常见的试验设计方法ppt课件.pptx
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第第9章章 两种常见的试验设计方法两种常见的试验设计方法1 1完全随机试验完全随机试验 完全随机设计是根据试验处理数将全部供试材料随机地分成若干组,然后再按组实施不同处理的设计。这种设计保证每个供试材料都有相同机会接受任何一种处理,而不受实验人员主观倾向的影响 在食品、农业等试验中,当试验初始条件比较一致时可采用完全随机设计。这种设计应用了重复和随机两个原则,因此能使试验结果受非处理因素的影响基本一致,真实反映出试验的处理效应。2 2在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问
2、题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确随机试验的关键是抽样和编号的随机化随机试验的关键是抽样和编号的随机化随机化的方法比较多,一般采用以下随机化的方法比较多,一般采用以下三种方法:三种方法:1.抽签法抽签法2.随机数字表法随机数字表法3.随机函数随机函数3 3在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 例如例如:在无酒精啤酒的研究中:在无酒精啤酒的研究中,为了为了解麦芽汁的浓度对发酵液中双乙酸生成解麦芽汁的浓度对发酵液中双乙酸生成量的影响量的影响,在发酵温度在发酵温度7,非糖比非糖比0.3,二氧二氧化碳压力化碳压
3、力0.6kg/cm2,发酵时间,发酵时间6天的试验天的试验条件下条件下,选定麦芽汁的浓度()为选定麦芽汁的浓度()为6,10,12,3个水平个水平,每个水平重复每个水平重复5次次,进行完进行完全随机化试验全随机化试验,寻找适宜的麦芽汁浓度。寻找适宜的麦芽汁浓度。4 4在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 本本试验中,因素有试验中,因素有3个,重复个,重复5次所次所以共进行以共进行15次试验,这次试验,这15次试验按完次试验按完全随机顺序进行全随机顺序进行。随机化随机化可采用抽签的方式,即准可采用抽签的方式,即准备备15张纸
4、签,张纸签,A1,A2,A3各写各写5个,个,充分混匀后,抽签决定试验顺序。充分混匀后,抽签决定试验顺序。1.抽签法:抽签法:5 5在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2.随机数字表法:随机数字表法:从从随机数字表上随机地抽取一个随机数字表上随机地抽取一个数字,如:第数字,如:第11行第行第25、26列的列的86,从此开始依次往下(也可往上、,从此开始依次往下(也可往上、往左、往右,方向是随机的)读往左、往右,方向是随机的)读15个个2位数(如出现相同的两位数就把位数(如出现相同的两位数就把它跳过去,向后多读一个它跳过去,
5、向后多读一个2位数)按位数)按从小到大的顺序把这从小到大的顺序把这15个数依次编个数依次编号,这个编号即为试验的顺序号。号,这个编号即为试验的顺序号。6 6在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.随机函数:随机函数:应用计算机语言,编程获得随机数字。应用计算机语言,编程获得随机数字。7 7在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1 两个处理比较的分组 例如:有同品种、重量相近的红富士苹果,试用完全随机的方法分成甲乙两组编号12345678910111213
6、 14 151617 18随机数字16 07 44 99831146322420148588 45 109372 88组别乙甲 乙甲甲甲乙乙乙乙乙甲乙甲乙甲乙乙调整组别甲甲2.随机数字表法:随机数字表法:8 8在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2、三个以上处理比较的分组例如:设有品种,性别,体重相近的健康种猪18头,按体重大小依次编号为1,2,3,18,试用完全随机的方法,把它们分成甲、乙、丙三组编号12345678910111213 14 151617 18随机数字94 94 88 465600040026564891
