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1、第一章第一章 生物统计学概论生物统计学概论魏玉清2011-2-28问题一：问题一：某污染企业上游村庄某污染企业上游村庄1000人，其中癌症病人数人，其中癌症病人数20人；企业下游村庄有人；企业下游村庄有500人，其中癌症病人数人，其中癌症病人数30人，人，请问该企业的排污是否提高了其下游村庄癌症的发病请问该企业的排污是否提高了其下游村庄癌症的发病率？率？问题二：问题二：袁隆平院士培育的水稻品种袁隆平院士培育的水稻品种800kg/亩亩(一般一般350500 kg/亩亩)两块地上种植的另一品种两块地上种植的另一品种795kg/亩，是否可亩，是否可以认为袁院士的该品种较另一品种显著高产？以认为袁院士
2、的该品种较另一品种显著高产？问题三：问题三：经过多年统计，当年制成经过多年统计，当年制成“农大农大108”种子发芽种子发芽率达率达97%。种子检测站现抽查某经销商所售。种子检测站现抽查某经销商所售“农大农大108”种子，随机抽取种子，随机抽取200粒作发芽实验，有粒作发芽实验，有180粒发芽。粒发芽。该经销商所售种子是否合格？该经销商所售种子是否合格？第一章第一章 概论概论第一节 生物统计学的概念第二节 生物统计学的内容和作用第三节 常用统计学术语第四节 统计学的发展历史目的要求：目的要求：1 1、掌握生物统计学的基本概念，了解生物统计学、掌握生物统计学的基本概念，了解生物统计学的主要内容和基
3、本作用的主要内容和基本作用 2 2、了解生物统计学的发展概况、了解生物统计学的发展概况 3 3、掌握生物统计学常用的术语、掌握生物统计学常用的术语第一节第一节 生物统计学的基本概念生物统计学的基本概念一、统计学（statistics）：是研究数据资料的是研究数据资料的搜集、整理、分析和解释的科学搜集、整理、分析和解释的科学二、生物统计学（Biostatistics）1、概念：是用数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种是用数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种现象和试验调查资料，是研究生命过程中以样本来推断总体的一门科学。现象和试验调查资料，是研究生命过程中以样本来推断总体的一门科学。2
4、、目的：以样本统计数估计总体参数以样本统计数估计总体参数 3、研究对象：生物体和生命过程，具有特殊的变异性、生物体和生命过程，具有特殊的变异性、随机性和复杂性。随机性和复杂性。4、重点：偏重于统计原理的应用偏重于统计原理的应用第二节第二节 生物统计学的内容和作用生物统计学的内容和作用一、生物统计学的内容1 1、试验设计（、试验设计（experimental designexperimental design）包括试验设计的基本原则，试验设计方案的制定及常用试验设计包括试验设计的基本原则，试验设计方案的制定及常用试验设计的方法。的方法。2 2、统计分析（、统计分析（statistical ana
5、lysisstatistical analysis）主要包括数据资料的搜集、整理和特征数的计算、统计推断、方主要包括数据资料的搜集、整理和特征数的计算、统计推断、方差分析、回归和相关分析，协方差分析等差分析、回归和相关分析，协方差分析等 二、生物统计学的基本作用二、生物统计学的基本作用1、科学地整理分析数据2、判断试验结果的可靠性和有效性3、确定事物之间的相互关系4、提供试验设计的重要原则 第三节第三节 常用统计学术语常用统计学术语一、总体、个体和样本二、变量和常数三、参数与统计数四、效应和互作五、误差与错误六、准确性与精确性1.1.总体：具有共同性质的个体所组成的集团。总体：具有共同性质的个
6、体所组成的集团。2.2.样本：从总体中抽取部分个体所组成的集合。样本：从总体中抽取部分个体所组成的集合。样本中包含的个体数目叫样本容量。样本中包含的个体数目叫样本容量。一、总体和样本一、总体和样本这是统计学最基本的两个概念，十分重要这是统计学最基本的两个概念，十分重要总体：总体：根据研究目的所确定的研究的全体对象。构成总体的每个成员称为个体。总体总体有限总体有限总体：无限总体无限总体：例如研究北方民族大学本科生的平均身高时，总体例如研究北方民族大学本科生的平均身高时，总体是所有北方大学本科生身高的观测值构成的全体是所有北方大学本科生身高的观测值构成的全体例如在研究某种条件下生长的小麦的株高时，
