谈谈科研与科研设计

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谈谈科研与科研设计一、科研认识什么是科研我为什么要做科研我做的是什么样的科研怎样才能做好我自己的科研二、科研选题选题的基本原则选题的一般步骤选题的基本思路三、科研设计为什么要科研设计观察性试验的科研设计实验性试验的设科研计认识问题方法问题一、科研认识

科学：是运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。现象入眼帘，本质不可见，规律需探究，方得科学篇。科研：是运用严密的方法，进行有目的、有计划、有系统地认识客观世界，探索客观真理的活动过程，是对研究变量或指标的共同本质的概括。科研活动的要素主要包括研究者、研究范围对象、研究方法、研究机构、物质辅助手段、已有科学研究成果及社会背景等七个方面。什么是科研科研是人类的一种兴趣爱好（热爱真理）科研是人类的一种理想追求（追求真理）科研是人类的一种求实态度（求真务实）科研是人类的一种智力职业（做科学家）科研是解决复杂问题的范式（做事模式）科研是人类知识积累的手段（理论技术）科研是人类综合能力的展现（能力体现）科研是人类文明进步的动力源泉！一、科研认识什么是科研一、科研认识我做科研是为了满足自己的爱好？我做科研是为了追求自己的理想？我做科研是为了端正自己的态度？我做科研是为了选择自己的职业？我做科研是为了培养自己的能力？我做科研是为了探求自然的奥秘？我做科研是为了展示自己的能力？我做科研其实只是一种迫不得已？我为什么要做科研做科研的内在动力一、科研认识

1）

是基础理论、应用基础还是应用开发？2）是宏观、中观还是微观研究？3）是调查研究、野外观察还是实验室研究？4）

是独立计划项目、大项目的子课题还是自选课题？5）

是导师布置的课题还是自己选择的课题？我做的什么样的科研一、科研认识

1明确自己所做课题的目的与意义、性质、类别与要求；2根据不同类别课题的性质和要求进行充分准备与科研设计；3无论做什么性质的课题，无论是做自觉自愿的还是“迫不得已”的课题，既做之，则力克之，取得最佳业绩，这样既展示了自己出色的综合能力，也避免了浪费宝贵光阴、落下能力不济之口舌！4记住：这是一个以业绩论英雄的时代！我做的什么样的科研一、科研认识深刻理解自己所做科研的内涵、目的、意义及理论与应用价值，变被动为主动；凝炼科学问题，明确研究目标，确定研究内容，制订详细方案，有预则立，事半功倍！下定决心，全力以赴做好科研，取得科研业绩，展现综合能力；有志者事竟成！下面主要以生物学及生物医学科研为例谈谈科研选题与科研设计问题：怎样做好我的科研

二、科研选题2、制定方案3、科学试验获得数据收集整理数据4、数据分析5、研究报告撰写6、成果专利申请1、选题与立题科研设计科研的基本程序Stepsinthescientificmethodcommonlyinclude:Observation:definingtheproblemyouwishtoexplain.Hypothesis:oneormorefalsifiableexplanationsfortheobservation.Researchdesign：

