实验设计思路和方法
实验设计方法(1)
实验设计方法㈠ 统计学设计方法按因素分为： 单因素：完全随机，配对设计，序贯设计。 两因素：配伍组设计（随机区组设计），均衡不完全配伍组设计 配对设计，两层次分组设计。 三因素：拉丁方设计，尧敦方设计，裂区设计。 多因素：析因设计，正交设计，均匀设计。 嵌套设计，重复测量设计，调查设计，诊断试验。 一、完全随机设计(Complete random design) （一）概念 ?完全随机设计：又称简单随机分组设计，将受试的对象 随机地分配到各处理组（水平）进行试验，或从不同总 体中随机抽样进行观察。 ?是最简单、最易于掌握的设计方法。 ?可设置两个组，也可设置多个组，可设置2个以上的水平。 ?设计中未考虑非处理因素的影响。 （二）应用条件 １.应用条件： ①计数、计量、等级分组资料； ②适合于样本内个体变异较小的情况； ③注意各组的均衡和可比性。 ④各组样本含量可以不等，但最好是n1 = n2 2.缺点： 只能分析单因素。因工作量大，统计效率低。 （三）实验设计方法 ?单因素多水平完全随机设计：将符合实验要求的观察对象随机分配到n个水平组中。 ?单因素g水平组内完全随机设计：研究某药物治疗某疾病，比较该药物对不同年龄段病人的作用，可采用随机抽样，分别从该疾病的老中青三个总体中随机抽取所需要的样本，比较观察。完全随机设计多组试验 二、配对设计(matched-pairs design) 配对设计：是将条件相同或相近的受试对象按某些特征或条件配成对子，然后把每对中两个受试对象随机分配到不同研究组，这种设计称配对设计。可分为四种： (一)前后配对设计 (二)左右配对设计 (三)异体配对设计 (四) 配对设计与完全随机设计比较 (五)交叉配对设计 （一）前后配对设计 指同一批实验对象，施加一种受试因素后，观察某一实验指标在实验前后的变化。同一批标本接受两种不同测定方法的检查也这属类配对。 １.应用范围：主要应用于急性病与短期实验，但不是绝对不能用于慢性病（病情稳定的慢性
简单实验方案的设计与评价1
课题：简单实验方案的设计与评价 主备：夏建平课型：复习课审核：化学备课组 班级姓名学号 【学习目标】 1.体会物质的制备、鉴别、组成分析、气体的净化与转化等的简单实验方案的设计。 2.通过实验活动，初步掌握对简单实验方案的评价方向。 3.经过体验，了解简单实验方案的设计与评价的方法， 【知识准备】 1.写出下列化学方程式 （1）实验室制取CO2气体（2）实验室加热高锰酸钾制O2 （3）实验室用双氧水与二氧化锰混合制O2 （4）硝酸银溶液与稀盐酸反应 （5）量取80mL水应选用的量筒是 A.10mL B.50mL C.100mL D.200mL （6）怎样用托盘天平测量一枚邮票的质量 （7）用12.5克含碳酸钙80%的石灰石与足量的稀盐酸反应，求生成的二氧化碳的质量？然后将气体通入足量的氢氧化钙溶液，求生成的碳酸钙的质量。 【师生互动】 【交流与讨论1】 （1）实验室制氧气可以选择什么药品？（2）实验室制二氧化碳选择什么药品？ （3）利用废铜屑制取CuSO4，设计方案有如下两种： 甲：（已知：Cu + 2H2SO4(浓)＝CuSO4 + SO2 +2H2O） 乙： 制取硫酸铜您认为较合理的方案是__________。 （4）实验室用一氧化碳还原氧化铁时需要尾气处理的原因是什么？ 【小结】实验方案一般评价原则： ______________________________________________________________________。 【交流与讨论2】实验室用大理石和稀盐酸制得的二氧化碳中往往会含有和，如何检验并除去？ 【师生活动】 发生装置检验装置（吸收装置）收集装置【交流与讨论3】测定12.5g某石灰石样品中碳酸钙质量分数 方案一：将该石灰石样品滴加足量的稀盐酸反应，用如右图所示装置 来测量生成的CO2的体积，其中在水面上放一层植物油的目的 是______________________，植物油上方原有的空气对实验 结果_______（填“有”或“无”）明显影响． 方案二：将该石灰石样品与足量稀盐酸反应生成的二氧化碳（经净化）通入如图所示碱石灰装置 数据处理：经称量发现碱石灰增重了4.4g，则该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为_________________。 【实验评价】上述两种方案您认为更加合理的是_____________。 方案三：将该石灰石样品与足量稀盐酸反应生成的二氧化碳（经净化）通入足量的氢氧化钠溶液，发生的化学方程式为，再加入过量CaCl2溶液，搅拌、过滤、洗涤、干燥后称得固体质量为10.0克。则该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为_________。反思1：A同学认为，在上述碳酸钙含量测定中，若将CaCl2溶液改为BaCl2溶液，测定误差会减小，其理由是 08镇江 反思2：B同学认为，在上述碳酸钙含量测定中，用CaCl2溶液计算更为简便， 其理由是 学以致用：05常州我国青海湖地区素有“夏天晒盐，冬天捞碱”之说，其中捞出的碱主要是碳酸钠和少量氯化钠的混合物。王同学以捞出的碱作为样品，并用如图一套装置对样品进行分析，根据量筒中收集到的液体的体积（相当于二氧化碳的体积）来计算样品中碳酸钠的含量。（已知：HCl+NaHCO3═NaCl+CO2↑+H2O；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小） （1）在A和B两套装置中，哪一 套更合理（选填“A”或“B”） （2）准确读取量筒内液体体积的 方法是 （3）锥形瓶中原有的空气对实验 结果是否有明显影响？ （填“有”或“没有”）。 （4）若实验中用的盐酸是浓盐酸，则测得的样品中碳酸钠的含量与实际值相比会（填“偏大”或“偏小”或“不变”）。 （5）在实验过程中，对取用样品的量的多少有一定要求，为什么？ 【课堂小结】 【课后反思】 发生装置、 气体净化 装置（省）
