試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析 教學(xué)大綱

1、 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院 試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析教學(xué)大綱課程名稱： 試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析 Experiment Design and Statistical Analysis課程編碼：105011課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)時/學(xué)分：48學(xué)時/3學(xué)分適用專業(yè)：資環(huán)、環(huán)科等專業(yè)一、 前言1、課程性質(zhì)試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析，是數(shù)理統(tǒng)計學(xué)在生物科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，主要涉及科學(xué)研究中的試驗設(shè)計、抽樣觀測和統(tǒng)計推斷，是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)。課程還同時融入國際權(quán)威的SAS統(tǒng)計分析，通過上機處理試驗實例的數(shù)據(jù)，鞏固和加深理解所學(xué)統(tǒng)計原理及方法。課程不僅討論如何科學(xué)地設(shè)計試驗，而且還討論如何科學(xué)地收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、解釋數(shù)據(jù)和做

2、出結(jié)論，是從事科學(xué)研究必不可少的基礎(chǔ)知識。試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析是資環(huán)、環(huán)科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課程。2、教學(xué)目標通過課堂講授、課下作業(yè)和上機數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)的教學(xué)過程，使學(xué)生掌握基本的試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析方法，掌握試驗數(shù)據(jù)處理的程式步驟和技能。3、教學(xué)要求針對試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析的學(xué)科特點，結(jié)合專業(yè)的性質(zhì)，講授課程時理論與方法并重，力圖把統(tǒng)計原理講解的清晰易懂，使學(xué)生了解典型內(nèi)容的基本原理和方法，理解統(tǒng)計方法的理論背景，掌握一些基本技能，從而培養(yǎng)學(xué)生分析解決實際問題的能力。4、先修課程 高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論等二、課程內(nèi)容 緒論教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：（1）試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析的概念、特點；（

3、2）總體與樣本、樣本含量、參數(shù)與統(tǒng)計量的概念；（3）統(tǒng)計分析的基本要求。了解：（1）試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析的作用及其主要內(nèi)容；（2）試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析的發(fā)展概況；（3）錯誤與誤差、準確性與精確性的概念。教學(xué)目標： 通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析的概念、特點；總體與樣本、樣本含量、參數(shù)與統(tǒng)計量的概念；統(tǒng)計分析的基本要求。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：2學(xué)時一、試驗在科學(xué)研究中的作用二、試驗研究的一般程式及過程三、試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析的涵義四、試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析的必要性五、課程特點與學(xué)習(xí)方法六、常用術(shù)語和基本概念思考題： 1、總體與樣本、樣本含量、參數(shù)與統(tǒng)計量的概念；2、統(tǒng)計分析的

4、基本要求第一章 田間試驗設(shè)計（6學(xué)時）第一節(jié) 田間試驗設(shè)計基礎(chǔ)1、田間試驗設(shè)計概述 2、試驗設(shè)計中的基本概念第二節(jié) 田間試驗的種類1、按試驗性質(zhì)分類2、按因子多少分類第三節(jié) 田間試驗的特點和要求一、 田間試驗的特點二、 田間試驗的基本要求第四節(jié) 試驗誤差與土壤差異一、 田間試驗的誤差二、 試驗地的土壤差異三、 試驗地的選擇和培養(yǎng)第五節(jié) 田間試驗設(shè)計原則一、 重復(fù)二、 隨機排列三、 局部控制第六節(jié) 試驗小區(qū)的控制技術(shù)一、 試驗小區(qū)的面積二、 小區(qū)的形狀三、 重復(fù)次數(shù)四、 對照區(qū)的設(shè)置五、 保護行的設(shè)置六、 重復(fù)區(qū)和小區(qū)的排列第七節(jié) 常用的試驗設(shè)計方法一、 完全隨機設(shè)計二、 隨機區(qū)組設(shè)計三、 拉丁

5、方設(shè)計四、 巢式設(shè)計五、 裂區(qū)設(shè)計掌握：（1）試驗設(shè)計的概念、特點和基本要求、試驗方案的擬定；（2）試驗設(shè)計的基本原則、作用及其相互關(guān)系；（3）完全隨機試驗設(shè)計、隨機區(qū)組設(shè)計的概念及其方法、特點和試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析方法；（4）試驗研究中樣本含量的估計。了解：（1）拉丁方試驗設(shè)計的概念、特點和試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析方法；（2）正交設(shè)計的概念、特點和試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析方法（選講）；（3）調(diào)查設(shè)計；（4）樣本含量的確定。重點是完全隨機設(shè)計和隨機區(qū)組設(shè)計的設(shè)計方法。難點是對裂區(qū)設(shè)計方法的理解和掌握。 第二章 試驗結(jié)果資料的整理教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：（1）資料的分類及各種資料的特點；（2）連續(xù)性數(shù)量性狀

