第八章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法第八章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法11試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義和任務(wù)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要分支，是進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具。

試驗(yàn)研究可分為試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)實(shí)施、收集資料、整理資料和分析資料等步驟。1試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述2

試驗(yàn)設(shè)計(jì):是指整個(gè)研究課題的設(shè)計(jì)，包括:課題的確定試驗(yàn)方案的擬定試驗(yàn)材料的選擇和分組資料收集統(tǒng)計(jì)分析方法狹義的試驗(yàn)設(shè)計(jì)：是指重復(fù)數(shù)的確定、對(duì)試驗(yàn)材料的選擇與分組。就是研究安排試驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的一門學(xué)問。試驗(yàn)設(shè)計(jì):是指整個(gè)研究課題的設(shè)計(jì)，包括:3

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)研究工作之前，合理地安排試驗(yàn)；有效地控制試驗(yàn)誤差干擾；力求用較少的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，最大限度地獲得豐富而可靠的資料；充分利用和科學(xué)分析獲取的試驗(yàn)信息；能明確回答研究項(xiàng)目所提出的問題和盡快獲得最優(yōu)方案。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)41.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)的作用可以分清試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的大小順序，找出主要因素，抓住主要矛盾。了解試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的規(guī)律性。了解試驗(yàn)因素之間相互影響的情況?？奢^快地找出最優(yōu)生產(chǎn)條件和工藝條件，確定最優(yōu)方案，預(yù)估或控制一定條件下的試驗(yàn)指標(biāo)值及其波動(dòng)范圍。正確估計(jì)、有效控制和降低試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)的精度。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析，明確進(jìn)一步研究的方向。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)的作用51.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容

完全隨機(jī)設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)均勻設(shè)計(jì)回歸正交設(shè)計(jì)回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)等

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容62基本概念2.1試驗(yàn)指標(biāo)在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，選定的用來衡量或考核試驗(yàn)效果的質(zhì)量特性稱為試驗(yàn)指標(biāo)。

定量指標(biāo)和定性指標(biāo)單指標(biāo)試驗(yàn)和多指標(biāo)試驗(yàn)2基本概念72.2試驗(yàn)因素試驗(yàn)中，凡對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能產(chǎn)生影響的原因或要素，都稱為因素，也稱因子。試驗(yàn)中所研究的影響試驗(yàn)指標(biāo)的因素稱為試驗(yàn)因素，通常用大寫字母A，B，C…·”表示。把除試驗(yàn)因素外其他所有對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)有影響的因素稱為條件因素，又稱試驗(yàn)條件。單因素試驗(yàn)、雙因素試驗(yàn)、多因素試驗(yàn)2.2試驗(yàn)因素82.3因素水平

試驗(yàn)因素所處的各種狀態(tài)稱為因素水平，簡稱水平。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，1個(gè)因素選幾個(gè)水平，就稱該因素為幾個(gè)水平因素。各因素不同水平用表示因素的字母加足標(biāo)1，2，3，…的方法來表示。如A1，A2；B1、B2、B3表表示。因素的水平，有的可用具體數(shù)值表示，如10℃、20℃、30℃；4kg

、5kg、kg6。

2.3因素水平92.4試驗(yàn)處理

試驗(yàn)處理，是指事先設(shè)計(jì)好的實(shí)施在試驗(yàn)單位上的一種具體措施。在單因素試驗(yàn)中，試驗(yàn)的1個(gè)水平就是1個(gè)處理。在多因素試驗(yàn)中，由于因素和水平較多，可以形成若干個(gè)水平組合，每個(gè)水平組合就是1個(gè)處理2.4試驗(yàn)處理102.5試驗(yàn)單位

