《生物统计学教学课件》第一章绪论.ppt
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1、生物统计学Biostatistics范小勇范小勇办公:办公:31115316手机:手机:生生 物物 统统 计计 学学 目的意义:学习生物统计学基本原理、基本统计分析方法和试验设计,为教学和科学研究服务。教材:李春喜等编著,2013,生物统计学(第五版),科学出版社。五、主要参考书1.明道绪主编,2002,生物统计附试验设计,中国农业出版社2.盖钧镒主编,2000,试验统计方法,中国农业出版社3.生物统计学杜荣骞,2000年7月4.生物统计的数学原理,林德光,辽宁人民出版社,1982。第第 一一 章章 概论概论第第 二二 章章 试验资料的整理与特征数的计算试验资料的整理与特征数的计算第第 三三
2、章章 概率与概率分布概率与概率分布第第 四四 章章 统计推断统计推断第第 五五 章章 2检验检验第第 六六 章章 方差分析基础方差分析基础第第 七七 章章 试验设计与统计分析试验设计与统计分析第第 八八 章章 直线回归与相关分析直线回归与相关分析SAS/SPSS SAS/SPSS 软件在生物统计学中的应用软件在生物统计学中的应用*复习迎考复习迎考六、教学计划六、教学计划平时平时 30%30%(作业、出勤、回答问题等)(作业、出勤、回答问题等)考试考试 70%70%七、成绩评定七、成绩评定第一章第一章 概概 论论世界上有三种谎言:谎言、该死的谎言和世界上有三种谎言:谎言、该死的谎言和统计统计Th
3、ere are three kinds of lies:lies,damned lies and statistics 马克马克吐温自传引述十九世纪英国首吐温自传引述十九世纪英国首相狄斯相狄斯 雷利的名句雷利的名句第一节第一节 生物统计学的概念生物统计学的概念平均气温平均气温海南岛气候属于海洋性热带季风气候,年海南岛气候属于海洋性热带季风气候,年平均温度在平均温度在22一一26之间之间平均数反映全年气候特征表表 几种动物性食品的营养成分几种动物性食品的营养成分牛奶牛奶牛肉牛肉鸡蛋鸡蛋咸带鱼咸带鱼数据资料的直观图示第一节第一节 生物统计学的概念生物统计学的概念截至截至20052005年底,全国已
4、有年底,全国已有343343个单位可以授予博士学位,个单位可以授予博士学位,其中普通高校其中普通高校238238所;所;777777个单位可以授予硕士学位,个单位可以授予硕士学位,其中普通高校其中普通高校461461所。所。目前已有目前已有100100多万名博、硕士生毕业,在校博士生、硕多万名博、硕士生毕业,在校博士生、硕士生人数超过士生人数超过100100万。万。这一现状表明,这一现状表明,我国高素质人才培养已经进入一个相我国高素质人才培养已经进入一个相对稳定的发展时期,我国已成为名副其实的研究生教对稳定的发展时期,我国已成为名副其实的研究生教育大国。育大国。数据结果第一节第一节 生物统计学
5、的概念生物统计学的概念20062006年全国硕士生报考人数年全国硕士生报考人数127.5127.5万,比万,比0505年增长年增长9%9%。0808年硕士研年硕士研究生的考试形势会比往年更加严峻。报名参加究生的考试形势会比往年更加严峻。报名参加20082008年研考的恰好年研考的恰好是本科扩招高峰是本科扩招高峰20042004年入学的本科生,而这批学生的人数全国范年入学的本科生,而这批学生的人数全国范围内比围内比0303年增长了年增长了6060万,达到了万,达到了350350万之多,这从一个方面导致了万之多,这从一个方面导致了20082008年研究生报考人数的基数相当大。年研究生报考人数的基数
6、相当大。推测推测20082008年的全国硕士研究生的计划招生人数约为年的全国硕士研究生的计划招生人数约为4545万万5050万人,万人,报名人数将达到报名人数将达到150150万万170170万人。万人。在报名人数增长远多于计划录在报名人数增长远多于计划录取人数的增长的同时,各院校又更加重视学生从事未来研究工作取人数的增长的同时,各院校又更加重视学生从事未来研究工作的科研能力和专业素质,加大了专业课成绩和复试成绩的权重,的科研能力和专业素质,加大了专业课成绩和复试成绩的权重,20082008年考研的形势会更加严峻。年考研的形势会更加严峻。数据结果 统计学统计学(StatisticsStatis