实验方案的设计与评价
实验方案的设计与评价 一、实验方案的设计 （一）、一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有：实验名称、实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤、实验现象记录，及结果处理、问题和讨论等。 （二）、实验方案设计的基本要求 1、科学性 （1）、当制备具有还原性的物质时，不能用强氧化性酸，如： ①、制氢气不能用HNO3、浓H2SO4，宜用稀H2SO4等。另外，宜用 粗锌（利用原电池原 理加快反应速率），不宜用纯锌（反应速率慢）。 ②、同理，制H2S、HBr、HI等气体时，皆不宜用浓H2SO4。前者宜 用稀盐酸，后两者宜 用浓磷酸。 FeS + 2HCl = FeCl2+ H2S↑H3PO4+ NaBr NaH2PO4+ HBr↑（制HI用NaI） （2）、与反应进行、停滞有关的问题 用CaCO3制CO2，不宜用H2SO4。生成的微溶物CaSO4会覆盖在CaCO3表面，阻止反应进 一步进行。 （3）、MnO2和浓盐酸在加热条件下反应，制备的Cl2中含HCl气体和水蒸气较多；若用 KMnO4代替MnO2进行反应，由于反应不需加热，使制得的Cl2中含HCl气体和水蒸气极 少。 （4）、酸性废气可用碱石灰或强碱溶液吸收，不用石灰水，因为Ca（OH）2属于微溶物质，石灰水中Ca（OH）2的含量少。 （5）、检查多个连续装置的气密性，一般不用手悟法，因为手掌热量有限。 （6）、用排水法测量气体体积时，一定要注意装置内外压强应相同。
（7）、实验室制备Al（OH）3的反应原理有两个：由Al3+制Al（OH）3，需加氨水；由AlO2-制Al（OH）3，需通CO2气体。 （8）、装置顺序中，应先除杂后干燥。如实验室制取Cl2的装置中，应先用饱和食盐水除去HCl气体，后用浓H2SO4吸收水蒸气。 2、可行性 （1）、在制备Fe（OH）2时，宜将NaOH溶液煮沸，以除去NaOH溶液中溶解的O2；其次在新制的FeSO4溶液中加一层苯，可以隔离空气中的O2，防止生成的Fe（OH）2被氧化。 （2）、实验室一般不宜采用高压、低压和低温（低于0℃）等条件。 （3）、在急用时：宜将浓氨水滴入碱石灰中制取NH3，不宜用NH4Cl与Ca（OH）2反应制取NH3；又如，宜将浓HCl滴入固体KMnO4中制备Cl2；还有将H2O2滴入MnO2中制O2，或将H2O滴入固体Na2O2中制备O2等。 （4）、收集气体的方法可因气体性质和所提供的装置而异。 （5）、尾气处理时可采用多种防倒吸的装置。 3、安全性 实验设计应尽量避免使用有毒的药品和一些有危险性的实验操作，当必须使用时，应注意 有毒药品的回收处理，要牢记操作中应注意的事项，以防造成环境污染和人身伤害。 （1）、制备可燃性气体，在点燃前务必认真验纯，以防爆炸！ （2）、易溶于水的气体，用溶液吸收时应使用防倒吸装置。 （3）、对强氧化剂（如KClO3等）及它与强还原剂的混合物，千万不能随意研磨，以防止 发生剧烈的氧化还原反应，引起人身伤害等事故。 （4）、有毒气体的制备或性质实验均应在通风橱或密闭系统中进行，尾气一般采用吸收或燃 烧的处理方法。 （5）、混合或稀释时，应将密度大的液体缓慢加到密度小的液体中，以防液体飞溅。如浓硫 酸的稀释等。 （6）、用Cu制CuSO4，可先将Cu在空气中灼烧成CuO，再加稀
《实验设计方法》教案
教师教案( 2005 —2006 学年第 1 学期 ) 课程名称：试验设计方法 授课学时：32 授课班级：23034010-11 任课教师：何为 教师职称：教授 教师所在学院：微电子与固体电子学院电子科技大学
绪论 1学时 教学内容及要求 试验设计方法在科学研究中的作用 1. 科学研究的基本过程 2. 科学研究的基本方法 3. 试验设计方法的主要内容 ●试验设计方法在科学技术发展中的地位和作用。 ●试验设计方法的起源。 ●我国试验设计方法的发展和现状。 ●使用试验设计方法的目的、内容和应用。 ●试验设计方法是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。 ●教学内容：正交试验法、优选法基础、回归分析法、均匀设计法、单 纯形优化法 参考资料 ?项可风.试验设计与数据分析.上海科技出版社.1991年 ?陈宝林.最优化理论及算法.清华大学出版社.1990年 ?邓正龙.化工中的优化方法.化学工业出版社.1991年 ?陈魁.试验设计与分析.清华大学出版社.1996年 ? (日)田口玄一.实验设计法.魏锡,王世芳译.机械工业出版社.1987 ? Phadke, M.S. "Quality Engineering Using Robust Design" Prentice Hall, Englewood Cliff, NJ. November 1989 ? Taguchi, Genichi. "System of Experimental Design" Edited by Don Clausing. New York: UNIPUB/Krass International Publications, Volume 1 & 2, 1987 ? Montgomery, D. C.. Design and analysis of experiment. New York: Wiley.1997 ?杨德.试验设计与分析.中国农业出版社.2002 第一章正交试验基本方法 5学时 授课时数： 一、教学内容及要求 ●多因素试验问题、正交试验、正交表符号的意义。 ●因素、水平、自由度、试验指标、交互作用。均衡分散性、整齐可比