在試驗(yàn)中能接受不同試驗(yàn)處理的試驗(yàn)載體叫做試驗(yàn)單位（試驗(yàn)單元）。

2.6重復(fù)在1個(gè)試驗(yàn)中，將1個(gè)處理實(shí)施在2個(gè)或2個(gè)以上的試驗(yàn)單位上稱為重復(fù)。1個(gè)處理實(shí)施的試驗(yàn)單位數(shù)稱為處理的重復(fù)數(shù)，或者說某個(gè)水平組合重復(fù)n次試驗(yàn)，這個(gè)處理的重復(fù)數(shù)就是重復(fù)數(shù)。2.5試驗(yàn)單位112.7全面試驗(yàn)對(duì)所選取的試驗(yàn)因素的所有水平組合全部實(shí)施1次以上的試驗(yàn)稱全面試驗(yàn)。如3因素試驗(yàn)，每個(gè)因素取3個(gè)水平時(shí)，有27種試驗(yàn)處理；倘若是4因素試驗(yàn)，每因素取4個(gè)水平，則有44=256種試驗(yàn)處理，這在實(shí)踐中是做不到的。因此，全面試驗(yàn)是有局限性的，它只適用于因素和水平數(shù)目均不太多的試驗(yàn)。2.7全面試驗(yàn)122.8部分實(shí)施

部分實(shí)施也叫部分試驗(yàn)，從全部試驗(yàn)處理中選取部分有代表性的處理進(jìn)行試驗(yàn)，如正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和均勻設(shè)計(jì)都是部分實(shí)施。部分實(shí)施可使試驗(yàn)規(guī)模大為縮小。如一個(gè)4因素5水平試驗(yàn)，全面試驗(yàn)至少需進(jìn)行625次試驗(yàn)，而用均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)，僅需5次試驗(yàn)。2.8部分實(shí)施13

3食品試驗(yàn)研究的主要內(nèi)容為了試制新產(chǎn)品，改革舊工藝，降低物料消耗，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，往往需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)。試驗(yàn)最終都是為了找出在某種條件下最合理的工藝條件或設(shè)計(jì)參數(shù)，從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量或工程質(zhì)量的目的。

143.1食品的線性質(zhì)量研究和非線性質(zhì)量研究

線性質(zhì)量研究:是指食品制造過程中的質(zhì)量研究方法，線性質(zhì)量研究方法是通過對(duì)生產(chǎn)工序的合理診斷、調(diào)節(jié)、改善與檢查，使生產(chǎn)工序的質(zhì)量達(dá)到效果好、費(fèi)用低的目的。

3.1食品的線性質(zhì)量研究和非線性質(zhì)量研究15

非線性質(zhì)量研究:方法的重點(diǎn)是在食品開發(fā)過程中緊密地把專業(yè)知識(shí)和統(tǒng)計(jì)分析結(jié)合起來，在保證達(dá)到食品質(zhì)量特性的前提下，充分利用各種設(shè)計(jì)參數(shù)與食品特性的非線性關(guān)系，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和允許誤差設(shè)計(jì)的三段優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，從設(shè)計(jì)上控制食品的輸出特性和質(zhì)量波動(dòng)或出于經(jīng)濟(jì)考慮，在不壓縮原材料質(zhì)量波動(dòng)的情況下，仍然保證食品特性的一種穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