6、資料的整理與分組方法及其步驟；（3）平均數(shù)的分類、意義及其計算方法；（4）算術(shù)平均數(shù)的性質(zhì)；（5）標準差和變異系數(shù)的意義、計算及性質(zhì)；（6）加權(quán)法計算平均數(shù)、標準差。了解：（1）質(zhì)量性狀資料數(shù)量化的方法；（2）質(zhì)量性狀資料的整理；（3）資料整理的必要性；（4）統(tǒng)計表與統(tǒng)計圖的用途；（5）常用的統(tǒng)計表與統(tǒng)計圖；（6）各種平均數(shù)各在何種情況下使用；各種平均數(shù)各在何種情況下使用。教學(xué)目標： 通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握平均數(shù)、標準差和變異系數(shù)概念的掌握和應(yīng)用。難點是對標準差和方差功用的理解、對標準差和方差公式的理解和掌握。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：4學(xué)時第一節(jié) 次數(shù)分布一、 次分布表及其制

7、作二、 次數(shù)分布圖第二節(jié) 平均數(shù)一、 平均數(shù)的概念和功用二、 算術(shù)平均數(shù)三、 其它幾種平均數(shù)第三節(jié) 變異數(shù)一、 極差二、 方差三、 標準差四、 變異系數(shù)思考題： 1、平均數(shù)、標準差和變異系數(shù)概念2、簡要說明資料整理的目的和意義 第三章 理論分布和抽樣分布教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：（1）隨機事件（事件）、必然事件、不可能事件的概念；（2）概率的概念及其性質(zhì)；（3）小概率事件及小概率原理；（4）正態(tài)分布的定義、特點及其標準化；（5）正態(tài)分布條件下概率計算以及幾個重要的特殊概率；（6）二項分布的定義、特點和概率計算以及總體平均數(shù)和標準差的計算；（7）樣本平均數(shù)的抽樣分布；（8）標準誤的概念、標準誤與

8、標準差的區(qū)別與聯(lián)系。了解：（1）概率的客觀性；（2）離散型和連續(xù)型隨機變量的概率分布及其性質(zhì)；（3）正態(tài)分布表的使用；（4）波松分布及其應(yīng)用；（5）三種分布的聯(lián)系；（6）t分布及其概率分布密度曲線的特點。教學(xué)目標： 通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握對分布的含義和適用情況的理解。難點是正態(tài)分布的概率計算，和對平均數(shù)抽樣分布。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：4學(xué)時第一節(jié) 概率的基本知識一、什么是事件二、什么是概率三、頻率和概率四、概率的基本性質(zhì)五、“小概率實際不可能性”原理六、復(fù)合事件及事件間的關(guān)系七、 計算事件概率的法則第二節(jié) 二項分布一、二項總體二、二項總體的樣本總和數(shù)總體（抽樣總體）第三節(jié)

9、正態(tài)分布i. 什么是正態(tài)分布？ii. 正態(tài)分布有什么重要意義iii. 正態(tài)分布曲線的特性iv. 正態(tài)分布的概率計算第四節(jié) 平均數(shù)抽樣分布一、樣本平均數(shù)的分布二、樣本平均數(shù)差數(shù)的分布三、二項總體的抽樣分布思考題： 1、什么是隨機實驗，它具有哪三個特征2、什么是小概率不可能原理3、什么是正態(tài)分布，它具有什么特征4、已知隨機變量x-B（100，0.1）求x的平均數(shù)和標準差 第四章 試驗結(jié)果的統(tǒng)計假設(shè)檢驗教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：（1）顯著性檢驗（假設(shè)檢驗）的概念、對象和目的；（2）顯著性檢驗的基本思路；（3）顯著性檢驗的基本步驟、顯著水平與兩種類型的錯誤；（4）如何正確理解“差異顯著”、“差異極顯著

