1、1第二讲第二讲 实验设计原则实验设计原则2实验设计的基本要素实验设计的基本要素l 实验设计是在其它因素严格控制的条件下，实验设计是在其它因素严格控制的条件下，对实验因素产生的实验效应进行观察。对实验因素产生的实验效应进行观察。l 实验设计主要是对实验因素作合理有效地安实验设计主要是对实验因素作合理有效地安排，最大限度地减少实验误差，使达到高效、快排，最大限度地减少实验误差，使达到高效、快速和经济的目的。速和经济的目的。l 实验设计的基本要素包括实验设计的基本要素包括处理因素、受试对处理因素、受试对象和实验效应象和实验效应三个组成部分。三个组成部分。3一、一、处理因素（研究因素）处理因素（研究因
2、素）l处理因素处理因素就是指在实验研究中就是指在实验研究中有目的地加到受试对象身上的因素。有目的地加到受试对象身上的因素。l与其相对应的是所谓与其相对应的是所谓非处理因素非处理因素，它是指非有意加到受试对象身上，它是指非有意加到受试对象身上，而在实验中可能起到干扰作用的因而在实验中可能起到干扰作用的因素。素。4一、处理因素（研究因素）一、处理因素（研究因素）确定处理因素时要注意以下几个问题：确定处理因素时要注意以下几个问题：l 处理因素的数目及水平不宜过大处理因素的数目及水平不宜过大l 要确定处理因素与非处理因素要确定处理因素与非处理因素l 处理因素的强度要适宜处理因素的强度要适宜 l 处理因
3、素必须标准化处理因素必须标准化 5二、二、受试对象受试对象 医学研究的受试对象通常是人医学研究的受试对象通常是人和动物，在实验设计时首先要确定和动物，在实验设计时首先要确定试验对象，并对实验对象和条件作试验对象，并对实验对象和条件作严格规定。严格规定。l临床试验对象：病人临床试验对象：病人 l动物实验对象：动物动物实验对象：动物(实验室实验室)6三、实验效应三、实验效应 实验效应主要是指标选择问题，具体要求如实验效应主要是指标选择问题，具体要求如下：下：l指标的关联性指标的关联性 l指标的客观性指标的客观性 l指标的灵敏性指标的灵敏性 l指标的特异性指标的特异性 l指标的精确性指标的精确性 7
4、实验设计的原理实验设计的原理 处理因素处理因素T T能得到相应的、准确的实验能得到相应的、准确的实验效应效应e e，即，即e e是是T T相应的结果：相应的结果：TeTe 非处理因素非处理因素S S，非处理因素实验效应，非处理因素实验效应s s T+Se+s T+Se+s8实验设计的原理实验设计的原理l实验效应实验效应e e是与是与s s混在一起的，实验设计混在一起的，实验设计的主要任务是如何使的主要任务是如何使e e能单独显示出来。能单独显示出来。如实验设立对照，使实验中两组的如实验设立对照，使实验中两组的S S均衡，均衡，即即S S1 1=S=S2 2，这样实验组中，这样实验组中T T的效
5、应的效应e e就可显就可显示出来。在相互对照设计中：示出来。在相互对照设计中：试验组：试验组：T T1 1+S+S1 1ee1 1+s s1 1 对照组：对照组：T T2 2+S+S2 2ee2 2+s+s2 2 9实验设计的实验设计的四原则四原则l对照原则对照原则 l均衡原则均衡原则 l随机原则随机原则 l重复原则重复原则 10一、对照原则一、对照原则l只有通过设立对照，才能使处理因只有通过设立对照，才能使处理因素产生的效应显示出来，消除了非素产生的效应显示出来，消除了非处理因素的影响。同时设立对照还处理因素的影响。同时设立对照还可消除和减少试验误差。可消除和减少试验误差。11对照的形式对照
6、的形式l空白对照：空白对照：对照组不施加任何处理因素。对照组不施加任何处理因素。l实验对照：实验对照：对照组不施加处理因素，但施加某对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素。种与处理因素有关的实验因素。l标准对照：标准对照：不设立对照组，而是用现有标准或不设立对照组，而是用现有标准或正常值作为对照。正常值作为对照。l自身对照：自身对照：对照和实验在同一受试对象进行对照和实验在同一受试对象进行 l相互对照：相互对照：各实验组间相互为对照各实验组间相互为对照 l历史对照：历史对照：又称为文献对照或回顾对照又称为文献对照或回顾对照 12二、均衡原则二、均衡原则l各组之间除处理因素不同
