第單元實驗設(shè)計方法演示文稿

第單元實驗設(shè)計方法演示文稿當前1頁，總共46頁。優(yōu)選第單元實驗設(shè)計方法當前2頁，總共46頁。二、根據(jù)實驗組數(shù)選擇設(shè)計方法1、單組比較試驗，常見的有自身前后配對設(shè)計、自身左右配對設(shè)計和序貫設(shè)計。2、兩組研究對象間的比較，最常見。一般采用異體配對設(shè)計、序貫設(shè)計、正交設(shè)計（n?。?、多組試驗可采用裂區(qū)設(shè)計、析因設(shè)計、拉丁方設(shè)計、配伍設(shè)計等當前3頁，總共46頁。兩組試驗設(shè)計選擇流程圖

兩組試驗設(shè)計選擇配對條件滿足不滿足足夠樣本量確定樣本量

是否是否確定樣本量交叉試驗完全隨機設(shè)計序貫設(shè)計是否異體配對設(shè)計序貫設(shè)計當前4頁，總共46頁。多組試驗設(shè)計選擇流程圖多組試驗設(shè)計選擇配伍條件具備是否每區(qū)組樣本量≥每因素試驗組數(shù)劃分層次是否是否因素數(shù)量因素數(shù)量層次分組設(shè)計

完全隨機設(shè)計2323配伍組設(shè)計了解交互均勻不完全堯敦方設(shè)計配伍組設(shè)計是否分層設(shè)計拉丁方設(shè)計是否裂區(qū)設(shè)計析因設(shè)計當前5頁，總共46頁。三、多因素多水平研究設(shè)計方法選擇多因素多水平研究不僅可以評價因素的主次，而且可分析因素的交互作用與最佳組合。用于多因素的設(shè)計方法主要有；析因設(shè)計、正交設(shè)計、均勻設(shè)計三種當前6頁，總共46頁。多因素多水平研究設(shè)計

方法選擇流程圖

多因素多水平試驗設(shè)計選擇因素數(shù)≤3

否是水平數(shù)>4水平數(shù)>2

是否是否均勻設(shè)計正交設(shè)計正交設(shè)計析因設(shè)計或均勻設(shè)計當前7頁，總共46頁。表試驗設(shè)計統(tǒng)計方法選擇統(tǒng)計方法計數(shù)資料計量資料等級資料配對t檢驗配對試驗配對x2檢驗配對試驗方差分析完全隨機設(shè)計完全隨機設(shè)計析因設(shè)計正交設(shè)計均勻設(shè)計x2檢驗完全隨機設(shè)計秩和檢驗完全隨機設(shè)計(方差不齊)

配對設(shè)計(非正態(tài)分布)Ridit或H檢驗完全隨機設(shè)計觸線判斷序貫設(shè)計當前8頁，總共46頁。第二節(jié)（102）

隨機分組設(shè)計與方差分析一.完全隨機分組設(shè)計(單因素設(shè)計)★1.概念:它是將受試對象按隨機化的方法分配到各個處理組和對照組中,觀察實驗效應(yīng).最后對實驗結(jié)果作成組統(tǒng)計分析.它是單因素的設(shè)計方法.2.設(shè)計要求:(1);各組觀察對象要同質(zhì),滿足均衡性.(2);采用隨機化分組.(3)合理設(shè)置對照組.(4);各組例數(shù)相等或相近.

當前9頁，總共46頁。3、優(yōu)缺點；（1）優(yōu)點；設(shè)計方法簡單易行，統(tǒng)計分析也簡單；適用面廣，不論兩組或多組、不管組間樣本含量相等或不等，均可采用這種設(shè)計。（2）缺點；要求實驗單位有較好的同質(zhì)性；這種設(shè)計的效率低于配對設(shè)計和配伍組設(shè)計，故實驗所需樣本含量相對較多。當前10頁，總共46頁。4.方法:完全隨機分組設(shè)計方案

示意圖

按納入標準預(yù)選對象受試者隨機化對照組實驗組當前11頁，總共46頁。5、假設(shè)檢驗方法（1）定量資料比較；如兩組間比較可用t檢驗或秩和檢驗。如多組比較宜采用方差分析。（2）定性資料比較；n較大時采用z檢驗。n較小時可用x2檢驗（3）等級資料比較；可采用Ridit檢驗或秩和檢驗。當前12頁，總共46頁。方差分析（P300）

