3第三章__试验设计原理.ppt

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1、第三章第三章 试验设计原理试验设计原理 研究进程研究进程误差误差试验设计的基本原则试验设计的基本原则试验设计的注意事项试验设计的注意事项研究进程研究进程什么是科学研究？什么是科学研究？任何人想要达到自己的愿望或要求，在充分尊重客任何人想要达到自己的愿望或要求，在充分尊重客观事实的前提下，所进行的探索性工作观事实的前提下，所进行的探索性工作研究进程分为如下几个阶段：研究进程分为如下几个阶段：科学假设科学假设 资料收集资料收集 试验方案的制订及试验设计试验方案的制订及试验设计 试验的实施试验的实施 资料的分析及统计资料的分析及统计 研究成果的发表研究成果的发表误差误差误差的概念及分类误差的概念及分

2、类从试验中获得的数据总或多或少地偏离真值，这种从试验中获得的数据总或多或少地偏离真值，这种偏离就称为误差偏离就称为误差误差分为：误差分为：系统误差系统误差 随机误差随机误差 三类三类 错误错误系统误差系统误差 有规律的偏离有规律的偏离 影响准确性影响准确性 可以消除可以消除随机误差随机误差 无规律无规律 影响精确性影响精确性 可以缩小可以缩小 有统计学意义有统计学意义错误错误 人为造成人为造成 应当消灭应当消灭（随机）误差的（随机）误差的来源来源这里所指误差是指随机误差（简称误差）这里所指误差是指随机误差（简称误差）生物体的复杂性导致了误差的存在，动物体试验又生物体的复杂性导致了误差的存在，动

3、物体试验又有更大的误差有更大的误差了解误差其了解误差其目的目的是为了缩小误差是为了缩小误差缩小误差有两个缩小误差有两个现实意义现实意义：提高提高精确性精确性 有效减小有效减小试验规模试验规模缩小误差，其实质是有效地保证数据的缩小误差，其实质是有效地保证数据的整齐程度整齐程度试验所得到的数据越试验所得到的数据越整齐，整齐，误差就越误差就越小，小，所需样本所需样本也就可以越也就可以越小小误差来源于以下三个方面误差来源于以下三个方面试验材料遗传物质的不同一（或样本的本质不同）试验材料遗传物质的不同一（或样本的本质不同）试验动物的基因或遗传物质不可能纯合，越是高试验动物的基因或遗传物质不可能纯合，越是

4、高等的动物其基因越是复杂，所造成的误差也就越等的动物其基因越是复杂，所造成的误差也就越大。这是造成误差的最根本原因大。这是造成误差的最根本原因试验过程中操作与管理技术的不一致试验过程中操作与管理技术的不一致 操作人员的技术、管理水平不可能一致，不同的操作人员的技术、管理水平不可能一致，不同的时间段内操作人员的体力、精神、情绪不可能一时间段内操作人员的体力、精神、情绪不可能一致，操作人员的责任心也不可能一致致，操作人员的责任心也不可能一致试验外界条件的不统一试验外界条件的不统一 试验动物不可能安排在绝对一致的环境内，对同试验动物不可能安排在绝对一致的环境内，对同一组内每一个供试动物的试验措施也不

5、可能绝对一组内每一个供试动物的试验措施也不可能绝对一致一致误差的控制误差的控制针对造成误差的三大原因，采取的控制措施：针对造成误差的三大原因，采取的控制措施：选择基因型较为纯合的近交系选择基因型较为纯合的近交系 基因纯合的程度依次为：基因纯合的程度依次为：同卵双生个体、自交系、高度近交的近交系、同卵双生个体、自交系、高度近交的近交系、近交系、全同胞、半同胞、家系、纯种近交系、全同胞、半同胞、家系、纯种 其中，后三种是动物试验中可以实际使用的试验其中，后三种是动物试验中可以实际使用的试验群体群体 两个纯种的杂交后代两个纯种的杂交后代F1代在某些情况下可以考虑代在某些情况下可以考虑使用使用 来自同

6、一父亲的半同胞由于群体很大，在遗传学试验、来自同一父亲的半同胞由于群体很大，在遗传学试验、育种学试验、营养学试验、繁殖学试验中经常使用育种学试验、营养学试验、繁殖学试验中经常使用 家系一般可用来分析许多遗传性疾病和寻找疾病家系一般可用来分析许多遗传性疾病和寻找疾病的遗传学规律，可以用来作人类疾病动物模型的遗传学规律，可以用来作人类疾病动物模型 中国许多动物地方品种由于地处交通闭塞的地区，中国许多动物地方品种由于地处交通闭塞的地区，因而高度近交，这样的纯种是很好的试验材料，级因而高度近交，这样的纯种是很好的试验材料，级进杂交的群体也是较好的试验材料进杂交的群体也是较好的试验材料对操作人员进行培训