实验设计思路
DOE实验设计方法 工艺部 张惠 2011.01.18
目录 ?DOE简介 ?正交实验基础 ?指标、因素、水平 ?正交表及其特点 ?正交实验设计及分析 ?JMP中DOE使用 ?田口设计（Taguchi Arrays）
DOE简介 DOE: Design of Experiment 实验设计 实验设计是研究如何制定适当实验方案以便对实验数据进行有效的统计分析的数学理论与方法，通过有目的地改变一个系统的输入来观察输出（响应）的改变情况。 实验设计的意义： 1.确定哪些参数对响应的影响最大； 2.确定哪些参数设定在什么水平，以便响应达到或尽可能达到希望值（on target）； 3.确定应把有影响的参数设定在什么水平，以便响应的分散度（或方差）尽可能减小； 4.确定应把有影响的参数设定在什么水平，以便不可控参数（噪声参数）对响应的影 响尽可能减小。 在工序开发的早期应用实验设计方法能够提高产量；减少变异性，与额定值或目标值更为一致；减少开发时间；降低总成本。
实验设计在生产/制造过程中的位置： 可控制因素 生產/ 制造 過程 不可控制因素
通过实验，进行优化设计 统计技术在生产/制造过程中 的应用是对过程中输入的变 量（人、机、料、法、环） 进行有目的地优化，使输出 的结果更加理想。 实验设计是其中较为有效的 一种工程工具。 通过实验，控制其不良的影响程度
正交实验基础 实验设计大致可以分为四种类型：析因设计、区组设计、回归设计和均匀设计，析因设计又分为全面实施法和部分实施法。析因设计就是我们常说的正交实验设计。 为什么要进行正交实验： 在实际生产中，影响试验的因素往往是多方面的，我们要考察各因素对试验影响的情况。在多因素、多水平试验中，如果对每个因素的每个水平都互相搭配进行全面试验，需要做的试验次数就会很多。比如对3因素7水平的试验，如果3因素的各个水平都互相搭配进行全面试验，就要做73=343次试验，对6因素7水平，进行全面试验要做76=117649次试验。这显然是不经济的。我们应当在不影响试验效果的前提下，尽可能地减少试验次数。正交设计就是解决这个问题的有效方法。 正交设计的主要工具是正交表。
探究性实验的设计思路教案
与酶相关的实验设计教案教学反思[教学目的]： 1、知识目标： ①会分析酶的高效性的实验设计； ②会设计验证酶的专一性的实验； ③会设计探究影响酶活性的条件的实验。 2、能力目标： 培养学生分析实验与设计实验的能力 3、情感目标： 科学是在不断的探索中前进的 [教学重点]：探究性实验的实验设计方法 [教学难点]：探究性实验的实验设计方法 [教学用具]：幻灯片 [教学方法]： 讨论、交流、讲述、归纳 [教学用时]：2课时 [教学过程]：第二课时[第一课时已经将四个实验的视频展示] [引入]：介绍实验在广东高考中的地位及考纲对实验的要求以及 可能考查的题型。与酶相关的实验中有验证酶的特性的实验，如 “比较过氧化氢在不同条件下的分解”“验证酶的专一性”等经典 实验和“探究影响酶活性的条件”的探究性实验。实验题往往是 “源于教材而高于教材”，因此，我们想突破实验这一重点与难点， 就需要先分析教材中的实验然后再讨论设计实验。 一、以酶的高效性为背景的实验分析 酶的高效性是指酶的催化效率大约是无机催化剂的 107～1013倍。 [备考关注]近年对酶高效性实验的考查主要源于课本的， 此外，针对课本内容直接设问的选择题亦有出现，本考点有可 能成为命题热点。 [讨论]请同学们结合前面的实验复习，讨论出分析实验时应该 分析实验中哪些要点？
[阅读教材P 78 —“比较过氧化氢在不同条件下的分解”]并回答以下问题：[见黑板] [典例1]下表是“比较H2O2在不同条件下的分解”实验设计中，在最适温度下反应物对酶促反应速率的影响。请回答： 试管编号加入材料处理方法实验现象 1 2mLH 2O 2 溶液+2滴清水/ 无气泡 2 2mLH 2O 2 溶液+2滴清水90℃水浴加热少量气泡，带火星的卫生香复燃 3 2mLH 2O 2 溶液+2滴质量分 数为3.5%的FeCl 3溶液 / 较多气泡，带火星的卫生香复燃 4 2mLH 2O 2 溶液+2滴肝脏研 磨液 / 大量气泡，带火星的卫生香复燃 （1）该实验中，自变量是等反应条件，因变量是酶的催化活性。对照组是，实验组。（填试管编号） （2）比较1号和2号试管，你得出的结论是。比较3号和4号试管，你得出的结论是。（3）某同学按照表中方法做了这个实验，结果3号试管和4号试管的现象刚好相反，他的实验失败的原因可能是什么？ 。 二、以酶的专一性为背景的实验分析 酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 [讨论]按照酶的高效性的实验设计思路设计出验证酶的专一性的实验。 [典例2]如表所示是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用的实验设计及结果。下列叙述不正确的是： 试管编号①②③④⑤⑥2mL质量分数为3%的淀粉溶液＋＋＋———2mL质量分数为3%的蔗糖溶液———＋＋＋1mL质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液＋＋＋＋＋＋反应温度40 60 80 40 60 80 2mL斐林试剂＋＋＋＋＋＋ 砖红色深浅＋＋＋＋＋＋———注：“＋”表示有，“—”的多少代表颜色的深浅。
(完整word版)正交试验设计方法
