食品科学研究中实验设计的案例分析
—响应面法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究
摘要：选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素：超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波水浴温度(X3)和酶解时间(X4)，进行四因素三水平的响应面分析试验，经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05℃、酶解时间2.24h，在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36%。与参考文献SAS软件处理的结果中比较差异很小。
关键字：Design-Expert 响应面分析
1.比较分析
表一响应面试验设计
因素
水平
-1 0 1
超声波处理时间X1(min) 20 30 40
超声波功率X2(W) 132 176 220
超声波水浴温度X3(℃) 50 55 60
酶解时间X4(h)
2.Design-Expert响应面分析
分析试验设计包括：方差分析、拟合二次回归方程、残差图等数据点分布图、二次项的等高线和响应面图。优化四个因素（超声波处理时间、超声波功率、超声波水浴温度、酶解时间）使响应值最大，最终得到最大响应值和相应四个因素的值。
利用Design-Expert软件可以与文献SAS软件比较，结果可以得到最优，通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。
2.1 数据的输入
2.2 Box-Behnken响应面试验设计与结果
2.3 选择模型
2.4 方差分析
在本例中，模型显著性检验p<0.05，表明该模型具有统计学意义。由图4知其自变量一次项A，
B，D，二次项AC,A2,B2,C2,D2显著(p<0.05)。失拟项用来表示所用模型与实验拟合的程度，即二者差异的程度。本例P值为0.0861>0.05，对模型是有利的，无失拟因素存在，因此可用该回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析。
图 5
由图5可知：校正决定系数R2(adj)(0.9788>0.80)和变异系数（CV）为0.51%，说明该模型只有2.12%的变异，能由该模型解释。进一步说明模型拟合优度较好,可用来对超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究进行初步分析和预测。
2.5 多元二次响应面回归分析
图 6
通过Design-Expert软件进行二次响应面回归分析，得到如下多元二次响应面回归模型：
Y(%)＝－146.18542＋ 2.23483X1＋0.095966X2＋ 6.40533X3＋14.56083X4－0.016775X12 +5.68182x10-6X1X2－0.023300X1X3＋0.00025X1X4－2.49225x10-4X22－4.59229x10-7X2X3－
0.000625X2X4－0.052150X32－0.0005X3X4－3.21125X42
2.6 数据点的分布图
图7
图8
图 9
从图7-9可知道，数据的分布的线性明显，没有出现异常的数据点。
图10 实验实际值与方程预测值
实验实际值 方程预测值
2.7等高线和三维响应曲面图分析
做出响应曲面，分析超声波处理时间(A)、超声波功率(B)、超声波水浴温度(C)和酶解时间(D)对ACE 抑制率的影响情况，结果见图11～22。
图11 A与B对ACE 抑制率影响的等高线
图12 A及B 对ACE 抑制率影响的响应面
图13 A与C对ACE 抑制率影响的等高线
图14 A及C 对ACE 抑制率影响的响应面
图15 A与D对ACE 抑制率影响的等高线
图16 A及D 对ACE 抑制率影响的响应面
图17 B与C对ACE 抑制率影响的等高线
图18 B及C 对ACE 抑制率影响的响应面
图19 B与D对ACE 抑制率影响的等高线
图20 B及D 对ACE 抑制率影响的响应面
图21 C与D对ACE 抑制率影响的等高线
图22 C及D 对ACE 抑制率影响的响应面
2.8 优化最佳因素
图23
图24
图25
图26
图 27
2.9 最佳因数和最大响应面值
图28
利用响应面设计实验，运用根据Box-Benhnken 的中心组合试验设计原理，选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素：超声波处理时间(X 1)、超声波功率(X 2)、超声波水浴温度(X 3)和酶解时间(X 4)，
最佳工艺
做四因素三水平的响应面分析试验。最终得到最佳工艺：超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05℃、酶解时间2.24h、ACE 抑制率87.36%。
3. Design-Expert处理结果与文献比较
Design-Expert在响应曲面、等高线图以及回归方程处理的结果与文献中SAS软件处理的结果进行比较：
文献SAS处理结果比较
文献（SAS）55.05℃
Design-Expert 28.42min 190.04W 55.05℃ 2.24h 87.36% 根据两个软件处理结果的数据比较可知各因素最佳工艺条件差异小。
4.案例实验设计和统计分析过程评价
案例中通过Design-Expert软件操作和截下重要的步骤的数据处理的过程的图片，这样可以方便分析和描述，Design-Expert软件能够用清晰和直观的图表表示结果，利于分析，并能够很好的对照和检验文献的数据处理的结果存在的问题和差异。Design-Expert 在响应面分析有很强大的功能，能够与文献中SAS软件计算的数据进行比较，SAS软件在计算最大响应面值优于Design-Expert软件，从“ACE 抑制率”的比较可知，但差异不大。所以文献中数据没有问题，从分析的结果可知。
CCD工作原理
一个完整的CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。CCD工作时，在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少。取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元中。移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。将输出信号接到示波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中，就可对信号再现或进行存储处理。由于CCD 光敏元可做得很小（约10um），所以它的图象分辨率很高。
要了解CCD的原理，必须对半导体的基本知识有一些了解，可参见附录。
一．CCD的MOS结构及存贮电荷原理
