实验设计的原理和方法讲解
生物实验设计原则和方法
3. 单一变量原则
单一变量原则是实验步骤设计中非常重要 的原则.它有两层意思:一是确保"单一变量" 的原则.它有两层意思:一是确保"单一变量" 的实验观测,即不论一个实验有几个实验变量, 的实验观测,即不论一个实验有几个实验变量, 都应做到一个实验变量对应一个反应变量; 都应做到一个实验变量对应一个反应变量;即 控制其他因素不变,只改变其中某一变量, 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. 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, 欲处理的实验因素外,其他实验条件要求做到 前后一致. 前后一致.
二,实验设计的基本方法
1,明确题目要求: 解题首先要明确题意,只有明确题意才能方向明确,少走弯路.看清题意是要求设计实验 方案,步骤还是分析实验结果. 2,明确实验目的和实验原理: 明确实验到底要解决什么问题,要用到生物学上什么原理.它是实验科学性的保证. 3.确定实验思路: 就是根据原理对实验作出假设,并对可能产生的现象作出预期,并充分利用实验材料设计 实验思路.实验大致可分为观察实验,验证实验,定性(量)分析实验,模拟实验,探究性实 验等.根据题目要求我们可以把实验归类,根据不同的实验可以选用不同的方法,要不要控制 变量,要不要设置对照等. 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操作步骤.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,要注意: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.由于 实验设计是一种开放性试题,可能存在多种实验步骤,但一般应遵循以下几个要求:简便性, 可行性,安全性和精确性. 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.除了用文字进行记录外,还可以用数据 或符号进行记录. 6,分析得出结论: 根据实验观察的现象和记录的数据,通过分析,计算,图表,推理等处理,归纳出一般概 括性判断,并用文字,图表,绘图等
实验设计方法
实验设计方法实验设计方法是科学研究中非常重要的一部分，它可以帮助研究人员确定实验的目的、方法和结果分析。
在科学研究中，实验设计方法可以帮助研究人员准确地获取数据，并对数据进行合理的解释和分析。
本文将介绍实验设计方法的基本概念、原则和步骤，以及在实际科学研究中的应用。
实验设计方法的基本概念。
实验设计方法是科学研究中确定实验目的、方法和结果分析的一种系统方法。
它包括实验的设计、实施和结果的分析，是科学研究中非常重要的一部分。
实验设计方法的基本概念包括实验目的、实验变量、实验设计和实验结果分析。
实验目的是实验设计的出发点，它明确了实验的目标和意义。
实验变量是实验中需要研究的因素，它可以是自变量或因变量。
实验设计是确定实验的方法和步骤，包括实验的设计方案、实验的步骤和实验的过程。
实验结果分析是对实验结果的处理和分析，包括数据的收集、整理和分析。
实验设计方法的原则。
实验设计方法有一些基本的原则，包括实验的可重复性、实验的随机性、实验的对照性和实验的统计性。
实验的可重复性是指实验结果可以被其他研究人员重复。
实验的随机性是指实验的过程和结果是随机的，不能被预测。
实验的对照性是指实验中需要设置对照组，以便对实验组的结果进行比较。
实验的统计性是指实验结果需要进行统计分析，以确定结果的显著性和可靠性。
实验设计方法的步骤。
实验设计方法包括一系列的步骤，包括确定实验目的、选择实验变量、设计实验方案、实施实验和分析实验结果。
确定实验目的是实验设计的出发点，它明确了实验的目标和意义。
选择实验变量是确定实验中需要研究的因素，它可以是自变量或因变量。
设计实验方案是确定实验的方法和步骤，包括实验的设计方案、实验的步骤和实验的过程。
实施实验是按照实验方案进行实验的过程。
分析实验结果是对实验结果的处理和分析，包括数据的收集、整理和分析。
