第七章1单因素实验设计.
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单因素实验设计单因素实验设计是指在实验中只有一个研究因素,即研究者只分析一个因素对效应指标的作用,但单因素实验设计并不是意味着该实验中只有一个因素与效应指标有关联。
单因素实验设计的主要目标之一就是如何控制混杂因素对研究结果的影响。
常用的控制混杂因素的方法有完全随机设计、随机区组设计和拉丁方设计等。
一、完全随机设计1.概念与特点又称单因素设计或成组设计,是医学科研中最常用的一种研究设计方法,它是将同质的受试对象随机地分配到各处理组进行实验观察,或从不同总体中随机抽样进行对比研究。
该设计适用面广,不受组数的限制,且各组的样本含量可以相等,也可以不相等,但在总体样本量不变的情况下,各组样本量相同时的设计效率最高。
例如:为了研究煤矿粉尘作业环境对尘肺的影响,将18只大鼠随机分到甲、乙、丙3组,每组6只,分别在地面办公楼、煤炭仓库和矿井下染尘,12周后测量大鼠全肺湿重(g),通过评价不同环境下大鼠全肺平均湿重推断煤矿粉尘对作用尘肺的影响,具体的随机分组可以如下实施:第一步:将18只大鼠编号:1,2,3, (18)第二步:可任意设置种子数,但应作为实验档案记录保存(本例设置spss11.0软件的种子数为200);第三步:用计算机软件一次产生18个随机数,每个随意数对应一只老鼠(本例用spss11.0软件采用均匀分布最大值为18时产成的18个随机数);第四步:最小的6个随机数对应编号的大鼠为甲组,排序后的第7个至第12个随机数随因编号为乙组,最大的6个随机数对应编号的大鼠为丙组(结果见表1)。
表1 分配结果编号 1 2 3 4 5 6 7 8 93.75 8.75 16.29 11.12 5.49 3.98 13.64 16.71 1.69随机数组别甲乙丙乙乙甲丙丙甲编号10 11 12 13 14 15 16 17 1813.62 16.36 2.12 4.74 11.54 3.98 0.13 17.35 16.38 随机数组别丙丙甲乙乙甲甲丙丙2.随机数的产生方法(1)随机数字表:如附表13(马斌荣,医学统计学,第4版),这是一个由0~9十个数字组成60行25列的数字表。
单因素实验设计及结果分析实验设计是科学研究中至关重要的一部分,它帮助研究者确定实验的目的、方法和结果的解释。
在本文中,我们将探讨单因素实验设计及其结果分析方法。
单因素实验设计在科学研究和统计分析中被广泛应用,它可以帮助我们了解一个因素对实验结果的影响。
单因素实验设计是指在一个实验中,研究者只改变一个因素(独立变量),并观察这个因素对实验结果(依赖变量)的影响。
这种实验设计有助于我们分析变量之间的因果关系。
下面将介绍一些常见的单因素实验设计及其结果分析方法。
1. 随机分组设计:这是一种常见的单因素实验设计方法。
研究者通过随机将被试分为实验组和对照组,实验组接受独立变量的处理,而对照组则不接受处理。
比较两组的实验结果,可以得出独立变量对实验结果的影响。
2. 重复测量设计:这种设计方法适用于需要连续观察同一组被试的实验。
研究者在不同时间点对被试进行多次测量,比较测量结果的差异,以确定独立变量对实验结果的影响。
3. 配对设计:配对设计适用于需要考虑个体差异的实验。
在这种设计中,被试会与其他被试进行配对,以使每对配对中的两个被试在某些重要特征上相似。
然后,每对配对中的一名被试接受独立变量的处理,而另一名被试作为对照。
结果的分析是单因素实验中不可或缺的一部分。
下面将介绍一些常见的对实验结果进行分析的统计方法。
