实验设计的三要素和六原则
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
实验设计的三要素和四原则
实验设计的三要素和四原则实验设计是科学研究中至关重要的一环，它的目的是为了系统地测试和验证研究假设，获得客观、可靠的实验结果。
一个好的实验设计能够确保实验的可重复性、准确性和可靠性。
在实验设计中，三要素和四原则是至关重要的指导原则。
三要素是实验对像、实验组和对照组。
实验对像指的是研究对象，可以是人类、动物、细胞等。
实验组是受试者接受处理或干预的群体，对照组是接受处理或干预的群体。
三要素的选择关系到实验结果的准确性和可靠性。
实验对像应该选择合适的研究对象，样本的选择应该具有代表性和随机性，以确保结果的有效性和普适性。
实验组和对照组的设定应该尽量保持相似，除了实验处理外的其他条件应该尽可能一致，以减少干扰因素的影响。
实验设计的四原则分别是随机性、重复性、对比性和标准化。
随机性指的是实验中指派受试者到实验组和对照组的过程应该是随机的，以消除主观因素和偏差的影响。
重复性是指实验需要进行多次重复，以确保结果的稳定性和可靠性。
对比性是指实验组和对照组之间需要进行对比，观察实验组和对照组在某个参数或变量上的差异，以判断实验处理的效果。
标准化是指在实验设计过程中需要尽量控制或标准化一切可能影响实验结果的因素，以确保结果的可靠性和准确性。
在实验设计中，需要遵循以下四个原则：首先，明确研究目的和假设。
在进行实验设计之前，需要明确研究目的和假设，以确定需要测量的因变量和自变量，并设定实验流程和操作步骤。
其次，选择合适的实验对像和样本规模。
实验对像的选择应该符合研究目的和要求，样本规模需要符合统计学的要求，以获得具有代表性和普适性的实验结果。
第三，确定实验组和对照组的设定。
实验组和对照组的设定应该尽量满足随机性和对比性的原则，且实验组和对照组之间的其他条件应该保持一致，以减少干扰因素的影响。
最后，确保实验结果的可靠性和准确性。
在实验设计过程中需要尽量控制或标准化一切可能影响实验结果的因素，以确保结果的可靠性和准确性。
同时，实验结果的分析和解读也需要科学合理，符合统计学原则。
幼教中的科学实验活动设计原则
幼教中的科学实验活动设计原则科学实验活动在幼教中扮演着重要的角色，它能够激发幼儿的好奇心和探索欲望，培养他们的观察力、思维能力和动手能力。
然而，设计科学实验活动需要遵循一些原则，以确保活动的有效性和安全性。
本文将探讨幼教中的科学实验活动设计原则。
一、兴趣导入原则引起幼儿兴趣是设计科学实验活动的首要原则。
幼儿对于新奇、有趣的事物充满好奇心，因此，设计实验内容时应该选择与幼儿日常生活相关的主题，如水的变化、颜色的混合等。
活动开始前，可以通过故事、图片或视频等形式引入主题，激发幼儿的兴趣，让他们对实验充满期待。
二、简单明了原则科学实验活动的设计应尽量简单明了，避免过于复杂的步骤和名词解释。
幼儿的认知能力有限，他们更喜欢直观、实际的体验。
因此，在设计活动时，可以选择简单易懂的实验方法和材料，确保幼儿能够理解和参与其中。
三、观察互动原则科学实验活动应强调观察和互动，让幼儿通过观察实验现象和参与实验操作，探索事物的本质与规律。
设计实验时，可以提供一系列有趣的问题，引导幼儿进行观察和思考。
同时，教师应鼓励幼儿互相交流和合作，分享观察结果和思考过程。
四、安全可控原则幼儿的安全是设计科学实验活动时最重要的考虑因素之一。
实验过程中，必须确保活动环境安全、实验器材无害，并采取相应的安全措施，如佩戴手套、眼镜等。
此外，教师应提前规划实验过程，确保幼儿能够安全地参与并掌握正确的实验操作方法。
五、探索和思考原则科学实验活动的目的是培养幼儿的探索和思考能力。
因此，在设计活动时，教师应给予幼儿足够的自由度和探索空间，让他们自主选择实验方法、进行实验操作，并鼓励他们从实验结果中发现问题、思考解决方案。
教师不仅可以提供指导，引导幼儿思考，也要给予充分的鼓励和肯定，激发幼儿的思维潜能。
六、多样化原则幼儿的兴趣和需求各不相同，因此，科学实验活动的设计应考虑到多样性。
可以选择多种不同的实验方法和主题，满足幼儿不同层次的需求。
同时，设计实验活动还可以融入其他学科的元素，如语言、数学、美术等，丰富幼儿的学习内容，促进综合素养的发展。