7、90 88 265312 25/3后111120102201012201组别甲甲 甲甲乙丙甲丙乙乙丙甲丙甲乙乙丙甲调整组别丙乙9 9在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确一、完全随机试验设计一、完全随机试验设计完全随机试验设计是一种全面的试完全随机试验设计是一种全面的试验设计。具有两方面的含义:验设计。具有两方面的含义:一是试验处理试验顺序的随机安排;一是试验处理试验顺序的随机安排;二是试验材料的随机分组。二是试验材料的随机分组。10在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提
8、出的问题也很明确单因素完全随机试验设计单因素完全随机试验设计 在单因素试验中,各水平要重复多次,在单因素试验中,各水平要重复多次,假定假定m个水平重复个水平重复r次(各水平的重复数次(各水平的重复数也可以不同),则总共要进行也可以不同),则总共要进行mr次试次试验。如果这验。如果这mr个试验的实施顺序完全按个试验的实施顺序完全按随机原则确定,这种试验设计方法就称随机原则确定,这种试验设计方法就称为单因素完全随机设计。为单因素完全随机设计。11在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 例如:例如:75,85,95,105不同温度
9、培养细菌实验,每处理重复不同温度培养细菌实验,每处理重复四次。则需要四次。则需要16个培养皿。个培养皿。将其按顺序将其按顺序116标签。经过抽签,可标签。经过抽签,可以得到一组随机排列的数列:以得到一组随机排列的数列:12,4,10,7,2,11,8,5,3,16,14,1,6,15,13,912在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确如图:如图:12410721185 31614161513913在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确两因素等重复完全随机设
10、计两因素等重复完全随机设计 因素因素A与因素与因素B的的ab个个水平组合各重复水平组合各重复n次,进行试次,进行试验时,这验时,这abnN次试验的次试验的先后顺序完全按随机方式确定,先后顺序完全按随机方式确定,这就是两因素等重复完全随机这就是两因素等重复完全随机试验设计。试验设计。14在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 例如:为提高粒粒橙饮料中汁胞的例如:为提高粒粒橙饮料中汁胞的悬浮稳定性,研究了果汁悬浮稳定性,研究了果汁pH值(值(A)、)、魔芋精粉浓度(魔芋精粉浓度(B)两个因素的不同水平)两个因素的不同水平组合对果
11、汁粘度的影响。果汁组合对果汁粘度的影响。果汁pH值取值取3.5,4.0,4.5三个水平,魔芋精粉浓度三个水平,魔芋精粉浓度()取()取0.1,0.15,0.2三个水平,每三个水平,每个水平组合重复个水平组合重复2次,进行完全随机试验。次,进行完全随机试验。试验指标为粘度(试验指标为粘度(CP),越高越好。),越高越好。15在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确本试验需要进行本试验需要进行18次试验,其完全随次试验,其完全随机化后的排列如下表:机化后的排列如下表:处理试验顺序处理试验顺序处理试验顺序A1B1A1B1A1B2A1
12、B2A1B3A1B3121558101A2B1A2B1A2B2A2B2A2B3A2B3721831316A3B1A3B1A3B2 A3B2A3B3A3B314176114916在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确n n主要优点:主要优点:对各处理的重复次数没有限对各处理的重复次数没有限制,可以相等也可以不相等制,可以相等也可以不相等n n不足之处:没有遵循局部控制原则,所以不足之处:没有遵循局部控制原则,所以要求试验地较为均匀一致,不存在有明显要求试验地较为均匀一致,不存在有明显方向性的肥力差异,一般不用于田间试验。方向性
13、的肥力差异,一般不用于田间试验。完全随机设计的优缺点完全随机设计的优缺点1717在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确随机区组设计随机区组设计 随机区组设计是根据局部控制的原则,随机区组设计是根据局部控制的原则,如将相同条件的一组试验划归一个单位组如将相同条件的一组试验划归一个单位组(区组),每个区组内的处理相同,处理(区组),每个区组内的处理相同,处理小区随机分配到各处理组,这种设计称为小区随机分配到各处理组,这种设计称为随机区组设计。随机区组设计。随机区组设计要求同一区组内试验条随机区组设计要求同一区组内试验条件一致,不