第5章 正交试验设计方法 5．1 试验设计方法概述 试验设计是数理统计学的一个重要的分支。多数数理统计方法主要用于分析已经得到的数据，而试验设计却是用于决定数据收集的方法。试验设计方法主要讨论如何合理地安排试验以及试验所得的数据如何分析等。 例5-1 某化工厂想提高某化工产品的质量和产量，对工艺中三个主要因素各按三个水平进行试验（见表5-1）。试验的目的是为提高合格产品的产量，寻求最适宜的操作条件。 对此实例该如何进行试验方案的设计呢？ 很容易想到的是全面搭配法方案（如图5-1所示）： 此方案数据点分布的均匀性极好，因素和水平的搭配十分全面，唯一的缺点是实验次数多达33 ＝27次（指数3代表3个因素，底数3代表每因素有3个水平）。因素、水平数 愈多，则实验次数就愈多，例如，做一个6因素3水平的试验，就需36＝729次实验，显然难以做到。因此需要寻找一种合适的试验设计方法。 试验设计方法常用的术语定义如下。 试验指标：指作为试验研究过程的因变量，常为试验结果特征的量（如得率、纯度等）。例1的试验指标为合格产品的产量。 因素：指作试验研究过程的自变量，常常是造成试验指标按某种规律发生变化的那些原因。如例1的温度、压力、碱的用量。 水平：指试验中因素所处的具体状态或情况，又称为等级。如例1的温度有3个水平。温度用T 表示，下标1、2、3表示因素的不同水平，分别记为T 1、T 2、T 3。 常用的试验设计方法有：正交试验设计法、均匀试验设计法、单纯形优化法、双水平单纯形优化法、回归正交设计法、序贯试验设计法等。可供选择的试验方法很多，各种试
验设计方法都有其一定的特点。所面对的任务与要解决的问题不同，选择的试验设计方法也应有所不同。由于篇幅的限制，我们只讨论正交试验设计方法。 5．2 正交试验设计方法的优点和特点 用正交表安排多因素试验的方法，称为正交试验设计法。其特点为：①完成试验要求所需的实验次数少。②数据点的分布很均匀。③可用相应的极差分析方法、方差分析方法、回归分析方法等对试验结果进行分析，引出许多有价值的结论。 从例1可看出，采用全面搭配法方案，需做27次实验。那么采用简单比较法方案又如何呢？ 先固定T1和p1，只改变m，观察因素m不同水平的影响，做了如图2-2（1）所示的三次实验，发现m＝m2时的实验效果最好（好的用□表示），合格产品的产量最高，因此认为在后面的实验中因素m应取m2水平。 固定T1和m2，改变p的三次实验如图5-2（2）所示，发现p＝p３时的实验效果最好，因此认为因素p应取p３水平。 固定p３和m2，改变T 的三次实验如图5-2（3）所示，发现因素T 宜取T2水平。 因此可以引出结论：为提高合格产品的产量，最适宜的操作条件为T2p３m2。与全面搭配法方案相比，简单比较法方案的优点是实验的次数少，只需做9次实验。但必须指出，简单比较法方案的试验结果是不可靠的。因为，①在改变m值（或p值，或T值）的三次实验中，说m2（或p３或T2）水平最好是有条件的。在T≠T１，p≠p１时，m2水平不是最好的可能性是有的。②在改变m的三次实验中，固定T＝T２，p＝p３应该说也是可以的，是随意的，故在此方案中数据点的分布的均匀性是毫无保障的。③用这种方法比较条件好坏时，只是对单个的试验数据进行数值上的简单比较，不能排除必然存在的试验数据误差的干扰。 运用正交试验设计方法，不仅兼有上述两个方案的优点，而且实验次数少，数据点分布均匀，结论的可靠性较好。 正交试验设计方法是用正交表来安排试验的。对于例1适用的正交表是L9（34），其试验安排见表5-2。 所有的正交表与L9（34）正交表一样，都具有以下两个特点： （1）在每一列中，各个不同的数字出现的次数相同。在表L9（34）中，每一列有三个水平，水平1、2、3都是各出现3次。 （2）表中任意两列并列在一起形成若干个数字对，不同数字对出现的次数也都相同。在表L9（34）中，任意两列并列在一起形成的数字对共有9个：（1,1），（1,2），（1,3），（2,1），（2,2），（2,3），（3,1），（3,2），（3,3），每一个数字对各出现一次。
《实验设计思路的解题技巧》
有关生物实验思路的解题技巧 遂川中学郭安玉 近几年高考生物中实验思路是常考题型，同学们最害怕做这类题型，所以得分率很低。下面介绍一下实验思路的解题技巧，愿对大家有所帮助。 探究或验证类实验都要先找出自变量和因变量，然后弄清该实验要分为几组，实验思路基本上可以写出来。一般实验设计思路的叙述是：将实验材料分为几组，然后施加自变量（空白对照：一般是一组有自变量，另一组不处理），最后观察（检测）因变量，并对结果进行比较。 例1.（2017全国理综卷I ）29 、根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组） 解题方法：该实验的因变量是DNA或RNA，由于题目限定利用放射性同位素标记的方法，所以检测因变量的指标是放射性物质（DNA或RNA）。怎样才能知道放射性物质出现在DNA还是RNA中呢？我们根据DNA和RNA的特有碱基（T和U）就能区分，所以用放射性同位素标记T或U就是该实验的自变量。 答案：（1）思路 甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。 乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养