7、tics)是把数学的语言引入是把数学的语言引入具体的科学领域,将所研究的问题抽象为数学问题具体的科学领域,将所研究的问题抽象为数学问题的过程的过程,是收集、分析、列示和解释数据的一门科是收集、分析、列示和解释数据的一门科学。学。统计学被广泛地应用于解决自然科学和社会科统计学被广泛地应用于解决自然科学和社会科学各个领域中具体的随机现象的规律性,形成了应学各个领域中具体的随机现象的规律性,形成了应用于各个学科领域的统计学,即用于各个学科领域的统计学,即应用统计学应用统计学。生物统计学概念生物统计学概念生物统计学(Biostatistics)是数是数理统计在生物学研究中的应用,它是应用理统计在生物学
8、研究中的应用,它是应用数理统计的原理和方法来分析和解释生物数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种现象和试验调查资料的一门学科。界各种现象和试验调查资料的一门学科。属于应用统计学的一个分支。是一门应用属于应用统计学的一个分支。是一门应用数学。数学。复杂复杂复杂复杂生物体生物体生物体生物体数据变异数据变异数据变异数据变异现现象象掩掩盖盖了了本本质质X2检验检验例1:孟德尔第一定律 红花 白花 F2 红花 :白花 3 :1?例2:新型饲料添加剂 猪的日增重量1kg?添加剂好添加剂好始重不同始重不同进食前后进食前后磅秤不准磅秤不准在对事物的研究过程中,人们往往是通过某事物的一部分(样本),来估计事
9、物全部(总体)的特征,目的是为了以样本的特征对未知总体进行推断,从特殊推导一般,对所研究的总体作出合乎逻辑的推论,得到对客观事物的本质和规律性的认识。在生物学研究中,我们所期望的是总体,而不是样本。但是在具体的试验过程中,我们所得到的却是样本而不是总体。因此,从某种意义上讲,生物统计学是研究生命过程中以样本来推断总体样本来推断总体的一门学科。生物统计学生物统计学是研究生命过程中以样本推断总体的一门学科。是研究生命过程中以样本推断总体的一门学科。生生生生 的的的的物物物物 基基基基统统统统 本本本本计计计计 内内内内学学学学 容容容容试试试试 验验验验 设设设设 计计计计统统统统 计计计计 分分
10、分分 析析析析基本原则基本原则方案制定方案制定常用试验设计常用试验设计资料的搜集和整理资料的搜集和整理数据特征数的计算数据特征数的计算统计推断统计推断方差分析方差分析回归和相关分析回归和相关分析协方差分析协方差分析主成分分析主成分分析聚类分析聚类分析对比设计对比设计随机区组设计随机区组设计平衡不完全区组设计平衡不完全区组设计裂区设计裂区设计拉丁方设计拉丁方设计正交设计正交设计第二节生物统计学的内容与作用第二节生物统计学的内容与作用如何合理地进行调查或试验设计如何科学地整理、分析所收集来的具有变异的资料,揭示出隐藏其内部的规律性。生物统计学的任务生物统计学的任务新药物旧药物不同剂量性能试验不同剂
11、量对照试验结果是结果是?问题:最适使用剂量分别是多少?新药物比旧药物治愈率高吗?1.试验如何设计?2.数据如何整理、分析呢?3.结果是什么?可靠性有多高?4.结论如何?新药是否可生产?生物统计学的基本作用:生物统计学的基本作用:提供整理和描述数据资料的科学方法,确定某些性提供整理和描述数据资料的科学方法,确定某些性提供整理和描述数据资料的科学方法,确定某些性提供整理和描述数据资料的科学方法,确定某些性状和特性的数量特征。状和特性的数量特征。状和特性的数量特征。状和特性的数量特征。运用显著检验,判断试验结果的可靠性或可行性。运用显著检验,判断试验结果的可靠性或可行性。运用显著检验,判断试验结果的
12、可靠性或可行性。运用显著检验,判断试验结果的可靠性或可行性。提供由样本推断总体的方法提供由样本推断总体的方法提供由样本推断总体的方法提供由样本推断总体的方法。提供试验设计的的一些重要原则提供试验设计的的一些重要原则提供试验设计的的一些重要原则提供试验设计的的一些重要原则。课外活动:生物统计方法在生物学学术刊物中的应用情况学习生物统计的方法和要求1.掌握生物统计的基本概念、基本原理、基本公式和应用条件。能因地制宜灵活应用常用的试验设计方法及相应的统计分析方法。2.懂得抽样技术,抽样调查的基本方法。学会研究事物间关系统计法,进行预测预报研究。3.懂判断别人的试验及调查结论的可靠程度。4.做好例题、
13、习题、作业。不过多讨论数学原理,偏重于统计原理的介绍和具体分析方法的应用J.Bernoulli(贝努里,瑞士,贝努里,瑞士,16541705)系统论证了“大数定律”,即样本容量越大,样本统计数与总体参数之差越小。P.S.Laplace(拉普拉斯,法国,拉普拉斯,法国,17491827)最早系统的把概率论方法运用到统计学研究中去一、古典记录统计学一、古典记录统计学(17(17世纪中叶至世纪中叶至1919世纪中叶世纪中叶)第三节生物统计学发展概况Gauss(高斯,德国,高斯,德国,17771855)正态分布理论最早由DeMoiver于1733年发现,后来Gauss在进行天文观察和研究土地测量误差理