非線性質(zhì)量研究:方法的重點(diǎn)是在食品開發(fā)過程中緊密163.2食品質(zhì)量研究的幾個(gè)階段食品質(zhì)量研究大體可分為以下幾個(gè)階段：a.食品規(guī)劃階段根據(jù)市場(chǎng)的需要決定食品的功能和價(jià)格b.食品設(shè)計(jì)階段可分為3個(gè)步驟：系統(tǒng)設(shè)計(jì):決定食品的結(jié)構(gòu)和材料。參數(shù)設(shè)計(jì):找出食品最佳性狀的工藝條件和參數(shù)組合。允許誤差設(shè)計(jì):決定食品質(zhì)量的適當(dāng)?shù)墓罘秶?.2食品質(zhì)量研究的幾個(gè)階段17c.工藝設(shè)計(jì)階段由工藝人員決定采用何種原料、何種加工設(shè)備、怎樣的加工工序等.d.生產(chǎn)制造階段主要是對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)的動(dòng)態(tài)管理，包括工序的診斷、調(diào)節(jié)及改善食品的檢查設(shè)計(jì)。e.食品的銷售階段主要是搞好市場(chǎng)銷售服務(wù)及市場(chǎng)信息的收集、調(diào)查和分析。c.工藝設(shè)計(jì)階段183.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和允許誤差設(shè)計(jì)a.系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)又稱傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，是依靠專業(yè)技術(shù)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。例如要開發(fā)設(shè)計(jì)某種食品，根據(jù)食品的質(zhì)量要求，對(duì)于原料、包裝、加工工藝等的選擇都是由專業(yè)技術(shù)人員決定的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量完全取決于專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)水平高低。3.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和允許誤差設(shè)計(jì)19b.參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)是一種非線性設(shè)計(jì)，它是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，正交回歸試驗(yàn)、均勻試驗(yàn)和混料試驗(yàn)以及與其配套的統(tǒng)計(jì)分析方法來研究各種參數(shù)組合與食品質(zhì)量特性的非線性關(guān)系，以便找出特性波動(dòng)最小的最佳參數(shù)組合。所以又稱為參數(shù)組合的中心值設(shè)計(jì)。b.參數(shù)設(shè)計(jì)20c．允許誤差設(shè)計(jì)就是通過研究多種允許誤差(包括產(chǎn)品與原材料兩方面的允許誤差)范圍與質(zhì)量研究費(fèi)用的關(guān)系進(jìn)而對(duì)食品質(zhì)量和成本進(jìn)行綜合平衡。c．允許誤差設(shè)計(jì)214食品試驗(yàn)的基本要求和注意事項(xiàng)4.1基本要求a.要用系統(tǒng)工程思想指導(dǎo)試驗(yàn)研究

所謂系統(tǒng)，就是一系列互有關(guān)聯(lián)的事物。把事物作為一個(gè)系統(tǒng)的組成部分來看，就是系統(tǒng)思想。按系統(tǒng)思想來分析事物，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來表達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間定性定量的關(guān)系，并求出最佳方案，就是所謂系統(tǒng)分析。將系統(tǒng)分析所得到的結(jié)論付諸實(shí)施就是系統(tǒng)工程學(xué)。4食品試驗(yàn)的基本要求和注意事項(xiàng)22b.要注重試驗(yàn)研究的效度試驗(yàn)的結(jié)果能反映所考察的因素與試驗(yàn)指標(biāo)間真實(shí)關(guān)系的程度稱為試驗(yàn)的效度。試驗(yàn)的效度可以從兩方面看：一是內(nèi)在效度，指試驗(yàn)是否真的引起顯著性差異，也就是要強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)的重演性。內(nèi)在效度高、重演性就好。它可以通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)而得到提高；

二是外在效度，指試驗(yàn)的結(jié)果能推廣到什么范圍，亦即強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)的代表性問題。試驗(yàn)成果推廣范圍越廣，其代表性就越強(qiáng)。b.要注重試驗(yàn)研究的效度23c.要認(rèn)真實(shí)施試驗(yàn)研究的全過程試驗(yàn)的過程實(shí)際上可歸結(jié)為設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、檢查、處理4個(gè)階段。在試驗(yàn)的設(shè)計(jì)階段要明確試驗(yàn)的目的性，研究設(shè)計(jì)的周密性與科學(xué)性。要具體回答好6個(gè)問題，即：

為何干(必要性)?干什么(目的)?何處干(地點(diǎn))?何時(shí)干(時(shí)間)?誰來干(承擔(dān)者)?怎么干(方法)?c.要認(rèn)真實(shí)施試驗(yàn)研究的全過程24在試驗(yàn)階段，應(yīng)注意條件的一致性，確保操作的正確性，具體可從操作者、材料、方法、管理方面著手。在檢查階段，要抓樣本的代表性，判斷數(shù)據(jù)的可靠性。要做到真實(shí)、合理、可靠、可信。在處理階段，要分析結(jié)果的可信性，考察結(jié)論的重演性。要手、心、腦并用。通過分析掌握信息、論證假設(shè)、判斷總體，指導(dǎo)實(shí)踐。在試驗(yàn)階段，應(yīng)注意條件的一致性，確保操作的正確性，具體可從操254.2注意事項(xiàng)進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，至少應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a.要積極地駕馭試驗(yàn)進(jìn)行每一個(gè)試驗(yàn)都要有整體觀念、系統(tǒng)思想，要把其當(dāng)做“整機(jī)”的“零件”，考慮到組裝的需要。為試驗(yàn)而做試驗(yàn)，毫無意義。b.要注意試驗(yàn)?zāi)康氖欠衩鞔_

