2012科研设计-3-实验设计基本方法
实验设计方法-PPT
3、优缺点;
(1)优点;设计方法简单易行,统计分析也简单; 适用面广,不论两组或多组、不管组间样本含 量相等或不等,均可采用这种设计。
(2)缺点;要求实验设计,故实 验所需样本含量相对较多。
变异来源 总变异 组间变异
01 组内变异
表 方差分析结果 SS υ MS F P 281、65 31 141、17 3 47、057 9、38 <0、
140、465 28 5、017
二、配对设计与分析▲
①、概念---就是将受试对象按一定条件配成对 子,再随机分配每对中得两个受试对象到不同得 处理组、
予以注射、以上剂量、种系与笼子三个 因素得分组如下表,试分析不同因素间 有无差别。
表白兔注射不同剂量甲状腺素后得甲状腺体重量(mg)
种系
笼
号
种系 种系
1
2 3 4 5 小计 均数
甲
C65 E85 A57 B49 D79 335 67、0
乙
E82 B63 D77 C70 A46 338 67、6
(k-1)(b-1)
MS区组 MS误差
四、 拉丁方设计与方差分析(110)
一、拉丁方设计▲
1、概念;用r个拉丁字母排成r行r列得方阵,使每行、每列中每个 字母都出现一次,这样得方阵叫r阶拉丁方。按拉丁方得字母、 行与列安排处理及影响因素得试验称为拉丁方试验。
拉丁方设计就是随机单位组设计得进一步扩展,可以考虑3个 处理因素。(也可以1个、2个)
4、方法 :完全随机分组设计方案 示意图
预选对象
按纳入 标准
《科研方法与论文写作》答案
公需科目培训考核之一：《科研方法与论文写作》考试参考资料2012-07-16 单选题1、（C）标志着课题申请通过了有关专家的评审，被科技主管部门正式确认并给予资助。
A.课题规划B.课题申报C.课题立项D.课题方案设计2、（A）的特点是提出新观点、新概念或新模型，侧重理论证明和模拟分析。
A.理论性B.实验性C.描述性D.设计性3、（B）的重点在于实验的设计方案以及对实验结果进行的观察和分析。
A.理论性科研论文B.实验性科研论文C.应用性科研论文D.综合性科研论文4、（A）是测量的正确程度，即测量结果所能显示测量对象所需测量特质的程度。
A.效度B.实度C.信度D.测度5、（D）是对科学问题的提炼、分解及解决的过程。
A.课题规划B.课题申报C.课题立项D.科研过程6、（B）是对某一专题或某一论题具有独到学术观点的著作，它有学术论著、学位论著之分。
A.学术著作B.学术论著C.专题论著D.论文著作7、（B）是发表在国内外正式出版的学术期刊上的文章、通讯或报道，一般包括综述、文章、简讯（简报）等。
A.网络论文B.期刊论文C.学术著作D.会议论文8、（A）是反映客观现实的一种思想，是对研究对象有所断定的一种思维方式。
A.判断B.推理C.想象D.直觉9、（B）是反映论文价值的最直接体现，是评价科研成效的公开尺度。
A.论文撰写B.论文索引C.文献检索D.论文发表10、（A）是科研工作者必备的一种基本技能，是科研工作的重要过程。
A.论文撰写B.论文索引C.文献检索D.论文发表11、（A）是科研选题的使动环节，具有重要的战略意义和指导作用。
A.提出问题B.构建方案C.选题报告D.申报取向12、（A）是科研意义中最基本的意义。
A.创造学术价值B.推动技术进步C.传承科研技术D.促进社会发展13、（C）是人类所拥有的一种智能，是一种高级的形象思维活动。
A.判断思维B.推理思维C.想象思维D.直觉思维14、（B）是通过对学术期刊整体水平的评价，来界定刊载在该期刊上的学术论文水平和质量的评价方法。
科研设计样题
名词解释1、处理因素:根据研究目的认为设置的干预因素，比较干预组和对照组效果从而得到干预因素是否有效的结论。
2、混杂因素：非人为施加但可能会影响实验结果的因素，它在各组别中的分布不均衡。
3、调查研究：是研究者根据研究目的，对特定研究对象群体进行调查，影响被调查者的因素是客观存在的，研究者只能被动的观察和如实纪录。
