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研究生试验设计方法 ppt课件

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电化学研究方法及试验天津大学研究生eLearning平台ppt课件

电化学研究方法及试验天津大学研究生eLearning平台ppt课件

精选课件ppt
7
《电化学》内容，吴辉煌 主编， 化学工业出版社，2006年1月
共有8章 • 固体/电解液界面区的结构与性质 • 电子传递理论 • 电化学催化 • 有机电化学和生物电化学 • 光电化学 • 电化学沉积与微建造技术 • 固态电化学 • 电化学原位实验技术
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8
《应用电化学》内容
1800 尼克松发明电解水
1833 法拉第定律发现
(戴维/法拉第\\霍普金斯/麦克斯韦)
1870 亥姆荷茨提出双电层概念
1889 能斯特提出电极电位公式
1905 塔菲尔提出塔菲尔公式
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12
二、电化学发展缓慢（20世纪上半叶）
• 电化学家企图用热力学方法解决一切电化学问题，遭到失败。
• 热力学一、二、三定律，化学平衡理论
• 非平衡热力学 薛定谔/普利高津
“混沌理论（Chaos Theory） ”之父罗伦兹(Edward Lorenz) 四月十六 日在其位于美国麻省的家中逝世，终年九十岁。“混沌理论”是在数学 和物理学中，研究非线性系统在一定条件下表现出的现象的理论。 “一 九六一年冬季的一天，罗伦兹在计算机上进行关于天气预报的计算。为 了考察一个很长的序列，他走了一条捷径，没有令计算机从头运行，而 是从中途开始．他把上次的输出直接打入作为计算的初值，然后他穿过 大厅下楼，去喝咖啡。一小时后他回来时，发生了出乎意料的事，他发 现天气变化同上一次的模式迅速偏离，在短时间内，相似性完全消失了。 进一步的计算表明，输入的细微差异可能很快成为输出的巨大差别”。 提出 “蝴蝶效应（Butterfly Effect）。罗伦兹认为，人类本身都是非线性 的：与传统的想法相反，健康人的脑电图和心脏跳动并不是规则的，而 是混沌的，混沌正是生命力的表现，混沌系统对外界的刺激反应，比非 混沌系统快得多。

《doe实验设计》课件

《doe实验设计》课件

DOE实验设计的典型方案
1 单因素实验设计
通过只改变一个因素的水平，观察其对结果 的影响，常用于初步筛选和优化。
2 方阵实验设计
通过选择一组特定的因素水平组合，在较少 的实验次数内获得较为全面的结果，常用于 因素交互作用研究。
3 中心组合实验设计
在方阵实验设计的基础上加入中心点实验， 更好地评估因素对结果的线性和二次影响， 常用于响应曲面建模。
DOE实验设计能够系统性地 分析因素对结果的影响，帮 助提高实验效率和准确性。
适用于不同的研究问题
不同的实验设计方案可以适 用于不同的研究问题，灵活 应用有助于得到准确的研究 结论。
数据分析方法的选择
选择适合的数据分析方法是 根据实验设计方案和具体情 况来确定，确保结果的可信 度和解释性。
《DOE实验设计》PPT课 件
欢迎来到《DOE实验设计》的PPT课件。本课件将带您深入了解DOE实验设计 的概念、步骤、典型方案、数据分析方法以及实际应用案例。
什么是DOE实验设计？
DOE，即设计实验设计，是一种用于研究和优化工艺或产品的实验方法。它 通过系统性地变动和控制因素来分析其对结果的影响，以获得最佳解决方 案。
实际应用案例
水泥掺合料最佳配比
通过DOE实验设计，确定水泥掺 合料的最佳配比，提高混凝土强 度和性能。
电影票房预测
利用DOE实验设计和回归分析， 分析影响电影票房的因素，预测 和优化票房收入。
电池寿命优化
通过DOE实验设计，研究电池寿 命与因素之间的关系，优化电池 设计和制造过程。
总结
提高实验效率和准确性
步骤3：进行实验
根据设计方案，进行实际实验，记录相 关数据和观察结果。
因素的分类