7、总体例如在研究某种条件下生长的小麦的株高时，总体是所有这种条件下生长的小麦株高观测值构成的全是所有这种条件下生长的小麦株高观测值构成的全体。因为无法统计这种条件下生长的小麦的数量，体。因为无法统计这种条件下生长的小麦的数量，可以设想这一总体是无限的。可以设想这一总体是无限的。总体的两个特征：（1）个体间有变异性（不齐性）（2）总体的容量一般较大，对总体的每个成员进行调查（普查）耗时耗力，不切实际。总体的这两个特征给科学研究带来了难度。如何克服？解决办法：采用采用随机抽样随机抽样随机抽样随机抽样的办法。通过从总体中的办法。通过从总体中随机抽样获得一定数量的样本，然后通过对样本随机抽样获得一定数量
8、的样本，然后通过对样本的分析来推断原始总体的情况。的分析来推断原始总体的情况。样本：样本：总体的一部分。样本内包含的个体的数目称为样本容量（Sample Size）。样本容量常记为n；总体容量常记为N。二、变量和常数二、变量和常数1.变量 相同性质的事物间表现差异性的某项特征称为变量或变数（variable）连续变量 非连续变量2.常数 不能给予不同数值的变量1.参数参数(parameter):由由总体总体的所有个体概括出来的的所有个体概括出来的特征数。特征数。统计数是对总体参数的估计值。统计数是对总体参数的估计值。2.统计数统计数(statistic):由由样本样本的所有个体概括出的所有个体
9、概括出来的特征数。来的特征数。参数一般用希腊字母表示。参数一般用希腊字母表示。统计数一般用小写英文字母表示。统计数一般用小写英文字母表示。三、参数与统计数三、参数与统计数四、效应和互作四、效应和互作1.效应 试验因素相对独立的作用称为该因素的主效应，简称主效或效应。2.互作 两个或两个以上处理因素间相互作用所产生的效应，称为互作或连应。五、误差与错误五、误差与错误1.误差 是指试验中不可控因素所引起的观测值偏离真值的差异 随机误差，也称抽样误差、偶然误差 系统误差，也称片面误差2.错误 是指试验中人为因素所引起的差错。1.1.准确性：准确性：观察值与理论值之间的符合程度。观察值与理论值之间的符
10、合程度。2.2.精确性：精确性：指观察值之间的符合程度。指观察值之间的符合程度。下面用例子说明误差与准确性和精确性之间的关下面用例子说明误差与准确性和精确性之间的关系。系。系统误差使数据偏离了其理论值，影响数据的准确性准确性。偶然误差使数据相互分散，影响了数据的精确性精确性。六、准确性与精确性六、准确性与精确性第四节第四节 生物统计学发展概况生物统计学发展概况一、古典记录统计学二、近代描述统计学三、现代推断统计学1717世纪中叶世纪中叶1919世纪中叶形成世纪中叶形成 两个标志性的人物两个标志性的人物两个标志性的人物两个标志性的人物：1 1、法国天文学家、数学家、统计、法国天文学家、数学家、统
11、计学家学家LaplaceLaplace（1749-18271749-1827）建立）建立了概率的数学理论。了概率的数学理论。2 2、德国大数学家、天文学家、德国大数学家、天文学家 GaussGauss（1777-18551777-1855）发现了正态）发现了正态分布理论分布理论一、古典记录统计学二、近代描述统计学二、近代描述统计学1919世纪中叶世纪中叶2020世纪上半叶世纪上半叶形成形成标志性人物：标志性人物：标志性人物：标志性人物：1 1、英国遗传学家、英国遗传学家F.GlatonF.Glaton（1822-19111822-1911）研究了）研究了亲子身高的遗传问题，提出了亲子身高的遗传
12、问题，提出了相关与回归的概念。相关与回归的概念。2 2、英国统计学家、英国统计学家Karl Karl PearsonPearson（1857-19361857-1936）研究进）研究进化问题，创建了化问题，创建了BiometrikaBiometrika杂杂志志三、现代推断统计学三、现代推断统计学 2020世纪初到世纪初到2020世纪中叶世纪中叶标志性人物标志性人物标志性人物标志性人物1 1、英国统计学家、英国统计学家 Gosset Gosset（1876-19371876-1937）t t检验和小样本理论检验和小样本理论2 2、英国统计学家、英国统计学家FisherFisher（1890-19
13、621890-1962）提）提出了方差分析、建立了试验设计的三出了方差分析、建立了试验设计的三大原理、并提出了随机区组、拉丁方大原理、并提出了随机区组、拉丁方等试验设计，尤其是等试验设计，尤其是19251925年出版的年出版的“Statistical Methods for“Statistical Methods for Reasarch Workers”Reasarch Workers”形成了试验统计形成了试验统计学较为完整的体系。学较为完整的体系。教学目的与要求 初步掌握试验设计与实施技术初步掌握试验设计与实施技术 学会搜集、整理、表达和描述数据资料学会搜集、整理、表达和描述数据资料 学会
