实验设计的意义、原则与基本内容
实验设计原则
• 不能用安慰剂对照时，可用标准对照。即用公 认的标准疗法(或常规疗法)作对照。
• 例如：试验人参皂甙的抗心肌缺血作用，可用 已知的有效药物普萘洛尔或长效硝酸酯类作对 照。
5、历史对照与正常值对照
• 历史对照：是将研究者以往的研究结果或文 献上他人的研究结果与本次研究结果作对比
• 缺点：难以实现前后的一致性，违背实验设 计的均衡性原则，一般不主张采用。 • 采用正常值作对照也存在如何均衡的问题， 应用时要注意指标应无波动性，不受时间和 地域的影响。
实验设计原则
“预事则立， 不预则废” 主讲人：吴成秋 公共卫生学院卫生学教研室
实验设计的目的和任务
•实验设计的目的
1.有目的、有计划、有步骤地进行实验，严格 按设计要求来实施。 2.最大限度地减少实验误差，避免错误结论。 3.节省时间、样本、经费开支，减少人力物力 财力，以相对少的付出，获得相对高的效率。
受试效应
指标选择要注意： ①指标的关联性 ②指标的客观性 ③指标的灵敏性 ④指标的精确性 ⑤指标的特异性
实验设计原则
对照原则 随机原则 重复原则 均衡原则 盲法原则
例:某医师为了研究某中药的利尿作用，随机抽 取10名健康人进行研究，结果10名健康人服用该
中药煎剂后2小时内较未服药前尿量平均增加
计量资料多组比较样本量确定
k 2 2 2 n ( si / k ) / ( xi X ) /(k 1) i 1 i 1 k
完全随机设计时值计算法
• 式中n为各组所需样本例数，xi和si分别为第i个样 本的均数和标准差的初估值，X= x / k ，k为组数。
计量资料两组间比较样本量估计
例三： 研究黄芪与生血散对粒细胞减少症的疗 效，据以往经验黄芪可升1000个/l生血散可升
医学研究中的随机对照实验设计
医学研究中的随机对照实验设计一、引言医学研究是为了提高人类健康和治疗方法的发展而进行的科学探索。
在进行药物疗效评估和新治疗方法验证的过程中，随机对照实验设计被广泛运用。
本文将详细介绍医学研究中随机对照实验设计的意义、原则及其常见类型。
二、随机对照实验设计的意义1. 降低偏倚随机对照实验设计能够通过将参与者随机分配到不同组别中，减少与患者特点相关的偏倚因素，从而更客观地评估不同干预手段之间的差异。
2. 提高内部有效性由于被试者在组间比较时被随机分组，使得各组人口特征相似，其他变量相等。
这可以减少混杂因素的干扰，使结果更加可信。
3. 增强外部有效性适当地选择参与者，并将其分为干预组和对照组，能够保证结果具有一定的可推广性，从而提高外部有效性。
三、随机对照实验设计的原则1. 随机分组将参与者随机分配到不同组别中，以保证各组之间的人口特征、其他干扰因素等具有可比性。
常用的随机方法有简单随机抽样和分层随机抽样等。
2. 对照组设置对照组是指接受标准治疗或不干预的一组参与者。
通过与干预组进行比较，可以评估新治疗方式是否有效。
常见的对照设计包括无处理对照、安慰剂对照和活性药物对照等。
3. 盲法应用为了减少评估结果产生的偏差，采取盲法方法来确保医生、患者和评估者在实施或观察过程中不知道干预措施。
常见的盲法有单盲法、双盲法和三盲法等。
四、随机对照实验设计的常见类型1. 平行设计试验参与者被随机分配到两个或多个干预组，并且每个干预组各自接受特定的治疗方式或药物。
此设计常用于知名药物与新型药物进行比较。
2. 交叉设计试验参与者被分为多个序列，每个序列中包含一个干预组和一个对照组。
每个参与者将接受干预和对照条件下的治疗，不同治疗间有洗脱期。
此设计常用于涉及长期治疗的研究。
3. 因子设计试验通过同时考察多个因素的影响，来评估药物或治疗方法在多种变量下的作用差异。
其目的是为了找出相互之间的交互作用，并确定最佳的药物组合。
4. 集群随机对照实验集群随机对照实验根据区域、社区或团体进行随机分组，比较不同随机分组所接受干预措施后产生的效果。
实验设计与数理统计 第一部分
3.标准对照
用现有的标准疗法或药物作对照。如观 察某药治疗肺炎的疗效时，实验组用该药治 疗，对照组可用青霉素或其他有效抗生素作 对照。
3.重复原则
• 重复的三种情形 1. 重复实验 在相同的实验条件下，做多次的独立实 验。这里的 “独立”是指要用不同的个体或样品做实验，而不 是在同一个体或样品上做多次实验。 2. 重复取样 从同一个样品中多次取样，测量某定量 指标的数值。(平行) 3. 重复测量 对接受某种处理的个体，随着时间的推 移，对其进行多次观测。 重复的意义
4．均衡原则
均衡原则又称齐同对比原则，指实验组和对照组或各实 验组之间，除了处理因素以外，其他一切条件应尽可能 相同或一致。(幼儿园大班小班) 例:某研究者欲评价多糖铁复合物治疗儿童轻度缺铁性贫血 的疗效，在城北小学抽取60名确诊为轻度缺铁性贫血的 儿童，服用多糖铁复合物为实验组；在城南小学抽取60 名确诊为轻度缺铁性贫血的儿童，未服用多糖铁复合物 为对照组，观察指标是血红蛋白含量。结果城北小学比 城南小学血红蛋白含量有明显提升，故认为多糖铁复合 物有升血红蛋白作用，能有效治疗缺铁性贫血。 (1)该研究者遵循的均衡原则是否合理？为什么？