4、完全随机设计：是将受试对象完全随机分到各组进行组间比较的一种单因素设计方法。
5、拉丁方设计：分别用拉丁方的字母、行和列安排处理因素和影响因素的实验设计成为拉丁方设计。
6、系统抽样：按照一定的顺序，机械地每个若干个观察单位抽取一个观察单位组成样本。
第一观察单位的号有随机的方法得到。
7、临床试验：是以病人为研究对象，比较干预与对照所显示的效果及临床价值的一种前瞻性研究。
8、安慰剂对照：对照组采用无药理作用的假药，在药物剂型和处置上不能为受试者识别，称安慰剂。
有助于避免对照组病人产生与试验病人不同的心理作用而影响结果。
9、分层抽样：先按对观察指标影响较大的某种特征，将总体分为若干个类别，在从每一层内随机抽取一定数量的观察单位，合起来组成样本，这种抽样方法为分层抽样。
10、误差:在实验研究中，由于实验对象的复杂情况以及各种主、客观因素的干扰，使实验结果和真值之间不完全一致，这种差别通常称为误差。
填空1、实验设计的三个要素是受试对象、处理因素、实验效应。
2、实验设计应遵循的原则：随机、对照、盲法、均衡。
3、四种基本的抽样方法有：单纯随机抽样、系统抽样、分层抽样、整群抽样。
4、拉丁方设计要求条件有三个因素、各因素齐水平、各因素间五交互作用。
5、实验设计中常用的对照形式有空白对照、安慰剂对照、实验对照、标准对照。
6、决定样本含量的条件有检验水准、检验效能、总体均数、总体标准差或总体率、总体参数间的差值。
7、进行方差分析的资料要求满足的条件有独立性、正态性、方差齐性。
8、实验研究根据研究对象的不同分为动物实验、临床试验、社区干预试验三类。
实验设计的基本原理
实验设计的基本原则在实验设计中，应当严格遵守对照、随机、重复和均衡四个基本原则。
1、对照的原则1）设立对照的意义设立对照组的的意义在于使实验组和对照组内的非处理因素的基本一致，即均衡可比。
对照的意义还可以用以下符号表达：实验效应是与混在一起的，实验设计的主要任务是如何使能单独显示出来。
设立对照，使实验中两组（或多组）的均衡，即。
这样，实验组的效应就可以显示出来。
：处理因素；与：相同的非处理因素；：与之差；：实验效应，与是与的影响结果；：与之差的效应。
这样，通过对照就消除了非处理因素对实验效应的影响。
2）对照的基本形式对照的形式有多种，可根据研究目的和内容加以选择，常用的有下列几种。
（1）空白对照对照组不施加任何处理因素。
例如，观察某种疫苗预防肾综合征出血热的效果，选择人口数量和构成、发病水平、地理环境、主要宿主鼠类基本相似的两个疫区，一个作为试验区，在人群中接种疫苗，另一个作为对照区，不施加任何干预措施，处理因素完全空白。
这种对照只有在处理因素很强，非处理因素很弱的情况下才能使用。
在临床试验中，一般不用空白对照。
（2）实验对照对照组不施加处理因素，但施加某种实验因素。
如观察赖氨酸对儿童发育的影响，实验组儿童课间加食含赖氨酸的面包，对照组儿童课间加食不含赖氨酸的面包。
处理因素是赖氨酸，非处理因素的面包量两组是相同的。
（3）标准对照不设立专门的对照组，而是用现有标准值或正常值做对照。
在临床试验中常以某疗法为标准对照组，这种对照应注意标准组必须是代表当时水平的疗法，切不可用降低标准组的方法使实验效应提高。
但实验研究一般不用标准对照，因为实验条件不一致，常常影响对比效果。
（4）自身对照对照与实验在同一受试者身上进行，如用药前后作为对比。
一般情况下还要求设立平行对照组。
（5）相互对照这种对照不设立对照组，而是两个或几个试验组相互对照。
例如用莫雷西嗪治疗冠心病、高血压、心肌病和失调症引起的室性早搏时，设立冠心病组、高血压组、心肌病组和失调症组四个治疗组，相互比较它们的疗效。
实验设计的基本方法
实验设计的基本方法
实验设计的基本方法包括确定研究目的、制定假设、选择适当的实验设计，确定实验组和对照组，进行实验前的准备工作，收集数据并进行分析和结果解释。
