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1、机能学实验设计马马 雪雪 莲莲山东大学医学基础实验教学中心讲课内容讲课内容l实验设计实验设计l实验设计的基本要素实验设计的基本要素l实验设计的基本原则实验设计的基本原则l学生实验设计学生实验设计一、实验设计实验设计一、实验设计一、实验设计l科研设计：科研设计：l 为科研实践制定的一个科学而合理的总体计划方案，指一项科学研究工作的总体计划。l 指在科研总体计划中有关研究工作的具体研究方案或者研究方法的设计。广义：广义：狭义：狭义：一、实验设计一、实验设计l实验设计：实验设计：运用有关知识对所建立的假说进行全面考虑并作出周密的安排，这一具体的验证方法计划便称为实验设计。实验设计是科研工作的中心环节
2、。实验设计是科研工作的中心环节。为什么进行实验设计？为什么进行实验设计？l一个周密而完善的实验设计，能合理地安一个周密而完善的实验设计，能合理地安排各种实验因素，严格地控制实验误差，排各种实验因素，严格地控制实验误差，从而用较少的人力、物力和时间，最大限从而用较少的人力、物力和时间，最大限度地获得丰富而可靠的资料。度地获得丰富而可靠的资料。二、实验设计实验设计 的基本要素的基本要素二、实验设计的基本要素二、实验设计的基本要素l受试对象受试对象l处理因素处理因素l实验效应实验效应二、实验设计的基本要素二、实验设计的基本要素l1、受试对象：、受试对象：又称实验对象，是处理因素作用的客体，根据研究目
3、的确定的研究总体。同质性 代表性 纳入标准 排除标准二、实验设计的基本要素二、实验设计的基本要素l2、处理因素：、处理因素：根据研究目的确定的欲施加或欲观察的，并能引起受试对象直接或间接效应的因素 主动施加的 客观存在的二、实验设计的基本要素二、实验设计的基本要素l3、实验效应：、实验效应：处理因素作用于受试对象的反应和结局，通过观察指标来体现。l观察指标：观察指标：客观性：客观性：即选用易于量化的、经过仪器测量和检验而获得的客观指即选用易于量化的、经过仪器测量和检验而获得的客观指标标 主观指标 随意性和偶然性 客观指标 真实性和可靠性精确性：精确性：实验效应指标要求既准确又精密实验效应指标要
4、求既准确又精密特异性：特异性：选用能反映某一特定现象且不与其他现象相混淆的指标选用能反映某一特定现象且不与其他现象相混淆的指标灵敏性：灵敏性：能根据实验要求相应显示出微小的变化。它是由实验方法和仪器能根据实验要求相应显示出微小的变化。它是由实验方法和仪器 的灵敏度共同决定的。如果灵敏性差，常常得到假阴性结果的灵敏度共同决定的。如果灵敏性差，常常得到假阴性结果二、实验设计的基本要素二、实验设计的基本要素l指标的观察：指标的观察：若实验效应的观察具有偏性，则会影响结果的比较和分析。l盲法：如果试验的研究者或受试者都不知道试验对象分配所在组，接受的是试验措施还是对照措施，这种试验方法称为盲法试验。单
5、盲单盲 双盲双盲 三盲三盲三、实验设计实验设计 的基本原则的基本原则三、实验设计的基本原则三、实验设计的基本原则l随机随机l重复重复l对照对照三、实验设计的基本原则三、实验设计的基本原则l1、随机:每个受试对象都有同等的机会被抽取或分到不同的实验组或对照组，防止因抽样误差造成实验结果不准确。l随机应该贯穿整个实验设计和实施的全过程：1 抽样的随机 2 分组的随机 3 实验顺序的随机三、实验设计的基本原则三、实验设计的基本原则l随机化的方法：随机化的方法：l抽签 l投掷硬币法 l抓龟法 l摸球法l随机数字表法：随机数字表法：例如：完全随机分组法 随机配对分组法 随机区组法三、实验设计的基本原则三
6、、实验设计的基本原则l2 2、重复：在相同实验条件下进行多次研究或多、重复：在相同实验条件下进行多次研究或多次观察，以提高实验的可靠性和科学性。次观察，以提高实验的可靠性和科学性。l整个实验的重复l多个受试对象进行重复l同一受试对象的重复观察三、实验设计的基本原则三、实验设计的基本原则l3 3、对照：为避免非实验因素造成的干扰，设立、对照：为避免非实验因素造成的干扰，设立对照组以消除无关因素。对照组以消除无关因素。l从实验组与对照组两组效应指标的数据差别中，找到实验因素的本质所在对照组效应非实验因素效应（非特异性因素效应）对照组效应非实验因素效应（非特异性因素效应）实验组效应非实验因素效应实验
