1、生物統(tǒng)計與試驗設計課程教學大綱Biometry and Experimental Design課程編號：10182201課程類別：學科基礎課適用專業(yè)：農學、農業(yè)信息技術、區(qū)域農業(yè)發(fā)展先修課程：高等數(shù)學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)等后續(xù)課程：遺傳學、作物育種學、作物栽培學等總 學 分：4.0學分主講教師：徐辰武，博士，教 授，生物統(tǒng)計與試驗設計，HYPERLINK mailto: 顧世梁，碩士，教 授，生物統(tǒng)計與試驗設計，HYPERLINK mailto: 黃祖六，碩士，教 授，生物統(tǒng)計與試驗設計，HYPERLINK mailto: 楊澤峰，博士，副教授，生物統(tǒng)計與試驗設計，HYPERLINK

2、mailto:教學目的與要求：生物統(tǒng)計與試驗設計是關于農學和生物科學試驗的設計、實施，試驗數(shù)據的收集、整理和分析，以及對試驗結果進行解釋、推斷的一門科學。該課程是農學類專業(yè)的學科基礎課程。本課程主要是運用數(shù)理統(tǒng)計原理和方法于農學和生物科學研究，著重講授農學研究中常用的試驗設計和統(tǒng)計分析方法。通過本課程的學習，要求學生初步具有獨立處理和分析試驗數(shù)據的能力，并為進一步學習各專業(yè)課程以及畢業(yè)論文撰寫奠定堅實基礎。教學內容與學時安排序號章 名學 時 分 配講授實驗上機討論習題其它小計1緒論442變數(shù)的次數(shù)分布223平均數(shù)和變異數(shù)444概率和理論分布665統(tǒng)計數(shù)的分布666統(tǒng)計推斷10107次數(shù)資料的測

3、驗228方差分析基礎10108常用試驗設計的方差分析101010線性回歸和相關分析8811多元線性回歸和相關分析22合 計 =SUM(ABOVE) 64第一章 緒論一、教學基本要求（1）了解農業(yè)試驗的任務和要求；（2）掌握統(tǒng)計分析的基本功用；（3）掌握確定試驗方案的基本要素；（4）理解試驗誤差的概念和控制誤差的措施。二、教學基本內容第一節(jié) 農業(yè)試驗的任務與要求一、農業(yè)試驗的任務解決農業(yè)生產中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的問題；探索農業(yè)科學問題。二、農業(yè)試驗的要求正確性（客觀性）、代表性（典型性）、重演性（重復性）。第二節(jié) 農業(yè)試驗的基本方法一、因素、水平、效應單因素試驗、多因素試驗；*#簡單效應、主效和互作

4、。二、試驗處理方案的確定唯一差異原則。第三節(jié) 試驗誤差及其控制一、試驗誤差*準確度、精確度，#試驗誤差對試驗結果推論的影響。二、試驗誤差的來源和控制*誤差控制的三原則（重復、隨機和局部控制）。第四節(jié) 統(tǒng)計方法的功用一、提供整理和描述試驗數(shù)據的科學方法*變數(shù)、變量。二、提供由樣本推論總體的科學方法*總體、樣本，參數(shù)、統(tǒng)計數(shù)三、提供由誤差分析鑒別處理效應的方法真實效應、試驗誤差。四、提供進行科學試驗設計的原則科學設計試驗、改進試驗。第二章 變數(shù)的次數(shù)分布一、教學基本要求（1）了解變數(shù)類型和分布的特征；（2）掌握變數(shù)次數(shù)分布圖標的制作二、教學基本內容第一節(jié) 次數(shù)分布表 一、變數(shù)與次數(shù)分布變數(shù)的類型與

5、分布特征，次數(shù)分布的作用。 二、連續(xù)性變數(shù)次數(shù)分布表*連續(xù)性變數(shù)次數(shù)分布表制作的要點。 三、間斷性變數(shù)次數(shù)分布表間斷性變數(shù)次數(shù)分布表制作的要點。第二節(jié) 次數(shù)分布圖 一、連續(xù)性變數(shù)次數(shù)分布圖*連續(xù)性變數(shù)次數(shù)分布圖制作的要點。 二、間斷性變數(shù)次數(shù)分布圖間斷型變數(shù)次數(shù)分布圖制作的要點。 三、頻率和累積頻率分布圖頻率和累積頻率分布圖表制作的要點。第三章 平均數(shù)和變異數(shù)一、教學基本要求（1）理解變數(shù)趨中性和離散性特征數(shù)值的內容和含義；（2）熟練掌握主要特征數(shù)值的計算方法；（3）了解不同特征數(shù)值的適用場合。二、教學基本內容第一節(jié) 平均數(shù)一、算術平均數(shù)*總體和樣本平均數(shù)。二、幾何平均數(shù)計算及適用場合。三、調