《实验设计基本方法》PPT课件

《实验设计基本方法》PPT课件

绪言
我国优化试验设计方法
■60末期代,华罗庚教授在我国倡导与普 及的"优选法",如黄金分割法、分数法和斐波 那契数列法等.
■数理统计学者在工业部门中普及 "正交 设计"法 .
■70年代中期,优选法在全国各行各业取 得明显成效.
■1978年,七机部由于导弹设计的要求,提出了一个五因素的试验, 希望每个因素的水平数要多于10,而试验总数又不超过50,显然 优选法和正交设计都不能用,随后,方开泰教授〔中国科学院应 用数学研究所〕和王元院士提出 "均匀设计"法,这一方法在导 弹设计中取得了成效.
■上世纪40年代,在二次世界大战期间,美 国军方大量应用试验设计方法.
■随后,和对试验设计都作出了杰出的贡献,使该分支在理论上日趋 完善,在应用上日趋广泛.
■50年代,日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设 计表格化,在方法解说方面深入浅出为试验设计的更广泛使用作 出了众所周知的贡献.
绪言
试验设计在工业生产和工程设计及科 学研究中能发挥重要的作用,例如：
■提高产量
■减少质量的波动,提
高产品质量水准
验周期
■大大缩短新产品试
■降低成本
■延长产品寿命
一、实验设计的3个要素
实验因素、实验单位、实验效应是实验设计 的3个要素.
它们在实验中是不可缺少的,在实验设计时 必须认真予以考虑.
其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差.
最好通过一些预实验,初步筛选实验因素并确定取哪些水平较合适, 以免实验设计过于复杂,实验难以完成.
实验因素所作用的对象称为实验单位. 如用小鼠做实验,小鼠就是本次实验的实验单位,或
称为受试对象；若用小鼠肝细胞做实验,其表现形 式叫样品〔有时一个样品由若干只鼠的肝细胞混合 而成〕. 一个样品就是一个实验单位.不同性质的实验研究 需要选取不同种类的实验单位,一个完整的实验设 计中所需实验单位的总数称为样本含量. 最好根据特定的设计类型估计出较合适的样本含量. 样本过大或过小都有弊端.

《实验方案设计》课件

《实验方案设计》课件

REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
实验目的与问题分析
实验目的
01
02
03
确定实验目标
在开始实验之前，首先需 要明确实验的目标，以便 有针对性地设计实验方案 和收集数据。
指导实验过程
实验目的是实验过程的指 导思想，有助于确保实验 的顺利进行和实验结果的 有效性。
合作研究
与其他研究机构或企业合作，共同推进实验的应用和推广。
培训与交流
组织培训和交流活动，分享实验应用经验和技术成果，促进实验的 普及和应用。
REPORT
《实验方案设计》 ppt课件
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
目录
CONTENTS
• 实验方案设计概述 • 实验目的与问题分析 • 实验变量与控制 • 实验操作流程 • 实验结果与结论 • 实验方案设计的优化与改进
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
实验方案设计是科学研究的重要组成 部分，对于推动学科发展和理论创新 具有重要意义。
确保实验结果可靠性
科学的实验方案设计能够保证实验结 果的准确性和可靠性，为后续的数据 分析和结论提供有力支持。
实验方案设计的步骤
明确研究目的和问题
在开始设计实验方案之前，需要明确研究 的目的和要解决的问题，确保实验方案具 有针对性和可行性。
假设的可行性分析
在提出假设之后，应对其可行性进行分析，以确保实验方 案设计的合理性和可行性。这包括对实验条件、资源、技 术等方面的考虑。
REPORT
CATALOG