系统误差
•
系统误差是指在一定试验条件下，由某个或
某些因素按照某一确定的规律作用而形成的误差。
• 系统误差的大小及其符号在同一实验中是恒
定的，或在试验条件改变时按照某一确定的规律
变化，当试验条件一旦确定，系统误差就是一个 客观上的恒定值，它不能通过多次试验被发现，
也不能通过取多次试验值的平均值而减小。
实验设计的基本原则
三、盲法原则
——指按试验方案的规定，不让参与研究的受试对象和(或)观察者、其他有关人员知道研究对象的分组情况，不知道研究对象接受的是试验措施还是对照措施，这种试验称为盲法试验。
——目的是为了避免研究者或(和)研究对象的人为主观因素对研究结果的影响，以保证研究结果的真实性。
中等动物(兔、豚鼠) 10～20只 急重病死亡率高的如休克、心衰、肾衰、呼吸衰竭 30～50例
小动00例
血清流行病学调查 300～600例
一般流行病学调查和正常值调查 1000例以上
恶性肿瘤的流行病学调查 10万人以上
⑶药物溶媒对照：
药物的溶媒是有些是有药理作用的。
中草药难溶成分常用二甲亚砜助溶或溶解，应该用同等量/浓度的溶媒作对照，以防误将溶媒的作用当作药物的作用，得出假阳性结果。
⑶pH对照：
植物药粗提出物常呈酸性反应，作离体哺乳动物心脏或血管灌流时可扩血管而增加冠脉流量。
应该用同一pH值的灌流液作对照，否则也可能得到非特异性的假阳性结果。
对照的要求
⑴对等：除处理因素外，对照组要具备与实验组对等的非处理因素。
⑵同步：在研究过程中对照组与实验组始终处于同一空间和同一时间。
⑶专设：任何一个对照组都是为相应的实验组专门设立的。
㈠空白对照与实验对照
⒈空白对照——是指不给任何处理或干预措施的对照。
⒉实验对照
——是指采用与实验组操作条件一样的干预措施。
⒈公开(公开试验)
即研究者和研究对象均知道分组情况。有些研究是一定要用公开法的，如比较手术治疗与药物治疗的效果时，对照组不可能使用假手术来掩饰。
公开试验的优点是易于实施，易发现试验过程中出现的问题，并能及时处理。它的主要缺点是易产生观察性偏倚。
实验设计的原则和基本方法
实验设计的原则和基本方法张运安实验设计是高中生物的一个重要内容，既能考查学生运用所学生物知识解决实际问题的能力，又能考查学生的创新思维能力；既是每年高考的必考内容，又是中学生物教学和学生学习的薄弱环节。
现简要归纳一下中学生物中的实验设计的主要原则和基本方法。
1. 对照性原则在实验设计中，一般都要设置对照组。
通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。
通常采用空白对照的原则，即不给对照组以任何处理因素。
但是要注意，不给对照组以任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组也要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素而已。
2. 随机性原则实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。
这样做可以：消除或减少系统误差，使显著性测验有意义。
平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。
3. 平行重复原则平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。
任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。
4. 单因子变量原则单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。
除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。
1. 了解题目要求看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果。
2. 明确实验目的原理明确实验到底要解决什么问题，要用到生物学上的什么原理。
3. 确定实验思路就是根据原理对实验做出假设，并对可能产生的现象做出预测，并充分利用实验材料设计实验思路。
4. 设计实验步骤根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验步骤。