6、和平均數(shù)計算及適用場合。四、中位數(shù)和眾數(shù)計算及適用場合。第二節(jié) 變異數(shù)一、極差極差計算。二、方差*總體和樣本方差，離均差，平方和，自由度。三、標準差*總體和樣本標準差。四、變異系數(shù)計算及其應用注意。第四章 概率和理論分布一、教學基本要求（1）理解事件概率的概念及其主要計算法則；（2）了解二項分布的基本特征；（3）掌握正態(tài)分布的主要特征；（4）掌握由正態(tài)分布計算事件概率。 二、教學基本內容第一節(jié) 事件與概率一、事件和概率必然事件、不可能事件和隨機事件。二、事件的相互關系*和事件、積事件、互斥事件、對立事件、完全事件系。三、計算事件概率的法則*#加法定理一、乘法定理和加法定理二。第二節(jié) 二項分布一

7、、二項總體和二項分布二項總體和二項分布。二、二項分布的概率計算*二項分布概率計算公式，某些事件概率計算。三、二項分布的平均數(shù)和標準差平均數(shù)、標準差計算公式。第三節(jié) 正態(tài)分布一、正態(tài)分布特征正態(tài)分布主要參數(shù)，*正態(tài)分布概率密度函數(shù)。二、利用正態(tài)分布計算概率的方法*#利用正態(tài)分布計算事件的概率。三、二項分布的正態(tài)近似 二項事件的正態(tài)近似。第五章 統(tǒng)計數(shù)的分布一、教學基本要求（1）了解抽樣試驗的目的意義；（2）掌握統(tǒng)計數(shù)分布的特點；（3）掌握用統(tǒng)計數(shù)分布計算事件概率。二、教學基本內容第一節(jié) 隨機抽樣和無偏估計抽樣試驗，復置抽樣，*#無偏估計。第二節(jié) 樣本平均數(shù)的分布中心極限定理，*#平均數(shù)分布的平均

8、數(shù)和方差，*#標準誤。第三節(jié) 樣本平均數(shù)差數(shù)的分布 *平均數(shù)差數(shù)分布的平均數(shù)和方差，差數(shù)標準誤。第四節(jié) t分布t分布概率密度函數(shù)，*用t分布計算事件概率。第五節(jié) 2分布和F分布利用2分布和F分布計算相關事件概率。第六章 統(tǒng)計推斷一、教學基本要求（1）了解統(tǒng)計推斷的意義和內容；（2）掌握統(tǒng)計假設測驗的基本步驟；（3）掌握主要統(tǒng)計測驗的方法；（4）理解假設測驗的原理和減少兩類錯誤的途徑。二、教學基本內容第一節(jié) 統(tǒng)計推斷的意義和內容一、統(tǒng)計推斷的意義由樣本推論總體的原理。二、統(tǒng)計推斷的內容假設測驗和參數(shù)估計。第二節(jié) 統(tǒng)計假設測驗一、統(tǒng)計假設測驗的基本步驟統(tǒng)計假設，*無效假設、備擇假設，顯著水平。二、

9、假設測驗的幾何意義接受區(qū)間，否定區(qū)間。三、假設測驗的兩類錯誤*#錯誤、錯誤。第三節(jié) 單個平均數(shù)的假設測驗*和單個平均數(shù)的u測驗和t測驗。第四節(jié) 兩個平均數(shù)的假設測驗成組比較一、總體方差已知或大樣本條件下的測驗 u測驗方法。二、小樣本、方差同質的測驗 方差同質性，合并均方。第五節(jié) 兩個平均數(shù)的假設測驗成對比較一、測驗方法配對比較，*差值標準差和差值平均數(shù)標準誤。二、成對比較的優(yōu)缺點可比性好，差數(shù)標準誤小，自由度小。第六節(jié) 置信區(qū)間一、單個平均數(shù)的置信區(qū)間二、成組比較兩個平均數(shù)的置信區(qū)間三、成對比較平均數(shù)的置信區(qū)間 第七節(jié) 樣本容量一、單個平均數(shù)的樣本容量確定樣本容量的原理和計算方法。二、兩個平均

10、數(shù)的樣本容量確定樣本容量的原理和計算方法。三、成對比較的樣本容量確定樣本容量的原理和計算方法。第八節(jié) 關于方差的統(tǒng)計推斷一、單個方差的統(tǒng)計推斷方差的u測驗與2測驗。二、兩個方差的統(tǒng)計推斷F測驗。三、多個方差的假設測驗方差的同質性及Bartlett測驗。第九節(jié) 關于成數(shù)的假設測驗一、單個成數(shù)的假設測驗二項成數(shù)標準誤與u測驗。二、兩個成數(shù)的假設測驗u測驗與t測驗，樣本容量的計算。第七章 次數(shù)資料的測驗一、教學基本要求（1）了解次數(shù)資料的特點；（2）掌握次數(shù)資料測驗的方法。二、教學基本內容第一節(jié) 次數(shù)資料和2分布2的定義，自由度。第二節(jié) 適合性測驗*公式和測驗方法。第三節(jié) 齊性測驗公式和測驗方法。第