《实验方案设计》课件

《实验方案设计》课件

实验方案设计的常见问题和解 决方法
实验方案设计中的常见问题
实验目的不明确 实验步骤不详细 实验材料选择不当 实验操作不规范 实验结果分析不准确 实验结论不严谨
常见问题的解决方法
明确实验目的和要求
设计合理的实验方案
准备必要的实验器材和 试剂
掌握正确的实验操作方 法
及时记录实验数据和结 果
分析实验数据并得出结 论
实验方案设计的实际应用案例 分析
案例一：探究温度对酶活性的影响
• 实验目的：探究温度对酶活性的影响，了解酶促反应的最适温度范围。
• 实验原理：酶是一种生物催化剂，能够加速化学反应的速率。温度对酶活性有着重要影响，过高或过低的温 度都会降低酶的活性。
• 实验步骤： a. 准备实验材料：淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘溶液、水浴装置、温度计等。 b. 将可溶性 淀粉溶液和淀粉酶溶液分别在不同温度下保温，然后混合，观察并记录反应速率。 c. 绘制温度与反应速率的 关系图，找出酶促反应的最适温度范围。
实验方案的调整：根据实验结果和实际情况，对实验方案进行必要的调整和改进
实验数据的记录和分析：详细记录实验数据，并进行分析和整理，为后续的实验结果提 供依据 实验报告的撰写：根据实验结果和数据分析，撰写实验报告，总结实验经验和教训
实验方案设计中的关键要素
实验变量的选择和控制
实验变量的定义和类型 实验变量选择的原则和方法 实验变量控制的方法和技巧 实验变量选择和控制的实例分析
创新性原则：实验方案设计必须具有创新性，能够为解决问题提供新 的思路和方法。
实验方案设计的步骤
明确实验目的和任务
确定实验目的：明确实验的目的和意义，为后续实验设计提供方向。 确定实验任务：根据实验目的，确定实验需要完成的具体任务和目标。 了解实验背景：了解实验相关的背景知识，为实验设计提供理论支持。 收集相关资料：收集与实验相关的资料，包括文献、数据等，为实验设计提供参考。

准实验研究设计-PPT课件

准实验研究设计-PPT课件
准实验研究设计
一、引论
西方社会两种文化的对立：
20世纪50年代末，英国著名科学家和作家斯诺以其敏锐的洞察 力察觉到西方社会中已形成了以科技知识分子为代表的科学主 义和以人文科学知识分子为代表的人文主义两大集团，他称之 为“两种文化”。
心理学中两种文化的对立：
Kimble1984年在American Psychologist在发表文章 Psychology’s two culture，直接证实了西方心理学中也存 在“科学”(scientism)与“人文”(humanism)两种文化倾 向。
库克和坎贝尔(Cook & Campbell) 于1979年发表的《准实验研 究：现场背景的设计和分析》(Quasi-Experimentation: Design and Analysis Issues for Field Settings)这一专著，为准实验设 计提供了充实的理论基础，并系统、全面的提出了准实验设计原 则和统计分析方法，使准实验设计的理论与方法日趋完善。
整理课件30a线处理后没有出现不连续性b线处理前后的成绩水平基本相同c线处理前后的变化趋势一致d线处理后的水平发生了高的变化e线也发生了高的变化但不久又恢复到处理前的水平f线处理后的水平变化过一段时间才发生了g线处理后的水平发生了低的变化整理课件31总的来说有两种可能的结果一是连续性一是非连续性
心理学研究方法
协方差分析法：将前测结果作为协变量，后测分数作为因变量， 通过控制前测成绩对后测成绩的影响之后，来估计实验处理的效 果。协方差分析法使得两组在后测成绩之间的差异，不受在前测 中两组间原始差异的影响。
关于非等控制组前测后测设计的评价：
1、减少了分组偏差(assignment bias)问题： 增加前测能使研究者解决存在于所有非等组研究中的分组偏差问 题。如果研究者发现处理前两组很相似，可明确地证明一组被试 与另一组被试在本质上无差异，这样分组偏差的影响就大大减少 了。但注意的是，前测分数只能使研究者保证两组在一个特定变 量上相似，并不能测量或控制其它重要的潜在变量，因此，只能 减少分组偏差的影响，但不能根除它们。

