实验设计和调查设计

调查设计与实验设计的比较

总体来说，调查设计与实验设计都是科学研究经常使用也非常实

用的两种研究方法，二者都是通过对资料的收集、分析，解决一定的

问题，为研究提供数据支撑，保证研究的顺利进行。但是在实际科研

过程中，为了提高研究效率，常常需要研究者准确地选择恰当的设计

方法。那么，首先就要清楚调查设计与实验设计的不同特点。

通过对教材第七、八两章的学习，总结主要有以下几个方面：

一、概念不同

1、调查设计是指研究者通过客观地观察、记录、描述调查对

象来收集数据，它包括资料的收集、整理和分析的各个环节以及整个

设计过程的统计设想和科学安排，是调查研究得以成功的重要保证。

2、实验设计通常是指研究者根据研究目的，对研究对象实施

干预措施，观察总结研究效应的结果，回答研究假设所提出的问题的

整个过程。简单地说，就是将一组随机抽取的受试对象随机分配到两

个或多个处理组，观察比较不同处理组的效应。

二、特点不同

1、调查设计是探索性研究、观察性研究，研究者不能人为安

排研究因素，不能对调查对象实施处理因素和干预措施，是被动的。这里的研究因素是客观存在的。

实验设计是实验研究，研究者能够主动安排实验因素，并

可以根据研究目的设计干预因素，这些因素可以是物理的、化学的、生物的以及社会性的，也可

药理实验设计（三号黑体）

姓名 班级 学号 （五号宋体）

1.实验项目名称

2.国内外研究现状（实验原理） 3.研究开发意义（实验目的意义） 4.实验研究的主要内容及创新点 5.实验方法和技术路线 6.参考文献

（正文部分：宋体小四号；行间距：固定值

20磅）

1.项目名称：海洋生物活性物质对急性心肌缺血保护作用的实验研究 2.研究工作对浙江经济、社会和科技发展的意义

目前，缺血性心脏病是一类严重危害人类健康的常见病，包括心绞痛、心肌梗死、原发性心脏骤停、缺血性心肌病、心律失常等。心肌缺血是指由于各种原因引起心肌耗氧量和冠状动脉供血、供氧量之间平衡失调，出现心肌供血不足而导致心肌损害。上述疾病的冠状动脉病变部位、梗塞程度、血管受累情况、侧枝循环以及血管痉挛等临床表现虽然复杂多样，病理生理特点差异很大，但是都有着心肌细胞缺血缺氧这一共同点。

临床上现有的抗心肌缺血药物主要包括硝酸酯类、β受体阻断剂、钙拮抗剂及复方中药制剂等，然而这些药物都存在一定的局限性和不良反应，导致治疗效果不是非常理想。近年来，随着急诊溶栓和经皮冠状动脉成形术的逐渐推广应用，及时恢复血流再灌注成为治疗缺血性心脏病普遍采用的措施。然而，国内外大

致 远 管 理 学 院

工 业 管 理 学 系

课 程：实 验 设 计

主 讲 人：林 东 成 助理教授 时间：2002/9/** ~ 2003/1/**

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參 考 資 料 1. Douglas C. Montgomery, Design and Analysis of

Experiments, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc. 2. 黎正中 译，实验设计与分析，高立图书有限公司。 3. 白赐清 编着，工业实验计划法，中华民国质量学会发行。

4. 吴玉印 着，新版实验计划法，中兴管理顾问发行。 5. 陈耀茂 译，田口实验计划法，沧海书局。 6. 吴柏林 着，现代统计学，五南图书出版公司。 7. 陈顺宇、郑碧娥 着，统计学，华泰书局。

8. 王文中 着，Excel于资料分析与统计学上的应用，博硕文化股份有限公司。

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授 课 目 录

第1章 简 介

第2章 简单比较性的实验

机能实验设计

（一）课题名称：新斯的明对筒箭毒和琥珀胆碱肌松作用的影响 （二）选题目的和思路 1、实验目的

通过观察新斯的明如何影响筒箭毒和琥珀胆碱对蟾蜍离体腹直肌的肌松作用，分析药物相互作用机制。 2、设计思路

乙酰胆碱可以激动骨骼肌上的N2胆碱受体，是骨骼肌收缩；筒箭毒为非去极化型N2胆碱受体阻断剂，通过与乙酰胆碱竞争骨骼肌N2胆碱受体，而引起肌松作用。琥珀酰胆碱为去极化型N2胆碱受体阻断剂，产生与乙酰胆碱相似的去极化作用，但不易被胆碱酯酶水解，妨碍了复极化，而引起肌松作用。

