第七章 随机区组设计
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(精编资料推荐)随机区组设计随机区组设计方差分析概述随机区组设计又称为配伍设计,该方法属于两因素方差分析(Two-WayANOVA),用于多个样本均数间的比较,比如动物按体重、窝别等性质配伍,然后随机地分配到各个处理组中,即保证每一个区组内的观察对象的特征尽可能相近。
同一受试对象在不同时间点上观察,或同一样品分成多份,每一份给予不同处理的比较也可用随机区组设计进行分析。
随机区组设计分组原则:在某些研究中,先将受试对象按可能影响试验结果的属性分组(非随机组),分组的原则是将属性相同或相近的受试对象分在同一组内,如将病人按年龄/性别/职业或病情分组,或者将动物按性别/体重分组,然后采取随机化的方法对每个组内的受试对象分配各种处理。
如此以来,可使得区组内的观察单位同质性好,使各比较组的可比性强,使组间均衡性好,处理因素的效应更容易检测处理。
随机区组设计方差分析用于分析两个或两个以上因素是否对不同水平下样本的均值产生显著的影响;检验多个因素取值水平的不同组合之间,因变量的均值是否存在显著性差异。
其既可以分析单个因素的作用(主效应),也可以分析因素之间的交互作用(交互效应),还可以进行协方差分析,以及各因素变量与协变量之间的交互作用。
若有两个因素A与B,因素A与B间不存在交互作用,那么可以对因素A和B各自进行独立分析,在后续分析中去除不显著的因素。
如果方差分析结果显示因素A和B间存在交互作用,则需对数据进行进一步分析,具体包括:在因素A的某个水平下,因素B对响应变量的作用在因素B的某个水平下,因素A对响应变量的作用在所有因素(A/B)的组合中,哪两组的差异最大SPSS实现随机区组设计方差分析示例:研究3种不同的避孕药A/B/C在体内的半衰期,考虑到窝别对结果的影响,采用随机区组设计方案。
将同一窝别的3只雌性大白鼠随机分配到A/B/C3组,测定该药在血液中的半衰期(小时),试分析3种药物的半衰期有无不同?1.示例分析:目的:确认3种药物的半衰期有无不同;不同窝别对半衰期有所影响,考虑该该问题,按照窝别进行配伍设计,在同一配伍内随机分配A/B/C三种药物。
第十一章随机区组试验知识目标:●掌握随机区组试验田间试验设计方法;●掌握随机区组排列田间试验结果统计分析方法。
技能目标:●学会随机区组试验设计;●能够绘制随机区组设计田间布置图;●学会随机区组试验结果统计分析。
随机区组试验设计是把试验各处理随机排列在一个区组中,区组内条件基本上是一致的,区组间可以有适当的差异。
随机区组试验由于引进了局部控制原理,可以从试验的误差方差中分解出区组变异的方差(即由试验地土壤肥力、试材、操作管理等方面的非处理效应所造成的变异量),从而减少试验误差,提高F检验和多重比较的灵敏度和精确度。
随机区组试验也分为单因素和复因素两类。
本节只介绍单因素和二因素随机区组试验的方差分析方法,第一节单因素随机区组试验和统计方法一、随机区组设计随机区组设计(randomized blocks design)是根据“局部控制”和“随机排列”原理进行的,将试验地按肥力程度等性质不同划分为等于重复次数的区组,使区组内环境差异最小而区组间环境允许存在差异,每个区组即为一次完整的重复,区组内各处理都独立地随机排列。
这是随机排列设计中最常用、最基本的设计。
区组内各试验处理的排列可采用抽签法或随机数字法。
如采用随机数字法,可按照如下步骤进行:(1)当处理数为一位数时,这里以8个处理为例,首先要将处理分别给以1、2、3、4、5、6、7、8的代号,然后从随机数字表任意指定一页中的一行,去掉0和9及重复数字后,即可得8个处理的排列次序。
如在该表1页第26行数字次序为0056729559,3083877836,8444307650,7563722330,1922462930 则去掉0和9以及重复数字而得到56723841,即为8个处理在区组内的排列。
完成一个区组的排列后,再从表中查另一行随机数字按上述方法排列第二区组、第三区组……,直至完成所有区组的排列。
(2)当处理数多于9个为两位数时,同样可查随机数字表。
从随机数字表任意指定一页中的一行,去掉00和小于100且大于处理数及其最大整数倍相乘所得的数字及重复数字后,将剩余的两位数分别除以处理数,所得的各余数即为各处理在此区组内的排列。
第一章测试1.四组均数比较的方差分析,其备择假设H1应为()。