实验性研究设计(实验设计) ppt课件

机会被分到实验组和对照组，保证各组间非处理因素均衡一致。 1．随机化目的与内容： ①保证处理组和对照组实验单位各种已知或未知
的基本特征(如年龄、性别、病情、病程等)均衡可比性； ②避免人的主 观因素影响； ③保证统计分析进行统计推断的前提——随机变量。 2．随机化的内容：随机分组、随机抽样、随机实验顺序。 3．随机化方法：随机数字表法、随机排列表法、及抓阄、摸球、掷币、 抽签等半随机方法。
…
…
X n2
…
X ng
T2
…
Tg
区组小计
B1 B2
…
Bn X
（二）应用范围：
不论是在动物实验还是临床研究中，若仅考虑一个具有k 水平的研究因素，
且实验单位可以按照某个或某些重要的非研究因素分组时，均可采用随机区组
两只动物。
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16
（二）应用实例 例，有20只小鼠，按窝别、性别相同，月龄、体重相同或接近的条件配成 10对，试用随机数字表将其分配到甲组和乙组中去。
——随机数字表法 （1）编号：将10对小鼠顺序编为1-10号； （2）取随机数字：从随机数字表中的任一行任一列开始，如第7行第5列开
始，依次读取一位数抄写于配对号下，见表3-7第2行； （3）事先规定：若随机数字为奇数，则对子中的第一只小鼠分配甲组，另
个动物（即第12号动物）调至C组，使三组动物数相等。最终分组如下，A组：
1,3,9,13,15号，B组：4,5,7,8,10号，PPCT课组件：2,6,11,14,12号。
9
（三）重复原则 重复(Replication)：指在相同实验条件下，进行多次实验或观察，
重复程度表现为样本含量的大小和重复次数的多少。 1. 重复的意义：估计实验误差和降低实验误差。

研究生实验设计PPT课件


.
39
分层抽样
抽样方法： 在抽样过程中，将总体按某种特征划分为若干 个组别、层次，从每层内独立抽取随机样本。 每层具体抽样方法可用单纯随机抽样或系统抽 样法。分层的原则是分层后层内变异尽可能小， 而层间变异尽可能大。
.
40
nni
nn
NNNiNiii
.
29
案例13-2 某学者研究某制剂对某基因突变影响的随机化临
床试验，作者按照就诊对象的先后顺序分别将研究对象分为
试验组（50例）和对照组（10例）研究结果显示试验组的基
因突变率为9.8%±6.70%；对照组的基因突变率为
74.88%±12.12%，通过卡方检验，发现两组的基因突变率
差异有统计学意义，结论为试验组的制剂能够抑制该基因突
变。
（1）该研究实质应为何种研究方法？作者在设计方面有无 问题？
（2）统计分析方法是否正确，结论是否恰当？
（3）你认为该课题应该如何设计和分析？
.
30
案例13-3 某研究者研究某药物治疗铅中毒疗效时，采用治
疗前后血铅和尿铅值为观察指标，共治疗铅中毒患者50名，
测得结果为：治疗前血铅、尿铅分别为（0.19±0.028）
.
3
一、实验设计意义
实验设计： 在实验前对实验所作出的计划和安排
专业设计：选题，建立实验方法等 先进性，实用性
统计设计：数据的收集整理和分析方法 科学性，
经济性，可重复性
意义：
用经济的人力、物力和时间得到可靠的结果
减少实验误差，对误差大小作出估计
.
4
实验性研究与观察性研究
实验（Experiment）在特定条件下施于人为干预 观察（Observation）: 在自然状态下不施加人为

实验设计的原理和方法 ppt课件


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3
实验设计的任务：合理安排三要素
1.受试因素（处理因素、施加因素、干扰因素） ①要抓住实验中的主要问题 ②要确定处理因素与非处理因素 ③处理因素必须指标化 ④多因素的交互作用
2.受试对象 病人、动物、组织、器官、细胞等。 3.受试效应 选择指标
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4
指标选择要注意：
①指标的关联性 ②指标的客观性 ③指标的灵敏性 ④指标的精确性 ⑤指标的特异性
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35
⑶ 乙酰胆碱(acetylcholine, ACh)：为胆碱能 神经递质，其性质不稳定，极易被体内乙酰胆碱 酯酶水解，且其作用广泛，选择性差，故无临床 实用价值，可在研究中作为工具药实用。
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36
⒉鉴别实验方法
⑴ 小鼠腹腔注射(ip)法：每组取3只小鼠， 称重，标记。分别ip三种药物溶液 0.1ml/10g体重，观察小鼠反应，初步判断 ABC各为何药。
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【注】 ①新斯的明：小鼠肌肉震颤，唾液腺、泪 腺分泌增加，大小便失禁，中枢兴奋，惊厥最后 可能死亡； ②毛果芸香碱溶液后，唾液腺、泪腺分泌增 加，大小便失禁，无肌肉震颤作用； ③乙酰胆碱溶液后，小鼠出现扭体反应，无 其它反应(使用的为氯化乙酰胆碱，pH为3～5，酸 性引起的疼痛扭体)。
⑶方法： 抽签法(简单随机、半随机、单纯随机抽样) 随机数目表法、随机排列表：分两组、分三组
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随机数目表法
分两组随机方法 分三组或三组以上的随机法
动物号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 随机数 33 35 72 67 47 77 34 55 45 70 8 18 27 38 90 除3余数 0 2 0 1 1 2 1 1 0 1 2 0 0 2 0 分组 A C A B B C B B A B C A A C A