实验设计的统计学基本原则
第十一章实验设计的统计学基本原则实验（Experiment）：指由研究者主动地决定给予部分实验对象某种处理，给予另部分对象某种对照处理的研究设计形式，这种处理的分配常常是随机的。
实验设计（Experimental design）：是通过良好地计划对象的选择、处理因素的分配、结果指标的测量和资料分析来保证比较组间对象和实验条件是均衡的，实验结果有较好的可比性，并且较好地控制误差以能用较小的样本获取可靠的结论。
一．实验设计的三要素：受试对象、处理因素和实验效应。
1．处理因素（treatment）：根据研究目的，对受试对象施加的某种措施，称为处理因素。
注意：①抓住主要因素。
②控制混杂因素（“非处理因素”在各组中应尽可能相同）。
11③标准化（处理因素应该标准化，即研究过程中处理应该自始至终保持一致，不能因任何原因中途改变。
）2．受试对象（subject）：动物——种类，品系，窝别人——诊断，依从性注意受试对象的同质性 (homogeneity)3．实验效应（effect）：指标选择：有效，客观，灵敏，精确。
（头痛，发烧）指标观察：对人的观察应注意避免偏性，提倡盲法。
主观指标的量化：如划记评分。
完全不满意完全满意0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10二．实验研究的分类：根据实验的对象不同，实验分成三类。
1. 动物实验（animal experiment）112. 临床试验（Clinical trial）3. 现场干预试验（Intervention trial）三．实验中的变异及其来源：在实验中，由于实验对象自身特点、实验条件的变化和实验结果测量的不确定性造成实验结果与真值的差别称实验误差，根据统计分析上的处理不同，实验误差分成两类：1. 随机误差：由大量、微小的、偶然的因素的共同作用引起的不易控制的误差称随机误差。
如在实验中，温度、湿度、风向、振动、试剂、仪器、操作员等都可能造成结果的偏差。
随机变异是没有倾向性的，在大量观察条件下，随机误差的分布呈标准N。
实验研究设计的三个基本要素
实验研究设计的三个基本要素
实验研究的三个基本要素是干预措施、受试对象、试验效应。
1、干预措施
在社区干预试验中把根据研究目的而施加的特定试验措施称为干预措施。
多数指外部施加的因素，如药物、手术、预防及保健措施等。
干预措施可分不同等级，称为水平，如不同强度的体育锻炼。
干预措施及各水平应在整个试验过程中，按设计好的统一标准进行，始终如一，避免引起偏倚。
2、受试对象
是指被选入参加试验的人。
如果受试对象是病人则其诊断必须明确可靠，它就是预期要用于临床的适应证。
用以判定受试对象的指标，称为诊断指标，包括疾病种类、病型分期、病情轻重、合并症，以及年龄、性别等指标。
3、试验效应
是指干预措施在受试对象身上产生的预期效应。
用以判断效应的指标，称为效果指标。
诊断指标和效果指标都应有可靠性和有效性分析。
诊断指标的可靠性差，可能会引起错分误差；诊断指标的有效性差，则会影响试验结果的外推有效性；效果指标可靠性差，会造成试验效力下降，还可能引起测量性偏倚；效果指标的有效性差，则直接影响结论的内在有效性。
3实验设计的三要素和六原则
实验设计的三要素和六原则！众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢？一般来说，完善的设计方案需具备以下几个条件：实验所需的人力、物力和时间资源；实验设计的“三要素”和“六原则”均符合专业和统计学要求，对实验数据的收集、整理、分析等有一套规范的规定和正确的方法。
而其中准确把握统计研究设计的“三要素和六原则”，是科学实验设计的核心。
一、实验设计的“三要素”1）实验对象。
实验所用的材料即为实验对象。
如用小鼠做实验，小鼠就是本次实验的实验对象，或称为受试对象。
实验对象选择的合适与否直接关系到实验实施的难度，以及别人对实验新颖性和创新性的评价。
一个完整的实验设计中所需实验材料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。
2）实验因素。
所有影响实验结果的条件都称为影响因素，实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。