一、方差分析基本思想1.樣本均數(shù)間變異來源

(1)誤差;1)個體差異.2)抽樣誤差.(2)處理效應(yīng).2.把總體變異分解成組內(nèi)變異和組間變異.(1)組內(nèi)變異;即樣本內(nèi)各個觀察值間的差異,主要由偶然誤差引起.(2)組間變異;即樣本均數(shù)間的差異.包括1)偶然誤差.2)不同處理效應(yīng)造成的差異.當前13頁，總共46頁。3.變異分析(F檢驗)(1)如果處理效應(yīng)是沒有作用的(即各樣本均數(shù)是來自同一總體),那么引起組內(nèi)變異和組間變異的原因都是由于誤差而來,則組間均方與組內(nèi)均方之比的F值就近似等于1,或離1不會很遠,F值＜F0.05(υυ)

P＞0.05當前14頁，總共46頁。(2)如果處理確有作用，然而組間變異卻不只是個體變異所致,又包括了處理效應(yīng)不同所致,因而使組間變異明顯大于組內(nèi)變異,其結(jié)果F值將離1較遠,以致F值≥F0.05(υυ)的數(shù)值,即F≥顯著性界限當前15頁，總共46頁。4.方差分析的主要作用就是分析各均數(shù)間差異大小,檢驗其差異是何種原因造成的,假如,MS組間＞MS組內(nèi),計算出F值很大,說明是各組所受處理不同引起樣本均數(shù)間差異,其差異有顯著性.當前16頁，總共46頁。方差分析基本思想★它把全部觀察值總的離均差平方和分解為至少兩部分，其自由度也分解為相應(yīng)幾個部分。每一部分有一定意義，其中至少有一部分表示各組均數(shù)間的變異，另一部分表示誤差。離均差平方和除以自由度得均方，組間均方與誤差均方之比為F值。F值遠大于1，表示各均數(shù)間差別有顯著性，F(xiàn)值近于1，表示差別無顯著性，其界點可查F界值表。當前17頁，總共46頁。方差分析用途及應(yīng)用條件一.用途;1.多個樣本均數(shù)間的比較.2.單因素和多因素的分析,二.應(yīng)用條件;1.各樣本是相互獨立的隨機樣本（獨立性）

2.各樣本來自正態(tài)總體.（正態(tài)性）

3.各處理組方差相等,即方差齊.（方差齊性）當前18頁，總共46頁。表3.1某湖水不同季節(jié)氯化物含量(mg/L)

春夏秋冬Σ22.619.118.519.022.822.813.616.921.025.517.217.616.918.015.114.820.015.216.613.121.918.414.216.921.520.116.716.221.221.219.614.8ΣX167.9159.3131.9129.3588.4n888832x20.9919.9116.4916.1618.39Σx23548.513231.952206.272114.1111100.84S23.52988.55554.50983.47125.0166當前19頁，總共46頁。表完全隨機設(shè)計資料方差分析表變異來源離均差平方和自由度均方F值

ssυMS總變異ΣΣx2-CN-1組間變異Σ(Σx)2

–Ck-1SS組間

MS組間

(n相同)nk-1MS組內(nèi)

組內(nèi)變異SS總-SS組間

N-kSS組內(nèi)

(誤差)N-k當前20頁，總共46頁。總變異SS總

ΣΣx2-CC=（ΣX）2/NC=588.42/32=10819.205SS總=11100.84-10819.205=281.635167.92+159.32+131.92+129.32SS組間=－10819.2=141.178SS組內(nèi)=SS總-SS組間=281.635-147.17=140.465υ

總=N-1=32-1=31υ組間=k-1=4-1=3υ組內(nèi)=N-k=32-4=28MS組間=SS組間/υ組間=141.17/3=47.057MS組內(nèi)=SS組內(nèi)/υ組內(nèi)=140.465/28=5.017F=MS組間/MS組內(nèi)=47.057/5.017=9.38當前21頁，總共46頁。表方差分析結(jié)果變異來源SSυMSFP總變異281.6531組間變異141.17347.0579.38<0.01組內(nèi)變異140.465285.017當前22頁，總共46頁。二、配對設(shè)計與分析▲①.概念---是將受試對象按一定條件配成對子,再隨機分配每對中的兩個受試對象到不同的處理組.配對有前后配對、異體配對。②.優(yōu)缺點:

優(yōu)點是可以減少樣本的偏性.n可以小一點缺點是配對比較困難③方法:(1)對同對的兩個受試對象分別給予兩種處理.(2)同一受試對象處理前后的比較(自身配對).當前23頁，總共46頁。三、隨機區(qū)（配伍）組設(shè)計