A:至少有两个样本均数不等B:C:D:各总体均数不全相等E:任两个总体均数间有差别答案:D2.随机区组设计的方差分析中,ν配伍等于()。
A:ν总-ν处理-ν误差B:ν总-ν处理+ν误差C:ν总-ν误差D:ν总+ν处理+ν误差E:ν总-ν处理答案:A3.当自由度(ν1, ν2)及检验水准α都相同时,方差分析的界值比方差齐性检验的界值()。
A:小B:不一定C:大D:相等答案:A4.完全随机设计方差分析的检验假设是()。
A:各处理组样本均数相等B:各处理组样本均数不相等C:各处理组总体均数相等D:各处理组总体均数不相等答案:C5.关于方差分析,下列说法正确的是()。
A:只要是定量资料,均能选用方差分析B:方差分析只能用于多组定量资料均数的比较C:只要各组例数相等,定量资料均数的比较可采用随机区组设计方差分析D:方差分析的基本思想是将数据均方与自由度进行分解E:方差分析可适用于多组正态且等方差的定量资料均数比较答案:E6.当组数等于2时,对于同一资料,方差分析结果与t检验结果相比()。
A:方差分析结果更为准确B:t检验结果更为准确C:两者结果可能出现矛盾D:完全等价且答案:D7.完全随机设计、随机区组设计的SS和及自由度各分解为几部分()。
A:2,2B:2,3C:2,4D:3,3答案:B8.完全随机设计方差分析中,组间均方主要反映()。
A:处理因素的作用B:系统误差的影响C:抽样误差大小D:n个数据的离散程度E:随机误差的影响答案:A9.三组以上某实验室指标观测数据服从正态分布且满足参数检验的应用条件。
任两组分别进行多次t检验代替方差分析,将会()。
A:使均数相差更为显著B:明显增大犯I型错误的概率C:使结论更加具体D:明显增大犯II型错误的概率E:使均数的代表性更好答案:B10.在完全随机设计的方差分析中,必然有()。
A:MS组间> MS组内B:MS总 = MS组间 + MS组内C:SS总= SS组间 + SS组内D:MS组间< MS组内E:SS组内< SS组间答案:C第二章测试1.2×2析因试验设计表述正确的是()。
完全随机设计、配对设计、随机区组设计、交叉设计、拉丁方数据分析的策略在研究设计思路指导下进行医学科学研究,研究结果常常以数据形式呈现,这些数据提供了丰富的信息。
然而,如何从大量的看似杂乱无章的数据中萃取和提炼有用的信息,以揭示其中隐含的内在规律,帮助研究者进行判断或推理,还需要对这些纷繁复杂的数据进行分析。
数据分析是分析和处理变量间关系的理论与方法,所涉及变量常被分为解释变量和反应变量,解释变量又称分组变量、协变量等,反应变量是表示试验效应的变量或指标。
变量的观测值构成数据或资料,常有计量资料、计数资料和等级资料之分。
数据分析指的是对数据进行统计分析,就是根据抽样研究的方法,利用概率论与数理统计的原理,对样本信息进行分析和研究,从而对所研究的事物的统计规律性作出概率性的估计和推断。
具体内容包括数据的变量变换、统计量的选择策略、参数估计与假设检验方法应用策略。
第一部分数据的变量变换策略许多统计分析方法对数据有一定要求,如检验、检验,要求Ft样本独立地来自正态总体,方差齐同;又如直线回归分析要求自变量与应变量呈线性关系,每个对应的总体为正态分布,各XYXY个正态分布的总体方差相等,各次观测彼此独立。
然而,仍有大量的医学资料往往不满足上述要求,在分析过程中对资料进行变量变1换(transformation of variable)是解决问题的途径之一。
恰当的数据变换可以一定程度上使资料满足统计分析方法的要求,如使资料符合正态化、方差齐同化、曲线直线化等要求。
常用的变量变换方法有对数变换(transformation of logarithm)、平方根变换(transformation of square root)、平方根反正弦变换(transformation of inverse sine)、倒数变换(transformation of reciprocal)、概率单位变换(transformation of probability unit)、logit 变换 (transformation of logit)、反双曲正切变换(transformation of inverse hyperbolic tangent)、得分变换(transformation of score)、box-cox变换(transformation of box-cox)等。
第七章自测题一、填空1.(实验设计)是指研究者为了解答所研究的问题,说明对实验中各种变量如何控制的一种简要的计划、结构、方法和策略等。