CCD的基本单元是MOS电容器，这种电容器能存贮电荷，其结构如图1所示。以P型硅为例，在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层，然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极，P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴，少数载流子是带负电荷的电子，当金属电极上施加正电压时，其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。于是带正电的空穴被排斥到远离电极处，剩下的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层（耗尽层），电子一旦进入由于电场作用就不能复出，故又称为电子势阱。
当器件受到光照时（光可从各电极的缝隙间经过SiO2层射入，或经衬底的薄P型硅射入），光子的能量被半导体吸收，产生电子-空穴对，这时出现的电子被吸引存贮在势阱中，这些电子是可以传导的。光越强，势阱中收集的电子越多，光弱则反之，这样就把光的强弱变成电荷的数量，实现了光与电的转换，而势阱中收集的电子处于存贮状态即使停止光照一定时间内也不会损失，这就实现了对光照的记忆。
总之，上述结构实质上是个微小的MOS电容，用它构成象素，既可“感光”又可留下“潜影”，感光作用是靠光强产生的电子电荷积累，潜影是各个象素留在各个电容里的电荷不等而形成的，若能设法把各个电容里的电荷依次传送到输出端，再组成行和帧并经过“显影”就实现了图象的传递。二．电荷的转移与传输
CCD的移位寄存器是一列排列紧密的MOS电容器，它的表面由不透光的铝层覆盖，以实现光屏蔽。由上面讨论可知，MOS电容器上的电压愈高，产生的势阱愈深，当外加电压一定，势阱深度随阱中的电荷量增加而线性减小。利用这一特性，通过控制相邻MOS电容器栅极电压高低来调节势阱深浅。制造时将MOS电容紧密排列，使相邻的MOS电容势阱相互“沟通”。认为相邻MOS电容两电极之间的间隙足够小（目前工艺可做到0.2μm），在信号电荷自感生电场的库仑力推动下，就可使信号电荷由浅处流向深处，实现信号电荷转移。
为了保证信号电荷按确定路线转移，通常MOS电容阵列栅极上所加电压脉冲为严格满足相位要求的二相、三相或四相系统的时钟脉冲。下面我们分别介绍三相和二相CCD结构及工作原理。
1.三相CCD传输原理
简单的三相CCD结构如图2所示。每一级也叫一个像元，有三个相邻电极，每隔两个电极的所有电极（如1、4、7……，2、5、8……，3、6、9……）都接在一起，由3个相位相差1200的时钟脉冲φ1、φ2、φ3来驱动，故称三相CCD，图2（a）为断面图；图（b）为俯视图；图（d）给出了三相时钟之间的变化。在时刻t1,第一相时钟φ1处于高电压，φ2、φ3处于低压。这时第一组电极1、4、7……下面形成深势阱，在这些势阱中可以贮存信号电荷形成“电荷包”，如图（c）所示。在t2时刻φ1电压线性减少，φ2为高电压，在第一组电极下的势阱变浅，而第二组（2、5、8……）电极
下形成深势阱，信息电荷从第一组电极下面向第二组转移，直到t 3时刻，φ2为高压，φ1、φ3为低压，信息电荷全部转移到第二组电极下面。重复上述类似过程，信息电荷可从φ2转移到φ3，然后从φ3转移到φ1电极下的势阱中，当三相时钟电压循环一个时钟周期时，电荷包向右转移一级（一个
像元），依次类推，信号电荷一直由电极1、2、3……N 向右移，直到输出。
2．二相CCD 传输原理
CCD 中的电荷定向转移是靠势阱的非对称性实现的.在三相CCD 中是靠时钟脉冲的时序控制,来形成非对称势阱.但采用不对称的电极结构也可以引进不对称势势阱,从而变成二相驱动的CCD.目前实用CCD 中多采用二相结构.实现二相驱动的方案有: 阶梯氧化层电极
阶梯氧化层电极结构参见图3。由图可见,此结构中将一个电极分成二部分,其左边部分电极下的氧化层比右边的厚,则在同一电压下,左边电极下的位阱浅,自动起到了阻挡信号倒流的作用. 设置势垒注入区(图4)
对于给定的栅压, 位阱深度是掺杂浓度的函数.掺杂浓度高,则位阱浅.采用离子注入技术使转移电极前沿下衬底浓度高于别处，则该处位阱就较浅,任何电荷包都将只向位阱的后沿方向移动。
（a ）结构示意 (b)驱动脉冲
图3采用阶梯氧化层电极形成的二相结构 图4采用势垒注入区形成二相结构 三．电荷读出方法
CCD 的信号电荷读出方法有两种:输出二极管电流法和浮置栅MOS 放大器电压法.
图2 三相CCD 传输原理图
(a)
(b)
t 1 t 2
t 3
(c)
(d)
t 1 t 2 t 3 t 4
图5(a)是在线列阵未端衬底上扩散形成输出二极管,当二极管加反向偏置时,在PN 结区产生耗尽层。当信号电荷通过输出栅OG 转移到二极管耗尽区时,将作为二极管的少数载流子而形成反向电流输出。输出电流的大小与信息电荷大小成正比,并通过负载电阻R L 变为信号电压U 0输出.
图5(b)是一种浮置栅MOS 放大器读取信息电荷的方法.MOS 放大器实际是一个源极跟随器,其栅极由浮置扩散结收集到的信号电荷控制,所以源极输出随信号电荷变化.为了接收下一个“电荷包”的到来,必须将浮置栅的电压恢复到初始状态,故在MOS 输出管栅极上加一个MOS 复位管。在复位管栅极上加复位脉冲φR ,使复位管开启,将信号电荷抽走,使浮置扩散结复位.
图5(c)为输出级原理电路,由于采用硅栅工艺制作浮置栅输出管,可使栅极等效电容C 很小。如果
电荷包的电荷为Q,A 点等效电容为C,输出电压为U 0，A 点的电位变化△U=－C Q
,因而可以得到比较
大的输出信号,起到放大器的作用,称为浮置栅MOS 放大器电压法。
图7为TCD 1206UD （注：这里的CCD 型号与我们实验中用的稍有不同，但原理都一样）的结构示意图，它为一双通道二相驱动的线阵CCD 器件，共有2160个光敏元。奇数光敏元与其中一列移位寄存器相连，偶数光敏元与另一列移位寄存器相连。移位寄存器的像元数量与光敏光相同，相邻像元中的一个与光敏元相连，并接1φ脉冲，另一个不直接与光敏元连接，接2φ脉冲，如图4所示。
图8为各路脉冲的波形图。
SH 信号加在转移栅上。当SH 为高电平时，正值φ1为高电平。移位寄存器中的所有φ1电极下均形成深势阱，同时SH 的高电平使光敏元MOS 电容存储势阱与φ1电极下的深势阱沟通，光敏MOS 电容中的信号电荷包迅速向上下两列移位寄存器中与φ1连接的MOS 电容转移。SH 为低电平时，光敏元与移位寄存器的连接中断，此时光敏元在外界光照作用下产生与光照对应的电荷，而移位寄存器中的信号电荷在φ1φ2时钟脉冲作用下由右向左转移，在输出端将上下两列信号按原光敏元采集的顺序合为一列后，由输出端输出。
（a ）输出二极管电流法 (b)浮置栅MOS 放大器电压法 (c)输出级原理电路
实验设计基础(DOE) 改进和创新最有效的工具； 利用最少的资源，获得最佳的结果； “不掌握实验设计(DOE)的工程师，只能算是半个工程师。” ──质量工程学创始人田口玄一( G. Taguchi) 实验设计(Design of Experiments, 缩写为DOE)，是研究如何制定适当的实验方案，对实验数据进行有效的统计分析的数学理论与方法。它对于解决多因素优化问题，有效的提高产品质量，降低生产成本卓有成效。现已为美国和日本企业广泛使用。实验设计还可应用于改进企业管理，调整产品结构，制定高效生产计划等。 实验设计( DOE ) 也是DMAIC路径中改善阶段的主要工具之一。实验设计广泛应用于设计、制造与封装领域，直接改善工艺菜单，优化流程。本课程主要介绍了实验设计的思想，实验的计划、实施、数据分析、验证及推荐方案，完全析因实验与筛选实验的设计与应用，举例丰富，许多为经实际检验过的成功案例。本课程集实验设计思想、Minitab / JMP软件应用、统计方法及半导体专业知识于一体，是目前质量改善阶段筛选关键因子与改善工艺窗口的有效工具。企业选送参加培训的人员，将在DOE专家的指导下，接受2~3 天的集中训练，通过教学游戏和案例讲解，掌握实验设计与数据处理的基本原理与应用方法，从而能够在今后实际工作中设计合理的实验方案及合理处理有关实验数据，解决实际问题，达到持续改进，优化核心流程的目的。 课程目标： 一、学习实验设计的基础理论和分析路径； 二、掌握实验设计使用方法； 三、提高解决实际生产和科研中实验问题的能力； 四、掌握如何在DMAIC的改善阶段合理使用实验设计的方法； 五、使用Minitab / JMP 来进行实验设计与分析，获得最佳结果变得方便容易。 课程特色： 将结合丰富的中外案例进行分析，并详细剖析学员在实际生产中使用DOE得到改善而产生巨大经济效益的真实案例。启迪性谚语、典故等授课，使参训人员在轻松活跃的氛围中，充分掌握课程内容，并在互动的分享交流中增加收获。