與方差分析（107）一隨機區(qū)組設(shè)計1.概念---它是配對設(shè)計的擴大,是將幾個受試對象按一定條件劃分成配伍組或區(qū)組,再將每一配伍組的各受試者隨機分配到各個處理組中去.(方差分析).2.設(shè)計要求:(1)應(yīng)采用盲法進行觀察;(2)嚴格隨機分組;3.優(yōu)缺點；優(yōu)點：有較好的同質(zhì)性，，減少誤差，提高了試驗效率。缺點：要求區(qū)組內(nèi)實驗單位數(shù)與處理組相等，實驗結(jié)果中若有缺失值，統(tǒng)計分析較麻煩。當前24頁，總共46頁。3.方法:

隨機分組預(yù)選對象區(qū)組14個處理組

按配伍條件隨機分組受試者區(qū)組24個處理組隨機分組區(qū)組34個處理組

123412341234當前25頁，總共46頁。二、方差分析步驟表喂飼不同齊量的毒素對小白兔體重的影響區(qū)組劑量(ppm)ΣXX50025010010060.0167.5193.8188.5228.0837.8167.56111.5145.299.8130.0158.0644.5128.9097.0107.7140.5137.5136.0618.7123.74111.5126.0179.0129.5109.5655.5131.10116.5168.5168.0146.0170.2768.7153.74ΣX496.5714.4781.1731.5801.73525.2(ΣΣX)n5555525(N)X99.3142.8156.22146.3160.3141.0(X)ΣX251445104838128523109424136402529635(ΣΣX2)當前26頁，總共46頁。表隨機區(qū)組設(shè)計資料方差分析表變異來源SSυMSF值總變異ΣΣX2-CN-1處理組Σ(ΣX)2

–CK-1SS處理

MS處理間變異bk-1MS誤差區(qū)組間變異Σ(ΣX)2

–Cb-1SS區(qū)組

MS區(qū)組

kb-1MS誤差誤差SS總-SS處理-SS區(qū)組(k-1)(b-1)SS誤差

(k-1)(b-1)當前27頁，總共46頁。四、拉丁方設(shè)計與方差分析（110）一、拉丁方設(shè)計▲1、概念；用r個拉丁字母排成r行r列的方陣，使每行、每列中每個字母都出現(xiàn)一次，這樣的方陣叫r階拉丁方。按拉丁方的字母、行和列安排處理及影響因素的試驗稱為拉丁方試驗。拉丁方設(shè)計是隨機單位組設(shè)計的進一步擴展，可以考慮3個處理因素。（也可以1個、2個）2、優(yōu)缺點；優(yōu)點；（1）進一步縮小了實驗誤差，效率更高。（2）實驗次數(shù)可以減少（n可以?。Ｈ秉c；（1）要求處理數(shù)必須等于拉丁方的行（列）數(shù)，一般的試驗不滿足此條件。（2）數(shù)據(jù)缺失會增加統(tǒng)計分析難度。當前28頁，總共46頁。3、要求；（1）必須是三個因素的試驗，且三個因素的水平數(shù)相等；（2）行間、列間、處理間均無交互作用；（3）各行、列、處理的方差齊。4、方法；（1）根據(jù)處理組選定拉丁方；（2）將拉丁方隨機化。（3）規(guī)定行、列、字母所代表的因素和水平。當前29頁，總共46頁。基本拉丁方ABCDEBCDEACDEABDEABCEABCD當前30頁，總共46頁。例9-3；為研究注射甲狀腺素對甲狀腺體的影響,以白兔5個種系,每個種系各5只,分養(yǎng)于5個籠子,每籠內(nèi)置放各種系白兔1只,并以甲狀腺素的5個不同劑量分別予以注射.以上劑量、種系和籠子三個因素的分組如下表，試分析不同因素間有無差別。當前31頁，總共46頁。表白兔注射不同劑量甲狀腺素后的甲狀腺體重量（mg)種系籠號種系種系

12345小計均數(shù)甲C65E85A57B49D7933567.0乙E82B63D77C70A4633867.6丙A73D68C51E76B5232064.0丁D92C67B63A41E6833166.2戊

B81A56E99D75C6637775.4籠號小計3933393473113111701(ΣX)籠號均數(shù)78.667.869.462.262.2平方和3130323443255492038320041120719(ΣX2)劑量ABCDE劑量小計273308319391410劑量均數(shù)54.661.663.878.282.0當前32頁，總共46頁。劑量;ABCDE,處理數(shù)=5種系;甲乙丙丁戊,行數(shù)=5籠子;12345,列數(shù)=5三因素比較可用方差分析1、建立假設(shè)、確定檢驗水準劑量間；H0；劑量間的總體均數(shù)相同。