沒有明確的目的，就談不上科學(xué)周密的設(shè)計(jì)。未經(jīng)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)是無用的試驗(yàn)。對(duì)課題缺乏深刻的認(rèn)識(shí)，就難以明確試驗(yàn)的目的。4.2注意事項(xiàng)26c.試驗(yàn)管理是否嚴(yán)格試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是對(duì)整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)管理。試驗(yàn)管理的重點(diǎn)是控制條件、規(guī)范操作和準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)。d.要注意試驗(yàn)過程中的觀察進(jìn)行一次試驗(yàn)，機(jī)會(huì)難得，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)難得。要注意觀察試驗(yàn)過程中的每一細(xì)節(jié)，要詳審細(xì)察、善疑多思。觀察時(shí)，既能夠捕捉預(yù)定事物，又要保持警覺，善于捕捉異常現(xiàn)象。新的發(fā)現(xiàn)往往出自“異常”。c.試驗(yàn)管理是否嚴(yán)格27e.設(shè)計(jì)與分析應(yīng)并重任何成功的試驗(yàn)都始于設(shè)計(jì)而終于分析。在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)，必須考慮到與之配套的統(tǒng)計(jì)分析方法。設(shè)計(jì)的缺陷是“先天不足”，分析的草率是“后天不足”。f.要?jiǎng)?wù)真求實(shí)，應(yīng)即時(shí)檢查核對(duì)、整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集、記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)要堅(jiān)持實(shí)事求是，不要有意無意地讓數(shù)據(jù)染上主觀的色彩，對(duì)于本質(zhì)上具有“意外”意義的數(shù)據(jù)非當(dāng)不能舍棄，相反更需要加以詳細(xì)記載，以便分析。e.設(shè)計(jì)與分析應(yīng)并重28g.要特別注意，實(shí)際的事實(shí)與對(duì)事實(shí)的解釋完全是兩碼事,解釋的謬誤比試驗(yàn)的謬誤更易把人引入歧途。不應(yīng)隨意讓推理的進(jìn)程超越已有的事實(shí)。h.成功的試驗(yàn)是基本事件可以再現(xiàn)的試驗(yàn)所以，在驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，最重要的是注意觀察某事件是否發(fā)生，而不必要求樣本空間中某一特定數(shù)值一定出現(xiàn)。g.要特別注意，實(shí)際的事實(shí)與對(duì)事實(shí)的解釋完全是兩碼事,解釋的295．試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，為了盡量減少試驗(yàn)誤差，就必須嚴(yán)格控制試驗(yàn)干擾。試驗(yàn)干擾:是指那些可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，但是在試驗(yàn)中未加以考察，也未加以精確控制的條件因素。為保證試驗(yàn)結(jié)果的精確度，各種試驗(yàn)組合處理必須在基本均勻一致的條件因素下進(jìn)行，應(yīng)盡量控制或消除試驗(yàn)干擾的影響。進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)的3個(gè)基本原則——重復(fù)、隨機(jī)化、局部控制。5．試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則305.1重復(fù)原則所謂重復(fù)，是指在試驗(yàn)中每種處理至少進(jìn)行2次以上。重復(fù)試驗(yàn)是估計(jì)和減小隨機(jī)誤差的基本手段。由于隨機(jī)誤差是客觀存在的和不可避免的，只有在同一條件下重復(fù)試驗(yàn)，才能利用同一條件下取得的多個(gè)數(shù)據(jù)的差異，把隨機(jī)誤差估計(jì)出來。多次重復(fù)試驗(yàn)的平均值的隨機(jī)誤差比單次試驗(yàn)值的隨機(jī)誤差小。5.1重復(fù)原則315.2隨機(jī)化原則在試驗(yàn)中，每一個(gè)處理及每一個(gè)重復(fù)都有同等的機(jī)會(huì)被安排在某一特定的空間和時(shí)問環(huán)境中，以消除某些處理或其重復(fù)可能占有的“優(yōu)勢(shì)”或“劣勢(shì)”，保證試驗(yàn)條件在空間和時(shí)間上的均勻性。