《教育科学研究方法》文献检索报告 院（系）：音乐学院 专业：音乐学 姓名：伊力帕尔.斯干旦 学号：20142301141006 新疆师范大学 2015年05月24日
一、检索课题名称：（中、英文） 中国声乐的历史发展及教育影响 The historical development and educational impact of the Chinese vocal 二、课题分析 1、简述该课题的意义、研究的历史、现状、趋势。 随着我国国力日益增强，中国文化对世界的影响也越来越大。以中国的声乐艺术而言，近些年来，我们的艺术团体和个人，以我们民族精彩的声乐艺术，昂首挺胸地跨入国际最高级别的艺术中心或剧场：维也纳金色大厅宋祖英独唱音乐会、吴碧霞亚洲巡回独唱音乐会、《和谐之声》谭晶维也纳金色大厅独唱音乐会……，向世界各国展示我们古老悠久的文化；大众化的“中华情”栏目、“同一首歌”栏目、“梨园春”栏目（带着我国多种戏曲名角新秀，赴南美洲巡回演出）等纷纷走出国门；在各类国际声乐比赛上，也经常能看到我国的青年声乐才俊摘金夺银的好消息，还有一些歌唱家成为外国专业剧团的主角或职业演员。这些都表明了我国现代声乐艺术取得了长足的发展。但我们不能因此盲目乐观，审视我国的声乐现状，还存在许多问题和一些认识上的误区，因为严格意义上的我国现代声乐艺术教育教学体系的建立还不足百年，只有清醒地认识到我们的问题所在，才能促进我国声乐艺术的发展。 我国现代专业声乐艺术教育教学体系从上世纪20年代创立，历经近百年的发展和几代声乐家、教育家的努力，已基本形成了体系。但是我国声乐艺术教育教学人才培养的标准与方向发展得很不均衡，或者说多数院校的声乐教育者还不明确应当培养什么样的声乐人才，还没有建立一套科学的声乐艺术教育教学体系。如一些专业音乐院校研究学习西方古典音乐的师生，以能否在国际上拿奖为第一目标，以唱外国声乐作品而自傲，而对如何唱好中国声乐作品研究较少；学习民族声乐的师生，民族自信心不够足，视野不够宽，常有低人一等的感觉。非音乐院校中声乐专业学生选习西方声乐艺术的，由于种种原因，只能蜻蜓点水唱些皮毛；选学民族声乐的学生，多以当红歌星为榜样，也只能囫囵吞枣，唱个大概，深度精度都不够。现代流行歌唱艺术，还未形成完整的教育体系，处于说不清和摸索的状态。传统的戏曲、民歌教育教学在现代社会发展条件下，如何继承、发展、创新，特别是如何培养年轻一代热爱民族声乐艺术，学习演唱民族声乐艺术，也存在着不足。虽然这几年相当部分的年轻人对我国传统的民族声乐艺术已开始有了喜爱的苗头，但还有教育体系的问题，也有宣传导向的问题。如果自己民族的下一代都不喜爱自己民族声乐艺术的传统，走向世界肯定是空话。
试验设计与优化方法，都未能给出直观的图形，因而也不能凭直觉观察其最优化点，虽然能找出最优值，但难以直观地判别优化区域．为此响应面分析法（也称响应曲面法）应运而生．响应面分析也是一种最优化方法，它是将体系的响应（如萃取化学中的萃取率）作为一个或多个因素（如萃取剂浓度、酸度等）的函数，运用图形技术将这种函数关系显示出来，以供我们凭借直觉的观察来选择试验设计中的最优化条件． 显然，要构造这样的响应面并进行分析以确定最优条件或寻找最优区域，首先必须通过大量的量测试验数据建立一个合适的数学模型（建模），然后再用此数学模型作图． 建模最常用和最有效的方法之一就是多元线性回归方法．对于非线性体系可作适当处理化为线性形式．设有m个因素影响指标取值，通过次量测试验，得到n组试验数据．假设指标与因素之间的关系可用线性模型表示，则有应用均匀设计一节中的方法将上式写成矩阵式或简记为式中表示第次试验中第个因素的水平值；为建立模型时待估计的第个参数；为第次试验的量测响应（指标）值；为第次量测时的误差．应用最小二乘法即可求出模型参数矩阵B如下将B阵代入原假设的回归方程，就可得到响应关于各因素水平的数学模型，进而可以图形方式绘出响应与因素的关系图． 模型中如果只有一个因素（或自变量），响应（曲）面是二维空间中的一条曲线；当有二个因素时，响应面是三维空间中的曲面．下面简要讨论二因素响应面分析的大致过程． 在化学量测实践中，一般不考虑三因素及三因素以上间的交互作用，有理由设二因素响应（曲）面的数学模型为二次多项式模型，可表示如下：通过n次量测试验（试验次数应大于参数个数，一般认为至少应是它的3倍），以最小二乘法估计模型各参数，从而建立模型；求出模型后，以两因素水平为X坐标和y坐标，以相应的由上式计算的响应为Z坐标作出三维空间的曲面（这就是2因素响应曲面）．应当指出，上述求出的模型只是最小二乘解，不一定与实际体系相符，也即，计算值与试验值之间的差异不一定符合要求．因此，求出系数的最小二乘估计后，应进行检验．一个简单实用的方法就是以响应的计算值与试验值之间的相关系数是否接近于1或观察其相关图是否所有的点都基本接近直线进行判别．如果以表示响应试验值，为计算值，则两者的相关系数R定义为其中对于二因素以上的试验，要在三维以上的抽象空间才能表示，一般先进行主成分分析进行降维后，再在三维或二维空间中加以描述．等等………… 2注意事项 对于构造高阶响应面，主要有以下两个问题： 1，抽样数量将显著增加，此外，普通的实验设计也将更糟。 2，高阶响应面容易产生振动。 响应面法(response surface methodology，记为RSM)最早是由数学家Box和Wilson于1951年提出来的。就是通过一系列确定性的“试验”拟合一个响应面来模拟真实极限状态曲面。其基本思想是假设一个包括一些未知参量的极限状态函数与基本变量之间的解析表达式代替实际的不能明确表达的结构极限状态函数。响应面方法是一项统计学的综合试验技术，用于处理几个变量对一个体系或结构的作用问题，也就是体系或结构的输入(变量值)与输出(响应)的转换关系问题。现用两个变量来说明:结构响应Z与变量x1,x2具有未知的、不能明确表达的函数关系Z=g(x1,x2)。要得到“真实”的函数通常需要大量的模拟，而响应面法则是用有限的试验来回归拟合一个关系Z= g’(x1,x2)，并以此来代替真实曲面Z=g(x1,x2)，将功能函数表示成基本随机变量的显示函数，应用于可靠度分析中。响应面方法实际上源于一种试验设计方法，试验设计方法是用来研究设计参数对模型设计状况影响的一种取样策略，决定了构造近似模型所需样本点的个数和这些点的空间分布情况。目前广泛应用于计算机仿真试验设计的主要方法是拉丁超立方体抽样和均匀设计，这两种试验设计能应用于多种多样的模型，且对模型的变化具有稳健性。 3响应面分析