Experimentation:Controlledattemptstotestoneormorehypotheses.Conclusion:wasthehypothesissupportedornot?Afterthisstepthehypothesisiseithermodifiedorrejected,whichcausesarepeatofthestepsabove.二、科研选题二、科研选题（一）什么是“课题”？科研选题是科学研究的战略起点条件设计假说目标课题（problem）是为了实现某个特定目标所需研究的一个或一组科学问题。特点：目标比较明确；内容相对独立；目的单一，规模较小，周期较短。五个基本要素问题例子：Avery试验二、科研选题（二）科研选题的基本原则科学性可行性效益性创新性目的性1、目的性（目的）解决什么科学问题？有何重要价值？有何社会需求？2、科学性（根据）选题要以科学理论和事实材料为依据。又要不拘泥于已有科学理论的束缚。3、可行性（条件）研究者的研究能力（科研训练），做到量力而行。已具备的工作条件（资料、经费、设备、时间）4、创新性（性质）创新是科研的灵魂！不能老是跟风，要敢于超越。5、效益性（价值）经济社会环境效益二、科研选题（三）科研选题的一般步骤1、准备阶段学习-定向-积累问题2、文献调研接受前人的经验教训，避免重复3、实际考察价值分析，科研条件分析4、提出选题内容、目的、方案的设计5、交流、补充、修正、完善6、初步论证建立模型，预实验、预调查7、付诸实施问题调研课题选择课题论证课题决策NY二、科研选题（四）科研选题来源指令性课题委托课题指导性课题自选课题国家级科研基金部、省级科研基金地区及市级科研基金院（校）内基金二、科研选题指导性课题这是需要科研工作者积极申报的课题。公开招标，自由申报，同行专家评议，择优资助。国家、省市及地市科技、教育、卫生行政部门设置科学专项研究基金。如国家中管局科研基金、省科技攻关计划、市科技攻关计划等。面上项目重点项目重大项目青年科学基金项目……院内研究生课题你申报了吗？国家自然科学基金政府管理部门基金单位科研基金二、科研选题（五）科研选题思路从项目指南、招标说明中选题从实践中碰到的问题中选题从与现代科学结合中选题从学术交流与争鸣中选题从文献记载中选题，特别是文献的空白点从学科交叉或新兴学科中从改变研究内容组合中选题，旧题发挥从研究中出现的特殊现象对偶然的灵感追寻深究中医选题技巧：从西医的空白点、中医的特色出发选题从中医与西医临床治疗方法的效果比较中选题从中西医理论的交叉、近似处或矛盾之处选题环核苷酸cAMP、cGMP与中医阴阳虚证的关系从神经发生的角度研究川芎在补阳还五汤中的“引经”作用二、关于科研选题三、科研设计科研设计一项科研活动，事先必须有一个总的通盘设计和安排，是一个相对长远的规划。生物学科研实验设计是一次实验研究的具体内容方法的设想和计划安排，是一次性的具体而短的实验方案。其核心是样本与分组。为什么我们要重视科研设计？我们为什么要进行科研设计？合理安排，控制误差，提高效率避免人、物、财和时间上的浪费获得预期的而又可靠的结果科研设计的目的和要求三、科研设计三、科研设计科研设计的三部曲四原则：对照(control)随机(random)均衡(balance)重复(replication)三要素：对象(subject)因素(treatment)效应(effect)具体实验中的技术路线：进行实验的程序和操作步骤流程路线和框图可能遇到的问题和解决办法

专业设计统计学设计技术路线设计三、科研设计科研设计的基本内容建立研究假说明确研究目标确定质量控制方法确定数据的统计分析方法确定具体设计方案拟定研究指标确定研究因素和非研究因素确定研究对象三、科研设计（一）观察性试验（experimentalscheme）：观察性试验设计：是指根据试验目的与要求而拟定的进行比较的一组试验处理的总体设计，是整个试验工作的核心部分，须周密考虑，慎重拟定。观察性试验方案按供试因素的多少可区分为单因素试验方案、多因素试验方案。三、科研设计1单因素试验（single-factorexperiment）方案

单因素试验是指整个试验中只比较一个试验因素的不同水平的试验。单因素试验方案由该试验因素的所有水平构成。这是最基本、最简单的试验方案。例如在猪饲料中添加4种剂量的土霉素，进行饲养试验。这是一个有4个水平的的单因素试验，添加土霉素的4种剂量，即该因素的4个水平就构成了试验方案。

2多因素试验方案

多因素试验是指在同一试验中同时研究两个或两个以上试验因素的试验。多因素试验方案由该试验的所有试验因素的水平组合（即处理）构成。多因素试验方案分为完全方案和不完全方案两类。三、科研设计

（1）完全方案：在列出因素水平组合（即处理）时，要求每一个因素的每个水平都要碰见一次，这时，水平组合（即处理）数等于各个因素水平数的乘积。例如以3种饲料配方对3个品种肉鸭进行试验。两个因素分别为饲料配方（A）、品种（B）。饲料配方（A）分为A1、A2、A3水平，品种（B）分为B1、B2、B3水平。共有A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3共3×3=9个水平组合（处理）。这9个水平组合（处理）就构成了这两个因素的试验方案。三、科研设计

（2）不完全方案：它是将试验因素的某些水平组合在一起形成少数几个水平组合。这种试验方案的目的在于探讨试验因素中某些水平组合的综合作用，而不在于考察试验因素对试验指标的影响和交互作用。这种在全部水平组合中挑选部分水平组合获得的方案称为不完全方案。根据不完全方案进行的试验称为部分试验。动物试验的综合性试验、正交试验都属于部分试验。三、科研设计