14、根据样本信息对总体进行推断学会根据样本信息对总体进行推断 学会方差分析的基本原理和方法学会方差分析的基本原理和方法 初步学会相关和回归的原理初步学会相关和回归的原理 学会进行试验科学研究的思路和方法学会进行试验科学研究的思路和方法本课程的主线本课程的主线本书的主线是围绕样本、总体以及如何从样本推断总体来展本书的主线是围绕样本、总体以及如何从样本推断总体来展开的开的 统计数据收集与整理如何来归纳样本所含信息如何来归纳样本所含信息 概率和概率分布 几种常见的概率分布率 理论分布和抽样分布 统计推断统计推断 参数估计参数估计 方差分析，方差分析，相关和回归分析相关和回归分析 实验设计统计分析方法的理
15、论基础：概率论统计分析方法的理论基础：概率论从样本推断总体的基本方法：最从样本推断总体的基本方法：最基本的统计分析理论及方法基本的统计分析理论及方法样本数据结构较为复杂时（实际样本数据结构较为复杂时（实际研究往往如此），如何统计分析：研究往往如此），如何统计分析：实际研究中常用统计分析方法实际研究中常用统计分析方法根据不同的研究目的如何设计根据不同的研究目的如何设计实验得到样本实验得到样本授课内容第一章概论第一章概论第一章概论第一章概论第二章资料的整理与特征数的计算第二章资料的整理与特征数的计算第二章资料的整理与特征数的计算第二章资料的整理与特征数的计算 第三章概论和概率分布第三章概论和概率分
16、布第三章概论和概率分布第三章概论和概率分布 第四章统计推断第四章统计推断第四章统计推断第四章统计推断第五章卡平方测验第五章卡平方测验第五章卡平方测验第五章卡平方测验 第六章方差分析第六章方差分析第六章方差分析第六章方差分析第七章直线回归和相关第七章直线回归和相关第七章直线回归和相关第七章直线回归和相关 第八章抽样原理与方法第八章抽样原理与方法第八章抽样原理与方法第八章抽样原理与方法第九章第九章第九章第九章 试验设计及其统计分析试验设计及其统计分析试验设计及其统计分析试验设计及其统计分析教学方式与学习要求教学方式与学习要求 循序渐进、不留疑点。力求掌握公式的意义循序渐进、不留疑点。力求掌握公式的
17、意义和应用。认真做好教材上每章的练习。和应用。认真做好教材上每章的练习。1.教学方式教学方式：课堂讲授、课堂讨论、课后作业2.成绩评定成绩评定：平时成绩 30%期末考试 70%3.作业要求作业要求：独立思考 演算正确 条理清楚 书写整齐学习方法建议学习方法建议强烈的兴趣感和求知欲；认真听讲，加强理解，紧跟进度；及时复习，复算例题，自行总结；认真完成作业，会用但不依赖现成软件完成作业；联系实际，加以应用。主要参考书1杜荣骞主编.生物统计学生物统计学.高等教育出版社,1998 2谢邦昌等.生物统计学生物统计学.中国统计出版社,20033莫惠栋.农业试验统计农业试验统计（第二版）.上海科学技术出版
18、社,19924 吴喜之等译.统计学：基本概念和方法统计学：基本概念和方法.高等教育出版社,20005 Roger G.Petersen.Design and analysis of experiments.Marcel Dekker INC.,1985 6 Edwin Mansfield.Basic statistics with applications.W.W.Norton,19867 George Casella,Roger L.Berger.Statistical inference（统计推断统计推断）.机械工业出版社,2002有关的网站下面的网站都提供有关统计学方面的课程下面的网站都
19、提供有关统计学方面的课程有关的网站Journal of Statistical Education 是关于统是关于统计学教学的刊物，许多文章本身即是统计计学教学的刊物，许多文章本身即是统计方法应用的生动的例子。通过下面的地址方法应用的生动的例子。通过下面的地址可以看到有关文章。可以看到有关文章。/一一本本介介绍绍统统计计学学的的基基础础知知识识和和各各种种常常用用的的统统计方法的电子教材：计方法的电子教材：有关的网站通通通通过过过过下下下下面面面面的的的的站站站站点点点点你你你你几几几几乎乎乎乎可可可可以以以以访访访访问问问问到到到到世世世世界界界界各各各各地的进行统计学研究的学术机构：地的进行统计学研究的学术机构：地的进行统计学研究的学术机构：地的进行统计学研究的学术机构：http:/如果你想了解当前大型统计软件产品如果你想了解当前大型统计软件产品如果你想了解当前大型统计软件产品如果你想了解当前大型统计软件产品 的的的的信信信信息，不妨浏览一下息，不妨浏览一下息，不妨浏览一下息，不妨浏览一下SPSSSPSS和和和和SASSAS的网页：的网页：的网页：的网页：和和和和/难学能学难学能学 难行能行！难行能行！课后作业：教材第7页思考练习题下周一上课时交作业！