隨機(jī)化可有效排除非試驗(yàn)因素的干擾，從而可正確、無偏地估計(jì)試驗(yàn)誤差，并可保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性和隨機(jī)性，以滿足統(tǒng)計(jì)分析的基本要求。5.2隨機(jī)化原則325.3局部控制局部控制是指在試驗(yàn)時(shí)采取一定的技術(shù)措施方法減少非試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。做一項(xiàng)試驗(yàn)，總是希望試驗(yàn)條件基本上保持一致。這樣得到的試驗(yàn)結(jié)果才可以直接看成試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響情況，因素的不同水平之間才具有可比性。反之，就會(huì)引人系統(tǒng)誤差。5.3局部控制336試驗(yàn)計(jì)劃與方案6.1試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行任何一項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)，在試驗(yàn)前必須制訂一個(gè)科學(xué)、全面的試驗(yàn)計(jì)劃書，以便使該項(xiàng)研究工作能夠有計(jì)劃、有目的地順利開展，從而保證試驗(yàn)任務(wù)的完成。雖然科研項(xiàng)目的種類、大小有所不同，但試驗(yàn)計(jì)劃的內(nèi)容一般可概括為以下幾個(gè)方面：6試驗(yàn)計(jì)劃與方案346.1.1課題名稱、試驗(yàn)?zāi)康目蒲姓n題的選擇是整個(gè)研究工作的第一步，也是最為重要的一步?？茖W(xué)研究的基本要求是探新、創(chuàng)新。研究課題的來源不外乎兩個(gè)方面。一方面是國家(包括省、市、區(qū))指定的項(xiàng)目。另一方面是研究人員選定的課題。這就首先應(yīng)該明確“為什么要進(jìn)行這項(xiàng)科學(xué)研究”，亦即通過此項(xiàng)研究達(dá)到的目的是什么，解決什么問題，以及在科研生產(chǎn)中的效果如何。

6.1.1課題名稱、試驗(yàn)?zāi)康?5選題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)重要性：理論性研究著重看所選課題在未來學(xué)科發(fā)展上的重要性；而應(yīng)用性研究則著重看其對(duì)未來生產(chǎn)發(fā)展的作用和潛力。(2)必要性和實(shí)用性。要著眼于食品科學(xué)研究和生產(chǎn)中急需解決的問題，適當(dāng)考慮長遠(yuǎn)或不久將來可能出現(xiàn)的問題。(3)先進(jìn)性和創(chuàng)新性。在了解國內(nèi)外在該研究領(lǐng)域的進(jìn)展、水平等基礎(chǔ)上，選擇前人未解決或未完全解決的問題，以期在理論、觀點(diǎn)、方法或應(yīng)用等方面有所突破。新穎(4)可行性。即完成科研課題的可能性。(資源、條件、團(tuán)隊(duì)、基礎(chǔ)工作)選題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：366.1.2研究依據(jù)、內(nèi)容及預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

課題明確后，通過查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料，闡明項(xiàng)目的科學(xué)意義和應(yīng)用前景、國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)、理論依據(jù)、特色、創(chuàng)新之處。詳細(xì)說明項(xiàng)目的具體研究內(nèi)容和重點(diǎn)解決的問題，以及取得成果后應(yīng)用推廣計(jì)劃，預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及預(yù)期的技術(shù)或理論水平等。

6.1.2研究依據(jù)、內(nèi)容及預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)376.1.3試驗(yàn)方案、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

試驗(yàn)方案是全部試驗(yàn)工作的核心部分，主要包括研究的因素、水平的確定。方案確定后要結(jié)合試驗(yàn)條件確定合適的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，通過設(shè)計(jì)使方案進(jìn)一步具體化。6.1.3試驗(yàn)方案、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法386.1.4受試材料的數(shù)量及要求受試材料即受試對(duì)象。首先應(yīng)當(dāng)明確受試對(duì)象所組成的研究總體，而后正確選擇受試材料。受試材料選擇的正確與否直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)論的正確性。因此，受試材料力求均勻一致，應(yīng)明確規(guī)定受試材料的入選標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)。6.1.4受試材料的數(shù)量及要求396.1.5試驗(yàn)記錄的項(xiàng)目與要求