关于常用实验设计方法课件


配对设计（paired design） ：
自身配对：试验前后比较；左右侧比较；……
异体配对：同窝动物；病情、年龄等Fra bibliotek同的病人，……
步骤：配对；同一对的两个体随机分到两组中。
受试者号 1.1 1.2 2.1 2.2 3.1 3.2 4.1 4.2 5.1 5.2
随机数字
8
7
6
2
5
处 理 乙甲
甲乙
乙甲
完全随机设计是根据试验处理数将全部受试对象随机地分成若干组，然 后再按组实施不同处理的设计。这种设计保证每个受试对象都有相同机 会接受任何一种处理，而不受试验人员主观倾向的影响。 在医学研究等试验中，当试验条件特别是受试对象的初始条件比较一致 时，可采用完全随机设计。这种设计应用了重复和随机两个原则，因此 能使试验结果受非处理因素的影响基本一致，真实反映出试验的处理效 应。
1、设计容易 处理数与重复数都不受限制，适用于试验条件、环境、 试验动物差异较小的试验。
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
2、统计分析简单 无论所获得的试验资料各处理重复数相同与否，都 可采用 t 检验或方差分析法进行统计分析。
（二）完全随机设计的主要缺点 1、由于未考虑非试验因素的影响，将其归入试验误差，试验误差较大，
乙甲
甲乙
受试者号 6.1 6.2 7.1 7.2 8.1 8.2 9.1 9.2 10.1 10.2
随机数字
9
0
1
4
3
处 理 甲乙
乙甲
甲乙
乙甲
甲乙
优点：减少了个体差异对比较的影响；样本量可以少一些。 缺点：有时配对有困难 （配对 t 检验，符号秩和检验）
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研究生试验设计方法
1.试验设计的定义和意义
具体实施研究之前，对各种实验要 素进行合理的安排与周密的计划。
用较少的人力、物力和时间，获得 较为可靠的结果，使误差减少到最低限 度，以达到研究高效。
研究生试验设计方法
Fisher在他的著作中多次强调， 统计学家与科学研究者的合作应该在 试验设计阶段，而不是在需要数据处 理的时候。他精辟地指出：
目的是使各组非实验因素的条件均衡一致， 以消除对实验结果的影响。
研究生试验设计方法
随机化分组方法
1. 抽签等（简单，如拉丁方） 2. 随机数字表(附表） 3. 计算器或计算机
研究生试验设计方法
随机数字表分组(1)
【例】 现有同品种、同性别、同年龄、体重相近的 健康绵羊18只，试用随机数字表的方法分成甲、乙 两组。
研究生试验设计方法
试验因素个数与试验因素水平数
研究中，如果只有一个试验因素，则称为单因 素，两个以上称为多因素。
为了分析试验因素产生的作用，常要将试验因 素分为不同的水平下进行。 如药物的不同剂量数，不同时间点数等。
试验因素个数和水平数常要根据专业而定。 建议 ”少而精“。
研究生试验设计方法
试验因素与非试验因素
若余数为0则调整最后一只
研究生试验设计方法
随机数字表分组(2)
【例】设有15个试验单元，要将它们随机地分为3组。
研究生试验设计方法
1）将15个试验单元从依次1到15编号。
2）从随机数字表中随意确定一个起点和走向，假 设起点为第10行第20列，走向向下，向下连续读出 15个3位数，它们是：118 701 789 965 638 901
试验设计
研究生试验设计方法
试验设计：本章主要内容
1、了解试验设计的概念及其作用 2、掌握试验设计常用的几种方法 3、了解基本试验设计等方法法的概念和基本原理
本章主要要求 研究生试验设计方法
如何安排试验，有一个方法问题
不好的试验设计方法，即使做了大量的试 验，也未必能达到预期的目的； 一个好的试验设计方法，既可以减少实验次数，缩短试验时间和 避免盲目性，又能迅速得到有效的结果。