7、外，其他的非处理因各组之间除处理因素不同外，其他的非处理因素应该完全一致或基本一致，这就称为均衡性素应该完全一致或基本一致，这就称为均衡性好。均衡的方法最常用的有以下两种方法。好。均衡的方法最常用的有以下两种方法。l.l.交叉均衡：交叉均衡：此种均衡方法是在实验单元中各设此种均衡方法是在实验单元中各设立实验组和对照组。以便两组的非处理因素均立实验组和对照组。以便两组的非处理因素均衡一敛。衡一敛。2.2.分层均衡：分层均衡：是将混杂因素按不同水平划分为若是将混杂因素按不同水平划分为若干单位组，然后在每个单位组内安排处理因素。干单位组，然后在每个单位组内安排处理因素。13第一设计方案 第二设计方案
8、 14实验实验日期日期处处 理理 A B C D1222222222322224222215三、随机原则三、随机原则 l使实验组和对照组非处理因素趋于一致或均衡的主要手段是随机化。l随机化的方法有多种，最常使用的是利用随机数字表和随机排列表(或称随机化分组表)。16随机数字表随机数字表l随机数字表常用于抽样研究及受试随机数字表常用于抽样研究及受试对象的分组随机化。对象的分组随机化。l表内的数字互相独立，无论从横行、表内的数字互相独立，无论从横行、纵列或斜向等各种顺序均呈随机状纵列或斜向等各种顺序均呈随机状态，使用时可以从任一数字开始，态，使用时可以从任一数字开始，按任何一个顺序录用。按任何一个
9、顺序录用。17随机数字表编号1234567891010347 437386369647366129774 246762428114572031676 622766565026710741256 859926969668273156559 563564385482462261622 779439495443548278442 175331572455068886301 637859169555671993321 1234297864560782105760 863244094727965418随机排列表l 利用随机排列表进行随机分组较利利用随机排列表进行随机分组较利用随机数字表更为简单，但不适用
10、用随机数字表更为简单，但不适用于随机抽样的研究。随机排列表包于随机抽样的研究。随机排列表包括括1010，2020，3030，4040，5050，100100个自然个自然数随机排列而成的六种表格，见附数随机排列而成的六种表格，见附表表2 2至附表至附表7 7。19随机排列表随机排列表编号编号1234567891011270846539227649538103385917260440496381257590276183456834256079175613407982879850241639413829507610650173942820例动物号动物号12345678910随机随机数数3859172
11、604分组分组BABBBBAAAA21具体具体随机分组随机分组方法方法l完全随机设计的随机分组方法完全随机设计的随机分组方法 l配对设计的随机分组方法配对设计的随机分组方法 l配伍组设计的随机分组方法配伍组设计的随机分组方法 l对处理因素随机排列对处理因素随机排列 22四、重复原则四、重复原则 l 重复是消除非处理因素影响的又一重要手段。重复是消除非处理因素影响的又一重要手段。重复程度表现为样本含量的大小和重复次数的重复程度表现为样本含量的大小和重复次数的多少。样本含量越大，则抽样误差越小，样本多少。样本含量越大，则抽样误差越小，样本越能代表总体。但是，样本含量太大或实验次越能代表总体。但是，
12、样本含量太大或实验次数太多，不仅会增加严格控制实验条件的困难，数太多，不仅会增加严格控制实验条件的困难，也会造成不必要的浪费。也会造成不必要的浪费。23样本含量计算样本含量计算l作总体参数估计时的样本含量作总体参数估计时的样本含量 总体均数估计时总体均数估计时 总体率估计时总体率估计时 l假设检验时的样本含量假设检验时的样本含量 样本均数与总体均数比较样本均数与总体均数比较(或配对比较或配对比较)两样本均数比较两样本均数比较 两样本率比较两样本率比较 24习题l1.对于由一个错误的实验设计所产生的实验数据，在进行数据处理之前，其补救方法靠（）A.统计方法 B.数学方法 C.重做实验 D.重新设计，重做实验l2.试验设计中要求严格遵守四个基本原则，其目的是为了（）A.便于统计处理 B.严格控制或消除随机误差的影响 C.便于进行试验 D.尽量减少或抵消非试验因素的干扰25l3.在用小白鼠作为受试对象的实验中，实验者用手随意地、一次又一次地从笼子中抓小白鼠，每次抓一只，将先抓到的n1只放入对照组，后抓到的n2只放入试验组。问：这样做意味着什么？lA.实现了随机化B.误用随便取代随机lC.结论仍然可信D.动物分组无关紧要26l4.（多选）在试验设计中必须涉及的项目称为要素，试验设计的要素有：lA试验因素 B试验单位lC试验计划 D试验效应
