1、2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作1農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作2第一章緒論科學(xué)試驗(yàn)及其誤差第一講2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作31.1 科學(xué)研究與科學(xué)試驗(yàn)1.1.1 生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究1.1.2 科學(xué)研究的基本過(guò)程和方法2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作41.1.1 生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究自然科學(xué)：理論科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)主要用推理的方法（演繹、歸納）進(jìn)行研究主要通過(guò)周密設(shè)計(jì)的試驗(yàn)進(jìn)行探索科學(xué)研究是人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然、服務(wù)社會(huì)的原動(dòng)力。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷

2、制作5生物學(xué)領(lǐng)域中所涉及的學(xué)科大多屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)?？茖W(xué)試驗(yàn)抽樣調(diào)查常用的研究方法：2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作6一、科學(xué)研究的基本過(guò)程1.對(duì)研究的命題形成一種認(rèn)識(shí)或假說(shuō)2.根據(jù)假說(shuō)涉及的內(nèi)容安排相斥的試驗(yàn)或抽樣調(diào)查3.根據(jù)試驗(yàn)或調(diào)查資料進(jìn)行推理，肯定或否定或修改假說(shuō)，從而形成結(jié)論。1.1.2 科學(xué)研究的基本過(guò)程和方法形成假說(shuō)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作7二、科學(xué)研究的基本方法1、選題課題的選擇決定了研究創(chuàng)新的潛在可能性。選題時(shí)必須明確其意義與重要性。理論性研究注重在未來(lái)學(xué)科發(fā)展上的重要性。應(yīng)用性研究注重對(duì)未來(lái)生產(chǎn)發(fā)展的作用和潛力

3、。興趣：2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作82、文獻(xiàn)科學(xué)的發(fā)展是累積性的，通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的了解可以把研究者推到研究的頂層，避免少走彎路。選題要有文獻(xiàn)的依據(jù)，設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容和方法更需文獻(xiàn)的啟示。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作93、假說(shuō)假說(shuō)的概念：假說(shuō)是根據(jù)已知的科學(xué)事實(shí)和科學(xué)原理，對(duì)所研究的自然現(xiàn)象及其規(guī)律性提出的一種假定性的推測(cè)和說(shuō)明。構(gòu)成假說(shuō)的基本要素：事實(shí)基礎(chǔ)，背景理論對(duì)現(xiàn)象、規(guī)律的猜測(cè)，推導(dǎo)出的預(yù)言和預(yù)見(jiàn)。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作10例如大陸飄移，是一個(gè)著名的假說(shuō)。人們發(fā)現(xiàn)，非洲西部的海岸線和南美東部的海岸線彼此形

4、狀相吻合。對(duì)此，當(dāng)時(shí)的地質(zhì)學(xué)理論，如地球收縮說(shuō)，就不能解釋。1910年，德國(guó)地球物理學(xué)家魏根納依據(jù)已知的力學(xué)原理、海岸形狀、地質(zhì)和古氣候方面的有限數(shù)量的科學(xué)材料，提出了大陸不是固定的，而是可以飄移的假定。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作114、假說(shuō)的檢驗(yàn)假說(shuō)的檢驗(yàn)方法：邏輯分析和實(shí)踐檢驗(yàn)兩個(gè)步驟。邏輯分析：判斷假說(shuō)的可檢驗(yàn)性。實(shí)踐檢驗(yàn)：分為直接檢驗(yàn)和間接檢驗(yàn)。 直接檢驗(yàn):即用觀察和實(shí)驗(yàn)直接觀測(cè)科學(xué)假說(shuō)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，以證實(shí)或否證科學(xué)假說(shuō)。 間接檢驗(yàn)：即用觀察和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)來(lái)檢驗(yàn)假說(shuō)基本命題所推演出來(lái)的結(jié)論或預(yù)言。通常用邏輯推演與實(shí)踐證明相結(jié)合的方式。2022/9/3西南科技大學(xué)

