1生物統(tǒng)計與試驗設計

1、 生物統(tǒng)計 與 試驗設計 1目 錄緒論 水產統(tǒng)計學的概念與功能 水產統(tǒng)計學的特點 常用統(tǒng)計術語資料的整理與基本分析 資料的采集與核對 資料的整理 常用統(tǒng)計圖表 平均數(shù) 變異數(shù) 正常值范圍的確定2分布與統(tǒng)計推斷 正態(tài)分布 二項分布與泊松分布 樣本平均數(shù)的抽樣分布 2分布、t分布和F分布 統(tǒng)計推斷的意義和原理 參數(shù)估計均數(shù)差異顯著性檢驗 單個平均數(shù)的假設檢驗 成組資料的兩個平均數(shù)的假設檢驗 配對資料兩平均數(shù)檢驗 率的假設檢驗3方差分析 基本假定和數(shù)據(jù)轉換 完全隨機設計資料的方差分析 隨機區(qū)組設計資料的方差分析 析因設計資料的方差分析 系統(tǒng)分組設計資料的方差分析2檢驗 2檢驗的原理 適合性檢驗 獨立

2、性檢驗4相關與回歸分析 簡單相關 直線回歸 曲線回歸 多元線性回歸分析抽樣調查 抽樣調查的基本概念和意義 抽樣方案的制訂 抽樣調查的方法 抽樣規(guī)模的確定 水產抽樣調查的點估計5試驗設計 試驗設計的原則與注意問題 單因素試驗設計 多因素試驗設計參考書目附表6參考書目Dunn O J and V A Clark. Applied Statistics： Analysis of Variance and Regression, 2nd Edition. John Wiley & Sons,Inc. 1987Gerry P Q Michael J K著. 蔣志剛，李春旺，曾巖主譯. 生物試驗設計與數(shù)據(jù)

3、分析. 北京：高等教育出版社2003Glover T & K Mitchell. An Introduction to Biostatistics. 北京：清華大學出版社，2001。 麥格勞-希爾（McGraw-Hill）教育出版集團 2001Petrie A P Watson. Statistics for Veterinary and Animal Science. Blackwell Science Ltd Oxford 19997Snedecor G W and W G Cocheran. Statistics Methods. 7th Edition, Ames, Iowa, USA

4、. The Iowa State University Press 1980杜榮騫主編. 生物統(tǒng)計學. 第二版. 北京：高等教育出版社 2003方積乾，陸盈主編. 現(xiàn)代醫(yī)學統(tǒng)計學. 北京：人民衛(wèi)生出版社 2002馮學民，周鴻飛. 試驗與統(tǒng)計. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 2002蓋鈞鎰. 試驗統(tǒng)計方法. 北京：中國農業(yè)出版社2004高惠璇. 使用統(tǒng)計方法與SAS系統(tǒng). 北京：北京大學出版社 20018李春喜，王志和，等. 生物統(tǒng)計學（第二版）. 北京：科學出版社2002林德光. 生物統(tǒng)計的數(shù)學原理. 沈陽：遼寧人民出版社 1982馬斌榮. 醫(yī)學統(tǒng)計學（第一版）. 北京：人民衛(wèi)生出版社 200

5、1明道緒. 生物統(tǒng)計附試驗設計（第三版）. 北京：中國農業(yè)出版社 2002莫惠棟. 農業(yè)試驗統(tǒng)計（第二版）. 上海：上?？茖W技術出版社 1992吳仲賢. 生物統(tǒng)計（第一版）. 北京：北京農業(yè)大學出版社 19939謝莊，賈青. 獸醫(yī)統(tǒng)計學. 北京：高等教育出版社 2005徐繼初. 生物統(tǒng)計及試驗設計（第一版）. 北京：中國農業(yè)出版社1992謝莊，章元明. 水產試驗統(tǒng)計學. 北京：中國農業(yè)科技出版社1998楊德. 試驗設計與分析. 北京：中國農業(yè)出版社2002楊運清，王義通，肖艷紅. 生物統(tǒng)計學. 哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社 1998俞謂江，郭卓元. 畜牧試驗統(tǒng)計. 貴陽：貴州科技出版社 199

6、5張啟能. 數(shù)據(jù)處理 試驗設計 模型建立. 北京：中國農業(yè)大學出版社 200010張勤，張啟能. 生物統(tǒng)計學. 北京：中國農業(yè)大學出版社 2002張文彤. SPSS11統(tǒng)計分析教程. 北京：北京希望電子出版社 200211第一章 緒 論12本章主要介紹水產統(tǒng)計學的概念、特點和基本內容學習統(tǒng)計學的要求介紹總體和樣本，變異、變數(shù)和變量，參數(shù)和統(tǒng)計量，系統(tǒng)誤差和隨機誤差，準確度和精確度等水產統(tǒng)計學科常用術語 13水產統(tǒng)計學的概念與功能 將概率論和數(shù)理統(tǒng)計學原理應用于生物現(xiàn)象中帶有隨機性的數(shù)量變化的研究，就形成了生物統(tǒng)計學（biostatistics、biometer）水產統(tǒng)計學是生物統(tǒng)計學的一個分支