為收集分析結(jié)果需要的各方面的資料，事先應(yīng)以表格的形式列出需要觀察的指標(biāo)與要求。

6.1.6試驗(yàn)結(jié)果分析方法、經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益的估算

試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)各階段取得的資料要進(jìn)行整理分析，所以要明確應(yīng)采用的統(tǒng)計(jì)分析方法。每一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)都有相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法。分析方法不正確，必然會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。同時(shí)，應(yīng)估算研究成果可能獲得的經(jīng)濟(jì)的或社會(huì)的效益。

6.1.5試驗(yàn)記錄的項(xiàng)目與要求406.1.7已具備的條件和研究進(jìn)度安排已具備的條件主要包括過去的研究工作基礎(chǔ)或預(yù)試情況，現(xiàn)有的主要儀器設(shè)備，研究技術(shù)人員及協(xié)作條件，經(jīng)費(fèi)情況等。研究進(jìn)度安排可根據(jù)不同內(nèi)容按日期、分階段進(jìn)行安排，定期寫出總結(jié)報(bào)告。

6.1.8試驗(yàn)所需要的條件除已具備的條件外，本試驗(yàn)尚需的條件，如經(jīng)費(fèi)、藥品、試劑、儀器設(shè)備的數(shù)量和要求等。6.1.7已具備的條件和研究進(jìn)度安排416.1.9參加研究人員的分工一般分為主持人、主研人、參加人。課題組成人員應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，確保試驗(yàn)研究的連續(xù)性、穩(wěn)定性、完整性。

6.1.10試驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)和工作人員

6.1.11成果鑒定及發(fā)表學(xué)術(shù)論文召開鑒定會(huì)議，撰寫學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、發(fā)表研究成果。闡明事物的內(nèi)在規(guī)律，提出自己的見解、新的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)或新的研究內(nèi)容，將研究引向深入。6.1.9參加研究人員的分工426.2試驗(yàn)方案6.2.1試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案是根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵蠖鴶M定的進(jìn)行比較的一組試驗(yàn)處理的總稱。主要包括試驗(yàn)因素的選擇、水平的確定等內(nèi)容。試驗(yàn)方案按其試驗(yàn)因素的多少可區(qū)分為以下3類6.2試驗(yàn)方案43(1)單因素試驗(yàn)方案單因素試驗(yàn)：是指在整個(gè)試驗(yàn)中只變更、比較1個(gè)試驗(yàn)因素的不同水平，其他作為試驗(yàn)條件的因素均嚴(yán)格控制一致的試驗(yàn)。

(2)多因素試驗(yàn)方案多因素試驗(yàn)：是指同一試驗(yàn)方案中包含2個(gè)或2個(gè)以上的試驗(yàn)因素，各個(gè)因素都分為不同水平，其他試驗(yàn)條件均應(yīng)嚴(yán)格控制一致的試驗(yàn)。(1)單因素試驗(yàn)方案44①完全方案

完全方案中包括各試驗(yàn)因素不同水平的一切可能組合。這些組合全部參加試驗(yàn)-全面試驗(yàn)。全面試驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫慕沂臼挛锏膬?nèi)部規(guī)律。處理數(shù)等于各試驗(yàn)因素?cái)?shù)數(shù)的乘積。缺點(diǎn)是在處理數(shù)較多，特別是因素個(gè)數(shù)和水平數(shù)較多時(shí)，方案過于龐大，在人力、物力、財(cái)力和場(chǎng)地等方面，一般難以承受。

②不完全方案在全部水平組合中挑選部分有代表性的水平組合獲得的方案稱為不完全方案。多因素試驗(yàn)的目的一般在于明確各試驗(yàn)因素的相對(duì)重要性和相互作用，并從中選出1個(gè)或幾個(gè)最優(yōu)水平組合。