2.对同一个刺激,被试个体所进行的或能形成的反应种类是无限的。
如何把无限的被试个体的反应控制在主试所意想的方向上,这就是所说的(控制)问题。
3.种类自变量的有:课题方面的自变量、(环境变量)、被试变量和暂时的被试变量。
4.实验研究中的变量包括自变量、因变量、干涉变量、控制变量、(无关变量)。
5.(干涉变量)又称调节变量,是自变量的特殊类型,是研究自变量与因变量之间关系而选择的次要自变量。
6.不同的环境也可以作为自变量。
学校、地区、班级等环境因素都可作为变量,即(环境变量)变量。
7.自变量的不同水平称为(检查点)或(实验处理)。
8.(随机化和配对法)是将两组被试除自变量外其他条件尽量保持相等。
9.在实验设计阶段可以采用的一些控制无关变量的方法,这种对无关变量的控制称为(无关变量的消除、无关变量保持恒定)。
10.将被试分为两组,一组施以实验处理称作实验组,另一组不给实验处理,称作控制组,最后测定对某种刺激的反应,然后比较两组反应上的差异,这称为(配对法),11.相关设计又称(事后回溯设计)。
12.内在效度是指实验数据偏离真值的程度或(系统误差)的大小。
二、名词解释1.自变量:又称独立变量,它是由研究者选定,并进行操纵、变化的能产生所欲研究的教育现象的因素,或因素的组合。
2.环境变量:环境中可以作为自变量研究对象的环境因素。
例如,不同学校、不同地区、不同班级等不同环境因素。
3.控制变量:无关变量又称控制变量、参变量、额外变量等。
一是说:除自变量之外,一切能够影响实验结果,而实验中需要加以控制的变量;另一是说:一切与所研究的条件和行为无关,但在实验中又是影响反应变量(行为,又称实验结果)的因素。
4.组间设计:采用控制组(对照组)与实验组,或多个实验组的设计方法,又称组间设计。
常用实验设计方法(一)一、完全随机设计(c o m p l e t e l y r a n d o m d e s i g n)属于单因素实验设计,可为两或多个水平。
将受试对象按随机化方法分配到各处理组,各处理组例数可以相等或不等。
优点:简单易行缺点:①只能分析一个因素的效应;②需要足够的样本含量,使各组基线(混杂)均衡可比。
设计要点◆完全随机设计的两组比较◆完全随机设计的多组比较1.两组比较为实验“736”对肉瘤的抑制作用,将16只长出肉瘤的小鼠随机分为两组,实验组注射“736”,对照组注射同量的生理盐水,10天后解剖称瘤重,试问:①该实验为何种设计类型?②请写出相应的设计方案?③对资料进行统计分析?组别瘤重(克)给药组1.62.22.02.02.51.03.71.5对照组2.14.92.74.32.51.74.53.4随机分配方案:①动物编号1-16②分配随机数:随机排列表第6行取0-15,弃去16-19。
③规定:随机数奇数分配至“736”组,偶数为对照组1表示给药组“736”,0表示对照组(生理盐水)备注:常用的随机分配方案:①按随机数的奇偶分配至两组;②按随机数的余数分配至各组;③将随机数排序,等分成各区段,对应将研究对象分配至各组。
统计分析①数据录入(d a t a1.x l s/s h e e t1)g r o u p瘤重11.612.2121212.51113.711.502.104.902.704.302.501.704.503.4②统计分析结果解释:两组瘤重平均水平差异有统计学意义,给药组的瘤重低于对照组。
2.完全随机设计多组比较研究某药在机体内的杀虫效果,选取20只小鼠,用幼虫感染,8d后随机取15只分为三组分别给予该药的不同药量以杀灭蠕虫,另5只为对照,用药2d后,将所有的小鼠杀死计数体内成虫数。
获得资料如下:对照低剂量中剂量高剂量381279378172346338275235340334412230470198265282318303286250试问:①该实验为何种设计类型?②请写出相应的设计方案?③对资料进行统计分析?随机分配方案:①动物编号1-20②分配随机数:随机排列表第10行。
随机区组和混合设计
随机区组设计算是既有组内设计又有组间设计的一种混合设计。
这里要明确几个问题:
1、区组变量:实验中的因子,它对变异根源的影响不是我们想要的,如您想研究不同温度、冷却介质、冷却时间下的淬火质量,以上都是要研究的因子;但是,不同批次的材料也是因子,因为同一批次的材料可能更加一致,所以我们在这个实验中把不同批次的材料作为区组变量。
、区组:具有同质性的试验组合的集群。
同一区组内的差异就是组内差异,区组间的差异是组间差距。