实验设计
实验设计(pdf 98页)
图 1-1
一个系统示意图：Input 输入; Output 输出; Controllable input factors 可控的输入参数 X1,X2,…,Xp; Uncontrollable input factors 不可控的输入参数 Z1,Z2,…,Zq。
DOE-
2
DESIGN OF EXPERIMENTS (DOE): 实验设计
实验设计的目的可能包括: (1)确定哪些参数对响应的影响最大; (2)确定应把有影响的参数设定在什么水平，以使响应达到或尽可能靠近 希望值(On target)； (3)确定应把有影响的参数设定在什么水平，以使响应的分散度(或方差) 尽可能减小。 (4)确定应把有影响的参数设定在什么水平，以使不可控参数（噪声参数） 对响应的影响尽可能减小。
解决这个问题,就是要找到参数 T、C 和 O 的最佳值,以使不含裂纹的弹簧 比例(响应)达到最高。这个问题的最终解决要靠实验。但是,在开始作实验以 前,最好能知道有意义的影响参数的大致数值或范围。如果存在工程方程描述 影响参数与响应之间的关系,可以用计算机模拟来确定这种数值或范围。但如 果没有这种工程方程,便无法利用计算机模拟,这时可以靠找前人总结的有关 工程经验来确定这种数值或范围。教科书、专著、论文、工程手册等文献中 便包含有很多这种工程经验。从有关的工程手册中查到,参数 T、C 和 O 应该 取如下数值:
DESIGN OF EXPERIMENTS (DOE): 实验设计
Design of Experiments （DOE） 实验设计
DOE-
1
DESIGN OF EXPERIMENTS (DOE): 实验设计
Design of Experiments（DOE） 实验设计
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。
课程设计实验报告10篇
课程设计实验报告10篇（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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实验设计方案(10篇)
实验设计方案（10篇）1. 实验名称：植物生长与光照关系研究实验目的：探究不同光照条件下植物生长的变化情况。
实验材料：同种植物、不同光照强度的光源、土壤、水等。
实验步骤：（1）将同种植物分成三组，每组10株。
（2）第一组植物置于自然光照下，第二组植物置于较弱的光照下，第三组植物置于较强的光照下。
（3）每天观察并记录每组植物的生长情况，包括高度、叶片数量等。
（4）实验持续一个月，实验结束后，分析各组植物的生长情况，得出结论。
2. 实验名称：不同水温对鱼类生存的影响实验目的：研究不同水温对鱼类生存的影响。
实验材料：同种鱼类、不同温度的水源、鱼缸等。
实验步骤：（1）将同种鱼类分成三组，每组10条。
（2）第一组鱼类置于正常水温的鱼缸中，第二组鱼类置于较低水温的鱼缸中，第三组鱼类置于较高水温的鱼缸中。
（3）每天观察并记录每组鱼类的生存情况，包括活动频率、食欲等。
（4）实验持续一个月，实验结束后，分析各组鱼类的生存情况，得出结论。
3. 实验名称：土壤类型对植物生长的影响实验目的：研究不同土壤类型对植物生长的影响。
实验材料：同种植物、不同类型的土壤、水等。
实验步骤：（1）将同种植物分成三组，每组10株。
（2）第一组植物种植在沙质土壤中，第二组植物种植在粘质土壤中，第三组植物种植在壤土中。
（3）每天观察并记录每组植物的生长情况，包括高度、叶片数量等。
（4）实验持续一个月，实验结束后，分析各组植物的生长情况，得出结论。
4. 实验名称：不同饲料对家禽生长的影响实验目的：研究不同饲料对家禽生长的影响。
实验材料：同种家禽、不同类型的饲料、养殖环境等。
实验步骤：（1）将同种家禽分成三组，每组10只。
（2）第一组家禽喂养普通饲料，第二组家禽喂养高蛋白饲料，第三组家禽喂养高纤维饲料。
（3）每天观察并记录每组家禽的生长情况，包括体重、羽毛颜色等。
（4）实验持续一个月，实验结束后，分析各组家禽的生长情况，得出结论。
5. 实验名称：不同肥料对植物生长的影响实验目的：研究不同肥料对植物生长的影响。
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。