综合性试验是针对起主导作用且相互关系已基本清楚的因素设置的试验，它的水平组合就是一系列经过实践初步证实的优良水平的配套。

正交试验是在全部水平组合中选出有代表性的部分水平组合设置的试验，具体内容和方法可参考诸如《田间试验与数理统计》等相关教材。

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三、科研设计（3）拟定试验方案的要点：

1）根据试验的目的、任务和条件挑选试验因素

拟定方案时，在正确掌握所要解决的问题后，对试验目的、任务进行仔细分析，抓住关键，突出重点。首先要挑选对试验指标影响较大的关键因素。若只考察一个因素，则可采用单因素试验。若是考察两个以上因素，则应采用多因素试验。如进行猪饲料添加某种微量元素的饲养试验，在拟定试验方案时，设置一个添加一定剂量微量元素的处理和不添加微量元素的对照，得到一个包含2个处理的单因素试验方案；

三、科研设计

应该注意，一个试验中研究的因素不宜过多，否则处理数太多，试验过于庞大，试验干扰因素难以控制。凡是能用简单方案的试验，就不用复杂方案。

2）根据各试验因素的性质分清水平间差异

各因素水平可根据不同课题、因素的特点及动物的反应能力来确定，以使处理的效应容易表现出来。下一张

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三、科研设计

（a）水平的数目要适当水平数目过多，不仅难以反映出各水平间的差异，而且加大了处理数；水平数太少又容易漏掉一些好的信息，至使结果分析不全面。

（b）水平间的差异要合理有些因素在数量等级上只需少量的差异就反映出不同处理的效应。而有些则需较大的差异才能反应出不同处理效应来。三、科研设计

（c）试验方案中各因素水平的排列要灵活掌握一般可采用等差法（即等间距法）、等比法和随机法3种。如给肉牛添加玉米赤霉醇赋形剂试验。

等差法是指各相邻两个水平数量之差相等，如赋形剂（不含玉米赤霉醇）各水平的排列为：10mg、20mg、30mg，其中20mg为中心水平，向上向下都相隔10mg。

等比法是指各相邻两个水平的数量比值相同，如赋形剂各水平的排列为7.5mg、15mg、30mg、60mg,相邻两水平之比为1:2。三、科研设计

随机法是指因素各水平随机排列，如赋形剂各水平排列为15mg、10mg、40mg、30mg各水平的数量无一定关系。

3）试验方案中必须设立作为比较标准的对照

生物学试验的目的就是通过比较来鉴别处理效应大小、好坏等。为此，试验方案应当包括各试验处理，以及作为比较的对照。任何试验都不能缺少对照，否则就不能显示出试验的处理效果。根据研究的目的与内容，可选择不同的对照形式。例如，进行添加微量元素的饲养试验，添加微量元素为处理，不添加微量元素为对照，这样的对照为空白对照。三、科研设计

4）试验处理（包括对照）之间应遵循唯一差异原则：这是指在进行处理间比较时，除了试验处理不同外，其它所有条件应当尽量一致或相同，使其具有可比性，才能使处理间的比较结果可靠。例如，进行不同品种猪的育肥比较试验，各参试猪除了品种不同外，其它如性别、年龄、体重等应一致，饲料和饲养管理等条件都应相同，才能准确评定品种的优劣。三、科研设计三、科研设计5）统计分析方法的运用统计分析方法要根据研究目的、试验设计要求、资料类型与适用条件进行合理的选择，并注明。如选择t检验，要说明是两样本配对设计t检验，还是成组设计t检验；选择方差分析时，要说明是完全随机设计的方差分析，是配伍设计的方差分析，还是析因设计的方差分析。注明检验标准及采用的是单侧或双侧检验，如α（双侧）＝0.05，说明检验标准是0.05，采用的是双侧检验。一般不表述为“P＜0.05时差异有统计学意义”，因为α是判断检验结果的标准，若α＝0.05，则P＜0.05时，差异自然有统计学意义。若采用统计软件进行统计分析的，还应注明所选用的软件名称及其版次，如SAS9.0软件包、SPSS13.0软件包等。将“服从正态分布的定量资料用x±s表示、呈偏态分布的定量资料用“M(QR)”—“中位数（四分位数间距）”表示，仅在描述研究对象特征或结果时应用即可。三、科研设计（二）实验性试验科学研究研究因素

