理化試驗設(shè)計2

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1、理化試驗原理與方法吳擁軍wuyongjun@zzu.edu.cn一、理化實驗設(shè)計的一般思路基本思路整體思路主體性實驗預(yù)備性實驗后續(xù)性實驗明確目的確定方法選準(zhǔn)方案選擇儀器正確操作現(xiàn)象或數(shù)據(jù)結(jié)論二、實驗方案評價的角度（科學(xué)性為主）（簡約性、可行性為主）方法評價試劑評價儀器評價操作評價現(xiàn)象、數(shù)據(jù)評價條件評價（可行性為主）（安全性、科學(xué)性為主）（科學(xué)性、可行性為主）信息加工三、實驗設(shè)計與評價的過程（目的、條件、特殊要求等）明確原理（為達到目的所需的化學(xué)原理或物理學(xué)原理等）發(fā)現(xiàn)問題（干擾問題等）解決問題（解決干擾）提出方案（初步）評價方案（依據(jù)基本要求修正錯誤和改進不足）確定方案理化實

2、驗的設(shè)計思路和評價主體性實驗預(yù)備性實驗后續(xù)性實驗?zāi)康暮鸵缶植吭u價整體評價確定方案試驗設(shè)計就是如何選擇和優(yōu)化試驗條件，好的試驗設(shè)計能夠通過有限次數(shù)的實驗，選擇優(yōu)良的實驗條件，節(jié)約人力、物力、財力和時間。因此通過試驗設(shè)計方法來最優(yōu)地設(shè)計實驗方案，能夠有效地獲取各種化學(xué)信息，達到優(yōu)化實驗條件和降低實驗成本的目的，故試驗設(shè)計是理化實驗設(shè)計的一個重要研究內(nèi)容。第二節(jié)常用的試驗設(shè)計方法一、基本概念實驗指標(biāo)（experimentalindex)因素和水平（factor&level)交互作用（interaction）指兩個或多個因素的作用相互影響，各因素間互不獨立，一個因素的水平有改變時，

3、另一個或幾個因素的效應(yīng)也相應(yīng)有所改變。交互作用的結(jié)果是使總的試驗效應(yīng)增強或降低。（4）全面實驗和部分實驗（whole&partialexperiment)二、常用試驗設(shè)計方法1.隨機對照試驗(randomizedcontroltrial,RCT)2.配對設(shè)計(paireddesign)3.析因試驗設(shè)計方法(factorialdesign)。4.正交試驗設(shè)計方法(orthogonaldesign)。5.均勻試驗設(shè)計方法(uniformdesign)。第二節(jié)常用的實驗設(shè)計方法一、隨機對照試驗(randomizedcontroltrial,RCT)首先將按納入標(biāo)準(zhǔn)確定的受試對象隨機

4、分配到實驗組和對照組，通過統(tǒng)計分析回答研究假設(shè)提出的問題。隨機化原則：隨機≠“隨便”,指每個受試對象以機會均等的原則隨機地分配到試驗組和對照組。目的是使各組非實驗因素的條件均衡一致，以消除對實驗結(jié)果的影響。隨機化分組方法1.抽簽等2.隨機數(shù)字表(附表）3.計算器或計算機看文獻二、配對設(shè)計(paireddesign)esign)將實驗對象按一定條件配成對子，如將年齡、體重一致的動物配成對子，再隨機分配每對中的兩個對象接受不同的處理方式，稱為配對設(shè)計。看文獻三、析因設(shè)計（factorialdesign）析因設(shè)計也稱為析因?qū)嶒灒╢actorialexperiment），是一種多因素

5、的交叉分組設(shè)計。它不僅可檢驗每個因素各水平間的差異，而且可檢驗各因素間的交互作用。最簡單的析因設(shè)計為2×2（或22）析因設(shè)計。其意義為：試驗中共有2個因素，每個因素各有兩個水平。再如，2×2×2（或23）析因設(shè)計，表示試驗中有三個因素，每個因素各有兩個水平。數(shù)字表達式中的指數(shù)表示因素個數(shù)，底數(shù)表示每個因素的水平數(shù)。2×2析因?qū)嶒炞饔媚Ｊ奖?.2×2析因設(shè)計作用模式如某個化學(xué)實驗，影響因素為A、B、C,取各個因素的水平分別為A:a1,a2,a3,a4B:b1,b2,b3C:c1,c2a1-b1-c1a2-b1-c1a3-b1-c1a4-b1-c1a1-b1-c2a2-b1-c2

6、a3-b1-c2a4-b1-c2a1-b2-c1a2-b2-c1a3-b2-c1a4-b2-c1a1-b2-c2a2-b2-c2a3-b2-c2a4-b2-c2a1-b3-c1a2-b3-c1a3-b3-c1a4-b3-c1a1-b3-c2a2-b3-c2a3-b3-c2a4-b3-c2實驗次數(shù)：4×3×2又如：某化工產(chǎn)品的滲透率有4個影響因素：溫度，壓強、甲醛濃度和攪拌速度，4個因素分別用A、B、C、D表示，各因素水平分別為：A:a1,a2,；B:b1,b2；C:c1,c2；D:d1,d2。為了簡便，分別用1表示高水平，-1表示低水平，實驗指標(biāo)用y表示。從上表可以看出，AC

7、與AD的交互效應(yīng)比較大，與因素A、C和D的主效應(yīng)相當(dāng)，而其他交互效應(yīng)比較小。因此影響滲透率的因素為A、C、D、AC和AD。交互作用的類型設(shè)實驗研究中有A、B、C、D四種因素，其交互作用的類型如下。（1）獨立作用：A、B、C、D，是四個因素各自的單獨作用（2）一級交互作用：A×B，A×C，A×D，B×C，B×D，C×D，是任意兩個因素的共同作用。（3）二級交互作用：A×B×C，A×B×D，A×C×D，B×C×D，是任意三個因素的共同作用。（4）三級交互作用：A×B×C×D，是四個因素的共同作用。上述獨立作