试验设计与统计分析(农学)大纲

1、试验设计与统计分析（农学）Experimental Designs and Statistical Analysis一、教学目的使学生掌握现代试验统计知识，学会运用试验设计和统计分析这一现代科学试验研究必不可少的工具。能应用生物统计学的原理设计试验，并对试验所得的结果进行正确的统计和分析，做出科学的结论。学会利用计算机统计软件完成较复杂的统计运算及提高运算速率。二、教学内容、教学目标及学时分配第一章 绪论(3学时)本章概述农业科学试验、生物统计学发展概况、本课程的主要内容及学习的基本要求和方法。通过本章学习，了解农业科学试验的特点、任务和要求；了解统计学的功用；认识本课程的重要性；掌握正确的学

2、习方法。1. 农业科学试验的任务和要求：农业科学试验和田间试验；农业科学试验的任务和来源；农业科学试验的基本要求。2. 试验误差及其控制：试验误差的概念；试验误差的来源；试验误差的控制。3. 生物统计学与农业科学试验：部分生物统计学基本概念；生物统计学的形成与发展。生物统计学在农业科学试验中的作用和注意问题。第二章 试验设计和实施(4学时)通过本章学习，掌握试验设计的原则及常用的试验设计方法。重点是随机排列的试验设计方法；了解顺序排列的试验设计方法；了解试验的实施方法。1. 试验方案：试验方案的概念和类别；处理效应。2. 试验设计原则：试验方案的设计要点；重复；随机排列；局部控制。3. 小区技

3、术：小区；区组和小区的排列。4. 常用的试验设计：对比法设计；间比法设计；完全随机设计；随机区组设计；拉丁方设计；裂区设计。5. 试验的实施：试验的计划；试验的准备；播种；试验管理；试验调查记载。第三章 描述性统计(3学时)通过本章学习，了解试验资料初步整理的方法；了解制作各种不同变数资料的次数分布表和绘制次数分布图的方法；了解常用的统计图；掌握平均数、变异数的意义、种类及计算方法。1.统计学的若干术语：个体、总体与样本；观察值与变量。2. 次数分布：次数分布表；次数分布图；其它常用统计图。3. 平均数：算术平均数；几何平均数；中数和众数；调和平均数。4. 变异数：极差；方差；标准差；变异系数

4、。第四章 概率分布(6学时)通过本章学习，复习概率论的有关基础知识；掌握两种随机变数的理论分布二项分布和正态分布及其概率计算方法；理解总体与样本之间的关系；并掌握从二项总体和正态总体抽样的抽样分布规律。1. 事件、概率和随机变量：事件；事件之间的关系和运算；概率；概率计算法则；随机变量；随机变量的概率分布。2. 二项式分布：0-1分布；二项分布；泊松分布。3. 正态分布：概率密度；分布函数；正态分布的概率计算。4. 抽样分布：0-1总体抽样分布；正态总体抽样分布；抽象分布定理。第五章 统计推断(理论6学时，实验4学时)通过本章学习，掌握统计假设检验的基本原理和方法；重点掌握t检验法；了解区间估

5、计的方法以及区间估计与统计假设检验之间的关系。1. 统计假设检验的基本原理：统计推断的意义和内容；统计假设检验的基本步骤；两尾检验与一尾检验；统计假设检验的两类错误。2. 平均数的假设检验：单个样本平均数的假设检验；两个独立样本平均数相比较的假设检验；配对小样本差数平均数的假设检验；成对数据比较与成组数据比较的区别。3. 二项资料的百分数的假设检验4. 方差的假设检验：单个样本样本方差的假设检验；两个样本方差相比较的假设检验；多个样本方差相比较的假设检验。5. 参数的区间估计：总体平均数的估计；总体平均数差数的估计；总体方差的估计。第六章 卡平方(c2)检验(理论3学时，实验2学时)通过本章学

6、习，掌握适合性检验的方法；掌握属性变数资料的相关研究法独立性检验方法。1. 卡平方（c2）检验概述：次数资料的c2；c2检验的基本方法及其应用；次数资料的适合性检验。2. 适合性检验3. 独立性检验：2×2联列表的检验；2×c联列表的检验；r×c联列表的检验。第七章 方差分析(5学时)通过本章学习，理解方差分析的基本原理和方法；掌握单因素完全随机试验的统计分析方法；了解两因素完全随机试验的统计分析方法；了解方差分析的数学模型及期望均方；了解方差分析的基本假定和数据转换。1. 方差分析的意义2. 方差分析的步骤：自由度与平方和的分解；F检验；多重比较。3. 方差分析