5、生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作125、試驗(yàn)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)圍繞檢驗(yàn)假說(shuō)而開(kāi)展的試驗(yàn)，需要全面、仔細(xì)地規(guī)劃與設(shè)計(jì)。試驗(yàn)所涉及的范圍要覆蓋假說(shuō)涉及的各個(gè)方面，以便對(duì)待檢驗(yàn)的假說(shuō)作出無(wú)遺漏的判斷。注意：生物學(xué)試驗(yàn)中結(jié)果的“重演性”及比較試驗(yàn)中的“唯一差異性原則”。在試驗(yàn)條件相當(dāng)?shù)那闆r下，重復(fù)試驗(yàn)應(yīng)得到相同的試驗(yàn)結(jié)果。除需要比較的因素以外，其余的因素必須保持在同一水平。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作131.2 試驗(yàn)誤差及其控制1.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差和精確性1.2.2 試驗(yàn)誤差的來(lái)源1.2.3 試驗(yàn)誤差的規(guī)律性1.2.4 試驗(yàn)誤差的層次性2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程

6、學(xué)院周海廷制作141.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差和精確性觀察值(observation):將每次所取樣品測(cè)定的結(jié)果稱為一個(gè)觀察值，記為yi。例如：測(cè)定綿農(nóng)4號(hào)小麥品種的株高，得到以下數(shù)值(單位：cm)：90、91.5、93、89、90.8其中的每一個(gè)數(shù)值就是一個(gè)觀察值。如果沒(méi)有誤差，上述觀察值就不會(huì)出現(xiàn)差異，并始終保持一個(gè)恒定的值，這個(gè)值稱為理論值或真值，以表示。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作15由于誤差是客觀存在的，所以：觀察值真值誤差用代數(shù)式表示為： yi i式中i代表誤差，故： i yi 誤差(error):觀察值與真值之間的差異。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科

7、學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作16誤差的分類：隨機(jī)誤差(random error)：完全是偶然的，找不出確切原因引起的誤差，也稱偶然性誤差(spontaneous)。系統(tǒng)誤差(systematic error)：有一定原因引起的誤差，也稱偏差(bias)。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作17準(zhǔn)確性：觀察值與理論值之間的符合程度。精確性：指觀察值之間的符合程度。下面用例子說(shuō)明誤差與準(zhǔn)確性和精確性之間的關(guān)系。系統(tǒng)誤差使數(shù)據(jù)偏離了其理論值，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。偶然誤差使數(shù)據(jù)相互分散，影響了數(shù)據(jù)的精確性。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作181.2.2 試驗(yàn)誤差的來(lái)

8、源系統(tǒng)誤差來(lái)源于各種研究領(lǐng)域中，可能產(chǎn)生的、有一定原因的系統(tǒng)偏差。隨機(jī)誤差來(lái)源于試驗(yàn)過(guò)程中各種偶然因素的影響，試驗(yàn)的環(huán)節(jié)愈多，時(shí)間愈長(zhǎng)，隨機(jī)誤差發(fā)生的可能性及波動(dòng)性便愈大。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作191.2.3 試驗(yàn)誤差的規(guī)律性系統(tǒng)誤差源自某種系統(tǒng)性原因，它的規(guī)律性比較明顯。隨機(jī)誤差就個(gè)體而言，很難尋找它的規(guī)律性；但對(duì)一個(gè)比較大的群體，也有規(guī)律可循。如數(shù)量性狀的隨機(jī)誤差在理論上服從正態(tài)分布。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作201.2.4 試驗(yàn)誤差的層次性這里用一個(gè)例子說(shuō)明誤差的層次性問(wèn)題：取100個(gè)30g大豆種子的樣品測(cè)定蛋白質(zhì)含量。第一

9、層次的誤差：來(lái)源于抽樣引起的誤差。第二層次的誤差：從30g種子中取2g進(jìn)行分析，要求測(cè)定兩次，兩次測(cè)定結(jié)果若相差太大還需進(jìn)行第三次測(cè)定?？梢?jiàn)第二層次的誤差來(lái)源于測(cè)定過(guò)程的誤差。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作211.3 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念定義：生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是以概率理論為基礎(chǔ)，研究生命科學(xué) 中隨機(jī)現(xiàn)象規(guī)律性的方法論科學(xué)。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作22生物學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)。不管你從事的是生物學(xué)的哪一個(gè)分枝，都不可能完全脫離實(shí)驗(yàn)，只進(jìn)行邏輯推理。而實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果幾乎無(wú)例外地都帶有或多或少的不確定性，即實(shí)驗(yàn)誤差。在這種情況下不用統(tǒng)計(jì)學(xué)要想得到正確的結(jié)