影响因素有客观与主观，主要与次要因素之分。
研究者希望通过研究设计进行有计划的安排，从而能够科学地考察其作用大小的因素称为实验因素（如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等）；对评价实验因素作用大小有一定干扰性且研究者并不想考察的因素称为区组因素或称重要的非实验因素（如动物的窝别、体重等）；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。
3）实验效应。
实验因素取不同水平时在实验单位上所产生的反应称为实验效应。
实验效应是反映实验因素作用强弱的标志，它必须通过具体的指标来体现。
要结合专业知识，尽可能多地选用客观性强的指标，在仪器和试剂允许的条件下，应尽可能多选用特异性强、灵敏度高、准确可靠的客观指标。
试验设计复习重点答案
问答题1．什么是实验设计，试验设计的类型有哪些，实验设计的三要素是什么，实验设计的原则是什么？实验设计也称为试验设计，就是对实验进行科学合理的安排，以达到最好的实验效果。
类型：1、演示实验；2、验证实验；3、比较实验；4、优化实验；5、探索实验。
“三要素”：实验单元、实验因素、实验效应。
原则：重复原则、随机化原则、局部控制原则、对照原则、平衡原则、弹性原则、最经济原则。
2．什么是比较实验，举例说明在什么情况下采用比较实验及其方法，比较实验的结果分析方法有哪几种？比较实验一般是通过大量的实验而得出理想的结果，是科学实验的一种基本类型。
比较两个处理之间的水平比较用t检验，多个处理之间的水平对比用方差分析。
比较实验的结果分析一般可以使用u检验、t检验、f检验。
3．什么是正交实验，解释L9(34) 。
解释U9（95）正交实验设计就是使用正交表来安排实验的方法。
L9(34)表示正交表要进行9次实验，每次实验有4个因素，每个因素有3个水平数。
U9（95）表示均匀设计表要进行9次实验，每次实验有6个因素，每个因素有9个水平数。
4．多因素实验优化实验方法有哪些？请解释，如何筛选实验因素以简化实验正交设计、均匀设计、稳健性设计、可靠性设计、析因设计。
实验因素的数目要适中、实验因素的水平范围应该尽可能大、实验指标要计量。
5．比较均匀设计与正交设计的异同点？两者各自的适用条件是什么？相同点：两种实验设计都可以考察多个实验因素对观测结果的影响。
两者均可以通过较少的实验次数来考察各因素的主效应及部分因素间的交互作用。
在与特定实验对应的实验设计安排表（正交表或均匀表）选择合适且在相同实验条件下观测指标测定结果稳定性较好的情况下，两种实验设计均可以不做独立重复实验。
不同点：a、所需实验次数不同。
在相同的条件下，均匀设计所需的实验次数较正交设计少。
b、作用和角色不同。
均匀设计更适合于具有多水平的多因素的筛选实验。
c、统计分析方法不同。
第十五讲 卫生统计学 实验设计
赖氨酸
赖氨酸效应
（三）自身对照
实验在同一受试对象上进行。
特点： 简单易行，使用广泛。但若试验前后某些 环境或自身因素发生改变，并且会影响试验结 果，就难以说明问题。
（四）标准对照(standard control)
以现有的标准或正常值作对照。
例①某种新的方法能否代替传统方法的研究； ②某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。
——实验室应用较多
（五一疾病的疗效。
（六）历史对照：以过去的研究结果作对照。
与本人或他人过去的研究结果作比较。
—— 不好！！！！！！
二、处理因素
处理因素或受试因素：根据研究目的确定的
欲施加或欲观察的、并能引起受试对象直接或 间接效应的因素，简称处理或因素(factor)。 是根据研究目的确定的主要因素，处理因素在 整个实验中应始终要保持不变。
非处理因素：与处理因素可能同时存在的能
使受试对象产生效应的非研究因素。非处理因 素干扰效应与所研究因素间关系的观察与分析， 常常又称混杂因素(confounder)。
分层随机化步骤：
(1)编号排序：将每层的受试对象编号排序，如体重 从轻到重，时间由前至后等。 (2)取随机数：从随机数字表或计算器或计算机获得。 每个受试对象可取两位数。 (3)确定组别：根据每层受试对象获得的随机数的大 小顺序决定受试对象在哪一组。对每个处理也可规定 顺序，如处理A, B, C, …分别对应于序号1, 2, 3, …。