新斯的明主要可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的破坏，使乙酰胆碱积累，与非去极化肌松药在神经肌肉接头处竞争受体，从而恢复正常的神经肌肉传递。新斯的明的抗胆碱酶活性使琥珀碱胆碱更难水解，加重其肌松作用。

本实验通过新斯的明和琥珀酰胆碱，新斯的明和筒箭毒同时作用于蟾蜍腹直肌而产生的抗肌松作用，探究新斯的明对筒箭毒，琥珀酰胆碱的肌松作用的影响。 （三）实验动物

生长状况，体型相当的蟾蜍60只（来自动物房） （四）实验材料

1、试剂（由医学院实验室提供）

10-3氯乙酰胆碱溶液，10-3氯化琥珀酰胆碱溶液，2X10-4氯化筒箭毒碱溶液，任氏液，O2。

DOE知识介绍

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DOE知识介绍

一、什么是DOE：

DOE（Design of Experiment）试验设计，一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；试验设计主要对试验进行合理安排，以较小的试验规模(试验次数)、较短的试验

周期和较低的试验成本，得理想的试验结果以及得出科学的结论。

实验设计源于1920年代研究育种的科学家Dr. Fisher的研究, Dr. Fisher是大家一致公认的此方法策略的创始者, 但后续努力集其大成, 而使DOE在工业界得以普及且发

扬光大者, 则非Dr. Taguchi (田口玄一博士) 莫属。

二、为什么需要DOE：

要为原料选择最合理的配方时（原料及其含量）；

要对生产过程选择最合理的工艺参数时； 要解决那些久经未决的“顽固”品质问题时；

要缩短新产品之开发周期时； 要提高现有产品的产量和质量时；

要为新或现有生产设备或检测设备选择最合理的参数时等。

另一方面，过程通过数据表现出来的变异，实际上来源于二部分：一部分来源于过程本身的变异，一部分来源于测量过程中产生的变差，如何知道过程表现出来的变异有多接

近过程本身真实的变异呢？这就需要进行MSA测量系

1. 课题名称

大蒜素对大鼠哮喘模型的影响

2. 立题依据与研究意义

大蒜素(allicin)又名大蒜新素,是从蒜的球形鳞茎中提取的挥发性油状物，含多种烯丙基有机硫化物,为大蒜的主要有效成分。大蒜素具有杀菌、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、降血压等作用。大蒜素还能增强机体免疫力，有免疫调节作用【1,2】。有研究表明，大蒜素对变应性鼻炎有一定的治疗作用，其作用机制是恢复Th1和Th2免疫的平衡状态【3】。但其对支气管哮喘有无治疗作用却未见报道。Th1和Th2免疫失衡也是支气管哮喘的发病机制之一，因此推测大蒜素对支气管哮喘也有一定治疗作用。本实验从整体水平观察大蒜素对卵白蛋白致敏的大鼠哮喘模型的影响。为研发新型哮喘治疗药物和开发大蒜素的新的保健功能提供实验依据。

3. 研究内容

从整体水平确定大蒜素是否对卵白蛋白引发的大鼠哮喘有治疗作用，探索有效剂量及在该剂量下的治疗效果。

4. 实验方案

药品与试剂：卵白蛋白（OVA）粉，Al[OH]3干粉，生理盐水，大蒜素注射液 实验仪器：雾化器，注射器，密闭箱 实验动物：SD大鼠

实验方法：6至7周，体重200g左右，雌雄各半，清洁级SD大鼠32只，适应性饲养3天后，按随机数表发随机分为4组：空白对

《试验设计与优化》大作业

1．用新旧两种工艺冶炼某种金属材料，分别从两种冶炼工艺生产的产品中抽样，测定产品中 的杂质含量（%），结果如下：

旧工艺（1）：2.69，2.28，2.57，2.30，2.23，2.42，2.61，2.64，2.72，3.02，2.45，2.95，2.51；

新工艺：（2）2.26，2.25，2.06，2.35，2.43，2.19，2.06，2.32，2.34 试问新冶炼工艺是否比旧工艺生产更稳定，并检验两种工艺之间是否存在系统误差？ （α=0.05） 2. 作图

表1 催化剂的重复利用性

Batch

1 2 3 4 5 6

Initial glucose releasing rate

(mg ml-1 h-1)

0.15 2.54 2.52 2.46 2.41 2.37

Glucose yield

(%) 20.4 86.8 86.4 85.9 84.1 84.0

某催化剂可催化纤维素水解为葡萄糖，在评价该催化剂重复使用稳定性的实验中，进行了6次重复实验，每批次测定了该催化剂催化纤维素的初速度（初始葡萄糖生产速率）和葡萄糖得率，最终结果列于表1，试将实验结果在同一幅图中表示。（推荐使用软件origin）

3.