10、”、“差異不顯著”；（5）樣本平均數(shù)差異顯著性檢驗（樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)、配對試驗、非配對試驗）；（6）置信區(qū)間、置信度的概念以及正態(tài)總體平均數(shù)的置信區(qū)間；了解：（1）假設(shè)檢驗的前提條件；（2）假設(shè)檢驗應(yīng)該注意的問題；（3）兩尾檢驗與一尾檢驗；（4）二項總體百分數(shù)P的區(qū)間估計；（5）百分數(shù)資料差異顯著性檢驗，正常值范圍的確定。教學(xué)目標： 通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握顯著性測驗的基本原理和測驗方法。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：4學(xué)時第一節(jié) 單個樣本平均數(shù)的統(tǒng)計假設(shè)測驗v. 統(tǒng)計推斷的概念和內(nèi)容vi. 單個樣本平均數(shù)的假設(shè)測驗舉例第二節(jié) 兩個樣本平均數(shù)的統(tǒng)計假設(shè)測驗一、成組數(shù)據(jù)二、成對數(shù)

11、據(jù)三、顯著性測驗的兩尾測驗和一尾測驗四、顯著性測驗的兩類錯誤第三節(jié) 參數(shù)的區(qū)間估計一、什么是參數(shù)的區(qū)間估計二、總體平均數(shù) µ的區(qū)間估計三、總體平均數(shù)差數(shù)的區(qū)間估計思考題： 1、什么是假設(shè)檢驗？假設(shè)檢驗的基本步驟是什么、2、什么是一尾檢驗和兩尾檢驗3、什么是參數(shù)的點估計和區(qū)間估計4、對某品種大豆1000粒種子進行發(fā)芽試驗，有620粒發(fā)芽，求該品種大豆種子發(fā)芽率置信度為95%與99%的置信區(qū)間 第五章 方差分析教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：（1）方差分析的意義及概念；（2）方差分析的基本假定；（3）試驗因素、水平、處理、試驗方案等基本概念；（4）方差分析的基本步驟；（5）單因素試驗結(jié)果的方差

12、分析（包含各處理重復(fù)數(shù)相等與不等兩種情況）；（6）多重比較的方法及結(jié)果的表示方法；（7）三種主要的多重比較方法（LSD法, q法,SSR法）的適用條件；（8）兩因素交叉分組和系統(tǒng)分組資料的特點；（9）兩因素交叉分組資料的方差分析（包含各處理單獨觀測值和重復(fù)觀測值兩種情況）；（10）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的目的和方法。了解：（1）方差分析的數(shù)學(xué)模型與期望均方；（2）F分布及其特點；（3）系統(tǒng)分組資料的方差分析。教學(xué)目標：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握方差分析的意義及概念；方差分析的基本假定；試驗因素、水平、處理、試驗方案等基本概念；方差分析的基本步驟；單因素試驗結(jié)果的方差分析（包含各處理重復(fù)數(shù)相等與不等兩種情況）；多重

13、比較的方法及結(jié)果的表示方法。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：2學(xué)時第一節(jié)方差分析的意義一、多個樣本平均數(shù)相比較時，不能用t測驗進行兩兩測驗的原因二、什么是方差分析三、為什么方差分析極為重要？第二節(jié)方差分析的原理一、平方和和自由度的分解二、F測驗三、多重比較第三節(jié)方差分析的基本假定和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換一、方差分析的基本假定二、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換三、轉(zhuǎn)換資料的分析思考題： 1、多個處理平均數(shù)相互比較為什么不宜用t檢驗2、什么是簡單效應(yīng)、主效應(yīng)、交互效應(yīng)3、P149第9、10題 第六章 單因素試驗的方差分析教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：不同試驗設(shè)計方差分析的算法；方差分析表；方差分析結(jié)果的解釋。了解：不同試驗設(shè)

14、計方差分析的假設(shè)前提。教學(xué)目標：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握隨機區(qū)組試驗的方差分析。不同試驗設(shè)計方差分析的算法；方差分析表；方差分析結(jié)果的解釋。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：2學(xué)時第一節(jié) 完全隨機設(shè)計試驗的方差分析一、什么是完全隨機設(shè)計二、線性模式與有關(guān)公式三、舉例說明第二節(jié) 第二節(jié)隨機區(qū)組設(shè)計試驗的方差分析一、什么是隨機區(qū)組設(shè)計二、線性模式與有關(guān)公式三、舉例說明第三節(jié) 第三節(jié)拉丁方設(shè)計試驗的方差分析一、什么是拉丁方設(shè)計二、線性模式與有關(guān)公式三、舉例說明思考題： 1、兩因素隨機區(qū)組設(shè)計試驗資料和單因素隨機區(qū)組設(shè)計試驗資料的方差分析有何異同2、P182第2、7、8題第七章 復(fù)因素試驗的方差