《医学免疫学》实验设计 期别:xxx 班级:xx 学号:xxxxxxxx 姓名:OOO IL-35对小鼠Ⅰ型糖尿病的治疗效果及免疫机制 【立题依据】 自身免疫性疾病(Autoimmune diseases)是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。如今越来越多的自身免疫性疾病被不断发现和认识,也越来越引起人们的关注。Ⅰ型糖尿病(T1DM 自身免疫性胰腺炎)就是其中的一员,在全球大约有2000万患者,中国至少有100万的患者,但是Ⅰ型糖尿病常常在幼儿和青少年时期发生且为一种多基因遗传病有较高的遗传度(75%),表现为明显的家族遗传性。同时,Ⅰ型糖尿病患者如治疗不善将引发严重的并发症,如失明、肾衰竭、心脏病、截肢等。因此如果能正确了解Ⅰ型糖尿病的免疫学机制,并探索更加有效治疗及预防方案,对于患者本身乃至整个家族的身体和生活质量的提高意义重大。 Ⅰ型糖尿病的免疫学发病机制是体内除了抗原提呈细胞(APC)和活化的T淋巴细胞外正常细胞几乎不表达MHC-Ⅱ类分子,研究表明IFN-γ转基因小鼠的胰岛β细胞分泌IFN-γ,由于IFN-γ刺激MHC-Ⅱ分子的表达这种小鼠的胰岛β细胞高表达MHC-Ⅱ类分子,这样以来免疫细胞就会结合并识别胰岛β细胞然后对其进行攻击,使其丧失胰岛素分泌活性,最终导致体内胰岛素缺乏。调节性T细胞(Treg)是一些CD4+T cell还可高表达IL-2受体的α链(CD25)分子,胞质中表达Foxp3转录因子的T细胞分化亚群。它的主要功能是通过抑制CD4+ Tcell 和CD8+ Tcell的活化与增殖从而达到免疫的负调节作用。通过协调Treg水平来调节Ⅰ型糖尿病患者的免疫功能可能成为新的治疗手段。 白细胞介素-35(IL-35)是2007年新发现的一种独特的具有免疫抑制功能的调节因子,属于IL—12细胞因子家族,IL-35为异源二聚,主要由活化的Treg分泌,对
“案例教学”在现代文献检索课中的应用 Abstract:a literature search was the students must master a skill,along with the development of communication and computer technology,the teaching of literature retrieval course facing many new challenges.This article mainly discusses"case teaching"in the course of information retrieval in the specific application. 摘要：文献检索是大学生们必须掌握的一项技能，随着通讯和计算机技术的发展，文献检索课的教学面临着许多新的挑战。文章主要探讨了“案例教学”在文献检索课程中的具体运用。 关键词：案例教学文献检索教学改革 文献检索课是一门以介绍各种文献信息资源的查找方法和技巧为主要内容的课程，要求学生掌握获取信息文献、解决问题的能力，为学习、科研、社会生活中的现实问题服务。随着人类社会进入信息时代，新的信息技术、网络信息资源、电子出版物的大量涌现，对读者自如地检索和利用各种(载体)文献信息的能力提出了很高的要求，因此，积极探索文献检索课教学新方法，培养和提高学生的检索信息、获取文献的能力，具有现实意义。 1 教学改革的意义 以往的文献检索教学方式，主要采取逐个讲解文献数据库,向学生灌输具体的检索方法及检索技巧。相对来说这是一种比较枯燥的学习方法，学生的学习热情不高，缺乏信息意识和学习兴趣。随着通讯技术和数据库技术的不断发展，专业文献数据库越来越多，已经无法也没有必要像以前那样对数据库进行逐个逐个地讲解［1］；另外，信息爆炸和信息饥饿之间的矛盾要求学生具有更高的信息筛选能力。所以，现代文献检索的教学目的，就是要培养学生综合利用信息的能力以及掌握一定的信息筛选和分析能力，使学生成为一个具有信息素质的人，能有效地查寻、评价和利用信息，并具备终生学习的能力。 据此，现有的教学方式必须进行改革，目的就是为了把枯燥的教学内容用更加生动的形式表现出来，激发学生学习的积极性、主动性、开放性和创造性，从而最终提高学生文献检索和利用的能力。笔者结合对本校商学院学生的文献检索教学工作，不
学科问题：中国英语教育的发展 检索文献：张正东：《论中国英语教育的发展道路》，《张正东英语教育自选集》 2007年 左涣琪：《外语教育展望》，华东师范大学出版社2002年版 高嘉：《浅析中国英语教育发展趋势及未来展望》，《科技信息》2012 年第6期 庞红梅：《中国英语教育发展趋势》，《清华大学教育研究》2001年第 3期 刘道义，龚亚夫：《中国英语教育发展：回溯与展望（M）》中国人民 出版社，2001年 阅读笔记： 篇章一：张正东：《论中国英语教育的发展道路》，《张正东英语教育 自选集》2007年 研究对象：中国的英语学习者（主要是大、中、小学生） 研究范围：中国国内 研究问题：依赖“西方中心思想”，发展不出中国的特点； 自上而下的大一统文化，束缚了自由思考； 计划经济的的划一要求，缺失地区层次差异考虑 研究方法：文献研究法（文中各处不时参考和引用一些文献书籍中 的观点和论证来推理和充实自己观点） 比较研究法（文中有大量的中外对比，体现了比较研究 的精髓。） 经验总结法（文中介绍了美国和韩国的英语学习，得出 外语教学途径本身并无现金落后之分。）主要观点：针对我国英语教育现状和已存在的问题从以下三点着手， 寻求改进之道： 1．作好语言定位和目标分层； 2．英语教学内容回归英语； 3．英语教学途径多元化。 篇章二：庞红梅：《中国英语教育发展趋势》，《清华大学教育研究》 2001年第3期 研究对象：英语教学 研究范围：中国国内 研究问题：中国英语教育发展趋势 研究方法：文献研究法（通过对教学大纲的分析来阐明观点） 调查研究法（引用大量例证分析） 主要观点：目前的中国英语教育成现了以下趋势： 1. 英语学习的重要性的重要性得到了加强； 2. 英语教学目标发生了变化； 3. 英语考试方法的改革；
成都理工大学职业技术学院2014学年第二学期 《文献检索》课程报告 班级：_____________ 学号：_____________ 姓名：_____________
一、检索课题及其意义：（10分） 1.课题名称：《高校毕业生就业问题》 2.希望通过检索解决的问题： 1）进一步了解近年来中国和世界的高校毕业生就业形势及未来几年的发展趋势； 2)根据检索资料的搜集整理，统观全局，较全面深入地分析造成当今毕业生就业难的真正原因； 3）对于这一现状，政府，学校所采取的相关政策，以及社会的反应； 4）大学生自己对此的态度想法； 5）即将毕业的大四生应该如何面对这一切； 6）增长检索经验，了解检索的一些重要方法（尤其是网络检索）和技巧。 二、使用我校电子数据库检索相关文献信息：（40分） 1. 期刊检索： 选用数据库名称：维普期刊资源整合服务平台（20分） 检索方式：高级检索 检索范围：全部期刊 起止年代：2008-2014 检索条件：(题名或关键词=毕业生)*(题名或关键词=就业)*全部期刊*年=2008-2014 检索结果：检中5928 条 相关文章1： 题名：促进大学毕业生就业需要着重解决的问题 作者：李雄刘山川 刊名：《继续教育研究》2010年10期页码：119-123 关键词：不平等就业择业观就业制度就业能力就业服务 文章内容摘要： 大学毕业生“就业难”是当前人力资源市场存在的一个普遍性问题。大学毕业生“就业难”的本质原因是大学毕业生就业的市场机制尚未真正形成并发挥有效作用，不平等就业是促进大学毕业生就业的首要障碍。促进大学毕业生就业应在尊重市场机制的基础上，围绕供给、需求、匹配三个关键环节，着重解决如下问题：大学毕业生应当树立为祖国的富强建功立业的远大志向，确立正确的劳动观和择业观，政府应当深化大学毕业生就业制度改革，继续扩大用工需求，推进以提升大学毕业生就业能力为核心任务的高等教育改甍，增强大学毕业生就业服备的匹配性。 相关文章2： 题名：当前大学生就业问题研究 作者：赵蓓 刊名：《中国财经信息资料》2010年17期起止页码：35-38 关键词：大学生就业问题社会主义和谐社会扩大招生规模大学毕业生人才资源切身利益高等教育普通高校