14、同区组间的试验条件存在差异,件一致,不同区组间的试验条件存在差异,但每个区组内试验材料随机分组要独立进但每个区组内试验材料随机分组要独立进行,每种处理在一个区组内只能出现一次行,每种处理在一个区组内只能出现一次1818在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确n如:如:k=5,n=3的随机区组排列示意图的随机区组排列示意图区组区组区组区组I I区组区组区组区组II II区组区组区组区组IIIIII A E C B D一般用于田间试验或环境条件有差异的试验一般用于田间试验或环境条件有差异的试验B D E A C E C A D B
15、1919在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确单因素试验的随机区组设计单因素试验的随机区组设计例9-5 红碎茶加工中的通气发酵试验,因素为发酵时间A有5个水平,A1,A2,A3,A4,A5,本实验中多数非处理条件都能被控制为相对一致,只是用来揉切茶叶的4台转子式不同型号的。因此试验设计4个重复转子转子水平水平1 12 23 34 45 51 1A2A2A5A5A1A1A4A4A3A32 2A1A1A3A3A5A5A2A2A4A43 3A5A5A4A4A3A3A1A1A2A24 4A3A3A2A2A4A4A5A5A1A1202
16、0在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确品品 种种区区 组组总和数总和数Tt平均数平均数I nA1x11x12 x1nT1.A2x11x22 x2nT2.Aixi1xi2 xinTi.Akxk1xk2 xknTk.TrT.1T.2 T.nT.设有设有设有设有k k个处理,个处理,个处理,个处理,n n个区组,试验共有个区组,试验共有个区组,试验共有个区组,试验共有knkn个观测值。个观测值。个观测值。个观测值。表表表表8.17 8.17 单因素随机区组试验观察值的数据结构单因素随机区组试验观察值的数据结构单因素随机区组试验观
17、察值的数据结构单因素随机区组试验观察值的数据结构(i i=1,2,=1,2,k k;j j=1,2,=1,2,n n)2121在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确两因素试验的随机区组设计两因素试验的随机区组设计例9-6 蛋糕工艺中,两因素:配方因素A(四个水平)、食品添加剂因素B(3个水平),重复3次,设计方案区组区组区组区组蛋糕在烘箱中的排列顺序蛋糕在烘箱中的排列顺序蛋糕在烘箱中的排列顺序蛋糕在烘箱中的排列顺序I I6 61212 3 35 51 17 71111 2 28 84 41 10 09 9IIII8 81 1
18、4 49 91010 6 63 31212 2 25 57 71111IIIIII1 10 07 72 21111 4 48 85 59 91 112126 63 3A1B1,A1B2,A1B3,A2B1分布编号为1,2,3等等22221.2随机区组设计的特点随机区组设计的特点 (一)随机区组设计的主要优点(一)随机区组设计的主要优点 1 1 1 1、由由由由于于于于随随随随机机机机单单单单位位位位组组组组设设设设计计计计体体体体现现现现了了了了试试试试验验验验设设设设计计计计三三三三原原原原则则则则,在在在在对对对对试试试试验验验验结结结结果果果果进进进进行行行行分分分分析析析析时时时时,能
19、能能能将将将将单单单单位位位位组组组组间间间间的的的的变变变变异异异异从从从从试试试试验验验验误误误误差差差差中中中中分分分分离离离离出出出出来来来来,有有有有效效效效地地地地降降降降低低低低了了了了试试试试验验验验误误误误差差差差,因因因因而而而而试试试试验验验验的的的的精确性较高。精确性较高。精确性较高。精确性较高。2 2 2 2、设计方法机动灵活。、设计方法机动灵活。、设计方法机动灵活。、设计方法机动灵活。3 3 3 3、试验实施中的试验控制较易进行。、试验实施中的试验控制较易进行。、试验实施中的试验控制较易进行。、试验实施中的试验控制较易进行。4 4 4 4、试验结果的统计分析方法简单
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