试验设计课程总结：

第一章

1. 试验设计与分析：简称试验统计，是数理统计的一个分支，是进行科学研究不可缺少的工具，包括

两部分内容，对试验或者调查进行周密而审慎的设计，然后通过试验或者调查得到统计数据；对数据进行统计学分析，并对试验或者调查的结果给你合理的解释从而得到结论。 2. 误差：观察值与真值之间或者样本指标与总体指标之差。 3. 试验误差包括三种；

系统误差：观察值与真值之间发生了有一定放行的偏离，这种偏离叫做系统误差。

随机误差：观察值与针织之间仅仅发生了一些无方向的微小偏离，即这种偏离具有随机性，这种偏离就称为随机误差。

错失误差：试验中由于试验人员粗心大意所发生的差错称为错失误差，如记录、测量错误等，只要试验人员敬业、细心进行试验，可以杜绝此类误差的发生。

4. 准确度：是指同一处理的挂差值与其真值接近的程度，越是接近，则试验越准确。 精确度：是指同一处理的重复观察值间彼此接近的程度。

5. 试验误差的来源：供试材料固有的差异；环境条件的差异；管理不一致所引起的差异；观察测定的

不一致造成的差异

6. 抽样误差：（随机误差的一种）由抽样引起的样本统计量与总体参数之间的差别。

7. 试验指标：为衡量试验结果的好换或者处理效应的高低，

1、 在一个单因子试验中，因子A有两个水平，每个水平下个重复4次，具体数据及其均值、

组内平方和如下： 水平 一水平 二水平 数据 均值 组内平方数 8,5,7,4 6 10 0,1,5,2 2 14 试计算误差平方和Se、因子A的平和SA、总平方和ST，并指出他们各自的自由度。

2、 在一个单因子试验中，因子A有4个水平，每个水平下重复次数分别为5，7，6，8。

那么误差平方和、A的平方和及总平方和的自由度各是什么？

3、 单因子试验中有如下试验结果：

水平 A1 A2 数据 4,8,5,7,6 2,0,2,2,4 和Ti 30 10 均值Yi 组内平方和Qi 自由度fi A3 3,4,6,2,5 20 试填写上表，并计算误差平方和Se、因子A的平方和SA、总平方和ST，并指出它们各自的

自由度。

4、 在单因子试验中，因子A有r 个水平，每个水平下个重复m次试验，那么误差平方和、

A的平方和及总平方和的自由度各是什么？

5、 在单因子试验中，因子A有4个水平，每个水平下各重复3次试验，现已求的每个水平

下试验结果的样本标准差分别为1.5 , 2.0 , 1.6 , 1.2 ，则其误差平方和为什么？误差的方差?的估

实验设计：酶偶联反应测定血清中的肌酐

一、广泛查阅文献、确定候选方法：经过查阅相关文献，根据方法选择的要求对各种

方法进行比较，充分了解各方法的科学依据和真实的使用价值，再根据临床应用价值、实验室条件等综合分析后，目前主要的肌酐测定方法有化学测定法(碱性苦味酸法)、酶法、高效液相层析法、拉曼散射法、同位素稀释质谱法、毛细管电泳法及电极法等。

二、候选方法设计：

1、 实验原理：肌酐经肌酐水合酶催化生成肌酸，肌酸与肌酸激酶、丙酮酸激酶、乳

酸脱氢酶的级联催化作用下生成乳酸，并将NADH变成NAD+，测量在340nm处监测NADH吸光度变化速率，其降低程度与肌酐含量呈正比例，反应式如下 P教材198

2、

反应最适条件探讨：设计一系列实验分别探讨该候选方法的最适试剂浓度、缓冲体系的种类、离子强度、pH值、反应温度和时间、检测波长等。 3、 候选方法的初步试验：——对候选方法做初步评价试验，包括： ①标准曲线和重复性；

②质控血清和新鲜标本的重复试验；

③分析浓度不同的标本，并与公认的参考方法的结果对比。

三、方法学评价：

（一）重复性试验：检测候选方法的随机误差。 批内重复性试验：目的是测定实验方法的偶