试验因素是研究者希望着重考察的某些条件或 方法，而对实验结果有一定影响的因子，其他 因素则称为非实验因素，又称干扰因素或混杂 因素。
如 研究3种饲料的营养效果的试验中， 老鼠的窝别，进食量等为非试验因素。 在新药的临床试验中， 患者年龄、病历 等为非试验因素。
研究生试验设计方法
试验单位(experiment unit)
研究生试验设计方法
2.试验设计的三个基本要素
实验研究的三个基本要素：处 理因素、试验单位和试验效应。
研究生试验设计方法
处理因素(treatment factor)
研究者根据研究目的欲施加或欲观察的， 能作用于实验单位并引起直接或间接效应的因 素，称为处理因素，又称试验因素。
处理因素可以是主动施加的某种外部干预 (或措施)，如使用或不使用某种药物等；也可 以是客观存在的，如观察培养基在空气中的污 染程度与季节的关系，“不同季节”就是该实 验的“处理因素”而“季节”这个处理不是人 为实施而是客观存在的。另外如不同温度、治 疗方法、用药种类、用药剂量等都称为处理因 素。
试验单位是指接受一种处理并 作实验观察的基本单位，是处理因 素作用的客体，实质上实验单位所 代表的就是根据研究目的而确定的 研究目标之总体。一般情况下一个 试验单位即为一个受试对象。
在选择受试对象时，应满足两 个基本条件：
①对处理因素敏感 ；
②反应必须稳定。
研究生试验设计方法
人 动物 微生物 细胞 分子 基因
3.试验设计的基本原则
随机化原则（Randomization) 重复的原则（Replication) 局部控制原则（Local Control)
采用这三个基本原则进行设计，配合适当的分 析，就能从试验结果中提取可靠的结论。
研究生试验设计方法
Ⅰ.随机化原则
随机化原则：随机≠“随便”, 指每个受试对象 以机会均等的原则随机地分配到试验组和对照组。
试验设计的效果 研究生试验设计方法
试验设计是应用统计手法进行解决问题的方法，它在19 世纪产生于英国. 最早是在农地进行试验。如“最佳肥料”的依据。 逐步应用到畜牧业。
试验设计的由来 研究生试验设计方法
一、试验性研究设计
1.试验设计的定义及重要性 2.试验设
首先将18只绵羊依次编为1，2，……，18号， 然后从随机数字表中任意一个随机数字开始 ，向 任一方向（左、右、上、下）连续抄下18个（两位） 数字，分别代表18只绵羊。令随机数字中的单数为 甲组，双数为乙组 。如从随机数字表（附表）第9 行第10列的22开始向下连续抄下18个随机数字填入 表第二行。
随机分组结果： 甲组：2 3 5 7 8 10 12 13 15 16 18 乙组：1 4 6 9 11 14 17
研究生试验设计方法
甲组比乙组多4只，需要从甲组调整两只到乙组。仍用随 机的方法进行调整。在前面18个随机数字后再接着抄下两 个数字：87、31，分别除以11（调整时甲组的绵羊只数）、 10（调整1只绵羊去甲组后甲组剩余的绵羊只数），余数为 10、1，则把分配于甲组的第10只绵羊（16号）和余下10只 的第1只绵羊（2号）分到乙组。调整后的甲、乙两组绵羊 编号为：
试验效应(experimental effects)
试验效应是处理因素作用于受试对象的反 应或结果。一般通过实验指标(即变量)来表达。 观察指标有主观指标与客观指标之分。
客观指标是借助仪器等进行测量来反映研究对象
的客观状态或观察结果，
主观指标是由受试者回答或研究者定性判断来描
述观察结果，
研究生试验设计方法
To call in the statistician after the experiment is done may be no more than asking him to perform a postmortem examination: he may be able to say what the experiment died of.