7、的数学模型与期望均方：数学模型；期望均方；基本假定；数据转换。第八章 单因素试验的统计分析(理论3学时，实验2学时)通过本章学习，掌握单因素完全随机和单因素随机区组试验的统计分析方法；了解顺序排列试验设计及拉丁方设计的统计分析方法。1. 顺序排列试验的统计分析2. 单因素完全随机试验的统计分析3. 单因素随机区组试验的统计分析：单因素随机区组试验结果的统计分析；单因素随机区组试验的线性模型和期望均方。4. 拉丁方试验的统计分析：拉丁方试验结果的统计分析；拉丁方的线性模型与期望均方。第九章 多因素试验的统计分析(理论4学时，实验2学时)通过本章学习，掌握两因素随机区组试验的统计分析方法；了解三因

8、素随机区组试验的统计分析方法以及裂区试验设计的统计分析方法。1. 二因素完全随机试验资料的统计分析：无重复二因素交叉分组完全随机试验的统计分析；有重复二因素交叉分组完全随机试验的统计分析。2. 二因素随机区组试验的统计分析：二因素随机区组试验的线性模型与期望均方；二因素随机区组试验资料统计分析示例。3. 二因素裂区试验的统计分析：二因素裂区试验的数学模型与期望均方；二因素裂区试验资料统计分析示例。第十章 直线回归和相关(理论5学时，实验2学时)通过本章学习，理解回归和相关的概念；掌握直线回归方程的建立、回归关系的假设检验；了解直线回归的预测与控制；掌握相关系数的计算和相关关系的假设检验方法；理

9、解直线回归和相关的内在关系。1. 回归和相关的意义2. 直线回归：直线回归方程与参数估计；直线回归方程的计算；直线回归方程的图示。3. 直线回归的假设检验：直线回归的估计标准误；直线回归的数学模型和基本假定；t检验；F测验。4. 回归预测与控制：预测；控制。5. 直线相关：相关系数；相关系数的假设检验；决定系数6. 直线回归与相关的内在关系和应用要点第十一章 多元线性回归与相关(5学时，实验2学时)通过本章学习，理解多元线性回归与相关的基本概念；了解多元回归方程建立、多元回归的假设检验的步骤；了解多元相关系数和偏相关系数的求解过程，了解通径分析。1. 多元回归：多元线性回归方程及计算；多元线性

10、回归的假设检验；多元线性回归分析实例；回归平方和与偏回归平方和的关系。2. 多元相关和偏相关：多元线性相关分析；偏相关分析；多元线性相关和偏相关分析实例；偏相关(回归)和简单相关(回归)的关系。3. 了解通径分析：基本概念；通径系数的性质；通径系数的计算；通径系数的假设检验；通径分析实例；直接和间接效应分析。第十二章 非线性回归(3学时)通过本章学习，了解常用的非线性回归分析方法。1. 可化为线性回归的非线性回归分析：指数曲线回归分析；对数曲线回归分析；幂函数曲线回归分析；对称S形曲线回归分析；Logistic曲线回归分析。2. 多项式回归分析：二次多项式回归分析；高次多项式回归分析。三、课程

11、教学的基本要求本课程通过课堂讲授与实验相结合，使学生掌握试验设计与统计分析的基本原理与方法，并学会灵活地将这些方法应用于科研实践。(一)课堂讲授主要教学方法：1. 配合统计软件的教学，采用“重两头，轻中间”的方法，即：重视介绍各种统计方法的适用条件、应用范围；重视统计结果的分析和解释，简单介绍各种统计方法的运算步骤，解题过程。通过大量的实例使学生切实掌握各种统计分析方法的功用，能举一反三，学会在科研实践中如何选择试验设计和统计方法，解决实际问题。2. 采用多媒体授课，节省讲课时间，提高教学效率，改善教学效果。原则性教学建议：1. 不同于一般的数学，注重推理、推导、论证及解题步骤等，试验设计与统

12、计分析是一门应用科学，因此应把重点放在怎样才能让学生学会使用这一工具去解决实际问题，公式的推导不应是教师教学与学生学习的重点。2. 由于计算机的发展，计算工作尤其是复杂的运算可以通过电脑软件完成，所以应减化计算步骤的介绍，节省出时间，增加实验课的内容。3. 小测验、实验及考试相结合的方式考核学生对所学内容的掌握情况，笔试采用开卷的方式，消除学生背诵公式的负担，尽量减少“高分低能”现象的发生。(二)实验环节先由老师演示如何使用统计软件，并讲解例题，再由学生独立操作微机完成实验，提交实验报告，并用word文档提交实验结果。1. 单个样本平均数的假设检验掌握单个样本平均数的假设检验方法。2. 两个样