一段时间后收集病毒病监测其放射性。 （2）结果及结论 若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。 例2.（2019全国卷I ）29、（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 解题方法：该实验要证明两个结论：①干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的②干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。 第一步：证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的。 自变量：有无水（水的多少）；因变量：气孔开度 解题思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定 气孔开度。 预期结果：干旱处理前后气孔开度不变。 第二步：干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的 自变量：有无ABA；因变量：气孔开度 解题思路：将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组。一段时间后，分别测定两组气孔开度。 预期结果：ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 实验题思路主要描述大致过程，而实验步骤描述过程时，还要强调等量原则，其目的是为了控制单一自变量。不管是实验题思路还是实验步骤，同学都要自己动笔才会越来越熟练。
小样本实验研究设计方法与思路
刘勇、王涛：小样本实验研究设计方法与思路 个案实验研究及小样本实验设计越来越被临床心理学工作者所重视，传统的大样本实验方法不能解决临床实验研究中存在的一些问题。作为临床实践的各位工作者们也需要一套方法来证明自己的基本理论和实践的真实性与可行性。本文在查阅相关大量文献资料的情况下，结合临床实践经验以及对实验方法的理解。在化繁为简原则的指导下，为广大真正工作在临床心理咨询第一线的同行们提供一个参考。希望广大课题组成员能从中获得一些启发，使我们的技术更具有科学性，使更多的人们从中受益。 一、问题的提出 1．再实用的心理技术也需要验证性科学实验研究 2006年12月，美国迈阿密大学王爱民教授应辽宁师范大学的特殊聘请暨辽宁师范大学杨丽珠教授的特别邀请，前来我校进行短期工作。其中的一项重要内容就是要帮助辽宁师范大学心理咨询中心对正在使用的一套高效的心理技术进行科学研究方法上的升级。 我们都知道，由于金洪源教授及其所带领的研究生学习团队近年开发研究的心理学临床咨询治疗新技术，已经被大量的临床治疗事实证明是一套易学易用，简捷而高效的新的实用技术。无论是对于广大咨询员，还是对于广大从中受益的来访者来说，它的高效、实用的特点已经是人所共知的事实。 为此，很多人对此不理解，认为多年多人用临床治疗事实明明白白地证明了的实用、高效技术，为什么要花很大的精力去搞什么科学实验方法上的检证证明？对于这个问题的回答其实可以从另一个角度进行回答，那就是科学与技术的关系。科学是通过逻辑性、实证性所反映的客观事物的关系和规律的真理性的
系统化知识体系。我们知道心理学是一门科学，作为科学家族的一个成员，就要要求它具有科学上的一般特点。科学是一个求“真”的过程，无限追求真理的过程。科学本身有一套标准的研究范式。要求每个学科本身对其研究过程，以及研究对象，进行可观察，可控制，可重复的实验研究。也就是说对一某一现象不但描述它是什么，而且不要进行证明它肯定是什么。而为了增加其客观性，可操作性要对其进行量化处理。比如我们经常提到的，经过我们治疗来访者的情绪明显好转，那么什么叫明显好转？是一天笑两次叫明显，还是笑一次？技术是人们在生产活动中，各种具体技艺，经验和具体知识。技术是围绕具体的生产对象组织知识和技巧的，便于应用，而科学是从认识论上组织知识的，便于学习，便于探索。其次，技术关心的是知识是否迅速的转化为财富，注重创新，但不关心对事物本质的认识，因而扩展知识的能力较弱；而科学注重于说明事物的本质，因而具有很强地的扩展知识的潜质，但由于科学不是从具体应用的角度组织知识的，则实用性不如具体技术。从科学与技术的关系的方面上看，我们可以看出科学与技术的结合才是最佳的方法途径。这也是为什么说科学技术是第一生产力的原因所在。没有科学的研究方法作为指导，很可能把一套高效的技术与一些非科学的东西混在一起，容易被人所质疑。因此我们有必要把科学的研究方法提到日程上来，这样就需要小样本研究范式的实验研究模式，以此作为指导性的规范来帮助广大临床心理学工作者走上科学的研究之路。 2．临床心理咨询与治疗为什么要进行小样本的实验设计 随着现在科学技术和心理学的发展，在心理学研究的实践中逐步形成了两种主要的研究范式：大样本研究范式与小样本研究范式。大样本的研究范式现在被运用的较多。它可以运用组间和组内的变异，复杂的统计方法，科学的实验设计来控制一些无关变量，来分析自变量和因变量的两者的关系，从而得出某种结论。但这种研究方法不适合做临床心理咨询的工作者们。因为心理咨询很难在同一时间内找到大量的具有相同病症的被试。后来人们提出运用一些个案研究方法（case study）来弥补这方面的不足。然而，这种研究方法所得结果通常
实验设计方法
实验设计方法(简介，部分上传) 本世纪30年代，由于农业实验的需要，费歇(R.A.Fisher)在实验设计和统计分析方面做出了一系列先驱工作，从此实验设计成为统计科学的一个分支。60年代，日本统计学家田口玄一将实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实验设计的更广泛使用作出了众所周知的贡献。田口玄一的方法对我国实验设计的普及和广泛应用有巨大的影响，70年代我国许多统计学家深入工厂、科研单位，用通俗的方法介绍正交实验设计，帮助工程技术人员进行实验的安排和数据分析，获得了一大批优秀成果。 本节所述实验方法，可以用于指导探索实验、小试、中试等实验环节。 1因素和水平 在工业、农业、科学研究和军事科学的研究中，经常需要作各种实验，以研究各种因素之间的关系，找到最优的工艺条件或最好的配方。让我们先看一个例子： 例如在一个化工生产过程中，考虑影响收率的三个因素：温度(A)，时间(B)和加碱量(C)。为了便于实验的安排，每个因素要根据以往的经验来选择一个实验范围，然后在实验范围内挑出几个有代表性的值来进行实验，这些值称做该因素的水平。在该例中，我们选择的实验范围如下： 温度：77.5℃～92.5℃ 时间：75分～165分 加碱量：4.5%～7.5% 然后在上述范围内，每个因素各选三个水平，组成如下的因素水平表： () 注意事项：