实验设计方法在科学研究中的应用。
实验设计方法在科学研究中有着广泛的应用，包括生物学、化学、物理学、地球科学、环境科学等领域。
运动人体科学实验原理与方法
运动人体科学实验原理与方法运动人体科学实验是一种可以帮助研究运动生理学、运动心理学、运动营养学等领域的实验方法。
其基本原理是通过科学、系统、可控的实验设计和操作，获取关于运动人体生理、心理、营养等方面的数据信息，以此来理解和探究人体在运动中的生理和心理变化。
在运动人体科学实验中，主要包括以下方法和技术：1. 测量和控制运动负荷：运动负荷是指运动过程中肌肉所承受的力量和压力，是影响人体生理和心理变化的重要因素。
因此，在运动实验中，需要准确地测量和控制运动负荷，以保证实验结果的可靠性和有效性。
2. 测量和分析生理指标：在运动人体科学实验中，可以通过测量和分析生理指标来了解人体在运动中的生理变化，如心率、血压、血糖、血乳酸等。
这些生理指标可以反映出运动的强度、持续时间、耐力等方面的情况。
3. 测量和评估心理指标：运动不仅会影响人体的生理变化，还会对心理产生影响。
因此，在运动人体科学实验中，还需要测量和评估心理指标，如情绪、注意力、压力等，以了解人体在运动中的心理变化。
4. 运动模型的建立和分析：在运动人体科学实验中，可以通过建立运动模型来研究人体在运动中的机理和变化规律。
这种模型可以是数学模型、计算机模型或实验模型等，通过对模型的分析和测试，可以揭示出运动中的一些关键因素。
5. 数据分析和统计处理：运动人体科学实验所得到的数据需要进行分析和统计处理，以便得出结论。
常用的方法包括描述性统计、方差分析、回归分析等。
运动人体科学实验的原理和方法是非常复杂和专业的，需要具备较高的科学素养和专业知识。
同时，也需要依据实验目的和研究问题进行科学、系统的实验设计和操作，提高实验结果的可靠性和有效性。
均匀试验设计的原理及使用方法
均匀试验设计的原理及使用方法均匀试验设计（Uniform design）是一种寻求试验样本的最优分布，以保证观测数据具有较高的效果评价准则的设计方法。
其原理是通过确定试验点的位置，使得参数的估计结果更加准确，并且使得试验结果对可能存在的误差具有较高的容忍能力。
1.确定试验因素和水平：首先确定试验中的自变量（也称为因素）和它们的水平。
自变量是参与试验的控制变量，水平是每个自变量可能取值的范围。
2.确定试验点数目和试验空间：确定试验所需的样本数目和试验空间的范围。
样本数目是试验中所需的试验点的数量，试验空间是试验点的取值范围。
根据试验目的和可用资源，确定试验点数目和试验空间的大小。
3.建立均匀分布设计：使用数学方法，根据试验点数目和试验空间的大小，建立均匀分布设计。
均匀分布设计的目标是使得试验点在整个试验空间内的分布均匀。
4.进行试验数据的收集：按照均匀分布设计，在试验空间内选择试验点，并进行试验数据的收集。
试验数据可以是连续的数值数据、离散的分类数据或者有序的数据。
5.进行试验数据的分析：使用统计方法对试验数据进行分析，计算试验因素与响应变量之间的关系。
可以使用回归分析、方差分析等方法，对试验结果进行解释和理解。
使用均匀试验设计的优点包括以下几个方面：1.减少试验样本数量：均匀试验设计可以通过有效分布试验点，减少所需的试验样本数目。
这样可以节省实验资源和时间成本。
2.提高试验效果评价准则：均匀试验设计可以使得试验结果对误差具有较高的容忍能力，提高试验效果评价准则的可靠性和准确性。
这样可以更好地评估和优化试验结果。
3.保证试验的可比性：均匀试验设计可以保证试验点在整个试验空间内的分布均匀，从而使得试验样本具有较高的代表性和可比性。
这样可以更好地进行跨试验的对比和推广。
总之，均匀试验设计是一种优化试验样本分布的方法，可以提高试验效果评价准则的可靠性和准确性，减少试验样本数量，保证试验结果的可比性。
在实际应用中，根据试验目的和可用资源情况，可以选择适当的均匀试验设计，并按照上述步骤进行设计和分析。
《实验设计基本方法》PPT课件
绪言
我国优化试验设计方法
■60末期代,华罗庚教授在我国倡导与普 及的"优选法",如黄金分割法、分数法和斐波 那契数列法等.