7、、教育对操作人员进行培训、教育 制订标准化的操作规程制订标准化的操作规程 制订规范化的操作程序制订规范化的操作程序 尽可能机械化、自动化尽可能机械化、自动化 对所用仪器、设备进行校正对所用仪器、设备进行校正 设立标准器具设立标准器具 制订标准曲线及校正公式制订标准曲线及校正公式 同一批样品在同一天内由同一个人用同一批试同一批样品在同一天内由同一个人用同一批试剂完成测试剂完成测试对外部环境进行有效的控制对外部环境进行有效的控制试验动物的取样、分组、配置、试验次序采取随机试验动物的取样、分组、配置、试验次序采取随机化的原则化的原则采用局部控制的方法设置区组，将试验动物进行分采用局部控制的方法设置区

8、组，将试验动物进行分组组统计分析时将区组（时间、空间）作为一个因子进统计分析时将区组（时间、空间）作为一个因子进行处理行处理减少试验动物的活动范围、减少疾病对试验动物的减少试验动物的活动范围、减少疾病对试验动物的袭扰、消毒袭扰、消毒减少环境污染、药物污染、饲料污染减少环境污染、药物污染、饲料污染控制温度、湿度控制温度、湿度试验设计的基本原则试验设计的基本原则重复重复 在同一处理内设置多个独立供试单位在同一处理内设置多个独立供试单位 作用：正确地评价误差作用：正确地评价误差 有效地降低误差有效地降低误差 准确地估计处理效应准确地估计处理效应 为随机化、局部控制提供基础为随机化、局部控制提供基础随

9、机化随机化 在试验的整个过程中贯彻随机的精神而不带在试验的整个过程中贯彻随机的精神而不带有有 任何主观偏见任何主观偏见 作用：使误差的估计无偏、准确作用：使误差的估计无偏、准确 正确地评价误差正确地评价误差局部控制局部控制 设置区组，每一区组控制在同一环境内设置区组，每一区组控制在同一环境内 作用：有效地降低系统误差作用：有效地降低系统误差试验设计三原则的关系：试验设计三原则的关系：重复重复随机化随机化设置区组设置区组局部控制局部控制使误差估计使误差估计无偏、准确无偏、准确评价误差评价误差统计推断统计推断降低误差降低误差提高精确度提高精确度三三原原则则作作用用现在我们来看一个随机化和局部控制的

10、例子现在我们来看一个随机化和局部控制的例子假设设计了假设设计了6种不同的饲料，从种不同的饲料，从A1至至A6。每一种饲料饲喂。每一种饲料饲喂8头头猪，每一头猪一个圈舍，共计猪，每一头猪一个圈舍，共计48头猪。头猪。48个圈舍共分个圈舍共分6排，排，每排每排8个圈，个圈，8头猪，喂一种料。排列如下表。试验中需空头猪，喂一种料。排列如下表。试验中需空腹称重，假设从早晨腹称重，假设从早晨8：00开始称重，每头猪需时开始称重，每头猪需时5分钟，分钟，则共需则共需240分钟，即分钟，即4个小时，需称至中午个小时，需称至中午12：00点钟。点钟。称重顺序为先称称重顺序为先称A1的的8头猪，然后是头猪，然后

11、是A2的的8头猪，以后依头猪，以后依次为次为A3、A4、A5，直至，直至A6。那么，。那么，A1的的8头猪称重时间为头猪称重时间为8：00到到8：40，受空腹影响不大，受空腹影响不大，A2的的8头猪就受到一定头猪就受到一定的影响了，因为这的影响了，因为这A2的的8头猪是从头猪是从8：40称至称至9：20的。的。A3受空腹的影响就更大，因为是从受空腹的影响就更大，因为是从9：20称至称至10：00点。显点。显然，然，A4、A5和和A6的猪受空腹的影响一个比一个大，到的猪受空腹的影响一个比一个大，到A6的最后的最后8头猪事实上是在头猪事实上是在11：20以后称重的，这以后称重的，这8头猪整头猪整整

12、饿了半天，其体重肯定比整饿了半天，其体重肯定比A1的的8头猪损失了好多头猪损失了好多下面下面3张表分别是：顺序称重、随机称重、区组称重张表分别是：顺序称重、随机称重、区组称重称重顺序A118:00A128:05A138:10A14A15A16A17A188:40A218:40A228:45A23A24A25A26A27A289:20A319:20A329:25A33A34A35A36A37A3810:00A4110:00A4210:05A43A44A45A46A47A4810:40A5110:40A5210:45A53A54A55A56A57A5811:20A6111:20A6211:25A6

13、3A64A65A66A67A6812:00称重顺序A458:00A588:05A438:10A568:15A238:20A188:25A378:30A288:35A488:40A648:45A638:50A518:55A389:00A249:05A159:10A119:15A369:20A179：25A549：30A229：35A679：40A619：45A469：50A329：55A6610:00A2110:05A4210:10A3410:15A1310:20A5310:25A2510:30A6210:35A4710:40A1410:45A6810:50A2710:55A5511:00A52

14、11:05A4111:10A3311:15A6511:20A2611:25A3511:30A1611:35A5711:40A4411:45A3111:50A1211:55 一 二 三 四 五 六 七 八A618:00A328:30A439:00A449:30A2510:00A5610:30A1711:00A3811:30A318:05A228:35A639:05A149:35A3510:05A1610:35A6711:05A1811:35A418:10A528:40A339:10A549:40A4510:10A3610:40A4711:10A5811:40A218:15A628:45A239:

15、15A349:45A1510:15A4610:45A3711:15A2811:45A518:20A128:50A539:20A249:50A6510:20A2610:50A2711:20A6811:50A118:25A428:55A139:25A649:55A5510:25A6610:55A5711:25A4811:55上述三种称重方法的比较：显然，第一种称重方法存在着很大的显然，第一种称重方法存在着很大的系统误差系统误差，每一只猪的，每一只猪的体重中不但有着饲料的效应，而且体重中不但有着饲料的效应，而且混杂混杂有称重时间的影响，有称重时间的影响，这一称重方法显然不妥这一称重方法显然不妥第二种

16、称重方法虽然没有了系统误差，但第二种称重方法虽然没有了系统误差，但随机误差随机误差却却变大变大了，了，而且大得让人而且大得让人不能容忍不能容忍第三种称重方法由于设置了第三种称重方法由于设置了区组区组，区组内又进行了，区组内又进行了随机化随机化。按区组进行称重，称重时间引起的差异转化成了区组因素按区组进行称重，称重时间引起的差异转化成了区组因素（B），区组内又进行随机配置、随机称重，将每一区组），区组内又进行随机配置、随机称重，将每一区组内残留的一点点系统误差内残留的一点点系统误差转化转化成了随机误差，因此这一称成了随机误差，因此这一称重方法就消除了所有的系统误差，而随机误差也不致增大重方法就消

17、除了所有的系统误差，而随机误差也不致增大很多，对试验精确性的影响不会很大很多，对试验精确性的影响不会很大其实，很多试验都有类似的情况其实，很多试验都有类似的情况试验设计的注意事项试验设计的注意事项 应全面、规范地收集应全面、规范地收集资料（资料（参考文献参考文献）拟订试验方案时应有拟订试验方案时应有主攻方向（主攻方向（设置几个因素设置几个因素）设置设置对照（对照（关于对照，请参看下一页关于对照，请参看下一页）水平间距应水平间距应疏密适度（疏密适度（不致太密，也不致太疏不致太密，也不致太疏）设置设置预试期（预试期（根据试验设定根据试验设定）非试验条件和因素应控制在非试验条件和因素应控制在同一水平

18、（同一水平（唯一差异唯一差异）关于对照的设置关于对照的设置任何试验都必须设置对照，不设置对照的试验是不任何试验都必须设置对照，不设置对照的试验是不完整的试验完整的试验对照的种类：对照的种类：空白对照空白对照：不施加任何影响条件的一组或一个组合：不施加任何影响条件的一组或一个组合的动物的动物实验对照实验对照（又称为（又称为基准对照基准对照）：施加基础条件的一）：施加基础条件的一组或一个组合的动物组或一个组合的动物标准对照标准对照：施加标准条件的一组或一个组合的动物：施加标准条件的一组或一个组合的动物（国家标准（强制标准、推荐标准）、行业标准、（国家标准（强制标准、推荐标准）、行业标准、企业标准、

19、自定义标准）企业标准、自定义标准）自身对照自身对照：一个试验期内，动物自身前一阶段或试：一个试验期内，动物自身前一阶段或试验开始时的的生理状况作为对照验开始时的的生理状况作为对照相互对照相互对照：试验中组与组、组合与组合之间的比较：试验中组与组、组合与组合之间的比较以上对照，均在同一个试验中出现，是一个试验中以上对照，均在同一个试验中出现，是一个试验中不可缺少的部分，可以在作统计分析时进行比较不可缺少的部分，可以在作统计分析时进行比较（这种比较应出现在论文的（这种比较应出现在论文的“结果与分析结果与分析”部分）部分）历史对照历史对照和和文献对照文献对照：自己或别人在前一阶段的试：自己或别人在前

20、一阶段的试验结果。由于这一对照与自己当前的试验不可能验结果。由于这一对照与自己当前的试验不可能具有完全相同的试验条件和试验环境，因此这一具有完全相同的试验条件和试验环境，因此这一类对照与当前试验没有类对照与当前试验没有可比性可比性，这种对照不能出，这种对照不能出现在论文的现在论文的“结果与分析结果与分析”中，只能出现在论文中，只能出现在论文的的“讨论讨论”部分部分并且不能将这种对照与自己的试验结果进行并且不能将这种对照与自己的试验结果进行统计学统计学比较比较，只能进行，只能进行描述性比较描述性比较（即定性比较）（即定性比较）即：不能用统计学中的显著性检验作统计分析，而即：不能用统计学中的显著性检验作统计分析，而只能用文字进行叙述只能用文字进行叙述与这种对照相比较，不能出现与这种对照相比较，不能出现“差异不显著差异不显著”、“差异显著差异显著”、“差异极显著差异极显著”等字样等字样这一点，务必注意！这一点，务必注意！讨论内容：讨论内容：试验设计三原则之间的联系试验设计三原则之间的联系 试验设计的注意事项试验设计的注意事项 如何避免系统误差如何避免系统误差 如何缩小随机误差如何缩小随机误差 (*)