(1)在一个生产过程中，有关的因素通常是很多的，固定的因素在实验方案中并不称为因素，只有变化的因素才称为因素。 (2)应当由有经验的工程师、技术员、工人共同讨论决定实验方案中的因素。在一次实验中，因素不宜选得太多(如超过10个)，那样可能会造成主次不分，丢了西瓜，拣了芝麻。相反地，因素也不宜选得太少，(如只选定一、二个因素)，这样可能会遗漏重要的因素，或遗漏因素间的交互作用，使实验的结果达不到预期的目的。 (3)实验的范围应当尽可能大一点。如果实验在实验室进行，实验范围大比较容易实现；如果实验直接在生产中进行，则实验范围不宜太大，以防产生过多次品，或产生危险。实验范围太小的缺点是不易获得比已有条件有显著改善的结果。历史上有些重大的发明和发现，是由于“事故”而获得的，也就是说实验的范围大大不同于有经验的范围。 (4)若实验范围允许大一些，则每一因素的水平个数最好适当多一些。 (5)水平的间隔大小和生产控制精度是密切相关的。若在上述例子中温度的控制只能作到±3℃,且我们设定控制在85℃,于是在生产过程中温度将会在85℃±3℃,即82—88℃波动。不难看到，这时设定的三个水平80℃、85℃、90℃之间是太近了，应当加大，例如80℃、90℃、100℃。如果温度控制的精度可达±1℃,则例1如设定的三个水平是合理的。 (6)因素和水平的含意可以是广义的。例如五种棉花用于织同一种布，要比较不同棉花影响布的质量的效应，这时“棉花品种”可设定为一个因素，五种棉花就是该因素下的五个水平。 根据实验的目的，要预先确定一项或多项实验指标，为简单计，仅讨论只有一项实验指标(记作Y)的情形。上例中的指标Y是收率。在数理统计中，称实验指标为响应(response)，实验中称为指标。 2全面实验和多次单因素实验 在一项实验中，当因素和水平确定后，如何设计该项实验呢？下面两种方法是最容易想到的：
实验设计思路的书写归纳
“ 【高考真题】 1（2007广东32）甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体色素提取和分离”实验，实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为某些色素含量增加。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？ （3）从预留的叶片中挑选出足量的、份量相等、大小相近（控制无关变量）的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片（控制自变量）为实验材料，在相同条件下（控制无关变量），再次进行叶绿体色素的提取分离实验，测定和记录实验结果（主要步骤），比较这两种叶片各种色素的组成及含量后（因变量的观测），得出结论（获得结论）。 2.（07宁夏28）回答I 、II 小题： I ．将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。 取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整 到不同温度，如图所示，然后在每支试管中加入等量的玉米子 粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验（提取液 中还原性物质忽略不计）： （1）若向A 、C 、E 三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支 试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是_______；砖红色较深的试管是______，颜色较深的原因是______；不变色的试管是______，不变色的原因是_________。 （2）若向B 、D 、F 三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是蓝色，产生该颜色的原因是______________。 （3）以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？（只要求写出设计思路） 答案：28．I ．（22分） （1）A 和C （2分） C （2分） 淀粉酶在40℃时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多（4分） E （2分） 酶失活（2分） （2）剩余的淀粉遇碘变蓝（2分） 3）在20℃和100℃之间每隔一定温度设置一个实验组（控制自变量），其它实验条件保持一致（控制无关变量）。 以反应液和上述试剂（或答碘液或答斑氏试剂或答斐林试剂）发生颜色反应的程度为指标（因变量的观测）确定最适温度（获得结论）。（8分） 4.（2007海南）Ⅰ．已知在促进生长的浓度范围内，浓度相同时，生长素类似物萘乙酸（NAA ）产生的促进生长的作用大于吲哚乙酸（IAA ）。为了验证NAA 和IAA 的这种差异，可分别用胚芽鞘和扦插枝条为材料进行实验。请简单写出实验设计思路并预测结果。 （1）以胚芽鞘为材料的实验设计思路及预测结果。 A B C D E F 甲组（20℃）乙组（40℃）丙组（100℃）
实验方案设计(第一组)