在确定研究目的时，需要明确研究想要解决的问题或验证的假设；制定假设是为了在实验中进行检验和验证；选择适当的实验设计是为了保证实验结果的可靠性和科学性；确定实验组和对照组是为了对比实验结果的差异性；进行实验前的准备工作包括准备实验材料、设备和人员，并进行实验步骤的训练；最后，在收集数据后进行分析和结果解释，以验证研究的假设或解决问题。
这些基本方法是科学实验设计的重要步骤，能够帮助研究者合理安排实验过程，获得准确可靠的实验结果。
实验设计
失败的实验设计
• 会出现研究对象不敏感、不特异； • 处理因素标准化差、干扰因素过多； • 观测指标主观、片面； • 样本量不足、过多或不齐同，组间条件不均衡；
• 选择指标时，也要考虑到其可行性，即是否具备观测 所选指标的实验条件和技能。
（三）实验设计的基本类型
• 实验设计依据统计分析方法的不同主要分以下 几种类型：
1. 完全随机化设计 2. 配对设计 3. 配伍组设计 4. 交叉设计
1. 完全随机化设计
• 完全随机设计亦称单因素设计，是根据实验要求将全部实验动物 随机地分成若干组，然后再按组实施不同处理的设计。这种设计 保证每只实验动物都有相同机会接受任何一种处理，而不受实验 人员主观倾向的影响。当实验条件特别是实验动物的初始条件相 对一致时，可采用完全随机设计。这种设计能使实验结果受外界 因素的影响基本一致，真实反映出实验的处理效应。
• 完全随机设计的实质是将实验动物随机分组。随机分组的方法有 抽签法、随机数字表法、电脑随机分组法等。
完全随机设计的主要优点： ①设计容易。适用于实验条件、环境、实验动物差异较小的实验。 ②统计分析简单。均可采用t检验或方差分析法进行统计分析。 完全随机设计的主要缺点： ①非实验因素的影响被归入实验误差，实验误差较大，实验的精确
• 在实验研究中，有些主观指标是不可或缺的， 它更能客观地反映出处理因素的效应和实验的 意义；而有些指标来源虽是客观的，但判断却 受主观影响，如X线片、B超、病理切片等。为 了增强主观指标的客观性和减少客观指标的主 观性，在实验设计时，应对指标制定明确的判 断标准，使之更客观化。
【临床科研设计】科研设计的基本原则与三要素PPT
究因素的影响。 随机化是数据统计的前提条件
随机化抽样 (randomized sampling )
普查 目标人群
抽样
总体μ和ρ
代表性？
样本
？推 论
结果
调查实施
随机化抽样的方法
均衡原则：
即各处理组非实验因素的条件基本一致，以消除其影响。
有效的对照：比较的两组除了研究因素外，非研究因素的 分布在实验组和对照组相同。
实验组：F + F11 + F12 + …＋ F1n
Y1
对照组：F + F21 + F22 + … ＋F2n
Y2
F因素的效应：△Y=Y1-Y2 条件是：F11=F21, 且F12=F22, ….. F1n=F2n
括研究因素的强度、频率、给药时间和方法，测 量方法等。
如年龄、吸烟的调查
吸烟的标准
Never smokers were defined as subjects who had never smoked or had smoked fewer than 100 cigarettes in his or her lifetime. Former smokers reported a history of smoking but had stopped at least 1 year before being diagnosed with lung cancer (or 1 year before enrollment in the study, for control subjects). Current smokers were currently smoking or had stopped smoking less than 1 year before being diagnosed with lung cancer (or less than 1 year before enrollment in the study, for control subjects).