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。
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妇、儿童在非特殊情况下很少作为干预实验对象。
具体实验设计技术路线见图1。
选题立项 确立实验研究目的 确定实验设计方案
处理因素
处理因素个数
受试对象
受试对象的选择标准
观察指标
指标筛选
处理因素水平
受试对象的数量
实验研究实施 实验数据收集 实验数据统计处理 实验研究结论
指标的测量
处理因素标准化 受试对象随机分组方法 指标的标准化
实验设计
实验设计的基本原则
实验研究。
主要用于研究疾病的诊断、治疗和预防，根据
研究目的主要分为防治性研究和预防性研究试，其 研究对象、观察指标各异。
实验设计
表2 两种不同试验的比较
防治性试验 受试对象 处理因素 患者 药物/新方法 预防性试验 非患者 预防措施 有效率、 保护率、效果指数
评价指标 有效率、治愈率、 (观察指标) 阳（阴）转率 生存率、病死率
原理
方法
使每个受试对象进入两组的概率相等。
随机数字表、旋转金属分币等。
缺点 注意
当受试对象较少时，会出现两组人数
不均衡的现象。
按入院先后顺序交替地将受试对象
分配到两组中，不属于随机化分组。
实验设计
区组随机化
原理
根据受试对象进入试验的时间先后顺
序，将全部病人分成含量相等的若干区组，再随
实验设计
交叉对照
在实验过程中将研究对象随机分为两组，第一 阶段，一组人群给予干预措施，另一组人群为对照 组，随访结束后，经过间隔期再进入第二阶段，两 组对换处理方法，进行随访，最后得出结论。 交叉对照必须保证：第一阶段的干预不对第二 阶段的干预效应有影响。
实验设计
历史对照
以本人或他人过去的研究结果与本次研究结果 作对照。 这种对照形式一般情况下不宜使用。因为组 间可比性差，只有当非处理因素影响较小时方可应 用。如一些恶性肿瘤，过去从来没有治愈过，则可 以用历史对照。
接种任何疫苗和试剂，因素完全是空白的，比较两
组儿童血清学指标（产生抗体滴度的高低）。
实验设计
主要用于所考核的治疗措施非常特殊，如外科 手术，或试验药物的不良反应非常明显，无法使病 人处于盲态的治疗方法。 空白对照的适用条件：处理因素效应很强，非 处理因素作用很弱情况下使用。
实验设计
安慰剂对照
对照组不施加处理因素，但施加某种实验因素。 如研究某种新药的疗效，实验组服用该新药， 对照组服用安慰剂(安慰剂通常以淀粉、乳糖、生理
实验设计
随机原则
实验研究中，受试对象的分组及受试对象的实 验顺序应遵循随机化原则。
随机化的含义就是指分配受试对象时不受实验
者主观意愿的影响。
随机化是保证实验中非处理因素均衡一致的另
一种重要手段。
实验设计
常用随机化分组方法
简单随机化 区组随机化 分层随机化 序贯平衡
实验设计
简单随机化
如“多沙唑嗪对临床高血压病人的临床疗
效分析”，降压药物多沙唑嗪(处理因素)、临
床高血压病人(受试对象)、血压变化(实验效应)。
实验设计
三要素：处理因素；受试对象；实验效应
其他因素 其他效应
处理因素
降压药
受试对象
高血压病人
实验效应
血压值
实验设计
通过实验设计，优化各种实验条件 (随机分组、设立对照、应用盲法等)，可 正确评价处理因素的实验效应。
排除实验中自然变异和非处理因素对观察结果的 影响。 找出综合因素中的主要有效因素。 找出实验的最适条件。
实验设计
设立对照的形式
空白对照 安慰剂对照
标准疗法对照
自身对照
交叉对照
历史对照
实验设计
空白对照
即对照组不施加任何因素。 如，观察某新疫苗，而对照组易感儿童不
实验设计
受试对象
人存在个体差异，选择实验人群时必须严谨。 临床试验是以患者为受试对象，预防试验是以非患 者为受试对象。
患者的选择 自然人群选择
实验设计
患者的选择 诊断标准
应有明确、统一、可靠的诊断标准。
包括疾病的分期、分型、病情程度及急慢性，并且
要有体征、化验及其它检查结果作依据。
选择患者时应包括该病症的各种类型：轻型、
重型、典型的、不典型的等，各类型患者应分别成
组，并注意各类型之间的构成比。
实验设计
排除标准
排除标准。
对不符合要求的受试患者，应有明确的
某因素对研究病症有影响，必须明确排除，如有消化
道出血史者不应作为口服抗炎药物的实验对象。