15、分析教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：二因素隨機區(qū)組設(shè)計和裂區(qū)設(shè)計方差分析的假設(shè)前提和方差分析的方法。教學(xué)目標：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握二因素隨機區(qū)組設(shè)計假設(shè)前提和方差分析的方法。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：2學(xué)時第一節(jié) 復(fù)因素試驗在園藝科研中的重要意義一、 有特殊功能二、 精確度高（誤差?。┤?、 所的結(jié)論論據(jù)廣第二節(jié) 二因素隨機區(qū)組試驗方差分析一、 二因素隨機區(qū)組試驗與單因素隨機區(qū)組試驗在設(shè)計上的異同二、 兩種分析資料在分析方法上的異同三、 舉例說明第三節(jié) 二因素裂區(qū)試驗結(jié)果的方差分析一、 什么情況下采用裂區(qū)設(shè)計二、 裂區(qū)設(shè)計特點三、 裂區(qū)設(shè)計自由度分析四、 舉例說明思考題： 1、何謂正

16、交設(shè)計？正交設(shè)計有何特性？2、P207第2、3、4、6題第八章 測驗（2學(xué)時）第一節(jié) 測驗的方法1、什么叫卡方測驗2、的基本公式3、卡方的分布特性和顯著性測驗第二節(jié) 適合性測驗1、什么是適合性測驗2、k=2的次數(shù)資料3、k3的次數(shù)資料第三節(jié) 獨立性測驗1、什么是獨立性測驗2、2×2表的獨立性測驗3、2×C表的獨立性測驗4R×C表的獨立性測驗掌握：（1）卡方檢驗的對象、分類；（2）卡方的連續(xù)性矯正；（3）適合性檢驗的步驟；（4）2×2表、2×C表、R×2表的獨立性檢驗的步驟；（5）適合性檢驗和獨立性檢驗的區(qū)別。了解：（1）卡方檢驗的意義

17、、原理以及卡方分布；（2）適合性檢驗和獨立性檢驗的卡方再分割；（3）R×C表的獨立性檢驗。本章的難點是對獨立性測驗適用范圍的理解和掌握。實驗：SAS方差分析與均值多重比較。常用田間試驗設(shè)計的方差分析與均值多重比較?？ǚ綔y驗、成組比較和成對比較。模型決定系數(shù)。第九章 直線相關(guān)與回歸教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：直線回歸回歸方程的建立及意義；直線相關(guān)相關(guān)系數(shù)的計算及意義；回歸方程、回歸系數(shù)、相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗；了解：回歸與相關(guān)的分類；直線回歸與相關(guān)的關(guān)系；應(yīng)用直線回歸與相關(guān)的注意事項。教學(xué)目標：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握直線回歸回歸方程的建立及意義；直線相關(guān)相關(guān)系數(shù)的計算及意義；回歸方程、回歸系

18、數(shù)、相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學(xué)時：2學(xué)時第一節(jié) 概述一、 資料與雙變數(shù)資料在分析上有什么不同二、界性狀間普遍存在什么關(guān)系？三、模型和相關(guān)模型 第二節(jié)直線回歸一、 回歸方程一、 回歸方程的計算二、 回歸圖的繪制三、 歸的估計標準誤四、 歸的顯著性檢驗五、 回歸的區(qū)間估計第三節(jié)直線相關(guān)一、 數(shù)的圖示二、相關(guān)系數(shù)的計算公式三、相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗四、決定系數(shù)思考題：1、歸的顯著性檢驗2、相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗第十章 “三廢”排放統(tǒng)計教學(xué)內(nèi)容及總體要求：掌握：污染源統(tǒng)計，污染物排放量的計算，廢氣排放統(tǒng)計用水、廢水排放統(tǒng)計，固體廢物排放統(tǒng)計，放射物排放統(tǒng)計。教學(xué)目標：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握污染源統(tǒng)計，污染物排放量的計算，廢氣排放統(tǒng)計用水、廢水排放統(tǒng)計，固體廢物排放統(tǒng)計，放射物排放統(tǒng)計。教學(xué)方式方法建議： 課堂講授、課堂