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实验设计概论 主讲人： 施 学 忠 E-MAIL: xzshi@zzu.edu.cn 郑州大学公共卫生学院 教学内容 实验设计的概念、特点及分类 实验设计的基本要素 实验设计的基本原则 样本含量的估计 教学目的和要求 掌握实验设计的基本原则 掌握实验设计中影响样本含量大小的因素 第二节 实验设计的基本要素 处理因素、受试对象和实验效应是实验设计的3个基本要素，例如，用两种药物治疗糖尿病病人，观察比较两组病人血糖、尿糖的下降情况，这里所用的药物为处理因素、糖尿病病人为受试对象，血糖值、尿糖值为实验效应。它们始终贯穿于整个实验研究过程中，从各方面影响着实验研究的结果，在实验设计中必须予以足够重视。 第三节 实验设计的基本原则 一、对照的原则 （一）设立对照的意义 设立对照组的意义在于使实验组和对照组内的非处理因素基本一致，使处理因素的效应得以显露。 A药物+牛奶 儿童 促进生长发育 牛奶 儿童 促进生长发育 第四节 样本含量的估计 一、样本含量估计的意义 遵从“重复”原则 样本的过大和过小都是不正确，不合适的。 过小会造成所得统计指标不稳定，用以推断总体的精密度和准确度差；检验的功效低。 过大，会增加实际工作的困难，浪费人力、物力和时间。 二、影响样本含量估计的因素 三、样本含量估计的方法 单样本均数检验或均数的配对检验 两样本均数检验 单样本频率检验 配对二分类资料的 检验 两样本频率检验 两样本率检验——例题 例题： 为了解高温作业工人的心率是否高于一般人群。某研究者随机抽取了10名高温作业工人做预试，测得其标准差为6.2次/分。若高温作业工人的心率高于一般人群3.0次/分才有专业意义，问α＝0.05 ， β＝0.10时，需要多大样本含量？ 代入公式得 (2)两样本均数检验 注意：求得的数值即总的样本含量数 两样本均数检验——例题 某人欲比较黄芪与生血散对粒细胞减少症的疗效。据以往经验，黄芪可平均增加粒细胞1×109个/L.生血散可平均增加粒细胞2×109，若 σ =1.8 ×109个/L，α取单侧0.05，检验功效为0.80，每组例数相等，问每组需要多少病例？若黄芪组样本含量占整个样本含量的60%，则每组又各需要多少病例？ σ、δ已知， 若两样本含量相等，则Q1=Q2=0.5，代如公式： 则每组所需病例均为40例。 两样本均数检验——例题 若黄芪组样本含量占整个样本含量的60%， 即Q1=0.60, Q2=1-Q1=0.40,则 而黄芪组需n1＝Q1N=0.6×84=50例 生血散组需n2＝Q2N=0.4×84=34例 从上述两种条件下的计算可以看出：在其他条件不变的情况下，若两组样本含量的比例相同，则所需的样本含量最少。 为预期实验结果的总体概率 （3）单样本频率检验 为已知的总体概率 例：用常规方法治疗过敏性鼻炎的有效率为85％，现试验某一新药，预计有效率为95％。若α＝0.05（单侧）β＝0.10，问需要多少病例？ ＝0.95-0.85＝0.10 * * 第一节 实验设计的概念、特点及分类 一、实验设计的意义 1. 科学研究是对新知识的探求和对某一新理论假设的论证。不同学科需要不同的研究方法， 但基本原理与思维技巧是共同的； 2. 良好的实验设计是实现研究结果的科学性与有效性的重要前提。 案例分析 某科研人员为了研究A、B两种药物的疗效，设计了如下实验。共设立了4个组，每组用小白鼠20只，观测指标为血小板。 第1组：空白对照组 第2组：单用A药组 第3组：A、B药联合使用组 第4组：第3组的空白对照组 二、实验设计的概念 （一）实验研究（experimental study):将随机抽取的实验对象，随机分配到两种或多种处理组，观察比较不同处理因素的效应（或结果）。 （二）实验设计（experimental design）：科学合理地安排实验研究的过程，使实验结果能够在最少人力、物力和时间条件下，准确回答事先提出的问题。 三、实验设计的特点 ①研究者能人为设置处理因素； ②受试对象接受何种处理因素或水平是由随机分配而定的，能使各组的非处理因素保持均衡，组间具有可比性，可以客观评价处理因素的作用； ③实验研究设计能使多种实验因素包括在较少次数的实验中，更有效地控制误差，达