7、因素效应实验组效应非实验因素效应实验因素效应实验因素效应实验组效应对照组效应实验因素效应实验组效应对照组效应三、实验设计的基本原则三、实验设计的基本原则l例如：热板法观察吗啡对小鼠的镇痛效果。实验因素：吗啡 实验之前：小鼠对疼痛反应的潜伏时值：15S 实验组注射吗啡：小鼠对疼痛反应的潜伏时值：45S 对照组注射生理盐水：小鼠对疼痛反应的潜伏时值：25S实验因素的效应为：实验因素的效应为：452520S三、实验设计的基本原则三、实验设计的基本原则l常见的对照形式常见的对照形式l安慰剂对照l空白对照l实验对照l自身对照l标准对照 对照应符合对照应符合“齐同对比齐同对比”的原则：的原则：除了被研究除
8、了被研究的药物不同外，其它实验条件应尽量相同的药物不同外，其它实验条件应尽量相同 四、学生实验设计四、学生实验设计科研工作的一般步骤科研工作的一般步骤 调研选题调研选题 初步实验设计初步实验设计 预备实验预备实验 开题报告开题报告 正式实验设计正式实验设计 正式实验正式实验 结果分析结果分析 书写论文书写论文四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 1.1.调研选题调研选题 来源：1）现实生活中观察到的现象 2）查阅文献 科学性科学性 创新性创新性 可行性可行性 四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 2.2.明确实验目的明确实验目的 明确明确 突出突出 不能贪多不能贪多四、学生实验设计步骤
9、四、学生实验设计步骤 3.3.确定实验方法和观察指标确定实验方法和观察指标 实验方法：一般选用公认的、可靠的实验方法：一般选用公认的、可靠的 允许创新允许创新 观察指标观察指标：可靠：可靠 客观客观 定量定量四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 4.4.选择恰当的实验动物或标本选择恰当的实验动物或标本 实验动物实验动物 动物模型的制备应遵循：相似性动物模型的制备应遵循：相似性 重现性重现性 实用性实用性 可靠性可靠性 实验标本实验标本四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 5.5.确定样本大小确定样本大小 重复原则：重复原则：一般情况下选取的重复例数：一般情况下选取的重复例数：小动物小动
10、物(鼠、蛙鼠、蛙)每组每组10104040例；例；中等动物中等动物(兔、豚鼠兔、豚鼠)每组每组8 83030例；例；大动物大动物(猫、犬猫、犬)每组每组5 51010例。例。根据以往资料估算实验例数：根据以往资料估算实验例数：l以百分率为指标的实验：已知A药有效率是P1，B药的有效率是P2，则欲以80%把握取得P0.05水平的每组例数可用下估算 1（P1+P21）2 n(80,0.05)=5.25-（P1P2）2l例如已知A药平喘率为90%，B药平喘率为60%（P1=0.9，P2=0.6），则：1（0.9+0.61）2n(80,0.05)=5.25-=43.75 （0.90.6）2l即每组44
11、例，共88例即可有80%把握取得P0.05水平的结果。l以均数为指标的实验：两组均数对比实验时，可根据已知的两均数这差（D）和标准差（S），用下式估算出80%把握可得P0.05水平的每组例数 Sn(80,0.05)=15.6（-）2+1.6 D l例如已知某高血压动物模型，血压的均数及为18033mmHg，现试用新降压药，以血压降低30mmHg（即降到150mmHg以下者）为有价值，应取的重复例数为 33n(80,0.05)=15.6（-）2 2+1.6=20.5 30 l每组21例，共42例，即可有80%把握得到P0.05水平的结果。四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 6.6.设立适当
12、对照组设立适当对照组 对照原则：齐同对比对照原则：齐同对比 四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 7.7.随机分组随机分组 随机原则随机原则 完全随机分组法完全随机分组法 随机配对分组法随机配对分组法 随机区组法随机区组法 拉丁方分组法拉丁方分组法四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 8.8.拟订实验记录格式拟订实验记录格式 原始记录原始记录四、学生实验设计步骤四、学生实验设计步骤 9.9.拟订统计处理方法拟订统计处理方法 t t检验检验 F F检验检验 x x2 2检验检验机能学实验设计的基本格式机能学实验设计的基本格式 见附件见附件五、对大家的要求五、对大家的要求l每个组同学设计每个组同学设计1 1份，独立完成份，独立完成l讲评前一周以班级为单位交打印稿讲评前一周以班级为单位交打印稿