可能降低随访率的尽量排除。 注意选择临床依从性好的研究对象。 对实验对象可能有害的人群应予以排除，如老人、孕
实验设计
实验设计
实验设计
实验设计
在人为控制或改变受试对象状态的条件下，
阐明受试对象在处理因素作用后所产生的实
验效应。
针对实验三要素—处理因素、受试对象、实
验效应进行周密计划和安排。
实验设计
处理因素
指对受试对象人为施加的外部因素，研究者观察、 研究的因素。 处理因素的性质：物理性、化学性、生物性、社会 心理等。 确定处理因素应注意：
据此可得到？层，每一层内再作区组含量为4 的随机化分配。
实验设计
序贯平衡
思路
假设病人陆续入院，新病人分组可根据该
患者的自身情况和已住院病人的分组情况，以不平
衡指数最小为原则，进行序贯平衡分组。
优点
使每次分配都达到当时情况下的最好平衡
程度，组间可比性以“不平衡指数”测量。
举例
已住院17例病人的分组结果，如下表。现有1例新 病人入院，为病情中等，青年，男性患者，该例应分 配到何组？
对照、随机、重复、盲法，这是鉴定和衡量实验 研究是否科学合理的基本依据。 对照原则 随机原则 重复原则 盲法原则
实验设计
对照原则
实验设计首要原则。设立对照是比较的基础，以
排除实验中非处理因素引起的干扰效应，显露处理因 素的真实效应。
设立对照的意义 设立对照的形式
实验设计
设立对照的意义
盐水等成分制成，不加任何有效成分，但外形、颜
色、大小、味道与试验制剂极为相近)。
实验设计
适用条件
使用安慰剂后对研究对象的身体无影响。 目前尚无有效药物或治疗手段的疾病。对于病情 较重的病人，治疗组和对照组仍应维持相同的常
规治疗 。
病情较轻，或研究周期较短、在观察期内病情不
致恶化的疾病。
病例选择：纳入标准、剔除标准等
人群试验和动物试验既有共性又有区别，实验设计时
应分别实施。
实验设计
实验效应
指处理因素作用于受试对象，后者产生的变化/反应。
实验效应主要通过实验指标反映
(一)选用客观性较强的指标
(二)选用精确性较强的指标
– 准确度(accuracy)或真实性(validity) ：观察值与真值的接近
重复能够反映机遇变异(偶然性因素)的客观真实情
况，可以消除偶发因素产生的偏倚。
实验设计
应用盲法
临床试验中，避免主观因素对结果影响的有效 方法是盲法随访，使受试病人和/或研究执行者不知 道各组受试对象接受治疗的真实内容。 根据是否采用盲法/盲法程度，可分为非盲、单 盲、双盲、三盲。
实验设计
非盲性随访
又称开放试验，即研究者和受试对象都知道分组情况。 如比较手术和内科治疗的效应，评定生活习惯改变对冠
心病发病的影响。
缺点：不能避免主观因素所致的偏倚；被分配在对照组
的患者，易对治疗丧失信心，往往中途退出临床试验。
注意选择客观指标判断疗效。
实验设计
单盲性随访
即研究者知道病人分组情况，而受试对象不知道
实验设计
实验设计模式
处理 有效 实验组 研究 随机 无效 人群 有效 对照组 无效
统 计 分 析
结 论
实验设计
实验设计的内容
专业设计 指运用专业理论技术选择恰当的处理
和结局效应而进行设计，主要阐述实验的创新性和 有用性，体现研究深度和学术水平。
统计设计 指运用统计学方法进行设计，目的是
减少或控制误差。
分清处理因素和非处理因素； 处理因素应标准化：处理因素的强度、施加方法等对实验
结果有较大影响，实验设计时应严格限制，实施标准化。
实验设计
受试对象
指人或动物（包括动物的器官、组织）。以人为受试 对象的称为人群试验，以动物为受试对象的则称动物 试验。
动物选择：种类、品系、年龄、体重、窝别、营养等
研究设计者来安排和控制全部试验。
优点：可大大减少来自研究观察者和受试对象两
方面的主观因素所致的偏倚。 缺点：程序较复杂，可行性较差；一旦出现意外， 较难及时处理，往往盲法有被破坏的危险。在设计阶 段应慎重考虑方法的可行性。
实验设计
三盲性随访
不但研究观察者和受试对象不了解分组情况，且
资料分析者也不了解分组情况。
程度。
– 精密度(precision)或可靠性(reliabiliy)：重复观察时观察值与
其均值的接近程度。
实验设计
三要素之间的关系
因素
评估 作用
效应
产生
对象
实验设计
实验设计
实验设计原理
实验设计的内容
实验设计的基本原则
实验设计主要类型 防治性研究的评价（标准）原则
实验设计
实验原理
应用正确的研究方法阐明处理因素作用于 受试对象的真实实验效应。
机分配。
优点
克服单纯随机化分配时两组例数不平衡的