《医学科研方法与论文写作》复习题-答题要点
答题要点周卸来老师复习题名词解释1 实验设计：是指科研课题的实施方案与总体设计，包括研究的具体内容、采用的材料方法、研究指标、进度安排与预期的结果。
2 系统误差：是指在一定的实验条件下，由于某种原因使得观测值出现偏差，这种偏差不是随机地分散在真值的两侧，而是具有一定的倾向性、系统性和周期性。
3 动物模型：选择特定的动物，通过一定的处理，使其达到和我们所要研究的疾病、病理、病理生理等状态相同或相近的状态。
4 实验效应：是指处理因素作用于受试对象的反应，是研究结果的最终体现，其通过具体的实验指标来表达。
5 随机误差：是由于一系列有关实验因素的微小随机波动引起的方向不定又可相互抵偿的误差，是在排除了系统误差后仍然存在的误差。
问答题1 医学科学研究的程序是什么，各程序在实施时应注意哪些问题。
答：⑴选题：选题--选题策略模仿:借鉴/延伸/独创⑵科研设计：⑶科研实施：调查、实验、临床观察⑷实验数据的统计分析、总结归纳:2 医学实验的三个基本要素是什么，在设计各基本要素的具体项目时应注意那些问题。
答：⑴处理因素：处理因素的标准化、搜索非处理因素。
⑵实验对象：需合乎实验目的。
⑶实验效应：选择好实验指标是关系研究成败的重要环节。
选择指标的依据是客观性、特异性、灵敏性、精确性。
3 误差的种类有哪些，控制误差的方法有哪些。
种类：系统误差，随机误差，偏倚。
控制误差的方法：1) 随机化、均衡化、交叉的原则、重复试验2)定期、经常校准仪器3) 处理因素标准化4) 实验过程统一标号、统一的记录表格5) 完整的实验记录6) 完善操作人员的技术水平、提高专业素质4 实验设计的基本原则有哪些，如何实施。
对照，随机，重复，盲法5医学科学研究中实验动物的选择原则是什么。
①与人的功能、代谢、结构及疾病特点相似；②遗传背景和已知菌丛明确、模型形状显著且稳定；③解剖、生理特点符合实验要求；④用于特定实验的某些特殊反应。
实验设计题1 某学者偶然发现药物A对治疗糖尿病有效，设计一个实验方案来验证它。
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DWW 0.01ml
DWW 0.01ml
采取某种标准
BWW培养液 1×106 精子/ml 获能精子
来对实验的效应进
1.0ml 1.0ml 1.0ml
行比较、核对或者 验证。以保障不至 于误解实验结果。
1.0ml 1.0ml 1.0ml
创造单变量！
旋涡混匀
孕酮（P）促进获能精子顶体反应实验
孕酮（P）促进获能精子顶体反应实验
经典实验设计的关键在 于控制条件，避免误差。 但是许多复杂情况下， 条件是无法控制的： 田间实验 动物实验 临床实验 ……
Galileo (1564-1642) Galileo (1564-1642)
严格控制条件，避免实验误差
一. 科学实验基本原理
T
E
一. 科学实验基本原理
T
E
复杂实验设计原理
在田间实验中，环境条件往往无 法严格控制，实验数据就必然受到偶 然因素影响，因此要正视误差。此类 实验设计的基本目标，因该是减少偶 然因素影响，并用合适的数学模型 来 然因素影响，并用合适的数学模型来 处理数据。实验设计应遵循三个原则： 随机化，局部控制和重复。 Design of Experiments and Statistical Methods (1934) R. A. Fisher（1890－1962）
单变量：DMSO 单变量：P DMSO 0.01ml P 1mg DMSO 0.01ml
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
单变量：DMSO 单变量：P DMSO 0.01ml P 1mg DMSO 0.01ml
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
空白对照 溶剂对照 DWW 0.01ml 实验 DMSO 0.01ml P 1mg DMSO 0.01ml
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
红/白 球比例 20 / 20 20 / 20 30 / 10 10 / 30
红球 实有 率％ 50 50 75 25
抽 取 次 10 10 100 100
球出现次数 红球 6 4 70 24 白球 4 6 30 76
红球 出现 率％ 60 40 70 24
差异分析和显著性检验
差异不显著 差异显著
红 绿 黄 橙
设法使总体成 为均匀的体系，以 保证样本具有代表 性；随机采样，保 障样本能代表总体 特征。 2 1
1
5 1
8 1
6 1 4 1
A
B
C
D
同样的实验必须 重 复多次，结果必须 能 够再现，否则是不 可靠或不准确的。 重复样本量需要 根 据预实验摸索，组 间 差异大者样本量可 小些，反之亦然。
9 1 7 1 3 1
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
单变量：DMSO 单变量：P DMSO 0.01ml P 1mg DMSO 0.01ml
？！
孕酮：固醇类，溶于DMSO 变量：孕酮＋DMSO
DWW 0.01ml
BWW培养液 1×106 精子/ml 获能精子
取出一个，记录颜色，再放回去； 再取出一个，再记录颜色……
50％红
75％红
25％红