7、：應用概率論和數(shù)理統(tǒng)計學原理和方法研究如何用有效的方法收集、整理、分析水產學科研究與生產實踐中產生的帶有隨機性的數(shù)據(jù)（data）14對所研究的問題作出統(tǒng)計推斷提供決策依據(jù)的這樣一門學科 生物統(tǒng)計學對水產學科的科學研究、疾病防治、生產實踐正起著越來越重要的促進作用15 工欲善其事 必先利其器16統(tǒng)計學就其本質來說，是數(shù)學數(shù)學的三大分支： 經(jīng)典數(shù)學算術、代數(shù)、幾何、微積分 等 數(shù)理統(tǒng)計 模糊數(shù)學17統(tǒng)計的歷史很古老起源于古代國家的征稅： 古羅馬、中國、古埃及等大禹治水后大會諸侯于會稽山，進行各部落住民的調查（稽），從而征稅會稽山一名由此而來現(xiàn)在的很多統(tǒng)計學內容還是由古老統(tǒng)計延伸而來但數(shù)理統(tǒng)計（包括

8、生物統(tǒng)計學）其內涵已有非常大的改變18水產統(tǒng)計學的基本功能大致有以下幾方面內容： 對資料進行整理和描述 用局部數(shù)據(jù)來推斷和估計全體研究對象的特征 通過顯著性檢驗來鑒定試驗效應 尋找因素間的相互關系 提供試驗設計的一般原則和方法 19統(tǒng)計學的特點 概率性所有事件的出現(xiàn)都是隨機的，人們沒有絕對的把握認為某一事件一定會出現(xiàn)，或一定不會出現(xiàn)；所有事件的出現(xiàn)都有一定的概率保證 二元性理論和實踐的結合，以實踐為重 歸納性由特殊到一般、由局部到全體、由樣本到總體（與演繹相對） 20試驗設計（experiment design）正確地確定抽樣方案，正確地對將要進行的試驗進行科學設計是統(tǒng)計工作的基礎在試驗工作進

9、行之前，應用統(tǒng)計學原理，制訂出合理的試驗方案，如最適樣本大小，最佳樣本配置，正確的試驗動物種類，試驗整個過程的安排等使我們可以用最少的人力、物力、財力和時間，獲得盡可能多的、可靠的信息和資料進行統(tǒng)計分析，得到可信的科學結論 21從水產科研實踐中所得到的數(shù)據(jù)資料具有變異性、隨機性和復雜性 學習水產統(tǒng)計學的目的就是要使用統(tǒng)計學的原理和方法來定量地處理和分析生物數(shù)據(jù)的這些變異性、不確定性和復雜性，從而得出最令人信服的結論，以闡明事物發(fā)展的規(guī)律 水產統(tǒng)計學是水產學科中的一個重要工具它能幫助水產工作者發(fā)現(xiàn)隱藏在紛繁復雜的表面現(xiàn)象下面的客觀規(guī)律 22如何學習水產統(tǒng)計學？首先，確立統(tǒng)計學的思維方式，學會用統(tǒng)

10、計學的思想來武裝自己的頭腦，用統(tǒng)計學的思考方式來觀察世界，觀察周圍的事物其次，在水產科研、生產、推廣等方面要用好用活統(tǒng)計學，除了學好統(tǒng)計學，掌握統(tǒng)計學的基本原理、計算公式、數(shù)學概念和含義、具有一定的電腦知識和操作技能外，還必須有堅固、扎實的水產專業(yè)方面的知識，豐富的水產實踐經(jīng)驗23最后，用水產統(tǒng)計學處理和分析每一批資料、每一批數(shù)據(jù)，都必須有充分的生物學意義和水產學意義，而所作的試驗也必須有水產學科的理論意義和實踐意義因此，水產統(tǒng)計學的學習，統(tǒng)計學方法的應用不能孤立地、單獨地進行，它必須緊密結合水產學科實踐，以取得具有指導意義的結果 24常用統(tǒng)計術語 總體和樣本 總體（population）：具

11、有相同性質的所有觀測值所組成的集合（set）在實際工作中只能對總體中具有代表性的一小部分進行研究被研究的這一小部分（子集合 subset）觀測值必須來自于這一總體，并具有很好的代表性這樣的一批觀測值的子集合就稱為樣本（sample）25從總體中得到樣本的過程稱為抽樣（sampling）一個樣本內觀測值即變量的個數(shù)，稱為樣本含量，用n表示（size of sample）有限總體的大小用N表示 由于抽樣往往是隨機（random)的，因此抽樣是隨機抽樣（random sampling 簡稱為抽樣），隨機抽樣所得到的樣本稱為隨機樣本（random sample 簡稱為樣本）26總體具有時、空性（具有時