①完全方案45(3)綜合性試驗(yàn)方案是一種多因素試驗(yàn)，是將若干因素的某些水平結(jié)合在一起形成少數(shù)幾個(gè)水平組合。目的在于探討一系列供試因素某些水平組合的綜合作用，而不在于檢測(cè)因素的單獨(dú)作用和相互作用。單因素和多因素試驗(yàn)常是分析性的試驗(yàn)；綜合性試驗(yàn)則是在對(duì)于起主導(dǎo)作用的那些因素及其相互關(guān)系基本弄清楚的基礎(chǔ)上設(shè)置的試驗(yàn)。它的水平組合是一系列經(jīng)過實(shí)踐初步證實(shí)的優(yōu)良水平的配套。

(3)綜合性試驗(yàn)方案466.2.2擬訂試驗(yàn)方案的要點(diǎn)擬定一個(gè)正確的試驗(yàn)方案，應(yīng)認(rèn)真考慮以下幾方面的問題。(1)圍繞試驗(yàn)的目的，明確通過試驗(yàn)要解決的問題。擬訂試驗(yàn)方案前應(yīng)通過回顧以往研究的進(jìn)展、調(diào)查交流、文獻(xiàn)檢索等明確為達(dá)到本試驗(yàn)的目的需解決的主要的、關(guān)鍵的問題是什么，形成對(duì)所研究主題及外延的設(shè)想，使待擬訂的方案能針對(duì)主題確切而有效地解決問題。

6.2.2擬訂試驗(yàn)方案的要點(diǎn)47(2)根據(jù)試驗(yàn)的目的、任務(wù)和條件確定試驗(yàn)因素。選擇對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響較大的關(guān)鍵因素、尚未完全掌握其規(guī)律的因素和未曾考察過的因素。供試因素一般不宜過多，應(yīng)該抓住一兩個(gè)或少數(shù)幾個(gè)主要因素解決關(guān)鍵問題。可將試驗(yàn)分為兩階段進(jìn)行。即先作單因素的預(yù)備試驗(yàn)，再精選因素和水平進(jìn)行正規(guī)試驗(yàn)。預(yù)備試驗(yàn)常采用較多的處理數(shù)，較少或不設(shè)重復(fù)；正規(guī)試驗(yàn)則精選因素和水平，設(shè)置較多的重復(fù)。單因素試驗(yàn)?zāi)芙鉀Q的問題，就不用多因素試驗(yàn)。

(2)根據(jù)試驗(yàn)的目的、任務(wù)和條件確定試驗(yàn)因素。48

(3)根據(jù)試驗(yàn)因素性質(zhì)適當(dāng)確定水平大小及間隔一般試驗(yàn)因素有“質(zhì)性”和“量性”之分，“質(zhì)性”有多少種就取多少個(gè)水平。如不同原材料、添加劑的種類，不同生產(chǎn)工藝、不同生產(chǎn)線、不同包裝方式等。“量性”應(yīng)認(rèn)真考慮其控制范圍及水平間隔。如溫度、時(shí)間、壓力、某種添加劑的添加量等，應(yīng)確定其所應(yīng)控制的范圍及在該范圍內(nèi)確定幾個(gè)水平點(diǎn)、如何設(shè)置水平間隔等。(3)根據(jù)試驗(yàn)因素性質(zhì)適當(dāng)確定水平大小及間隔49

①水平數(shù)目要適當(dāng)

水平數(shù)目過多，難以反映出各水平間的差異，加大了處理數(shù)；水平數(shù)目太少又容易漏掉一些好的信息，使結(jié)果分析的不全面水平數(shù)目一般不能少于3個(gè)，最好包括對(duì)照采用5個(gè)水平點(diǎn)。②水平范圍及問隔大小要合理原則是試驗(yàn)指標(biāo)靈敏，水平間隔應(yīng)小些，反之應(yīng)大些。要盡可能把水平值取在最佳區(qū)域或接近最佳區(qū)域。①水平數(shù)目要適當(dāng)50③要以正確方法設(shè)置水平間隔：等差法:是指試驗(yàn)因素水平間隔是等差的。