11、四節(jié) 獨立性測驗公式和測驗方法。第八章 方差分析基礎一、教學基本要求（1）理解方差分析的意義；（2）掌握單向分組、兩向分組和系統(tǒng)分組資料方差分析方法；（3）掌握多個平均數(shù)多重比較方法；（4）了解方差分析資料線性模型和期望均方的意義；（5）理解方差分析的基本假定和變量轉換的必要性。二、教學基本內容第一節(jié) 方差分析的意義t，u測驗的局限，應用方差分析的必要性。第二節(jié) 單向分組資料的方差分析一、平方和和自由度分解線性模型，變異的平方和自由度分解，*計算公式與步驟。二、F測驗變異來源，*方差分析表及其顯著性表示方法。第三節(jié) 多重比較一、LSD法LSD, *#字母標記法。二、SSR法多重極差的計算。第四

12、節(jié) 兩向分組資料的方差分析線性模型，*平方和與自由度的分解。第五節(jié) 系統(tǒng)分組資料的方差分析線性模型，*平方和與自由度的分解。第六節(jié) 線性模型與期望均方線性模型，#期望均方。第七節(jié) 變量轉換一、方差分析的基本假定正態(tài)性，可加性（獨立性），同質性。二、常用變量轉換方法反正弦轉換，平方根轉換，對數(shù)轉換。第九章 常用試驗設計的方差分析一、教學基本要求（1）掌握常用試驗設計方法；（2）掌握常用試驗設計的方差分析；（3）了解缺值估計原理和方法。二、教學基本內容第一節(jié) 常用試驗設計一、試驗設計的三個原則*重復、隨機和局部控制。二、小區(qū)技術大小、形狀及其作用。三、常用試驗設計方法*完全隨機試驗，*隨機區(qū)組試驗

13、，拉丁方試驗，#裂區(qū)試驗；#各種試驗設計的優(yōu)缺點。第二節(jié) 單因素隨機區(qū)組試驗的方差分析設計及分析。第三節(jié) 二因素隨機區(qū)組試驗的方差分析 設計及分析；互作效應的解釋。第四節(jié) 拉丁方試驗的方差分析設計及分析。第五節(jié) 裂區(qū)試驗的方差分析裂區(qū)試驗的適用場合，分析與結果解釋。第六節(jié) 缺值估計缺值估計和分析注意事項。第十章 線性回歸和相關分析一、教學基本要求（1）掌握回歸和相關分析的基本過程；（2）掌握回歸和相關關系假設測驗的方法；（3）了解回歸和相關分析的應用注意事項。二、教學基本內容第一節(jié) 相關關系和散點圖一、雙變數(shù)的相關與回歸分析相關關系，回歸模型，相關模型；自變數(shù)，依變數(shù)。二、散點圖散點圖的作用。

14、第二節(jié) 線性回歸方程和離回歸標準差一、線性回歸方程*回歸系數(shù)，*回歸截距，*回歸方程。二、離回歸標準差總平方和，回歸平方和，離回歸平方和，離回歸方差，*#離回歸標準差。第三節(jié) 線性回歸模型和假設測驗一、線性回歸模型總體和樣本模型，基本假定。二、線性回歸的假設測驗t測驗，F(xiàn)測驗第四節(jié) 線性回歸的置信區(qū)間一、總體平均數(shù)的置信區(qū)間#置信帶，預測帶。二、回歸統(tǒng)計數(shù)的置信區(qū)間回歸系數(shù)的置信區(qū)間，回歸截距的置信區(qū)間。第五節(jié) 相關系數(shù)和決定系數(shù)一、相關系數(shù)和決定系數(shù)的計算相關系數(shù)、決定系數(shù)。二、相關系數(shù)和決定系數(shù)的意義生物學含義。第六節(jié) 相關系數(shù)的統(tǒng)計推斷一、相關系數(shù)的假設測驗*t測驗，F(xiàn)測驗，與回歸系數(shù)測

15、驗的關系。二、相關系數(shù)的置信區(qū)間第七節(jié) 回歸和相關的關系及應用注意線性關系與非線性關系，顯著性及其密切程度的關系，適用區(qū)間，樣本容量。第十一章 多元線性回歸和相關分析一、教學基本要求（1）了解多元線性回歸模型；（2）掌握多元回歸方程和多元相關統(tǒng)計數(shù)求算過程；（3）掌握多元回歸方程、偏回歸和偏相關假設測驗方法；（4）了解多元回歸和相關的應用注意事項。二、教學基本內容第一節(jié) 多元線性回歸模型回歸模型，回歸截距，偏回歸系數(shù)，多元線性回歸方程。第二節(jié) 多元線性回歸方程一、多元正規(guī)方程組求解*正規(guī)方程組，表格解法。二、多元回歸統(tǒng)計數(shù)求解的矩陣方式結構矩陣（設計矩陣），信息陣，回歸統(tǒng)計數(shù)向量。三、離回歸標準差計算*離回歸平方和，離回歸自由度，離回歸方差。第三節(jié) 多元線性回歸的假設測驗一、多元線性回歸的假設測驗*F測驗二、