教育心理学实验设计 1219100034 目的：探究在不同条件的亲子阅读下，儿童的下位学习能力的差异。 假设：在家长引导的亲子阅读下，儿童的下位学习能力最强。其次为自主阅读。在家长逐字引导的亲子阅读下，儿童的下位学习能力最弱。 自变量：亲子阅读方式。 自变量水平：①在家长引导下的亲子阅读，即家长引导孩子结合孩子自己读 ②家长不参与的亲子阅读，即让孩子独立阅读。 ③家长带着孩子的亲子阅读，即家长逐字指着阅读。 因变量：儿童的下位学习水平。 被试：选取，6到9岁的儿童与其父母中一人为一对，共30对被试。（选取儿童处于具体运算阶段，有一定的识字阅读能力和思维水平，同时没有过度的社会化水平，知识面不够广泛） 实验材料： 1.温暖舒适的阅读场地（包括合适桌椅，明亮光照等） 2阅读材料A,B两组。A组中有两段材料，包括A1、A2（A2为下位学习材料，即涵盖与A1之下的知识内容）。B组亦然有B1、B2。（阅读材料要求适合该年龄认知阶段儿童的文字材料，每段材料在100字左右） 3检验下位学习材料的问题及答案。针对下位学习材料（A2、B2）而提出的问题，用于检验儿童对于下位学习材料的成果。（为标准化操作可以对与每段下位学习材料提出5个问题，共10问，每问答对计1分，共10分。同时在实验前实施预实验以检验10个问题的信效度和区分度） 实验步骤： 1.将30对被试通过随机抽签的方式分为①、②、③，不同亲子阅读方式的三组，每组10对被试。 2.对①、②、③进行同样的处理。让每对被试在相同阅读场所中以对应亲子阅读方式阅读材料A1、B1。要求在40分钟内阅读完这两段材料，阅读时间不能低于25分钟。 3.休息10分钟的时间。 4.由儿童独立自主阅读下位学习材料A2、B2。阅读时间不低于15分钟，保证儿童阅读完毕。 5.确保实验中儿童的阅读顺序为A1、B1、B2、A2。 6.儿童完成阅读后进行检查提问，要求儿童口述回答问题而不是点头或摇头回答问题。并计分。 7.数据分析，根据儿童回答问题的分数，分析不同亲子阅读对于下位学习影响差异。
第八章实验设计 一﹑最佳选择题 1．某研究属于观察性研究还是实验性研究，是根据确定的。 A．研究者的工作属性B．在现场工作，还是在实验室工作 C．研究对象所提供的信息D．是否给予研究对象干预措施 E．是否遵循随机化原则 2．实验组和对照组除了外，要求其他条件必须齐同。 A．系统误差B．处理因素C．年龄人口构成比 D．个体因素E．抽样误差 3．为避免医生以及病人对实验效应观察的主观偏性，可采用法。 A．随机化B．单盲C．双盲D．对照E．多中心研究 4．下列不能用作标准对照的是 A．现有的标准方法B．现用的常用方法 C．患者接受处理后的实验效应D．现有的参考值E．现有的标准值 5．随机抽样的目的是： A．能消除系统误差B．能消除测量误差 C．能消除系统误差和测量误差D．能减小样本偏性 E．能消除抽样误差 6．某医生用海桂愈疡胶囊随机治疗十二指肠溃疡10例，共观察到7例有效，有效率为70%，认为该新药有效，可以在临床推广。该分析。 A．正确B．不正确，未贯彻随机化原则C．不正确，未设立对照 D．不正确，未采用盲法E．不正确，未设立对照，同时样本例数少 7．为研究某新法接生对新生儿窒息是否有作用，选择市级医院作为试验组，使用新法接生；县级医院为对照组，用普通接生法，该方案。 A．可行B．不可行，未使用盲法观察C．不可行，样本含量太小 D．不可行，对照设立不当，可比性差E．不可行，未设立对照 8．临床试验中采用安慰剂对照可。 A．用于两种外表相似的治疗药物的比较B．保证非随机试验具有可比性 C．防止出现治疗本身所产生的效应D．进行主动接受治疗与未治疗的比较E．消除来自于受试对象心理因素对疗效的影响 9．为研究新药“胃痛颗粒”治疗胃病疗效，在某医院选择50例胃炎和胃溃疡患者，随机分为试验组和对照组，试验组服用胃痛颗粒治疗，对照组服用公认有效的“胃苏冲剂”。这种对照在实验设计中称为。 A．实验对照B．空白对照C．安慰剂对照D．标准对照E．历史对照10．实验设计时，受试对象如何分组，可使得组与组之间具有最好的可比性。 A．多分几组B．将条件接近的分入同一组 C．将条件接近的分入不同组D．将体质弱的分入对照组，强的分入实验组E．各组的例数相等 11．观察性研究和实验性研究的根本区别是。 A．实验研究以动物为对象B．调查研究以人为对象 C．实验研究可随机分组D．实验研究只有临床研究才用 E．调查研究要进行随机抽样 12．双盲试验中。
实验设计——设计案例分析（一） 【考纲要求】能对一些简单的实验方案进行设计并作出恰当的评价和修正。获取信息的能力：1、能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题。2、关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展以及生物科学发展史上的重要事件。综合运用能力：理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题。 【知识梳理】 一、该类试题题材广泛，通常是一些简单的生物学原理和生命现象的验证（如物质的运输，酶促反应及其特点，水和无机盐的吸收与作用，光合作用与呼吸作用的条件与产物及其变化，激素的生理作用，遗传实验，环境条件对生物生命活动的影响等）对知识的要求很低（范围可拓展至初中或大学，但无知识障碍），一般给出实验目的，一部分或全部的实验条件，要求设计一种简单的实验方案来达到实验目的、预期将产生的结果并能作出相应的分析；除考查中学生物实验基本原理和基本技能运用能力外，重点考查学生的分析能力、理解能力、信息处理能力、语言文字表达能力、开拓创新能力，即考查学生的综合能力。 二、解题的基本思路
（一）明确实验目的（明确该实验要验证的内容），如果是未学过的（未知的）生物学现象还需提出假设； （二）分析实验原理； （三）分析给定的已知条件（如果条件不足，须补充相应的条件），确定实验组与对照组，排出合理、简单可行的实验步骤（即实验方案）；注意常用的实验方法：对比（对照）实验。 、须设置对照组。 2、遵循单一变量原则。注意严格控制无关变量（即除实验研究的一项差异外，其他实验条件都须相同），排除一切干扰因素。 （四）预期实验结果，有些实验可能有多种结果，尽量考虑全面；在多组比较的实验中还须设计结果记录表； （五）分析并得出相应的结论；有些实验结果需用曲线或图进行表达。 【高考模拟】 、（XX上海生物43）在“学农”活动中，生物小组同学了解到一种有毒植物“博落迥”，农民常用其茎叶的浸出液对水稻种子进行消毒杀菌，防治秧苗病害，但是使用中常出现水稻发芽率降低的现象。同学们经调查后发现，农民所使用的“博落迥”浸出液浓度约为每100ml水中含有3～7g“博落迥”茎叶干重。他们推测，水稻发芽率降低的现象可能与
