实验设计的意义、原则与基本内容(精)
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
3实验设计的基本原则
3实验设计的基本原则
实验设计是指一系列的活动，从定义实验目标、设定实验条件和实验
方法，优化实验过程，到解读实验数据，采取措施依据实验结果，直至实
现实验总目标。
实验设计涉及多个学科领域，特别是统计学、系统工程、
机械工程、控制理论和计算机科学。
实验设计是实验研究的重要组成部分，是基础研究和应用研究的基础，是理解实验研究的关键，也是获取可靠的
实验结果的前提。
实验设计的基本原则包括：
（1）科学原理原则：即将科学方法纳入实验设计，遵循科学原理，
以保证实验质量。
（2）准确控制原则：即实验设计中尽量采用控制技术，确保实验样
本和条件的准确性，以保证实验准确度。
（3）有效分析原则：实验设计中尽量利用统计学方法，以有效地分
析实验变量，以保证实验结果的可靠性。
（4）实用原则：即实验设计尽量简单实用，以保证实验的可行性及
可操作性。
（5）有效进行原则：在实验设计中尽量控制实验的时间和选择合适
的实验方法，以保质量的有效进行。
（6）经验原则：即实验设计要参考相关的实验经验，以保证实验结
果的真实性。
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。
实验设计的基本原则
实验设计的基本原则1实验设计的基本原则2．1 科学性原则实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。
科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。
因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。
生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。
如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变化。
分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。
2.2可行性原则：在实验设计时，从原理、实验实施到实验结果的产生，都实际可行。
2.3简便性原则：实验设计时，要考虑到实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品较便宜，实验操作较简便，实验步骤较少，实验时间较短。
2.4可重复性：重复、对照、随机是保证实验结果准确的三大原则。
任何实验都必须有足够的实验次数才能判断结果的可靠性，设计实验只能进行一次而无法重复就得出“正式结论”是草率的。
2．5 单一变量原则不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
例如：我们在做“植物的向性运动”有重力与单侧光两个实验变量，必须要有各自实验和变化结果，常见的错误就是在有光的条件下进行重力实验变量，影响了实验结果的准确性。
例如，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。
遵循单一变原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。
①实验变量与反应变量。
实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量而引起的变化结果，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。
例如：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。
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
物理教师的实验设计
物理教师的实验设计在物理教学中，实验设计是培养学生实践能力和科学思维的重要环节。
物理教师需要根据学生的年级、知识基础以及课程要求，合理设计实验，以达到提高学生学习效果的目标。
本文将讨论物理教师实验设计的重要性，以及一些实用的设计原则和技巧。
一、实验设计的重要性实验是物理学习的重要组成部分，可以帮助学生巩固理论知识，培养实践能力。
物理实验的设计需要符合学生的认知特点和学习目标，使学生能够全面了解物理学的基本原理和实验方法。
1. 激发学生兴趣物理实验可以激发学生对物理学的兴趣，增加学习的主动性和积极性。
通过观察实验现象、分析实验结果，学生可以更加直观地理解物理现象，提高对物理学的兴趣。
2. 培养实践能力物理实验可以培养学生的实践能力和科学思维。
通过设计实验、操作仪器、观察实验现象和分析实验结果，学生可以掌握实验方法和数据处理的技巧，提高实验设计和实验操作的能力。
3. 强化理论知识物理实验可以巩固学生的理论知识。
实验可以验证物理学原理，帮助学生理解和记忆相关的理论知识。
通过实验的操作和观察，学生可以更深入地理解物理学的基本概念和定律。
二、实验设计的原则和技巧1. 关注实验内容与教学目标的匹配物理实验设计应与教学目标相一致，通过实验来展示和验证物理学的基本概念和原理。
实验的内容应紧密结合教材内容，符合学生的年级水平和知识背景。
2. 注意实验方法的简洁和安全性物理实验设计应尽量简洁，避免冗长繁琐的操作步骤。
实验方法应明确、清晰，方便学生操作和观察。
同时，实验设计要考虑到实验操作的安全性，避免安全事故的发生。
3. 引导学生进行实验分析和讨论物理实验设计应注重培养学生的科学思维和实验分析能力。
学生在进行实验时，应引导他们观察实验现象、分析实验结果，并通过实验讨论的形式，让学生互相交流和分享实验心得。
4. 结合科技手段进行实验设计随着科技的发展，物理实验设计可以借助科技手段来扩展实验内容。
利用计算机模拟、虚拟实验等技术，可以丰富实验形式，增加实验的趣味性和可操作性。
实验设计
对照的作用 对照的种类 对照组形式
随机化的作用 随机的含义 分层随机、分段随机
重复的作用 重复的次数
2.1 基本原则之一：对照(control)
均衡性
(1) 对等 除处理因素外，对照组具备与实验组对
等的一切非处理因素。
(2) 同步 对照组与实验组设立之后，在整个研究
病人的排除标准是： （1）药物或食物过敏史者； （2）过敏状态，如过敏性疾患合并感染； （3）造血功能障碍（特殊情况例外）； （4）妊娠及哺乳期妇女； （5）精神状态不能很好合作者； （6）正在应用其它抗菌类药物者等。
3 实验效应
关联性 客观性 准确性与精确性 敏感性与特异性
关联性
考核某种药物/治疗方法的疗效
药物与疗法属处理因素； 影响疗效的一些非处理因素，如病人的性别、
年龄、病型、病程、病情、健康、营养状况、 医护人员的照护等等；
在病人分组试验中，各组病人除处理因素不同 之外，各组病人非处理因素应通过随机化尽量 加以控制，使之均衡一致。
对混杂因素的处理：
采用良好的设计：
N＝78时
Q1:Q2 1- (%)
1:1 90.0 4:6 88.9 3:7 85.0 2:8 75.6 1:9 54.4 1:19 35.6
例： n1 固定， n2 增加时，Power的变化趋势 =20mg/L； =30mg/L；=0.05
n1=20 Q1:Q2
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5
A组 B组
随机排列示意
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 136 643 557 604 384 708 218 061 555 871
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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。