12、間和空間的概念）總體有有限總體與無限總體之分總體可分為實總體與虛總體兩種 有限總體總是實總體；但實總體不一定是有限總體，虛總體也不能肯定就是無限的總體有常量性 總體的特征值一般是常量總體的不可知性 總體的特征值往往是未知的另：統(tǒng)計學中的總體和樣本一般是指數(shù)據(jù)或資料而試驗設計中的總體和樣本一般是指動物個體27總體與樣本的關系：樣本必須來自于總體 樣本必須能代表總體中文中有許多與總體、樣本這一概念有關的成語，如： 一葉知秋 管窺蠡測 嘗鼎一臠總體與樣本關系不好（或樣本太小）的例子： 一葉障目 盲人摸象 獨木不成林One swallow does not make a summer28變異和變量 在

13、實踐中，無論是總體還是樣本，無論是調查還是試驗，所得到的數(shù)值都是有差別的，這種差別在統(tǒng)計學中稱為統(tǒng)計數(shù)據(jù)的變異（variation）具有變異性質的數(shù)量在生物統(tǒng)計學中就稱為變量（variate） 變量在某一個體具體表現(xiàn)出來的數(shù)值又稱為變數(shù)或觀測值（observed value）、數(shù)據(jù)（data）、資料（data）變量是和常量（constant）相對應的一個概念 29參數(shù)和統(tǒng)計量用來描述總體特征的數(shù)值稱為參數(shù)（parameter）由樣本觀測值計算得到的描述樣本特征的數(shù)值稱為統(tǒng)計量（statistic） 參數(shù)用希臘字母表示 統(tǒng)計量用拉丁字母表示 參數(shù)一般為一常量，需通過樣本的統(tǒng)計量來進行估計(est

14、imation) 從同一總體中抽取不同的樣本所計算得到的同一性質的統(tǒng)計量是不會相同的，因此統(tǒng)計量是變量這些統(tǒng)計量都可以用來無偏（unbias）地估計參數(shù) 30誤差在生物學科中，人們幾乎無法把非試驗條件絕對地控制在同一水平上，同時試驗對象也是錯綜復雜的生物體，因此，很難使所得到的試驗結果完全符合真值試驗結果和真值之間的這種差異和偏離，就是誤差（error）誤差按其來源和性質可分為系統(tǒng)誤差（systematic error）和隨機誤差（random error） 31系統(tǒng)誤差指由于某些特定的非試驗條件所造成的使試驗結果朝某一個方向發(fā)生有規(guī)律的偏移造成系統(tǒng)誤差的原因有以下幾種：度量工具的不正確或未經(jīng)

15、校正試驗儀器及其讀數(shù)器發(fā)生偏差或未經(jīng)校正外界試驗條件發(fā)生了很大的變化觀測時間及順序的影響試驗人員操作及觀測時的偏愛和習慣試驗動物分組時發(fā)生的偏差等32這些因素都會使得試驗結果有規(guī)律地偏離真值；由于系統(tǒng)誤差影響了試驗的準確性，因此應當在試驗前就加以預防和克服；一般來說，系統(tǒng)誤差是能被消除的33隨機誤差指由種種偶然因素引起的、無法加以預測和控制的無規(guī)律的偏差隨機誤差又稱為偶然誤差隨機誤差的大小、方向都無法確定 消除系統(tǒng)誤差以后，試驗過程中主要的誤差來源就是隨機誤差在不發(fā)生歧義的情況下，隨機誤差簡稱為誤差如果觀測次數(shù)足夠多的話，隨機誤差有統(tǒng)計學上的意義 每一次觀測所產生的隨機誤差都是獨立發(fā)生的，且服

16、從一定的規(guī)律34通過各種手段可以把隨機誤差有效地縮小到最低的程度隨機誤差是進行統(tǒng)計假設檢驗的基礎降低隨機誤差，可以提高試驗的精確性，可以更好地區(qū)別誤差效應和處理效應，使得試驗結果更正確，對試驗處理間的差異所作出的評定更準確、更可靠 35錯誤（mistake）由于工作人員的粗心大意或不負責任（如儀器使用不當，錯讀數(shù)據(jù)，記錄不準，任意涂改，憑空杜撰等）所產生的測定值與真值的偏差，稱為錯誤錯誤不是統(tǒng)計學的研究內容在試驗和調查中，錯誤應當、同時也可以加以消滅 36準確度和精確度 準確度（accuracy）和精確度（precise）是和兩類誤差密切相關的準確度指觀測值與真值接近的程度當發(fā)生系統(tǒng)誤差時，觀測值都會有規(guī)律地向某一個方向偏離真值，因而降低了試驗的準確度37精確度指在同一處理條件下，同一批觀測值間相互接近的程度當隨機誤差較大時，數(shù)據(jù)較離散，精確度較低 相比之下，準確度是比精確度更重要的一個概念在任何時候，都應當將系統(tǒng)誤差降至零或最小程度，或將系統(tǒng)誤差化為隨機誤差，以保證有足夠的準確度 38如何學習生物統(tǒng)計學？領會并牢記概率性是統(tǒng)計學的精髓，即概率性無時無刻不存在于統(tǒng)計學中跳出經(jīng)典數(shù)學的思維方式，有變量的頭腦和統(tǒng)計學思想；經(jīng)典數(shù)學的目的是得到計算結果，而生物統(tǒng)計得到計算結果僅是手段，其目的是用計算結果來進行估計和得出一般性的結論知道每一種統(tǒng)計方法的使