10、論是不可能的。可以毫不夸張地說(shuō)，作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)科學(xué)工作者，離開(kāi)了統(tǒng)計(jì)學(xué)就寸步難行。希望大家通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握常用的統(tǒng)計(jì)方法，尤其是它們的條件，適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)等，從而能夠應(yīng)用它們?nèi)ソ鉀Q實(shí)踐中遇到的問(wèn)題。 2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作231.4 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要內(nèi)容1、提供整理和描述數(shù)據(jù)的科學(xué)方法我們用教材P37表3.1的例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。2、提供由樣本推論總體的科學(xué)方法所謂總體（Population)就是由性質(zhì)相同的個(gè)體所組成的集團(tuán)。統(tǒng)計(jì)學(xué)上所涉及的總體，其中的個(gè)體數(shù)（總體容量）N一般情況下趨于無(wú)窮大。因此無(wú)法對(duì)總體進(jìn)行研究。例如：計(jì)算總體平均數(shù)2022/

11、9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作24這個(gè)公式十分簡(jiǎn)單，把總體中所有觀察值相加，再除以觀察值個(gè)數(shù)就行了，但由于N，我們無(wú)法完成計(jì)算。樣本（Sample):是總體的一部分。其容量用n表示，樣本容量n一般都不是很大，因而，可以計(jì)算出樣本的平均數(shù)：因此統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要任務(wù)之一，就是用樣本的結(jié)果去推斷總體的結(jié)果。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作253、提供通過(guò)誤差分析以鑒定處理效應(yīng)的科學(xué)方法例如有兩個(gè)小麥品種A和B，A品種每公頃產(chǎn)量為5000kg，B品種每公頃產(chǎn)量為4500kg，兩個(gè)品種之間相差500kg。是否可以下結(jié)論說(shuō)：A品種比B品種產(chǎn)量高？答案是：否！因?yàn)椋簓A

12、AiyB Bi2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作264、提供探索事物間互相聯(lián)系的科學(xué)方法。5、提供進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般方法和重要原則。yA與之間的yB差異有兩種可能：其一： A與B之間存在差異（但我們無(wú)法計(jì)算）其二：誤差的影響。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作271.5 試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展及其學(xué)習(xí)要求1.5.1 試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展1.5.2 授課計(jì)劃學(xué)習(xí)要求2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作2817世紀(jì)Pascal和Fermat的概率論18世紀(jì)De Moiver、Laplace和Gauss的正態(tài)分布理論19世紀(jì)達(dá)爾文研究生物界的

13、連續(xù)變異；孟德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)性狀分離、獨(dú)立分配遺傳規(guī)律；Karl Pearson研究進(jìn)化問(wèn)題，創(chuàng)建了Biometrika雜志；Glaton研究了親子身高的回歸問(wèn)題。20世紀(jì)以來(lái)， Gosset發(fā)現(xiàn)了t分布Fisher提出了方差分析、建立了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的三大原理、并提出了隨機(jī)區(qū)組、拉丁方等試驗(yàn)設(shè)計(jì)，尤其是1925年出版的“Statistical Methods for Reasarch Workers”形成了試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)較為完整的體系。1.5.1 生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作29Yates、Yule等發(fā)展了一系列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。Neyman和E.S.Pearson建立了

14、統(tǒng)計(jì)推斷的理論。Snedecor建立了統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)室并出版了“Statistical Methods Applied to Experiment in Agriculture and Biology”。Wald建立了序貫分析和統(tǒng)計(jì)決策函數(shù)的理論。Cochran和Cox系統(tǒng)地歸納了試驗(yàn)設(shè)計(jì)和抽樣方法研究的進(jìn)展，出版了“Experimental Design”和“Sampling Technique”。2022/9/3西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院周海廷制作301.5.2 授課內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求授課內(nèi)容第一章緒論第二章次數(shù)分布和平均數(shù)、變異數(shù) 第三章理論分布與抽樣分布 第四章統(tǒng)計(jì)推斷第五章方差分析第六章卡平方測(cè)驗(yàn) 第七章常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其統(tǒng)計(jì)分析 第八章直線回歸和相關(guān) 2022/9/3西南科技大學(xué)生命科