实验设计课程案例分析 小组成员：45120202 白合兵 45120203 田大越 45120212 永勉
2.1 正交实验设计概述 正交实验设计(Orthogonal experimental design) 11是研究多因素多水平的一种设计方法，它是根据从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验，正交实验设计又称正交设计或多因素优选设计，是一种合理安排、科学分析各实验因素的一种有效的数理统计方法。它是在实践经验和理论认识的基础上，借助一种规格化的“正交表”，从众多的实验条件中确定出若干个代表性较强的实验条件，科学地安排实验，然后对实验结果进行综合比较，统计分析，探求各因素水平的最佳组合，从而得到最优或较优实验方案的一种实验设计方法。正交实验设计的特点是用不太多的实验次数，找出实验因素的最佳水平组合，了解实验因素的重要性程度及交互作用情况，减少实验盲目性，避免资金浪费等。它能以较少的实验次数找到较好的实验（生产）方案，由正交实验寻找出的优化参数（条件）与全面实验所找出的最优条件有一致的趋势。 正交实验设计具有正交性，使实验具备均衡分散和综合可比性。此法应用方便，准确性高，在多因素条件下应用有很大的优越性,是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。日本著名的统计学家田口玄一将正交实验选择的水平组合列成表格，称为正交表。例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。若按L9(3)3正交表按排实验，只需作9次，显然大大减少了工作量。因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。 2．2 正交实验设计基本程序 正交设计中常用的术语有：指标、因子和水平。正交设计把实验设计要考 表示第i次实验的指标值；把对实验虑的结果和评价准则称为指标，一般以y i 结果和对评价指标可能产生影响且在实验中明确了条件加以对比的因素称为因子，一般以大写字母表示；把每个因子在实验中的具体条件称为因子的水平，简称水平，一般以表示因子的大写字母加上脚标来表示。 对于多因素实验，正交设计是简单常用的一种设计方法，其设计程序12如图4所示。
Design-Expert 软件在响应面优化法中的应用 （王世磊郑州大学450001） 摘要：本文简要介绍了响应面优化法，以及数据处理软件Design-ExpertDesign-Expert的相关知识，最后结合实例，介绍该软件在响应面优化法上的应用实例。 关键词：数据处理，响应面优化法，Design-Expert软件 1.响应面优化法简介 响应面优化法,即响应曲面法( Response Surface Methodology ，RSM)，这是一种实验条件寻优的方法，适宜于解决非线性数据处理的相关问题。它囊括了试验设计、建模、检验模型的合适性、寻求最佳组合条件等众多试验和统计技术；通过对过程的回归拟合和响应曲面、等高线的绘制、可方便地求出相应于各因素水平的响应值[1]。在各因素水平的响应值的基础上，可以找出预测的响应最优值以及相应的实验条件。 响应面优化法，考虑了试验随机误差；同时，响应面法将复杂的未知的函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模型来拟合，计算比较简便，是降低开发成本、优化加工条件、提高产品质量、解决生产过程中的实际问题的一种有效方法[2]。 响应面优化法，将实验得出的数据结果，进行响应面分析，得到的预测模型，一般是个曲面，即所获得的预测模型是连续的。与正交实验相比，其优势是：在实验条件寻优过程中，可以连续的对实验的各个水平进行分析，而正交实验只能对一个个孤立的实验点进行分析。 当然，响应面优化法自然有其局限性。响应面优化的前提是：设计的实验点应包括最佳的实验条件，如果实验点的选取不当，使用响应面优化法师不能得到很好的优化结果的。因而，在使用响应面优化法之前，应当确立合理的实验的各因素与水平。 结合文献报道，一般实验因素与水平的选取，可以采用多种实验设计的方法，常采用的是下面几个： 1.使用已有文献报道的结果，确定响应面优化法实验的各因素与水平。 2.使用单因素实验[3]，确定合理的响应面优化法实验的各因素与水平。 3.使用爬坡实验[4]，确定合理的响应面优化法实验的各因素与水平。 4.使用两水平因子设计实验[5]，确定合理的响应面优化法实验的各因素与水平。 在确立了实验的因素与水平之后，下一步即是实验设计。可以进行响应面分析的实验设计有多种，但最常用的是下面两种：Central Composite Design-响应面优化分析、Box-Behnken Design-响应面优化分析。 Central Composite Design，简称CCD，即中心组合设计，有时也成为星点设计。其设计表是在两水平析因设计的基础上加上极值点和中心点构成的，通常实验表是以代码的形式编排的,实验时再转化为实际操作值（,一般水平取值为0,±1,±α,其中0为中值,α为极值, α=F*（1/ 4）； F 为析因设计部分实验次数, F = 2k或F = 2 k×（1/ 2 ），其中 k为因素数，F = 2 k×（1/ 2 一般 5 因素以上采用，设计表有下面三个部分组成[6]：(1) 2k或 2 k×（1/ 2 ）析因设计。(2)极值点。由于两水平析因设计只能用作线性考察,需再加上第二部分极值点,才适合于非线性拟合。如果以坐标表示,极值点在相应坐标轴上的位置称为轴点(axial point) 或星点( star point) ,表示为(±α,0,…, 0) , (0,±α,…, 0) ,…, (0, 0,…,±α)星点的组数与因素数相同。(3)一定数量的中心点重复试验。中心点的个数与CCD设计的特殊性质如正交
实验设计课程案例分析 小组成员：白合兵 田大越 刘永勉 正交实验设计概述 正交实验设计(Orthogonal experimental design) 11是研究多因素多水平的
一种设计方法，它是根据从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验，正交实验设计又称正交设计或多因素优选设计，是一种合理安排、科学分析各实验因素的一种有效的数理统计方法。它是在实践经验和理论认识的基础上，借助一种规格化的“正交表”，从众多的实验条件中确定出若干个代表性较强的实验条件，科学地安排实验，然后对实验结果进行综合比较，统计分析，探求各因素水平的最佳组合，从而得到最优或较优实验方案的一种实验设计方法。正交实验设计的特点是用不太多的实验次数，找出实验因素的最佳水平组合，了解实验因素的重要性程度及交互作用情况，减少实验盲目性，避免资金浪费等。它能以较少的实验次数找到较好的实验（生产）方案，由正交实验寻找出的优化参数（条件）与全面实验所找出的最优条件有一致的趋势。 正交实验设计具有正交性，使实验具备均衡分散和综合可比性。此法应用方便，准确性高，在多因素条件下应用有很大的优越性,是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。日本著名的统计学家田口玄一将正交实验选择的水平组合列成表格，称为正交表。例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。若按L9(3)3正交表按排实验，只需作9次，显然大大减少了工作量。因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。 2．2 正交实验设计基本程序 正交设计中常用的术语有：指标、因子和水平。正交设计把实验设计要考 表示第i次实验的指标值；把对实验虑的结果和评价准则称为指标，一般以y i 结果和对评价指标可能产生影响且在实验中明确了条件加以对比的因素称为因子，一般以大写字母表示；把每个因子在实验中的具体条件称为因子的水平，简称水平，一般以表示因子的大写字母加上脚标来表示。 对于多因素实验，正交设计是简单常用的一种设计方法，其设计程序12如图4所示。