■数理统计学者在工业部门中普及 "正交 设计"法 .
■70年代中期,优选法在全国各行各业取 得明显成效.
■1978年,七机部由于导弹设计的要求,提出了一个五因素的试验, 希望每个因素的水平数要多于10,而试验总数又不超过50,显然 优选法和正交设计都不能用,随后,方开泰教授〔中国科学院应 用数学研究所〕和王元院士提出 "均匀设计"法,这一方法在导 弹设计中取得了成效.
■上世纪40年代,在二次世界大战期间,美 国军方大量应用试验设计方法.
■随后,和对试验设计都作出了杰出的贡献,使该分支在理论上日趋 完善,在应用上日趋广泛.
■50年代,日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设 计表格化,在方法解说方面深入浅出为试验设计的更广泛使用作 出了众所周知的贡献.
绪言
试验设计在工业生产和工程设计及科 学研究中能发挥重要的作用,例如：
■提高产量
■减少质量的波动,提
高产品质量水准
验周期
■大大缩短新产品试
■降低成本
■延长产品寿命
一、实验设计的3个要素
实验因素、实验单位、实验效应是实验设计 的3个要素.
它们在实验中是不可缺少的,在实验设计时 必须认真予以考虑.
其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差.
最好通过一些预实验,初步筛选实验因素并确定取哪些水平较合适, 以免实验设计过于复杂,实验难以完成.
实验因素所作用的对象称为实验单位. 如用小鼠做实验,小鼠就是本次实验的实验单位,或
称为受试对象；若用小鼠肝细胞做实验,其表现形 式叫样品〔有时一个样品由若干只鼠的肝细胞混合 而成〕. 一个样品就是一个实验单位.不同性质的实验研究 需要选取不同种类的实验单位,一个完整的实验设 计中所需实验单位的总数称为样本含量. 最好根据特定的设计类型估计出较合适的样本含量. 样本过大或过小都有弊端.
试验设计的基本原理和方法
第一节实验设计的基本原理和方法一．实验设计的基本程序实验设计是通过学生自行设计实验去了解科学研究的基本过程，其主要功能是训练学生的实验研究能力。
它对加深理解课堂讲授的已知规律和应用已知规律去探讨研究未知世界有重要作用。
因此指导学生完成一个好的实验设计对培养研究型、创造型人才有重要的意义。
实验研究基本程序大致包括立题、实验设计、实验和观察、实验结果处理和分析及得出研究结论。
（一）立题立题是确定所要研究的课题，是研究设计的前提，决定研究方向和内容。
立题的过程是创造性的思维过程，它包括选题和建立假说。
1．选题一个好的选题应该具有目的性、创新性、科学性及可行性。
目的性是指选题应明确、具体地提出要解决的问题，必须具有明确的理论或实际意义。
选题越具体明确，说明选题者的思维越清楚。
创新性是指发现新的规律和现象，提出新见解、新技术、新方法和新理论，或是对原有的规律、技术或方法进行修改完善。
科学性是指选题应有充分的科学依据，要与已证实的科学理论和科学规律相符合。
一个好的选题必须符合自然科学的基本原理，不应脱离科学规律作无根据的胡思乱想。
可行性是指选题应考虑研究者的技术水平和所在实验室客观条件，去选择力所能及的课题。
要综合考虑研究者的学术水平、技术水平和实验室条件及研究基础，盲目地求大、求全和求新最终只能纸上谈兵，无从下手。
因此，选题过程中要查阅大量的文献资料和实验资料并进行分析研究，了解前人和别人对有有关课题已做的工作、取得的成果和尚未解决的问题。
只有充分了解最新的研究进展和动向，在进行综合分析的基础上，找出研究课题的关键，从而建立假说及确定研究课题。