教育实验方案的设计 教育实验方案的设计是教育研究课题中最重要的一环，是实验顺利进行的蓝图和指针。教改实验是一项极其复杂的研究工作，当课题确立后，研究变量的规定、实验过程的实施、资料的处理、实验的评价等一系列的工作，都需要有条理地进行。这就需要有一个事先的安排。任何方面或环节的失误都会影响教改实验的顺利进行。没有事先的，边干边计划，要走很多的弯路；没有事行的设计，还可能导致课题研究夭折。因此，周密的方案是使教改实验工作有计划、有步骤进行的保障，也是提高效率的保障。一般说方案设计好了，课题就完全了一半，剩下的只是实施了。 教改实验方案的内容包括： 实验课题的名称课题的名称即课题研究的主题。课题名称的表达要求简明扼要，使人一目了然，如“小学数学创新学习的实验与研究”，课题名称就明了地告诉你其实验对象是小学生，研究的内容是数学创新学习的客观规律。 问题的提出如果说课题的名称是实验方案的标题，那么从问题的提出开始，就是实验方案的正文内容了。 问题的提出，通俗地讲就是你为什么提出并进行这一项内容的实验，在这里，你必须具体地提出该课题的理由，从理论到实践，特别是从小学生教育教学的实际说明进行该课题研究的必要性、急迫性、历史意义和现实意义等。 理论假设理论假设，通俗地说就是对要研究的问题所预先赋予的答案，也可以说该课题实验要实现的目的或要达到是目标，即通过怎么样的实验步骤、具体工作、有效方法等能够达到什么样的目的或出现什么样的结果，突出自变量与因变量之间的因果关系。数学教育实验的假设就是对数学教育对象或数学教育的事实与经验所作的推测性假定。 理论假设必须做到：一要假设用语的明确性，不含糊其辞，不模棱两可；二要具有可验证性，即提出的假设应有一定质和量的规定性，以便能通过实验验证。三是充分性，设想的多个变量之间关系的命题的根据是充分的；假设命题的成立是可能的；假设命题本身应在逻辑上无是矛盾的。四是不把必然结果与理论假设混为一谈。学校教育中的实验，只要是成功的，都会出现提高教育质量的必然结果。如果我们把提高教育质量作为唯一的理论假设，就会出现所有中小学的教改实验的理论假设都是一个现象，这是应该避免的。 理论根据理论根据（或依据）既该实验在理论上的可行性。在这里要求写出进行该课题研究的哲学依据、教育学依据、心理学依据、学科教学依据，以及能指导该项课题试验的有关科学的理论邮局（如系统论、控制论、信息论等）和有关经典、法规等的依据。如果说“问题的提出”向人们交代了进行这项实验在实践中是必要性、急迫性，那“理论依据“就是告诉人们进行该项实验在理论上的可靠性和可行性。 变量的控制及样本的选择教育实验所涉及的因素十分复杂，通常这些因素我们称之为实验与变量。它包括自变量（实验因子）、因变量（效果因子）和无关变量（非实验因子）。变量的控制主要是指控制无关变量，即将某些无关变量消除或使其恒定，互相抵消或平衡。教育实验之所以要控制无关变量，是因为这样既可以提高实验的敏感性，有了为探索实验的因果关系提供牢固的基础。 教育研究的对象有时是不容选择的，而且也无法选择，要研究就得研究这一特定对象的全部。然而在绝大数的情况下，研究对象则可以选择的而且必须选择。一般来说，以一个总体作为研究对象往往是不可能的，而且也是不必要的。如果搞一项提高小学数学教学质量的研究，选出一部分学生来作为研究对象就可以了。所以，一项实验内容确定以后，样本的选择就很重要了。样本必须能代表这个总体，然后才可能希望将来研究取得是结论能有效地推广应用到总体甚至更大的范围中去。
实验设计思路及思考问题
实验设计思路及思考问题？ --异体类血提取PRF的性能对比 1.首先现在所用的都是自体血中提取到的PRF，但现在考虑到伦理问题或者来源量有限的问题所以考虑用异体的动物血。 Q但问题是异体血存在immune compatibility 问题以及如果证明各方面都合适要制成成品后要如何保存？ 2.Q：其实还是自体血好吧~那除了用异体血来代替能不能通过PCR 的方法进行增量？ 3.各种血中（同样是10ML)可提取到的PRF量的比较--PRF提取到的体积或者重量的百分比比较。 Ps：多取样求平均使用的是glass coated plastic tube 4.各种血中提取到的PRF质的比较--PRF中各种有用成分的含量比较 Ps：有用成份主要来自α-platelet ( 主要是一些生长因子） Q：如果要比较的话是要用什么方法？A：用分子生物学的方法--电泳？有一篇文章是这样的。或者用免疫学的方法-Elisa/IMMUNOSORBENT ASSAY KITS? 300 mins after colt formation detect GF in PRF releasates in the supernatant serum. 5.对于性能的分析方向/检测项目： ①组织学染色--（有好多种）体内培养后处死然后切片检测 ② SEM 扫描的纤维结构体外第一次提取之后就可以直接检测fibrin network architecture ③细胞学（使用流式细胞仪检测）进行细胞计数主要是体外，体外就在培养瓶/皿里面培养细胞+ 上面覆盖PRF 然后看对于细胞的proliferation+ differentiation的影响 具体方法参考 Q 哪些是主要的功能细胞？A: WBC+ fibroblasts+ osteoblastes+ osteoclasts+ periosteal(骨膜）cells.etc 4. 抗菌性/抑菌性：可以检测其MIC？可以参照其他组实验 5. 观察软组织形成情况--体内可以放入后切片或者直接表观观察比如进行牙周检查项目（BI/ BOP 等） Ps：此处的软组织主要指gingival tissue 6. ALP activity 7. 检测not only bone formation but also bone to implants contact 体内实验/从临床学上检测 8. 检测mineralization （有好多种） 5.