摸球试验
50％红 50％红 75％红 25％红
复杂实验设计原理模型
一. 科学实验基本原理
随机化（randomization） 在全部实验中任何可能 影响结果的顺序因素，必 须一律加以随机化。
摸球试验结果汇总
箱 色
实际无差异 实际有差异
5 1 2 1
8 1
1
6 1 4 1
A
B
C
D
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
1
2 1 6 1
10
3 1 7 1
11
4 1 8 1
12
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
五．开题报告与文献综述 六．论文写作与学术报告 七．范例论文解读（1~3）
福建医科大学生殖科学研究院
福建医科大学硕士研究生《 福建医科大学硕士研究生《医学科研设计》 医学科研设计》课程
一. 概念 实验（Experiment） 试验（Test /Assay） 检验（Test /Assay）
验证/检验假说的过程。 采集事实的方法或过程； 进行实验的方法 采集事实的方法或过程； 测定与标准差距的方法与过程。 发生变化或易于发生变化的因素 相同的实验多次重复所构成的集体 比较、核对或验证实验结果的标准。 一个现象客观上发生的可能性。
一次只变一个因素 一组只有一点不同
青霉素贴片 大蒜汁贴片
不论精密实验还是复杂实 验，在条件许可的情况下， 不同实验体系之间，只允许 存在一个因素的变化 —— 单 变量。其它因素都应该控制 得完全相同。
菌膜
庆大霉素贴片 空白贴片
精密实验设计
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
1
2 1 6 1 10
3 1 7 1 11
4 1 8 1
12
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
10 10
5 1 9 1
5 1 2 1
10
8 1
1 12
6 1 4 1
11
A D
B C
10 12 11
9 1 7 1 3 1
差异不显著：P > 0.05 差异显著：P < 0.05 差异非常显著：P < 0.01
统计学方法引入实验设计
一. 科学实验基本原理
T
E
一. 科学实验基本原理
T
E
复杂实验设计原理
Fisher 设计的指导思想是：误差 既然难于避免，就承认其存在。但我 们要通过巧妙的实验设计来减少误差 对实验的干扰，并用适当的统计学分 析方法提高我们对误差的识别能力， 把真相从纷扰中提炼出来。 Fisher 设计原理普适于田间实验、 动物体内实验、临床医学实验和工程 技术等复杂系统的实验研究。
E
抗菌素贴片
?
科学实验根本原理：T → E
E
琼脂 表面贴片 培养 菌膜
琼脂
空白贴片
一. 科学实验基本原理
T
E
一. 科学实验基本原理
大肠杆菌接种
T
E
青霉素贴片
精密实验设计原理
琼脂
大蒜汁贴片
1. 标准条件 2. 稳定结果 3. 单一变量 4. 必然效应 一次只变一个因素
表面贴片 培养 琼脂 琼脂 Galileo (1564-1642)
设法使总体成 为均匀的体系，以
1.0ml 1.0ml 1.0ml
保证样本具有代表 性；随机采样，保 障样本能代表总体 特征。
旋涡混匀
1.0ml 1.0ml 1.0ml
孕酮（P）促进获能精子顶体反应实验
孕酮（P）促进获能精子顶体反应实验
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
空白对照 溶剂对照 DWW 0.01ml 实验 DMSO 0.01ml P 1mg DMSO 0.01ml
采取某种标准 来对实验的效应进 行比较、核对或者 验证。以保障不至 于误解实验结果。
1.0ml 1.0ml 1.0ml
对照的意义在 于消除或减少误差。 在对动物和人体内 实验尤其重要。
1.0ml 1.0ml 1.0ml
常用设计方法
1. 随机区组设计 2. 拉丁方设计 3. 析因设计 4. 正交设计 5. 序贯设计 ……
复杂实验设计原理
1. 随机抽样 2. 相对控制 3. 重复操作 4. 差异分析 5. 显著检验
Design of Experiments and Statistical Methods (1934)
5 1
♂ ♀
A B
9 1 1 5 9
BWW培养液 1×106 精子/ml
1.0ml 1.0ml 1.0ml
创造单变量！
旋涡混匀
复杂实验设计
孕酮（P）促进获能精子顶体反应实验
获能精子
创造单变量！
旋涡混匀
孕酮（P）促进获能精子顶体反应实验
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
三. 实验设计基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 单变量原则 对照原则 随机化原则 重复性原则 均衡性原则 客观性原则
空白对照 溶剂对照 DWW 0.01ml 实验 DMSO 0.01ml P 1mg DMSO 0.01ml
• • • • • •
空白对照 伴随因素对照 实验对照 标准对照 相互对照 自身对照
菌膜
庆大霉素贴片 空白贴片
严格控制条件，避免实验误差
在几种贴片对细菌生长的影响实验中，除了贴片 所含的成份不同外，所有其它因素都完全相同。
一. 科学实验基本原理