2．假说的建立假说是预先假定的答案或解释，也是实验研究的预期结果。
科学的假说是关于事物现象的原因、性质或规律的推测，其建立需要运用对立统一的观点进行类比、归纳及演绎等一系列逻辑推理过程。
一旦课题选定后，就要建立这个课题的假说，假说是课题研究重要的思想理论准备，是实验设计的前提和依据，在假说的指导下，实验设计就更具有目的性、计划性和预见性，就可全方位的周密、细致地安排实验设计的各个方面。
实验设计方案_1
实验设计方案实验设计方案4篇实验设计方案篇1 思考：蜡烛纸杯灯为什么会转动?材料：纸杯2个、牙签1支、蜡烛1支、胶带1卷、绳子1根、剪刀1把操作：1、取一纸杯，在杯身对称处各剪开一个方形大口，在杯底固定上蜡烛，作为灯的底座。
2、另一个纸杯则在杯身约等距离位置剪出三四个长方形的扇叶，在杯底中央处穿上绳子，并用牙签棒固定，作为灯的上座。
3、将两个纸杯上下对口用胶带贴好固定。
4、点上蜡烛，拉起绳子，看看有什么现象产生。
讲解：1、蜡烛燃烧的时候，火焰尖端多呈朝上的方向。
2、空气受热会上升，然后沿着上方纸杯的扇叶口流动，因而造成旋转的现象。
创造：你能让蜡烛纸杯灯向相反的方向转动吗?注意：注意蜡烛燃烧时的安全!实验设计方案篇2 一、研究问题：任务驱动教学法在中学信息技术课程教学中的应用对学生综合能力提高的作用二、实验处理：对比性实验：普通班与实验班的对比等组实验：普通班与实验班的对比三、实验变量1、实验自变量X=中学信息技术课程中任务驱动教学法的使用2、实验因变量Y1=获取信息的能力Y2=合作学习的能力Y3=对信息评价的能力Y4=反省认知的能力Y5=自我评价的能力3、干扰变量及其控制干扰变量：(1)学生信息技术素养和技术水平的不同(2)任务驱动教学过程中任务的设计、使用的合理性与正确性。
(3)学生与他能力的变化发展对这五种能力的影响。
干扰变量的控制：(1)为了确保信息技术课程教学效果的提高是由于任务驱动教学方法的使用的作用而不是其它因素的作用，本实验研究过程中采用等组对比实验。
(2)为避免由于任务驱动教学中任务的设计不合理而对实验效果产生影响，在进行实验前应由教学设计专家、学科带头教师和学生对设计的任务的合理性进行论证，布尔什确保任务的合理性。
(3)为降低其它因素对教学效果的影响，先对学生的确基本学习能力、信息素养和计算机技术水平等因素进行调查分析，并对其它教学方法在教学中的应用所产生的效果作预测分析，最终对教学效果进行分析时加以考虑并予以排除。
pt-qpcr实验原理-概述说明以及解释
pt-qpcr实验原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述PT-qPCR（Probe Taqman-based quantitative polymerase chain reaction）是一种通过结合probe与TaqMan PCR技术相结合的实时定量PCR方法。
相比传统的PCR技术，PT-qPCR具有更高的灵敏度、更准确的定量结果和更广泛的适用范围。
PT-qPCR主要通过供体微粒标签的探针，与靶标DNA序列上的特定区域进行互补杂合，从而实现对目标基因的定量检测。
在PCR反应中，探针的5'端标记有荧光团，3'端带有荧光吸收器，当探针与靶标DNA序列相结合时，其荧光信号会增加。
通过实时的监测荧光信号的强度，可以确定靶标DNA的相对丰度。
PT-qPCR具有许多优点。
首先，它可以在PCR反应过程中进行实时监测，无需后续分析，并且可以通过荧光信号的强度来实现靶标基因的定量检测。
其次，PT-qPCR具有更高的灵敏度和准确性，可以精确地检测靶标基因的表达水平。
此外，PT-qPCR还可以同时检测多个基因，并且可以在低拷贝数下进行可靠的定量。