要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用，怎样运用，并且还要注意以下两点：一是题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。
5. 记录实验现象和数据在实验中，将观察到的现象如实、准确地记录下来。
实验设计原则
实验设计原则什么是实验设计实验设计是指为了解决科学问题或测试某个假设而制定的一系列实验方案和设计原则。
在科学研究中，实验设计起着非常重要的作用。
合理的实验设计可以确保实验结果的可靠性和可重复性，进而推进科学的发展。
实验设计原则的重要性实验设计原则是指在进行科学实验时应遵循的一些基本原则。
遵循实验设计原则可以提高实验的质量和效率，确保实验结果的准确性和可靠性。
合理的实验设计原则不仅能够帮助科学家减少实验的时间和资源的浪费，还能够避免产生虚假的结果和误导性的结论。
实验设计原则的具体内容1. 明确研究目的和问题在进行实验设计之前，需要明确实验的研究目的和要解决的科学问题。
明确的研究目的和问题可以帮助科学家选择适当的实验方法和设计方案，避免实验过程中的偏差和误解。
2. 确定适当的实验组和对照组实验组是接受特定处理或干预的实验对象，对照组是没有接受任何处理或干预的实验对象。
为了保证实验结果的可靠性，实验设计必须包含适当的实验组和对照组，并且对照组要与实验组在其他条件上尽可能保持一致。
3. 选择合适的样本大小和样本选择方法样本大小和样本选择方法直接影响实验结果的可靠性和推广性。
科学家需要根据实验的目的、研究对象的特点和实验条件等因素，选取合适的样本大小，并采用随机抽样或其他适当的样本选择方法。
4. 控制实验条件和变量实验条件和变量的控制是实现实验的可重复性和结果的比较性的关键。
科学家需要仔细记录和控制实验过程中的各种条件和变量，确保实验的可控性和可靠性。
5. 使用适当的统计方法统计方法是分析实验数据和判断实验结果的重要工具。
科学家需要根据实验设计的特点和数据的属性，选择适当的统计方法进行数据处理和结果分析。
合理的统计方法可以帮助科学家准确地评估实验结果的有效性和重要性。
6. 仔细记录和报告实验过程和结果实验过程和结果的记录和报告是保证实验可重复性和结果可验证性的重要环节。
科学家需要详细记录实验设计、实验过程、数据采集和处理方法等信息，并清晰准确地报告实验结果、分析和结论。
高中生物实验设计的一般原则
高考复习高中生物实验设计的一般原则及规律技巧一、实验设计的一般原则（原则名称及其作用或意义常作为填空题考点）１．科学性原则指在设计实验时必须有充分的科学依据，即要以前人的实验、方法和自己的实验为原则，不能凭空想象。
即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验手段的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理及有关的生物学知识，或其他学科领域的基本知识。
２．单一变量原则⑴变量类型A：实验变量与反应变量实验变量亦称自变量,指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。
反应变量亦称因变量或应变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
二者之间是前因后果的关系。
实验的目的就在于获得和解释前因与后果。
如比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验自变量：催化剂种类（Fe3+和过氧化氢酶）因变量：气泡产生速度，卫生香燃烧程度观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原的实验自变量：外界溶液的浓度（高渗及低渗溶液）因变量：质壁分离（液泡失水缩小、颜色变浓、原生质层与细胞壁分离）；质壁分离复原（液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状）植物向性运动的实验设计和观察自变量：①是否单侧光照（黑暗、单侧光照、均匀光照）②改变幼苗的空间位置以接受重力影响因变量：①幼苗的弯曲状况；②根的弯曲方向B：无关变量与额外变量无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。
由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。
它们之间也是前因后果的关系。
但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。
例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。
如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。