H1；劑量間的總體均數(shù)不相同或不全相等種系間；H0

；種系間的總體均數(shù)相同。

H1

；種系間的總體均數(shù)不相同或不全相等籠子間；H0

；籠子間的總體均數(shù)相同。

H1

；籠子間的總體均數(shù)不相同或不全相等2、計算F值當前33頁，總共46頁。表r×r拉丁方設(shè)計方差分析計算表變異來源SSυMSF值總變異ΣX2-Cr-1處理組Σ(ΣX)2

–Cr-1SS處理

MS處理間變異rr-1MS誤差區(qū)組間變異Σ(ΣX)2

–Cr-1SS區(qū)組

MS區(qū)組

rr-1MS誤差列間變異Σ(ΣX)2

–Cr-1SS列間

MS列間

rr-1MS誤差誤差SS總-SS處理-SS區(qū)組(r-1)(r-2)SS誤差

-SS列

(r-1)(r-2)當前34頁，總共46頁。表方差分析結(jié)果變異來源SSυMSFP總變異4982.9624劑量間2690.964672.748.01<0.01種系間375.76493.941.12>0.05籠子間908.164227.042.70>0.05誤差1008.081284.01當前35頁，總共46頁。五、多個樣本均數(shù)間的兩兩比較

（310）一.意義;因為方差分析的結(jié)論是對總體而言,如果各個均數(shù)間差別有顯著性很難說任何兩個均數(shù)間的差別有顯著性,如要了解任何兩個均數(shù)間的差別是否都有顯著性,就要用多個樣本均數(shù)間比較的一些檢驗方法。要注意不能直接用t檢驗分別作兩兩比較，因為這樣比較犯第一類錯誤的概率大。兩兩比較的方法很多，常用的有，（1）LSD-t’檢驗；（2）Dunnett-t檢驗；（3）SNK-q檢驗當前36頁，總共46頁。SNK-q檢驗二.檢驗步驟(以上例為例)1.建立假設(shè)和確定檢驗水準.H0不同季節(jié)湖水中氯化物相同,H1不同季節(jié)湖水中氯化物不同;α=0.052.計算Q值;(1)求出比較組均數(shù)之差,先將均數(shù)由大到小排隊,編上組號,然后,依次兩兩求出差數(shù),填入下表.當前37頁，總共46頁。均數(shù)20.9919.9116.4916.16

組號Ⅰ(春)

Ⅱ(夏)

Ⅲ(秋)Ⅳ(冬)表多個均數(shù)兩兩比較q值表比較組差數(shù)標準誤q值a

q0.05q0.01P值

(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)Ⅰ與Ⅳ4.830.7926.1044.055.19＜0.01Ⅰ與Ⅲ3.750.7924.74

33.654.79＜0.05Ⅰ與Ⅱ0.330.7920.4223.004.13＞0.05Ⅱ與Ⅳ4.500.7925.6833.654.79＜0.01Ⅱ與Ⅲ3.420.7924.3223.004.13＜0.01Ⅲ與Ⅳ1.080.7921.36

23.004.13＞0.05當前38頁，總共46頁。六、序貫試驗設(shè)計與分析（132）

序貫試驗又稱序貫分析,對受試對象進行一次試驗后便及時進行分析,一旦得到結(jié)論,立即停止試驗（觸線判斷）,具有減少樣本含量的優(yōu)點,常用于實驗研究和臨床試驗研究.進行序貫試驗的要求:1.能較快獲得試驗結(jié)果;2.試驗為單一指標作結(jié)論依據(jù):3.能依據(jù)試驗結(jié)果決定樣本含量的增減當前39頁，總共46頁。序貫試驗設(shè)計及分析步驟1、規(guī)定“試驗標準”，內(nèi)容；（1）試驗靈敏度；（2）有效及無效水平；（3）第一類錯誤概率和第二類錯誤的概率。2、利用公式或工具表繪制出序貫試驗圖，即繪制試驗的邊界線。3、將逐一試驗結(jié)果在序貫圖上繪制實驗線。4、根據(jù)“試驗線”觸及序貫圖的不同邊線的結(jié)果，得出相應(yīng)的結(jié)論。（觸線判斷）當前40頁，總共46頁。141210U實

8驗

6線

42L0

質(zhì)反應(yīng)開放型單向序貫試驗圖

U=y=4.2+0.59n;L=-4.2+0.59n當前41頁，總共46頁。第七節(jié)半數(shù)有效劑量試驗設(shè)計與分析1.概念.半數(shù)有效劑量(ED50);半數(shù)有效濃度(EC50);半數(shù)致死劑量(LD50).2.方法;(1)