13、本平均数的统计推断掌握两个样本平均数的假设检验方法。3. 卡平方检验掌握适合性检验、独立性检验及单个方差的假设检验方法。4. 单因素试验结果的统计分析掌握单因素随机区组及单因素完全随机试验资料的统计分析方法。5. 多因素试验结果的统计分析掌握二因素完全随机试验资料和二因素随机区组试验资料的统计分析方法。6. 直线回归与相关掌握直线回归与相关的统计分析方法。7. 多元回归与相关掌握多元回归与相关的统计分析方法。(三)考试环节学生成绩评定：平时成绩20%+期末考试80%平时成绩包括：小测验、实验等。期末考试主要采用开卷笔试的形式，题型主要分为：填空、选择、判断、简答、计算题等。四、参考教材1试验设

14、计与统计分析，金益主编. 北京：中国农业出版社，2007.82试验与统计，冯学民主编. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002.33试验统计方法，盖钧镒主编. 北京：中国农业出版社，2000.64田间试验和统计方法（第二版），南京农业大学主编.北京：农业出版社，1996.75农业试验统计（第二版），莫惠栋编著. -上海：上海科学技术出版社，1992,16生物统计与田间试验，金益、吕龙石主编. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19987Excel2002函数、统计与分析应用范例，杨世莹主编. 北京：-中国青年出版社，2003.3五、本课程的先修课程本课程的先修课为高等数学、概率论与数理统计、线性代

15、数，要求掌握这些课的基本原理，由于实验课要借助计算机完成，因此要具备计算机的基础知识，熟练掌握计算机的基本操作。六、教学大纲修订说明由于试验设计与统计分析是一门应用学科，又由于课时数的减少和教材内容的增加，要求我们在不影响课程内容完整性的前提下，尽量删去公式的推导过程及其某些应用结论的推理过程，重点介绍常用的试验设计方法和统计分析的原理及方法，并根据不同专业的特点有所侧重和取舍。还应结合农业科学发展的实际需要，介绍一些常用计算机统计软件的使用。5试验设计与统计分析 实验部分一、本实验课的目的、意义试验设计与统计分析是一门应用科学，学会如何将各种设计及统计分析方法应用于科研实践，是学习本课程的主

16、要目的，实验是学习、检验、考核学生是否真正掌握所学知识的最佳方式。因此实验课的教学是该课程学习不可缺少的重要环节，在计算技术高速发展的今天，通过实验，学会使用计算机解决统计分析问题显得尤为重要。二、实验课主要目标独立操作计算机，应用统计分析软件完成教材中所涉及到的统计分析，学会如何根据统计分析结果作出正确的结论，完成实验报告。三、主要实验内容先由老师演示如何使用统计软件，并讲解例题，再由学生独立操作微机完成实验，提交实验报告，并用word文档提交实验结果。实验一. 单个样本平均数的假设检验通过本次实验，掌握单个样本平均数的假设检验方法，重点是总体方差未知、小样本(n<30)的t检验法，熟

17、练掌握SAS软件由Excel电子表导入数据的方法。实验二. 两个样本平均数的统计推断通过本次实验，掌握两个样本平均数的假设检验方法。理解成组法与成对法在设计和分析上的差异。实验三. 卡平方检验掌握适合性检验、独立性检验及单个方差的假设检验方法。实验四. 单因素试验结果的统计分析掌握单因素随机区组及单因素完全随机试验资料的统计分析方法。通过实验理解完全随机与随机区组试验在设计上的不同，以及由此造成的分析上的差异。实验五. 多因素试验结果的统计分析掌握二因素完全随机试验资料和二因素随机区组试验资料的统计分析方法。通过实验理解无重复二因素交叉分组和有重复二因素交叉分组完全随机试验在统计分析上差异，理解若要分解互作项，对试验设计提出的要求。实验六. 直线回归与相关掌握直线回归与相关的统计分析方法，包括：直线回归方程的建立，回归和相关关系的假设检验(相关系数法、t检验及F检验法)。实验七. 多元回归与相关掌握多元回归与相关的统计分析方法，包括：多元线性回归方程的建立，回归和相关关系的假设检验。四、实验成绩考核办法根据考勤情况、实验操作情况、实验报告的质量综合评定，实验成绩占总成绩的20%。五、实验教材、参考资料实验教材：试验设计与统计分析实