第单元实验设计方法演示文稿

第单元实验设计方法演示文稿当前1页，总共46页。优选第单元实验设计方法当前2页，总共46页。二、根据实验组数选择设计方法1、单组比较试验，常见的有自身前后配对设计、自身左右配对设计和序贯设计。2、两组研究对象间的比较，最常见。一般采用异体配对设计、序贯设计、正交设计（n小）3、多组试验可采用裂区设计、析因设计、拉丁方设计、配伍设计等当前3页，总共46页。两组试验设计选择流程图

两组试验设计选择配对条件满足不满足足够样本量确定样本量

是否是否确定样本量交叉试验完全随机设计序贯设计是否异体配对设计序贯设计当前4页，总共46页。多组试验设计选择流程图多组试验设计选择配伍条件具备是否每区组样本量≥每因素试验组数划分层次是否是否因素数量因素数量层次分组设计

完全随机设计2323配伍组设计了解交互均匀不完全尧敦方设计配伍组设计是否分层设计拉丁方设计是否裂区设计析因设计当前5页，总共46页。三、多因素多水平研究设计方法选择多因素多水平研究不仅可以评价因素的主次，而且可分析因素的交互作用与最佳组合。用于多因素的设计方法主要有；析因设计、正交设计、均匀设计三种当前6页，总共46页。多因素多水平研究设计

方法选择流程图

多因素多水平试验设计选择因素数≤3

否是水平数>4水平数>2

是否是否均匀设计正交设计正交设计析因设计或均匀设计当前7页，总共46页。表试验设计统计方法选择统计方法计数资料计量资料等级资料配对t检验配对试验配对x2检验配对试验方差分析完全随机设计完全随机设计析因设计正交设计均匀设计x2检验完全随机设计秩和检验完全随机设计(方差不齐)

配对设计(非正态分布)Ridit或H检验完全随机设计触线判断序贯设计当前8页，总共46页。第二节（102）

随机分组设计与方差分析一.完全随机分组设计(单因素设计)★1.概念:它是将受试对象按随机化的方法分配到各个处理组和对照组中,观察实验效应.最后对实验结果作成组统计分析.它是单因素的设计方法.2.设计要求:(1);各组观察对象要同质,满足均衡性.(2);采用随机化分组.(3)合理设置对照组.(4);各组例数相等或相近.

当前9页，总共46页。3、优缺点；（1）优点；设计方法简单易行，统计分析也简单；适用面广，不论两组或多组、不管组间样本含量相等或不等，均可采用这种设计。（2）缺点；要求实验单位有较好的同质性；这种设计的效率低于配对设计和配伍组设计，故实验所需样本含量相对较多。当前10页，总共46页。4.方法:完全随机分组设计方案

示意图

按纳入标准预选对象受试者随机化对照组实验组当前11页，总共46页。5、假设检验方法（1）定量资料比较；如两组间比较可用t检验或秩和检验。如多组比较宜采用方差分析。（2）定性资料比较；n较大时采用z检验。n较小时可用x2检验（3）等级资料比较；可采用Ridit检验或秩和检验。当前12页，总共46页。方差分析（P300）

一、方差分析基本思想1.样本均数间变异来源

(1)误差;1)个体差异.2)抽样误差.(2)处理效应.2.把总体变异分解成组内变异和组间变异.(1)组内变异;即样本内各个观察值间的差异,主要由偶然误差引起.(2)组间变异;即样本均数间的差异.包括1)偶然误差.2)不同处理效应造成的差异.当前13页，总共46页。3.变异分析(F检验)(1)如果处理效应是没有作用的(即各样本均数是来自同一总体),那么引起组内变异和组间变异的原因都是由于误差而来,则组间均方与组内均方之比的F值就近似等于1,或离1不会很远,F值＜F0.05(υυ)

P＞0.05当前14页，总共46页。(2)如果处理确有作用，然而组间变异却不只是个体变异所致,又包括了处理效应不同所致,因而使组间变异明显大于组内变异,其结果F值将离1较远,以致F值≥F0.05(υυ)的数值,即F≥显著性界限当前15页，总共46页。4.方差分析的主要作用就是分析各均数间差异大小,检验其差异是何种原因造成的,假如,MS组间＞MS组内,计算出F值很大,说明是各组所受处理不同引起样本均数间差异,其差异有显著性.当前16页，总共46页。方差分析基本思想★它把全部观察值总的离均差平方和分解为至少两部分，其自由度也分解为相应几个部分。每一部分有一定意义，其中至少有一部分表示各组均数间的变异，另一部分表示误差。离均差平方和除以自由度得均方，组间均方与误差均方之比为F值。F值远大于1，表示各均数间差别有显著性，F值近于1，表示差别无显著性，其界点可查F界值表。当前17页，总共46页。方差分析用途及应用条件一.用途;1.多个样本均数间的比较.2.单因素和多因素的分析,二.应用条件;1.各样本是相互独立的随机样本（独立性）

