们是：118 701 789 965 638 901 841 396 802 687 938 377 392 846 688
Ⅰ.随机化原则
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。
目的是使各组非实验因素的条件均衡一致， 以消除对实验结果的影响。
随机化分组方法
1. 抽签等（简单，如拉丁方） 2. 随机数字表(附表） 3. 计算器或计算机
随机数字表分组(1)
【例】 现有同品种、同性别、同年龄、体重相近的 健康绵羊18只，试用随机数字表的方法分成甲、乙 两组。
的客观状态或观察结果，
主观指标是由受试者回答或研究者定性判断来描
述观察结果，
3.试验设计的基本原则
随机化原则（Randomization) 重复的原则（Replication) 局部控制原则（Local Control)
采用这三个基本原则进行设计，配合适当的分 析，就能从试验结果中提取可靠的结论。
试验因素个数与试验因素水平数
研究中，如果只有一个试验因素，则称为单因素， 两个以上称为多因素。
为了分析试验因素产生的作用，常要将试验因 素分为不同的水平下进行。
如药物的不同剂量数，不同时间点数等。
试验因素个数和水平数常要根据专业而定。 建议 ”少而精“。
试验因素与非试验因素
试验因素是研究者希望着重考察的某些条件或 方法，而对实验结果有一定影响的因子，其他 因素则称为非实验因素，又称干扰因素或混杂 因素。
1940s末 美国Deming传播SED至日本 1949 日本Genichi Taguechi(田口玄一)以 SED为基础建立“正交试验设计”法 1952 应用L27(313)于日本东海电报公司 1952~1962 应用100万项，1/3成效明显 1955~1970 日本借此推行全面质量管理
我国试验设计方法发展
将观察单位完全随机地分配到实验组与对照组 或几个对比组中去。
【例1】设有同性别的动物12头，要求用 随机方法将其分为甲、乙两组。
设计方法
（1）编号：按动物体重依次编号为
1,2,3,…,12号。 （2）产生随机数字：对于每一个编号，依次
由计算器（计算机）产生随机数（共12 次）。 （3）归组：事先规定将较小随机数的6只动 物分入甲组，其他6只动物分入乙组。
计算(器)机随机化分组
例 用电脑产生随机数将 10 头动物随机分到甲、 乙两组 （1） 动物编号 （2） 产生随机数 （3） 事先规定随机数者小为甲组，大者为乙组 （4） 按随机数排序，分组
Ⅱ.重复的原则
重复(replication)是指各处理组与对照组要有 一定样本含量(sample sizes)。
➢ 试验设计方法主要讨论如何合理地安排试验以 及试验所得的数据如何分析等。
如何安排试验，有一个方法问题
不好的试验设计方法，即使做了大 量的试验，也未必能达到预期的目 的；
一个好的试验设计方法，既可以减少实验次数， 缩短试验时间和避免盲目性，又能迅速得到有 效的结果。
试验设计的效果
试验设计是应用统计手法进行解决问 题的方法，它在19世纪产生于英国.
（5）相互对照 ：几个实验组互相对照（比较几种药物治疗同一 疾病的疗效）
三、常用的试验设计类型
（一）完全随机设计 （二）配对设计 （三）随机区组设计 （四）交叉设计 （五）析因设计 （六）拉丁方设计 （七）正交设计
完全随机试验设计
（COMPLETELY RANDOM EXPERIMENT DESIGN）
组动物接种疫苗，对照组不接种疫苗。 ）。
（2）实验对照(experimental control)：施加基础实验条件（非 处理因素）。
（3）标准对照(standard control)：以现有的标准或正常值作对 照（某患病动物与正常个体的某生理、生化指标是否相同）。
（4）自身对照：实验在同一受试对象上进行（试验前后变化）。
试验设计补充说明：对照(CONTROL)的设置
对照的意义 ：
①区分处理因素与非处理因素的效应，是比较的必要基础
例: 猪瘟 气候变化,自然缓解 药物治疗
②消除和减少实验误差
处理组：处理因素+
对照组：
比较结果 处理因素
非处理因素 非处理因素
处理效应+ 处理效应
非处理效应 非处理效应
对照的形式
（1）空白对照(blank control)：对照组不加任何处理因素（实验
4）将这15个序号与试验单元的编号对应，前5个序 号的试验单元分到第一组，即将编号为1、8、9、 15、5的试验单元分配到第一组，中间5个序号的试 验单元分到第二组，最后5个序号的试验单元分到 第三组。
无论分多少个组，每组内的试验单元有多少，各组内的试验单元数是否相等，都可应 用以上方法进行随机分组。但一般最好是安排各处理内的试验单元数相等，尤其是对于 有2个或2个以上试验因子的试验。
如 研究3种饲料的营养效果的试验中， 老鼠的窝别，进食量等为非试验因素。
在新药的临床试验中， 患者年龄、病历 等为非试验因素。
试验单位(experiment unit)
试验单位是指接受一种处理并 作实验观察的基本单位，是处理因 素作用的客体，实质上实验单位所 代表的就是根据研究目的而确定的 研究目标之总体。一般情况下一个 试验单位即为一个受试对象。
随机分组结果：
甲组：2 3 5 7 8 10 12 13 15 16 18
乙组：1 4 6 9 11 14 17
甲组比乙组多4只，需要从甲组调整两只到乙组。仍用随 机的方法进行调整。在前面18个随机数字后再接着抄下两 个数字：87、31，分别除以11（调整时甲组的绵羊只数）、 10（调整1只绵羊去甲组后甲组剩余的绵羊只数），余数为 10、1，则把分配于甲组的第10只绵羊（16号）和余下10只 的第1只绵羊（2号）分到乙组。调整后的甲、乙两组绵羊 编号为：
无限地增加样本含量，将加大实验规模，延长实验 时间，浪费人力物力。
样本含量不足，检验效能偏低，导致总体中本来具 有的差异无法检验出来。
重复的主要作用
一是可用同一处理内多次重复间的参差不齐的程度来估
计随机误差，如果只有一次观测，则无法估计随机误差；
二是同一处理的多次观测值的平均值可以作为真值的估
计值，设置重复可以估计出试验结论的可靠性；
试验设计
第一章 绪 论
➢ 一、引言 ➢ 二、试验设计方法起源 ➢ 三、试验设计方法的作用 ➢ 四、单因素试验 ➢ 五、多因素试验
试验设计：本章主要内容
1、了解试验设计的概念及其作用 2、掌握试验设计常用的几种方法 3、了解基本试验设计等方法法的概
念和基本原理
本章主要要求
➢ 研究工作的必要手段
实验和试验
2.试验设计的三个基本要素
实验研究的三个基本要素：处 理因素、试验单位和试验效应。
处理因素(treatment factor)
研究者根据研究目的欲施加或欲观察的，能 作用于实验单位并引起直接或间接效应的因素， 称为处理因素，又称试验因素。
处理因素可以是主动施加的某种外部干预(或 措施)，如使用或不使用某种药物等；也可以是客 观存在的，如观察培养基在空气中的污染程度与 季节的关系，“不同季节”就是该实验的“处理 因素”而“季节”这个处理不是人为实施而是客 观存在的。另外如不同温度、治疗方法、用药种 类、用药剂量等都称为处理因素。