对于制备PRF的离心参数问题不一样：主流的是用glass coated plastic tube centrifuge 2700rpm for 12 min 6.数据处理的问题-- 用Tukey’s test 以及对数据处理结果的表示问题（柱状图<突出数量对比>还是曲线图<突出时间变化>要具体情况具体分析） 7.联想--骨刺的发病机制是什么？能否从中或者一些osteoinductive/ bone regeneration 的方法/切入点 8.PRF 对四种细胞的调控-- Dermal prekeratinocytes from ear Gingival fibroblasts from alveolar ridge Preadipocyte from inner face of knee OB from mandibular bone Q: 选取这些地方作为取材源是因为这里细胞多？为什么不是原位取？这样能说明其真正
实验设计的原则和方法(精)
实验设计的原则和方法 张运安实验设计是中学生物的一个重要内容，既能考查学生运用所学生物知识解决实际问题的能力，又能考查学生的创新思维能力。现简要归纳一下中学生物中的实验设计的主要原则和基本方法。 一、实验设计的主要原则 1. 对照性原则 在实验设计中，一般都要设置对照组。通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。通常采用空白对照的原则，即不给对照组以任何处理因素。但是要注意，不给对照组以任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组也要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素而已。 2. 随机性原则 实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做可以：（1）消除或减少系统误差，使显著性测验有意义。（2）平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。 3. 平行重复原则 平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。 4. 单因子变量原则 单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。 二、实验设计的基本方法 1. 了解题目要求 看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果。 2. 明确实验目的原理 明确实验到底要解决什么问题，要用到生物学上的什么原理。
3. 确定实验思路 就是根据原理对实验做出假设，并对可能产生的现象做出预测，并充分利用实验材料设计实验思路。 4. 设计实验步骤 根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验步骤。要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用，怎样运用，并且还要注意以下两点：一是题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。 5. 记录实验现象和数据 在实验中，将观察到的现象如实、准确地记录下来。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。 6. 分析得出结论 根据观察的实验现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。 （参见： https://www.wendangku.net/doc/5513699468.html,/html/5/289/293/2007/2/zl905612259522700211 067-0.htm）
常用实验设计方法-析因设计
常用实验设计方法（三） 六.析因设计（f a c t o r i a l d e s i g n） ◆析因设计是一种多因素试验设计。 ◆可将两个或多个因素的各个水平进行排列组合，交叉分组进行全面实验。 ◆总的实验方案(组合)是各因素水平的乘积。 例如： 2×2析因设计（两个因素，每个因素均为2个水平，常可写成22析因设计） A因素（A1、A2）和B因素（B1、B2）共4种实验方案或组合（A1B1、A1B2、A2B1、A2B2） 3×3析因设计（两个因素，每个因素均为3个水平，常可写成23析因设计） A因素（A1、A2、A3）和B因素（B1、B2、B3）共9种组合 （A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2A2B3、A3B1、A3B2A3B3）2×3×3析因设计（三个因素，一个因素为2个水平，余均为3个水平）共18种组合 1.特点 ①研究的因素个数m≥2，各因素的水平数≥2； ②各因素在实验中同时实施且所处的地位基本平等。 ③每个因素水平相互组合的实验方案，至少进行2次及以上独立重复实验。 ④因素间存在交互效应。例如，一级（两个因素间）或二级交互（三个因素间）效应。 ⑤统计学分析时，各因素及交互项所用误差项是相同的。 ◆优点： ?可分析各因素的主效应(m a i n e f f e c t s)（某因素各水平间的平均效应差异） ?因素间的交互效应(i n t e r a c t i o n)(一个因素的水平改变会影响另一个因素的效应) ?寻找最优方案或最佳组合 ?可允许数据缺失（完全随机分配情况下） ◆缺点： ?当因素较多或水平数较多时，所需实验次数过多。 ?一般来说，因素数最好不要多于6个，水平数亦不要过多，一般为2或3个。