除了以上的优点，PT-qPCR还具有广泛的应用范围。
它可以应用于基因表达研究、病原体的检测和诊断、DNA序列变异的鉴定等多个领域。
在疾病诊断中，PT-qPCR可以快速、准确地检测出患者体内的病原体，为疾病的早期诊断和治疗提供便利。
在农业领域，PT-qPCR可以用于检测转基因作物的合法性，从而保障粮食安全。
尽管PT-qPCR具有诸多优点和广泛的应用前景，但它也存在一定的局限性。
例如，PT-qPCR的准确性和灵敏度受到样本质量的影响，不同样本的纯化程度和质量对结果有一定的影响。
此外，PT-qPCR还需要经过严格的实验设计和标准化操作，以保证得到可靠的结果。
未来，可以通过改进实验流程、优化反应条件和使用更灵敏的探针设计等手段来提高PT-qPCR的性能。
综上所述，PT-qPCR是一种先进的实时定量PCR技术，具有准确、灵敏和广泛应用的特点。
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三、实验设计的三大要素
⒈ 明确实验目的
实验设计时，首先要明确实验的目的，要 解决什么中心问题，做到有的放矢。如要研究一 个药物是否具有降压作用，可以通过观察两组动 物一组给药、一组不给药后血压的变化情况表现 药物的作用，通过给药前、后血压的变化观察药 物的作用效果。
③安慰剂对照的设立
? 给对照组受试者使用无药理活性的安慰剂称安 慰剂对照。
? 原则是在不损害病人健康的前提下使用。危重、 病情发展迅速的病人，不得使用安慰剂。
? 安慰剂对照与双盲法同时实施效果更好。
? 对受精神因素影响较大的慢性疾病，应尽量 采用安慰剂对照；
? 新药和老药新用治疗慢性病的临床试验最好 设立安慰剂对照；
?样本大小的估计 ⑴一般情况下预定样本的大小 ①动物实验： 大动物（犬、猫） 5-15只 中等动物（兔、豚鼠） 10-20只 小动物（大鼠、小鼠） 15-30 ②临床：难治愈的病，疗效显著时： 5-10例， 急性病死亡率高的： 30-50例， 一般慢病： 200-300-500 例
⑵用计算法估计 ①了解基本数据 ②确定条件：确定 P值；确定把握度；确定 是单侧还是双侧
⑶安慰剂对照
①安慰剂 :是指外观等与受试药物相同且无药 理活性的物质，在临床研究中用来替代受试药物。 安慰剂应该在剂型、包装、颜色、大小、形状、 气味等外观上完全与处理组受试药物一样，使病 人不能分辨，否则导致安慰剂的失效和实验的失 败。
②安慰剂效应 :安慰剂产生与药物相似的药理 作用。包括产生主观感觉和客观指征的变化。
二、实验设计原则
对照原则 随机原则 重复原则
1.对照原则（control）
例：某医师为了研究某中药煎剂的利尿作用， 随机抽取 10名健康人进行研究，结果 10名健康人服 药2小时内较未服药前平均增加 100ml/小时，因此认 为该中药煎剂有利尿作用。你认为该结论正确吗？ 并说明理由；你认为应如何设计？
1.受试因素 （处理因素、施加因素、干扰因素） ①要抓住实验中的主要问题 ②要确定处理因素与非处理因素 ③处理因素必须指标化 ④多因素的交互作用
2.受试对象 病人、动物、组织、器官、细胞等。 3.受试效应 选择指标
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
意义：
⑴鉴别处理因素与非处理因素的差异。 ⑵减少实验误差，避免产生错误的结论。
要求：
⑴均衡:即组间一致，除处理因素外，对照 组具备与实验组对等的非处理因素。
⑵同步：对照组与实验组在整个研究进程中， 始终处于同一空间和时间。