2.各样本来自正态总体.（正态性）

3.各处理组方差相等,即方差齐.（方差齐性）当前18页，总共46页。表3.1某湖水不同季节氯化物含量(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当前19页，总共46页。表完全随机设计资料方差分析表变异来源离均差平方和自由度均方F值

ssυMS总变异ΣΣx2-CN-1组间变异Σ(Σx)2

–Ck-1SS组间

MS组间

(n相同)nk-1MS组内

组内变异SS总-SS组间

N-kSS组内

(误差)N-k当前20页，总共46页。总变异SS总

ΣΣx2-CC=（ΣX）2/NC=588.42/32=10819.205SS总=11100.84-10819.205=281.635167.92+159.32+131.92+129.32SS组间=－10819.2=141.178SS组内=SS总-SS组间=281.635-147.17=140.465υ

总=N-1=32-1=31υ组间=k-1=4-1=3υ组内=N-k=32-4=28MS组间=SS组间/υ组间=141.17/3=47.057MS组内=SS组内/υ组内=140.465/28=5.017F=MS组间/MS组内=47.057/5.017=9.38当前21页，总共46页。表方差分析结果变异来源SSυMSFP总变异281.6531组间变异141.17347.0579.38<0.01组内变异140.465285.017当前22页，总共46页。二、配对设计与分析▲①.概念---是将受试对象按一定条件配成对子,再随机分配每对中的两个受试对象到不同的处理组.配对有前后配对、异体配对。②.优缺点:

优点是可以减少样本的偏性.n可以小一点缺点是配对比较困难③方法:(1)对同对的两个受试对象分别给予两种处理.(2)同一受试对象处理前后的比较(自身配对).当前23页，总共46页。三、随机区（配伍）组设计

与方差分析（107）一随机区组设计1.概念---它是配对设计的扩大,是将几个受试对象按一定条件划分成配伍组或区组,再将每一配伍组的各受试者随机分配到各个处理组中去.(方差分析).2.设计要求:(1)应采用盲法进行观察;(2)严格随机分组;3.优缺点；优点：有较好的同质性，，减少误差，提高了试验效率。缺点：要求区组内实验单位数与处理组相等，实验结果中若有缺失值，统计分析较麻烦。当前24页，总共46页。3.方法:

随机分组预选对象区组14个处理组

按配伍条件随机分组受试者区组24个处理组随机分组区组34个处理组

123412341234当前25页，总共46页。二、方差分析步骤表喂饲不同齐量的毒素对小白兔体重的影响区组剂量(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)当前26页，总共46页。表随机区组设计资料方差分析表变异来源SSυMSF值总变异ΣΣX2-CN-1处理组Σ(ΣX)2

–CK-1SS处理

MS处理间变异bk-1MS误差区组间变异Σ(ΣX)2

–Cb-1SS区组

MS区组

kb-1MS误差误差SS总-SS处理-SS区组(k-1)(b-1)SS误差

(k-1)(b-1)当前27页，总共46页。四、拉丁方设计与方差分析（110）一、拉丁方设计▲1、概念；用r个拉丁字母排成r行r列的方阵，使每行、每列中每个字母都出现一次，这样的方阵叫r阶拉丁方。按拉丁方的字母、行和列安排处理及影响因素的试验称为拉丁方试验。拉丁方设计是随机单位组设计的进一步扩展，可以考虑3个处理因素。（也可以1个、2个）2、优缺点；优点；（1）进一步缩小了实验误差，效率更高。（2）实验次数可以减少（n可以小）。缺点；（1）要求处理数必须等于拉丁方的行（列）数，一般的试验不满足此条件。（2）数据缺失会增加统计分析难度。当前28页，总共46页。3、要求；（1）必须是三个因素的试验，且三个因素的水平数相等；（2）行间、列间、处理间均无交互作用；（3）各行、列、处理的方差齐。4、方法；（1）根据处理组选定拉丁方；（2）将拉丁方随机化。（3）规定行、列、字母所代表的因素和水平。当前29页，总共46页。基本拉丁方ABCDEBCDEACDEABDEABCEABCD当前30页，总共46页。例9-3；为研究注射甲状腺素对甲状腺体的影响,以白兔5个种系,每个种系各5只,分养于5个笼子,每笼内置放各种系白兔1只,并以甲状腺素的5个不同剂量分别予以注射.以上剂量、种系和笼子三个因素的分组如下表，试分析不同因素间有无差别。当前31页，总共46页。表白兔注射不同剂量甲状腺素后的甲状腺体重量（mg)种系笼号种系种系