一检索课题概况 （一）检索课题名称（中英文）（说明：检索课题名称结合自己专业自拟） ARCH模型在金融时间序列分析中的应用 The ARCH model that is applied in the financial time series （二）课题简介及总体检索思路 简单介绍对本检索课题背景、目的、意义及检索思路（如根据检索需求准备利用哪些数据库或网络检索工具完成课题检索）。 所谓ARCH模型，就自回归条件异方差模型。粗略地说，该模型将当前一切可利用信息作为条件，并采用某种自回归形式来刻划方差的变异，对于一个时间序列而言，在不同时刻可利用的信息不同，而相应的条件方差也不同，利用ARCH 模型，可以刻划出随时间而变异的条件方差。 将ARCH模型作为一种度量金融时间序列数据波动性 的有效工具，并应用于与波动性有关广泛研究领域。包括政策研究、理论命题检验、季节性分析等方面。 ARCH模型能准确地模拟时间序列变量的波动性的变化，它在金融工程学的实证研究中应用广泛，使人们能更加准确地把握风险（波动性），尤其是应用在风险价值（Value at Risk）理论中，在华尔街是尽人皆知的工具。 本课题将首先利用中国期刊全文数据库和维普资讯的中国科技期刊数据库 进行检索了解国内对ARCH模型研究情况；再利用EBSCO-Host 和
Springer-Book 电子期刊两个外文数据库进行检索了解ARCH模型的研究情况；最后利用Google 和Baidu 进行相关搜索，了解有关信息 二检索过程记录该部分为综合检索报告的主体部分，包括对所选用的数据库、检索年限、检索词、检索策略（即逻辑检索表达式）以及检索结果等的记录。 1、潘省初. 计量经济学中级教程[M]. 北京:清华大学出版社,2009 2. 唐国兴. 计量经济学:理论·方法和模型[M]. 上海:复旦大学出版社,1988 3.张世英, 许启发, 周红.金融时间序列分析[M]. 清华大学出版社,2008 4. Ruey S.Tsay.金融时间序列分析[M].机械工业出版社 ,2006 5. 张世英, 樊智.协整理论与波动模型:金融时间序列分析及应用[M].清华大学出版社 2004 （一）检索馆藏书目的情况 （围绕课题查找本校图书馆的相关藏书，如词典、年鉴、最新教科书以及相关的新书进展等，依次列出所参考的书目信息。参考书目格式为：作者.书名.地点：出版社，年份。如：焦玉英.信息检索进展[M].北京：科学出版社，2003）杜建卫，王若鹏.数学建模基础案例[M].北京:化学工业出版社,2009 李德宜，李明.数学建模[M].北京:科学出版社,2009 严喜祖，宋中民，毕春加.数学建模及其实验[M].北京:科学出版社,2009 许洪范.数学建模教程[M].北京:国防工业出版社,2007 徐全智，杨晋浩. 数学建模[M].北京:高等教育出版社,2008 周义仓, 赫孝良.数学建模实验[M].西安:西安交通大学出版社,2007
响应面法试验设计与优化方法，都未能给出直观的图形，因而也不能凭直觉观察其最优化点，虽然能找出最优值，但难以直观地判别优化区域．为此响应面分析法（也称响应 曲面法）应运而生．响应面分析也是一种最优化方法，它是将体系的响应（如萃取化学中的萃取率）作为一个或多个因素（如萃取剂浓度、酸度等）的函数，运用图 形技术将这种函数关系显示出来，以供我们凭借直觉的观察来选择试验设计中的最优化条件． 显然，要构造这样的响应面并进行分析以确定最优条件或寻找最优区域，首先必须通过大量的量测试验数据建立一个合适的数学模型（建模），然后再用此数学模型 作图． 建模最常用和最有效的方法之一就是多元线性回归方法．对于非线性体系可作适当处理化为线性形式．设有ｍ个因素影响指标取值，通过次量测试验，得到ｎ组试验 数据（）．假设指标与因素之间的关系可用线性模型表示，则有应用均匀设计一节中的方法将上式写成矩阵式或简记为式中表示第次试验中第个因素的水平值；为建 立模型时待估计的第个参数；为第次试验的量测响应（指标）值；为第次量测时的误差．应用最小二乘法即可求出模型参数矩阵Ｂ如下将Ｂ阵代入原假设的回归方 程，就可得到响应关于各因素水平的数学模型，进而可以图形方式绘出响应与因素的关系图．模型中如果只有一个因素（或自变量），响应（曲）面是二维空间中的一条曲线；当有二个因素时，响应面是三维空间中的曲面．下面简要讨论二因素响应面分析的 大致过程． 在化学量测实践中，一般不考虑三因素及三因素以上间的交互作用，有理由设二因素响应（曲）面的数学模型为二次多项式模型，可表示如下：通过ｎ次量测试验 （试验次数应大于参数个数，一般认为至少应是它的３倍），以最小二乘法估计模型各参数，从而建立模型；求出模型后，以两因素水平为Ｘ坐标和ｙ坐标，以相应 的由上式计算的响应为Ｚ坐标作出三维空间的曲面（这就是２因素响应曲面）． 应当指出，上述求出的模型只是最小二乘解，不一定与实际体系相符，也即，计算值与试验值之间的差异不一定符合要求．因此，求出系数的最小二乘估计后，应进 行检验．一个简单实用的方法就是以响应的计算值与试验值之间的相关系数是否接近于１或观察其相关图是否所有的点都基本接近直线进行判别．如果以表示响应试 验值，为计算值，则两者的相关系数Ｒ定义为其中 对于二因素以上的试验，要在三维以上的抽象空间才能表示，一般先进行主成分分析进行降维后，再在三维或二维空间中加以描述．
学校 食品科学研究中实验设计的案例分析 —响应面法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究 摘要：选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素：超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波水浴温度(X3)和酶解时间(X4)，进行四因素三水平的响应面分析试验，经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05℃、酶解时间2.24h，在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36%。与参考文献SAS软件处理的结果中比较差异很小。 关键字：Design-Expert 响应面分析 1.比较分析 表一响应面试验设计 因素 水平 -1 0 1 超声波处理时间X1(min) 20 30 40 超声波功率X2(W) 132 176 220 超声波水浴温度X3(℃) 50 55 60 酶解时间X4(h) 1 2 3 2.Design-Expert响应面分析 分析试验设计包括：方差分析、拟合二次回归方程、残差图等数据点分布图、二次项的等高线和响应面图。优化四个因素（超声波处理时间、超声波功率、超声波水浴温度、酶解时间）使响应值最大，最终得到最大响应值和相应四个因素的值。 利用Design-Expert软件可以与文献SAS软件比较，结果可以得到最优，通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。