在验证温度对酶活性的影响的实验中，就必须控制pH值、底物量和酶量的相等，只改变单一变量 -------温度，观察不同温度下酶活性的差异。
系列实验10实验设计的原则-单一变量原则
一个变量发生变化。
02
在数据收集阶段，应采用适当的统计学方法对数据进
行处理和分析，以得出可靠的结论。
03
在数据收集过程中，应注意数据的准确性和完整性，
并遵循伦理和法律规范，保护受试者的权益和隐私。
03 单一变量原则的优点和局 限性
提高实验的准确性和可靠性
确保实验结果的可
信度
通过控制单一变量，可以减少其 他因素的干扰，从而更准确地评 估实验变量的影响。
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外部效度问题
由于实验中仅控制一个变量，因此实验结果可能无法推广到现实 生活中的复杂情况。
忽视其他因素的影响
单一变量原则可能导致忽视其他重要因素的影响，从而低估实验 效果的真实性。
04 单一变量原则的实例分析
实例一：化学反应速率的影响因素
总结词
控制单一变量是化学实验设计的基本原则，通过控制单一变量，可以研究其他因 素对化学反应速率的影响。
详细描述
为了研究某一环境因素（如噪音、光线等）对动物行为的影响，需要保持其他环境因素 不变，只改变这一因素。例如，在研究噪音对鸟类鸣叫行为水平，观察鸟类鸣叫行为的变化。通过这种方法，
可以更准确地分析不同环境因素对动物行为的具体影响。
05 结论
对比实验效果
在单一变量原则下，实验组和对 照组的差异仅在于一个变量，使 得对比实验效果更加明显。
避免混淆因素
控制单一变量可以避免混淆因素 对实验结果的影响，使得实验结 果更加清晰和易于解释。
简化实验操作和数据分析
01
减少实验操作难度
通过控制单一变量，可以减少实 验操作的复杂度，使得实验过程 更加简便。
02
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实验设计的意义、原则与基本内容[关键词] 健康网讯: 一、实验设计的意义实验设计是科学研究计划内关于研究方法与步骤的一项内容。
在医学科研工作中，无论实验室研究、临床疗效观察或现场调查，在制订研究计划时，都应根据实验的目的和条例，结合统计学的要求，针对实验的全过程，认真考虑实验设计问题。
一个周密而完善的实验设计，能合理地安排各种实验因素，严格地控制实验误差，从而用较少的人力、物力和时间，最大限度地获得丰富而可靠的资料。
反之，如果实验设计存在着缺点，就可能造成不应有的浪费，且足以减损研究结果的价值。
总之，实验设计是实验过程的依据，是实验数据处理的前提，也是提高科研成果质量的一个重要保证。
二、实验设计的原则实验设计有属于专业方面的，有属于统计方面的。
从统计方面说，主要应当考虑对照、重复、随机化等问题，这就是所谓实验设计的三原则。
其具体内容我们将在第二、三、四节介绍。
三、实验设计的基本内容（一）拟定相互比较的处理所谓处理，指的是在实验研究中欲施加给受试对象的某些因素。
如营养实验的各种饲料，治疗某病的几种疗法或药物，药理研究中某药的各种剂量等。
在实验的全过程中，处理因素要始终如一保持不变，按一个标准进行实验。
如果实验的处理因素是药物，那么药物的成份、含量、出厂批号等必须保持不变。
如果实验的处理因素是手术，那么就不能开始时不熟练，而应该在实验之前使熟练程度稳定一致。
（二）确定实验对象及数量这里指的是实验所用的动物或活体组织标本等。
在实验设计中，要根据实验观察的目的与内容，明确规定采用什么样的实验对象，实验对象中的每个实验单位必须具备的条件与要求，以保证受试对象的一致性。
实验对象需要有一定的数量，例数不能太少，也不宜过多。
如何估计例数，详见第四节。
（三）确定将各实验单位分配到各种处理中去的原则这主要是随机分配或随机化问题。
第三节将介绍几种常用的随机分组方法。
（四）拟定观察项目和登记表要根据研究目的和任务，选择对说明实验结论最有意义，并具有一定特异性、灵敏性、客观性的观察项目。
必要的项目不可遗漏，数据资料应当完整无缺；而无关紧要的项目就不必设立，以免耗费人力物力，拖延整个实验的时间，尔后，要按照观察项目之间的逻辑关系与顺序，编制成便于填写和统计的登记表，以便随时记录实验过程中获得的数据资料。
同一项目的度量衡单位必须统一符号（如+、++、+++等），应有明确的定义。
（五）拟定对资料整理分析的预案这就是对将获得的数据资料准备如何进行整理？要计算哪些统计指标？用什么统计分析方法？事先必须有个初步的设想。
例如对计数资料，是计算率还是百分比？若计算率，分子是什么？分母是什么？各组同一项目的某个率或百分比如何进行比较？又如对计量资料，是计算算术均数、几何均数还是中位数？同一项目各均数间应采用什么方法作比较？切忌实验设计时不认真考虑，实验过后拿数字去找统计方法。