研究对象

实验效应

要求：具有代表性和一定的数量单因素还是多因素？单一水平还是多水平？要求：保持研究因素的标准化与稳定性关联性客观性精确性灵敏性特异性三、科研设计三要素举例研究对象（高血压患者）处理因素（降压药物）实验效应（血压值降低）非处理因素（病情）非处理因素效应（血压值升降）三、科研设计三要素有关常见问题研究对象缺乏同质性与代表性；无客观的标准。纳入标准排除标准诊断标准辨证分型标准退出标准疗效标准研究因素缺乏研究因素标准化与稳定性的描述；未将可能影响实验效应的非研究性措施处于均衡状态；缺乏控制机遇、偏倚和混杂的方法与措施。三、科研设计三要素有关常见问题实验效应缺乏选择效应指标的依据；未能反映主要效应指标应具有的特性——关联性、客观性、精确性、灵敏性和特异性。例：对失眠症患者实施睡眠护理干预的研究“病人的睡眠潜伏期(主观标准：病人上床后通过观察孔每5～10min观察1次,病人翻身次数在10次以上者,呼吸均匀或有鼾声者粗判为入睡)”缺点：未能反映效应指标应具有关联性、客观性、精确性、灵敏性和特异性。三、科研设计（三）实验性研究设计的基本原则随机化对照局部控制重复简单随机化区组随机化分层随机化空白对照实验对照标准对照自身对照相互对照配对对照历史对照安慰对照平衡局部控制严格规定研究对象的性质与范围保证研究有足够的样本含量三、科研设计

1、随机化（1）随机化的概念随机不是随意和随便随机是机会均等的分配随机的分配是不由研究者、临床医生或受试者来决定的在医学研究中，按入院先后、出生年月单双号交替分组的方法，过于简单和机械，被称为假随机或半随机。三、科研设计

（2）随机化的方法临床试验中的随机化包括两个步骤通过某种方法获得随机分配序列抽签法：摸球、掷硬币，半随机方法，已很少使用。随机数字表法：完全随机法，科学性强，计算机或手工查表。对该随机分配序列在实施分配期间进行隐藏将随机分配方案对实施分配者在分组期间进行隐藏。没有进行随机隐藏的试验可能夸大疗效达30%-50%由制订随机分配方案的临床医生亲自分配患者，则不属于随机隐藏。随机分配隐藏的评价标准：描述了分配隐藏，方法恰当（中心独立单位随机、有序列编码的密封信封法）开封市中医院用Excel中的随机数发生器实现随机分组通过“加载宏”安装“分析工具库”，“工具”菜单中出现“数据分析”命令。举例：某实验有30只大鼠，需要随机分为3组，每组10只。A1:A30输入编号；B2:B31输入公式=RAND()；C2:C31输入公式=RANK(B2,$B$2:$B$31)；按C列序号分成三组。三、科研设计2、对照（1）设置对照的意义和原则没有比较就没有鉴别，比较的基准就是对照；排除非处理因素的干扰，减少或消除实验误差，使实验结果的评价和鉴别更科学、真实，避免因偏倚而产生错误结论。原则：均衡、同步、专设。均衡：影响实验效应的非处理因素要一致。基线资料，方差分析、卡方检验。同步：保证相同的时间和空间。专设：专门设立，不得借用文献记载、历史结果和他人资料作对照。三、科研设计

（2）对照的常见形式空白对照：不施加任何处理或干预因素；排除疾病自愈、缓解、恢复等对结果的影响实验对照：采用与实验组操作条件一致的干预实验操作对照（灌胃、注射、手术）、药物溶媒对照安慰剂对照：使用无药理活性的安慰剂消除精神心理因素的偏倚有局限性，可能延误治疗。标准对照：用现有的标准值或正常值对照；用公认的经典治疗方法或标准治疗方法对照。阴性对照和阳性对照相互对照：以其他有效处理的实验组互为对照。各种药物、几种方法间的比较三、科研设计

3、重复（1）重复的含义样本对于相应的总体具有代表性，相同实验条件可以重复。同质性样本含量足够大任何实验结果的可靠性应经得起重复实验的检验。（2）意义估计试验误差和降低试验误差（3）实施重复原则的常用措施严格按照研究目的规定研究对象的性质与范围纳入标准排除标准保证研究有足够的样本含量决定样本含量的有关因素个体的差异程度；组间效应差异的程度；统计资料的性质；统计推断的严格程度样本含量的估算简单