14、论时又一次独立发现了正态分布(又称常态分布)的理论方程,提出“误差分布曲线”,后人为了纪念他,将正态分布也称为Gauss分布。另外,他还完成了最小二乘法的研究,正式发表于1809年。F.Galton(高尔登,英国,高尔登,英国,18221911)19世纪末统计学开始用于生物学的研究。1882年Galton开设“人体测量实验室”,测量9337人的资料,探索能把大量数据加以描述与比较的方法和途径,引入了中位数以及分布、相关、回归等重要的统计学概念与方法。1889年发表第一篇生物统计论文自然界的遗传。1901年Galton和他的学生Pearson创办了“Biometrika(生物统计学报)”杂志,首
15、次明确“Biometry(生物统计)”一词。所以后人推崇GaltonGalton为生物统计学的创始人为生物统计学的创始人。二、近代描述统计学(19世纪中叶至世纪中叶至20世纪上半叶世纪上半叶)K.Pearson(卡(卡.皮尔逊,英国,皮尔逊,英国,18571936)Pearson的一生是统计研究的一生。他首创频数分布表与频数分布图,如今已成为最基本的统计方法之一;观察到许多生物的度量并不呈现正态分布,利用相对斜率得到矩形分布、J型分布、U型分布或铃型分布等;1900年独立发现了X2分布,提出了有名的卡方检验法,后经Fisher补充,成为小样本推断统计的早期方法之一;Pearson对“回归与相关
16、”进一步作了发展,在18971905年,Pearson还提出复相关、总相关、相关比等概念,不仅发展了Galton的相关理论,还为之建立了数学基础。(歌赛特,英国,歌赛特,英国,18761937)在生产实践中对样本标准差进行了大量研究。于1908年以“Student(学生)”为笔名在该年的Biometrika上发表了论文平均数的概率误差,创立了小样本检验代替大样本检验的理论,即t分布和t t检验法检验法,也称为学生式分布。t检验已成为当代生物统计工作的基本工具之一,为多元分析理论的形成和应用奠定了基础,为此,许多统计学家把1908年看作是统计推断理论发展史上的里程碑。三、现代推断统计学(始于始于
17、20世纪初世纪初)(费歇尔,英国,费歇尔,英国,18901962)Fisher一生论著颇多,共写了329篇。他跨进统计学界是从研究概率分布开始的,1923年发展了显著性检验及估计理论,提出了F分布和F检验,1918年在孟德尔遗传试验设计间的相对关系一文中首创“方差”和“方差分析”两个概念,1925年提出随机区组和拉丁方试验设计,并在卢桑姆斯坦德农业试验站得到检验与应用,他还在试验设计中提出“随机化”原则,1938年和Yates合编了Fisher Yates随机数字表。另外,另外,Neyman(18941981)和E.Pearson进行了统计理论研究,分别于1936和1938年提出一种统计假说检
18、验学说。假设检验和区间估计作为数学上的最优化问题,对促进统计理论研究和对试验作出正确结论具有非常实用的价值。描述性推断性统计学在中国的传播统计学在中国的传播我国在解放前,社会经济发展缓慢,统计的应用和发展受到了很大的限制。1913年,顾澄教授(1882?)翻译了英国统计学家尤尔的著作统计学之理论(1911),即为英美数理统计学传入中国之始。之后又有一些英美统计著作被翻译成中文,Fisher的理论和方法也很快传入中国。在20世纪30年代,生物统计与田间试验就作为农学系的必修课,1935年王绶(18761972)编著出版的实用生物统计法是我国出版最早的生物统计专著之一。随后1942年范福仁出版了田
19、间试验技术等,这些对推动我国农业生物统计和田间试验方法的应用都产生了很大影响。新中国成立后,许多学者翻译、编著了统计学论著,有力的推动了数理统计方法在中国的普及和应用。许多生物学研究工作者积极从事统计学理论和实践的应用研究,使生物统计学在农业科学、医学科学、生物学、遗传学、生态学等学科领域发挥了重要作用。在农作物品种产量比较试验、病虫害的预测预报、动物饲养试验、饲料配方、毒理试验、动植物资源调查与分析、动植物育种中遗传资源和亲、子代遗传的分析等都取得了较好的效果。统计遗传学(群体遗传学)生态统计学生物分类统计学毒理统计学生物统计学生物数学 随着计算机的普及、网络技术的发展,随着计算机的普及、网
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