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。
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实验设计的三要素和六原则
众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢？ 一般来说，完善的设计方案需具备以下几个条件：实验所需的人力、物力和时间资源；实验设计的“三要素”和“六原则”均符合专业和统计学要求，对实验数…
众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢？ 一般来说，完善的设计方案需具备以下几个条件：实验所需的人力、物力和时间资源；实验设计的“三要素”和“六原则”均符合专业和统计学要求，对实验数据的收集、整理、分析等有一套规范的规定和正确的方法。
而其中准确把握统计研究设计的“三要素和六原则”，是科学实验设计的核心。
一、实验设计的“三要素”
1） 实验对象。
实验所用的材料即为实验对象。
如用小鼠做实验，小鼠就是本次实验的实验对象，或称为受试对象。
实验对象选择的合适与否直接关系到实验实施的难度，以及别人对实验新颖性和创新性的评价。
一个完整的实验设计中所需实验材料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。
2） 实验因素。
所有影响实验结果的条件都称为影响因素，实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。
影响因素有客观与主观，主要与次要因素之分。
研究者希望通过研究设计进行有计划的安排，从而能够科学地考察其作用大小的因素称为实验因素（如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等）；对评价实验因素作用大小有一定干扰性且研究者并不想考察的因素称为区组因素或称重要的非实验因素（如动物的窝别、体重等）；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。
3） 实验效应。
实验因素取不同水平时在实验单位上所产生的反应称为实验效应。
实验效应是反映实验因素作用强弱的标志，它必须通过具体的指标来体现。
要结合专业知识，尽可能多地选用客观性强的指标，在仪器和试剂允许的条件下，应尽可能多选用特异性强、灵敏度高、准确可靠的客观指标。
对一些半客观（比如读pH 试纸上的数值）或主观指标（对一些定性指标的判断上），一定要事先规定读取数值的严格标准，只有这样才能准确地分析自己的实验结果，从而也大大提高了自己实验结果的可信度。
二、实验设计的“六原则”
1）随机原则：即运用“随机数字表”实现随机化；运用“随机排列表”实现随机化；运用计算机产生“伪随机数”实现随机化。
尽量运用统计学知识来设计自己的实验，减少外在因素和人为因素的干扰。
2）对照原则：空白对照组的设立——
只有通过对照的设立我们才能清楚地看出实验因
素在当中所起的作用。
当某些处理本身夹杂着重要的非处理因素时，还需设立仅含该非处理因素的实验组为实验对照组；历史或中外对照组的设立一一这种对照形式应慎用，其对比的结果仅供参考，不能作为推理的依据；多种对照形式同时并存。
3）重复原则：所谓重复原则，就是在相同实验条件下必须做多次独立重复实验。
一般认为重复5次以上的实验才具有较高的可信度。
4）平衡原则：一个实验设计方案的均衡性好坏，关系到实验研究的成败。
应充分发挥具有各种知识结构和背景的人的作用，群策群力，方可有效地提高实验设计方案的均衡性。
在实验设计的过程中要注意时间上的分配，只有在时间上分配好了，才不会出现一段时间特别忙而一段时间特别闲的情况。
5）弹性原则：所谓空格，指的是在时间分配图上留有空缺。
适当的空缺是非常必要的，只有这样才能富有弹性的实施实验计划，并不断地调整好自己的实验进度。
6）最经济原则：不论什么实验，都有它的最优选择方案，这包括在资金的使用上，也包括人力时间的损耗上，必要时可以预测一下自己实验的产出和投入的比值，这个比值越大越好，当然是以你所拥有的实验条件作基础的。