⑶专设：为相应的实验组专门设立对照。不 得借用文献上记载或以往的结果或其他 研究资料作为本研究的对照。
⑴概念：
①随机抽样 :总体中每个个体有相同的机会被抽到样 本中来
②随机分组 :每个实验对象分配到不同处理组的机会 相同。
③随机实验顺序：每个实验对象接受处因素的主观影响 和其他因素。
⑶方法： 抽签法(简单随机、半随机、单纯随机抽样 ) 随机数目表法、随机排列表： 分两组、分三组
? 设计样本数时要考虑的因素 ⑴处理的效果 ⑵实验误差： ⑶资料性质：等级分组 >计数资料 >计量资料 的样本量
⑷显著性水平：样本量 a<0.01大于a<0.05 ⑸抽样误差： ⑹实验结果的可能性：样本量双向 (存在A≤B和
A≥B两种可能性 )所需样本数多 ,单向结果 (只存 在A≥B或A≤B一种可能性 )所需样本数少 . ⑺实验设计类型 :样本数量 完全随机设计 >随机区组设计 >配对设计>拉丁方 设计
对照的几种形式
⑴空白对照 ⑵实验对照 ⑶安慰剂对照 ⑷标准对照 ⑸弱阳性对照 ⑹自身对照 ⑺相互对照
阴性对照 阳性对照
⑴空白对照
对照组不加任何处理因素的对照。
⑵实验对照
实验对照： 指给对照组施加与实验组操作条件一 致的干扰因素。凡是对实验结果有影响的操作、溶媒、 试剂等都应该设立实验对照。
常用的实验对照有： ①假处理对照 :给对照组施加与实验组条件一致的 操作称为操作对照，假处理对照在于控制操作影响产 生的误差。 ②药物溶媒对照 :以性状相同的溶媒作对照可防止 误将溶媒的作用当作药物的作用，得出假阳性结果。
? 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。
⑸弱阳性对照
即以药效较弱的老药作对照，则可以 肯定新药的价值。
⑹自身对照
即在同一个体上观察给药前后比较， 这样可以减小个体差异的影响。
⑺相互对照：几种处理 (或水平)互为对照。
2.随机原则（Randomization）
随机数目表法
? 分两组随机方法 ? 分三组或三组以上的随机法
动物号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
随机数 33 35 72 67 47 77 34 55 45 70 8 18 27 38 90
除3余数 0 2 分组 A C
0 11211012 0 0 A BBCBBABC A A
实验设计的原理与方法
张贺鸣 新乡医学院药学院药理学教研室
2010.09
引言
“凡事预则立 ，不预则废”
一、实验设计的目的与任务
?实验设计的目的
1.有目的、有计划、有步骤地进行实验。 2.最大限度地减少实验误差。 3.节省时间、样本、经费开支，减少人力物力 财力，获得较高的效率。
? 实验设计的任务：合理安排三要素
20 CA
随机数目表法
初步结果 A组：1、3、9、12、13、15（6)
B 组：4、5、7、 8、10 C 组：2、6、11、14 最后结果 A组：1、3、 9、13、15
（5） （4）
B 组：4、5、 7、 8、10
C 组：2、6、11、14、12
3.重复原则（Replication）
? 意义：①实验的样本量要足够大②经得起重复实 验的考验。 “一个不可重复的研究是没有科学性 的”。
? 轻度精神忧郁、癔病可以使用安慰剂作为心 理治疗的一部分；
? 诊断已确定不需要药物治疗的病人可作安慰
剂对照。
⑷标准对照
? 标准对照又称有效对照，要注意选择疗效被 公认或肯定的药物或疗法，而且与所试验的 药物或疗法是属于同一类型的。
? 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。