2.1 数据的输入 图 1 2.2 Box-Behnken响应面试验设计与结果 图 2
2.3 选择模型 图 3 2.4 方差分析 图 4
在本例中，模型显著性检验p<0.05，表明该模型具有统计学意义。由图4知其自变量一次项A，B，D，二次项AC,A2,B2,C2,D2显著(p<0.05)。失拟项用来表示所用模型与实验拟合的程度，即二者差异的程度。本例P值为0.0861>0.05，对模型是有利的，无失拟因素存在，因此可用该回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析。 图 5 由图5可知：校正决定系数R2(adj)(0.9788>0.80)和变异系数（CV）为0.51%，说明该模型只有2.12%的变异，能由该模型解释。进一步说明模型拟合优度较好,可用来对超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究进行初步分析和预测。
教育实验研究设计案例 例1：小学生运算思维品质培养的实验研究 （北京师大心理学林崇德教授） 研究假设：从小学生运算思维品质入手，通过采取合适的教育措施，是可以培养学生思维的敏捷性、灵活性、深刻性和独创性的，从而提高 教学质量，提高学生数学学习成绩，减轻学生的负担。 研究问题： 小学生在数学运算过程中 （1）小学生数学能力结构 （2）培养小学生运算思维品质的教学策略 处理1：（1）实验教师系统学习儿童心理学知识，定期集体备课，定期按实验措施搞“培养思维品质教学观察课”。 （2）教学中的多种措施：不同性质的速算练习，提供精选例题，让学生领会11种典型的应用题解题原理，教给学生11种编题方 法，提倡独创性。 处理2：按常规进行教学 样本：北京市县小学2～5年级8个班学生，每个年级两个班（一个实验班，一个控制班）每班35人，共280人。 因变量的操作意义： （1）用速度测儿童思维的敏捷性； （2）用一题多解、一题多变试题测儿童思维的灵活性； （3）用概括数量关系、判断、推理、计算图形面积、体积 及运用算术法则等习题测儿童思维的深刻性； （4）用自编应用题的成绩测儿童思维的独创性。 采用的控制方法：（1）研究前通过智力检查及语文与算术两科考试，成绩均 无显著差异，组成一一对应等组 （2）使用材料，都是全国通用教材 （3）在校上课、自习及所有作业等相同 （4）学生家长职业、成分大致相似 （5）不增加练习量及特殊的家庭辅导 实验设计：不等控制组设计 O 1×O 2 …… O 3 O 4
例2：提高教师课堂教学能力方法的实验研究 （选自沃建中、申继亮、林崇德文，《心理科学》1996年第19卷） 研究问题： （1）从发展教师自我概念入手，提高课堂教学能力。 （2）探讨角色改变、摄像自我评价、现场指导三种方法对提高教师课堂教学活动的有效性。 （3）教师课堂能力的不同维度及其发展速度研究 （4）教师课堂教学能力的提高与学生思维品质发展的关系。 实验处理：对实验组进行干预训练。 （1）角色改变。教师参与科研，方法是：（a）专家提供6次关于教育科学研究方法的讲座并组织讨论。（b）每学期承担2次观摩教学课。（c）参与学生测验的数据处理。（d）每一实验老师设计并进行一项教育实验，写出研究报告。 （2）摄像自我评价（上课录像进行自我评价）。 （3）现场指导。研究者尽可能多地提供不同类型的课堂行为模式供实验老师选择，帮助确定目标，教给一定策略，激发动机，增强自信心。 取样：北京市一所普通中学初中数学女教师18人。平均年龄为39.9岁，平均教龄为19年，学历都是大学本科。 所教班的学生数：实验组教师10人，学生442人（其中男220人，女222人），控制组教师8人，学生428人（其中男200人，女228人）。 因变量的操作定义（对教师课堂教学能力的测定）： （1）中小学教师自我概念量表。包括三个测验：主体自我、镜像自我、理想自我。每个分测验四个维度：身体自我、社会自握、能力自我和人格自我。 （2）中学数学课堂教学能力测验。包括：认知能力、操作能力、监控能力。 另外，以学生数学思维品质测验（20题）和学生对教师课堂教学能力评价 123
食品科学研究中实验设计的案例分析 ——响应面法优化超声辅助提取车前草中的熊果酸 班级：学号：姓名： 摘要：本文简要介绍了响应面曲线优化法的基本原理和使用步骤，并通过软件Design-Expert 7.0软件演示原文中响应面曲线优化法的操作步骤。验证原文《响应面法优化超声辅助提取车前草中的熊果酸》各个数据的处理过程，通过数据对比，检验原文数据处理的正确与否。 关键词：响应面优化法数据处理 Design-Expert 7.0 车前草 前言： 响应曲面设计方法(Response SufaceMethodology，RSM)是利用合理的试验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优工艺参数，解决多变量问题的一种统计方法（又称回归设计）。 响应面曲线法的使用条件有：①确信或怀疑因素对指标存在非线性影响；②因素个数2-7个，一般不超过4个；③所有因素均为计量值数据；试验区域已接近最优区域； ④基于2水平的全因子正交试验。 进行响应面分析的步骤为：①确定因素及水平，注意水平数为2，因素数一般不超过4个，因素均为计量值数据；②创建“中心复合”或“Box-Behnken”设计；③确定试验运行顺序(Display Design)；④进行试验并收集数据；⑤分析试验数据；⑥优化因素的设置水平。 响应面优化法的优点：①考虑了试验随机误差②响应面法将复杂的未知的函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模型来拟合，计算比较简便，是降低开发成本、优化加工条件、提高产品质量，解决生产过程中的实际问题的一种有效方法③与正交试验相比，其优势是在试验条件寻优过程中，可以连续的对试验的各个水平进行分析，而正交试验只能对一个个孤立的试验点进行分析。 响应面优化法的局限性: 在使用响应面优化法之前，应当确立合理的实验的各因素和水平。因为响应面优化法的前提是设计的试验点应包括最佳的实验条件，如果试验点的选取不当，实验响应面优化法就不能得到很好的优化结果。 原文《响应面法优化超声辅助提取车前草中的熊果酸》采用经典的三因素三水平Box-Behnken 试验设计，以熊果酸的提取率为响应值，通过回归分析各工艺参数与响应值之间的关系，并由此预测最佳的工艺条件。本文利用软件验证原文中的数据处理过程，以检验原文数据是否处理正确。 1 确定实验因素 原文利用超声波辅助提取车前草中的熊果酸，而影响熊果酸提取率的因素有很多，如超声波的功率、提取时间、溶剂温度、溶剂种类、液固比等。原文参考文献《柿叶中总三萜的提取以及熊果酸分离, 纯化研究》中提取熊果酸的方法提取熊果酸，即将干燥的车前草粉碎后过筛，取20～40 目的车前粉，用石油醚在 55℃脱脂 3 次，干燥备用。精密称取一定量的车前粉，加入一定量的乙醇，称量，在一定的超声波功率下提取一定时间后，擦干外壁，再称量，用乙醇补充缺失的质量，离心。用注射器抽取一定量上清液，过 0.45μm 滤膜，进行检测。每个实验进行 3 次平行实验。取其平均值。结果以提取率(E)的来表示。