12345小计均数甲C65E85A57B49D7933567.0乙E82B63D77C70A4633867.6丙A73D68C51E76B5232064.0丁D92C67B63A41E6833166.2戊

B81A56E99D75C6637775.4笼号小计3933393473113111701(ΣX)笼号均数78.667.869.462.262.2平方和3130323443255492038320041120719(ΣX2)剂量ABCDE剂量小计273308319391410剂量均数54.661.663.878.282.0当前32页，总共46页。剂量;ABCDE,处理数=5种系;甲乙丙丁戊,行数=5笼子;12345,列数=5三因素比较可用方差分析1、建立假设、确定检验水准剂量间；H0；剂量间的总体均数相同。

H1；剂量间的总体均数不相同或不全相等种系间；H0

；种系间的总体均数相同。

H1

；种系间的总体均数不相同或不全相等笼子间；H0

；笼子间的总体均数相同。

H1

；笼子间的总体均数不相同或不全相等2、计算F值当前33页，总共46页。表r×r拉丁方设计方差分析计算表变异来源SSυMSF值总变异ΣX2-Cr-1处理组Σ(ΣX)2

–Cr-1SS处理

MS处理间变异rr-1MS误差区组间变异Σ(ΣX)2

–Cr-1SS区组

MS区组

rr-1MS误差列间变异Σ(ΣX)2

–Cr-1SS列间

MS列间

rr-1MS误差误差SS总-SS处理-SS区组(r-1)(r-2)SS误差

-SS列

(r-1)(r-2)当前34页，总共46页。表方差分析结果变异来源SSυMSFP总变异4982.9624剂量间2690.964672.748.01<0.01种系间375.76493.941.12>0.05笼子间908.164227.042.70>0.05误差1008.081284.01当前35页，总共46页。五、多个样本均数间的两两比较

（310）一.意义;因为方差分析的结论是对总体而言,如果各个均数间差别有显著性很难说任何两个均数间的差别有显著性,如要了解任何两个均数间的差别是否都有显著性,就要用多个样本均数间比较的一些检验方法。要注意不能直接用t检验分别作两两比较，因为这样比较犯第一类错误的概率大。两两比较的方法很多，常用的有，（1）LSD-t’检验；（2）Dunnett-t检验；（3）SNK-q检验当前36页，总共46页。SNK-q检验二.检验步骤(以上例为例)1.建立假设和确定检验水准.H0不同季节湖水中氯化物相同,H1不同季节湖水中氯化物不同;α=0.052.计算Q值;(1)求出比较组均数之差,先将均数由大到小排队,编上组号,然后,依次两两求出差数,填入下表.当前37页，总共46页。均数20.9919.9116.4916.16

组号Ⅰ(春)

Ⅱ(夏)

Ⅲ(秋)Ⅳ(冬)表多个均数两两比较q值表比较组差数标准误q值a

q0.05q0.01P值

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

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

23.004.13＞0.05当前38页，总共46页。六、序贯试验设计与分析（132）

序贯试验又称序贯分析,对受试对象进行一次试验后便及时进行分析,一旦得到结论,立即停止试验（触线判断）,具有减少样本含量的优点,常用于实验研究和临床试验研究.进行序贯试验的要求:1.能较快获得试验结果;2.试验为单一指标作结论依据:3.能依据试验结果决定样本含量的增减当前39页，总共46页。序贯试验设计及分析步骤1、规定“试验标准”，内容；（1）试验灵敏度；（2）有效及无效水平；（3）第一类错误概率和第二类错误的概率。2、利用公式或工具表绘制出序贯试验图，即绘制试验的边界线。3、将逐一试验结果在序贯图上绘制实验线。4、根据“试验线”触及序贯图的不同边线的结果，得出相应的结论。（触线判断）当前40页，总共46页。141210U实

8验

6线

42L0

质反应开放型单向序贯试验图

U=y=4.2+0.59n;L=-4.2+0.59n当前41页，总共46页。第七节半数有效剂量试验设计与分析1.概念.半数有效剂量(ED50);半数有效浓度(EC50);半数致死剂量(LD50).2.方法;(1)