1. 描述统计分析:描述统计分析是对数据进行总结和描述的方法。
通过计算均值、标准差、百分位数等参数,我们可以对实验结果的整体特征进行描述。
2. 方差分析:方差分析是一种用于比较不同组之间差异的方法。
通过计算组间方差和组内方差之间的比值,我们可以确定独立变量对实验结果是否有显著影响。
3. T检验:T检验是一种用于比较两组均值差异是否显著的方法。
在单因素实验中,可以使用独立样本T检验(用于比较不同组)或配对样本T检验(用于比较同一组在不同条件下的均值)。
4. 相关分析:当我们需要研究两个变量之间的关系时,可以使用相关分析。
单因素试验设计是指只有一个因素(或仅考查一个因素)对试验指标构成影响的试验。
单因素试验设计要求对试验水平进行布局和优化,是一种水平试验设计。
单因素试验设计方法可分为两类:同时试验设计和序贯试验设计。
同时试验设计就是一次给出全部试验水平,一次完成全部试验并得到最佳试验结果,如穷举试验设计。
序贯试验设计要求分批进行试验,后批试验需根据前批试验结果进一步优化后序贯进行,直到获取最佳试验结果,如平分试验设计、黄金分割试验设计。
一、试验范围与试验精度(一)试验范围试验范围指试验水平的范围。
试验设计时需预先确定试验范围,一般采用两种方法:○1经验估计。
可凭经验估计试验范围,并在试验过程中作调整。
○2预先试验。
要求在较大范围内进行探索,通过试验逐步缩小范围。
(二)试验间隔与试验精度试验间隔是指试验水平的间距,试验精度是指试验结果逼近最佳水平的程度。
显然,试验间隔与试验精度是一对矛盾,试验间隔越大,试验精度越低。
在保证试验精度的条件下,试验水平变化而引起的试验结果变动必须显著地超过试验误差。
(三)试验顺序在确定试验顺序时,往往习惯于按照试验水平高低依次做试验。
这样,随着试验的进行,有些因素会发生缓慢变化甚至影响试验结果。
因此,正确的做法是采用随机化方法来确定试验顺序。
在试验工作量较少或者试验准确度要求较低时,也可以采用按水平高低或者选取中间试验点的方法来进行试验排序。
需强调指出,以上不仅对单因素试验设计,而且对所有试验设计方法都适用。
二、单因素试验设计(一)平分试验设计平分试验设计就是平分试验范围,把其中间点作为新试验点,然后不断缩小试验范围直到找到最佳条件。
当试验结果呈单向变化时,也就是说最佳试验点只可能在试验中间点的一侧,可采用平分试验设计。
该方法简便易行,但要注意单向性特征。
(二)穷举试验设计与均分试验设计穷举试验设计是将所有可能的试验点在一批试验中全部进行试验。
均分试验设计是根据试验精度要求,均分整个试验范围以获得所有试验点。
单因素实验设计单因素实验设计是指在实验中只有一个研究因素,即研究者只分析一个因素对效应指标的作用,但单因素实验设计并不是意味着该实验中只有一个因素与效应指标有关联。
单因素实验设计的主要目标之一就是如何控制混杂因素对研究结果的影响。
常用的控制混杂因素的方法有完全随机设计、随机区组设计和拉丁方设计等。
一、完全随机设计1.概念与特点又称单因素设计或成组设计,是医学科研中最常用的一种研究设计方法,它是将同质的受试对象随机地分配到各处理组进行实验观察,或从不同总体中随机抽样进行对比研究。
该设计适用面广,不受组数的限制,且各组的样本含量可以相等,也可以不相等,但在总体样本量不变的情况下,各组样本量相同时的设计效率最高。
例如:为了研究煤矿粉尘作业环境对尘肺的影响,将18只大鼠随机分到甲、乙、丙3组,每组6只,分别在地面办公楼、煤炭仓库和矿井下染尘,12周后测量大鼠全肺湿重(g),通过评价不同环境下大鼠全肺平均湿重推断煤矿粉尘对作用尘肺的影响,具体的随机分组可以如下实施:第一步:将18只大鼠编号:1,2,3, (18)第二步:可任意设置种子数,但应作为实验档案记录保存(本例设置spss11.0软件的种子数为200);第三步:用计算机软件一次产生18个随机数,每个随意数对应一只老鼠(本例用spss11.0软件采用均匀分布最大值为18时产成的18个随机数);第四步:最小的6个随机数对应编号的大鼠为甲组,排序后的第7个至第12个随机数随因编号为乙组,最大的6个随机数对应编号的大鼠为丙组(结果见表1)。
表1 分配结果编号 1 2 3 4 5 6 7 8 93.75 8.75 16.29 11.12 5.49 3.98 13.64 16.71 1.69随机数组别甲乙丙乙乙甲丙丙甲编号10 11 12 13 14 15 16 17 1813.62 16.36 2.12 4.74 11.54 3.98 0.13 17.35 16.38 随机数组别丙丙甲乙乙甲甲丙丙2.随机数的产生方法(1)随机数字表:如附表13(马斌荣,医学统计学,第4版),这是一个由0~9十个数字组成60行25列的数字表。
单因素实验的实验方法
单因素实验是一种简单而有效的实验设计方法,它可以帮助研究人员探究一个因素对于某种现象的影响。
这种实验方法的基本思想是在保持其他因素不变的情况下,改变一个特定的因素,从而观察它对实验结果的影响。
单因素实验的实验方法一般分为以下几个步骤:
1.确定实验目的和假设:首先需要明确实验的目的和假设,例如,研究某种药物对于病人的治疗效果是否显著。
2.选择实验组和对照组:根据实验目的和假设,选择一个实验组和一个对照组。
实验组是接受特定处理的一组样本,而对照组则是接受类似处理但不包含特定因素的一组样本。
3.随机分组:将实验组和对照组随机分配,以避免抽样偏差。
4.实施实验:在实验组中施加特定处理,并在对照组中施加类似处理但不包含特定因素的处理。
5.测量实验结果:对实验结果进行测量,例如,测量病人的治疗效果。
6.统计分析:使用适当的统计方法对实验结果进行分析,并判断特定因素对于实验结果的影响是否显著。
总之,单因素实验是一种简单而广泛应用的实验方法,它可以帮助研究人员探究一个因素对于某种现象的影响,从而提高我们对于世界的认知水平。
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单因素项目间实验设计
实验目的:为了研究规则字与不规则字两种字之间平均命名反应时的差异。
实验假设:不规则字的平均命名反应时明显长于对于规则字的平均命名反应时。
自变量:汉字的规则性(两个水平——规则,不规则)
操作性定义:汉语的规则性是来源于整字与声旁读音是否相同。
与声旁读音相同的称之为规则字(如骑);与声旁读音不同的称为不规则字(如倚)。
因变量:被试对于汉字的命名反应时。
被试:被试为20名大学大三本科非语言专业学生,男女各半,全部视力和矫正视力正常,普通话水平均达国家二级以上标准。
控制变量:环境(温度、噪音、光线)
被试(受教育程度、视力、专业、年龄)
主试(指导语)
任务变量(字频、笔画数、)
实验材料:词频为30次/百万以上的汉字40个,其中规则字20个,不规则字20个。
实验程序:实验在计算机上进行,全套仪器由一台IBM—XT计算机、录音机、话筒及一些自制的外部接口组成。
实验过程如下:首先,计算机屏幕中央呈现一个注视点1秒,然后注视点消失。
20毫秒间隔后,随机呈现一个汉字,同时计算机开始计时,被试开始读音,语音开关立即切断电源,电脑停止计时。
计算机记录被试反应时,录音机录下被试反应内容。
屏幕上呈现的汉字为IBM机标准汉字, 全部字对随机呈现。
实验结果:
统计结果:规则字组
不规则字组是一样表格。