等比法:是指因素水平的間隔是等比的。

0.618法:是以試驗(yàn)因素水平的上限與下限為2個(gè)端點(diǎn)，以上限與下限之差與0．618的乘積為水平間隔從兩端向中間展開的。

隨機(jī)法:是指因素水平排列隨機(jī)，各水平的數(shù)量大小無一定關(guān)系。③要以正確方法設(shè)置水平間隔：51

(4)正確選擇試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)效應(yīng)是試驗(yàn)因素作用于試驗(yàn)對(duì)象的反應(yīng)，通過試驗(yàn)觀察指標(biāo)顯示出來。在確定試驗(yàn)指標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：①選擇的指標(biāo)應(yīng)與研究的目的有本質(zhì)聯(lián)系，能確切地反映出試驗(yàn)因素的效應(yīng)。②選用客觀性較強(qiáng)的指標(biāo)，最好選用易于量化，即經(jīng)過儀器測(cè)量和檢驗(yàn)而獲得的指標(biāo)。③要考慮指標(biāo)的靈敏性與準(zhǔn)確性。④選擇指標(biāo)的數(shù)目要適當(dāng)。

(4)正確選擇試驗(yàn)指標(biāo)52(5)試驗(yàn)方案中必須設(shè)立作為比較標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照處理?？瞻讓?duì)照、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照、試驗(yàn)對(duì)照，互為對(duì)照和自身對(duì)照等。陰性對(duì)照、陽性對(duì)照

(6)試驗(yàn)方案中應(yīng)注意比較間的惟一差異原則。除試驗(yàn)處理不同外，其他所有條件應(yīng)當(dāng)一致或相同。(7)擬訂試驗(yàn)方案時(shí)必須正確處理試驗(yàn)因素和試驗(yàn)條件間的關(guān)系。(8)預(yù)備試驗(yàn)。(5)試驗(yàn)方案中必須設(shè)立作為比較標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照處理。537試驗(yàn)誤差及控制在試驗(yàn)中，由于各種因素的不同影響，使任何一個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)都包含有試驗(yàn)誤差。誤差的大小決定著試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確程度，直接影響著試驗(yàn)結(jié)果分析的可靠性。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一就是減少、控制試驗(yàn)誤差，從而提高對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析的精確性和判斷的準(zhǔn)確性。7試驗(yàn)誤差及控制547.1試驗(yàn)誤差的來源a.試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料在質(zhì)量、純度、產(chǎn)地、批號(hào)的不一致，同一包裝內(nèi)的產(chǎn)品存在某種程度上的不均勻性。b．測(cè)試方法試驗(yàn)中所用化驗(yàn)、檢測(cè)等方法有時(shí)不能準(zhǔn)確反映被測(cè)對(duì)象化學(xué)體系的性質(zhì)，因而產(chǎn)生誤差，這種誤差也稱為方法誤差。其原因是方法不完善、樣品及試劑的性質(zhì)和反應(yīng)的特性所引起的。7.1試驗(yàn)誤差的來源55c.儀器設(shè)備及試劑由于所用儀器、試劑不合格或者所用的儀器的精度有限，長期使用造成儀器的磨損，儀器也可能未調(diào)整到最佳狀態(tài)等都將產(chǎn)生誤差。d.試驗(yàn)環(huán)境條件環(huán)境因素主要包括溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、光線、空氣中含塵量、電磁場(chǎng)、海拔高度和氣流等，構(gòu)成環(huán)境條件的這些因素是復(fù)雜多變的，設(shè)法控制。c.儀器設(shè)備及試劑56e．試驗(yàn)操作試驗(yàn)操作帶來的誤差是由操作人員引起的，是由于操作人員操作不正規(guī)或生理上的差異所造成的。在實(shí)際試驗(yàn)中，誤差的產(chǎn)生往往是由于多種因素綜合作用造成的，而這些因素之間存在著相互影響，情況比較復(fù)雜。第七章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法課件577.2試驗(yàn)誤差的控制控制和消除試驗(yàn)干擾的主要方法就是嚴(yán)格遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)的3個(gè)基本原則。試驗(yàn)誤差可分為:即隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和疏忽誤差。

疏忽誤差是指明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差，又稱粗心誤差或過失誤差。原因主是技術(shù)不熟練，測(cè)量時(shí)不小心，突然干擾、操作人員粗心大意、操作不當(dāng)而造成。

7.2試驗(yàn)誤差的控制58疏忽誤差的控制加強(qiáng)測(cè)試人員的責(zé)任心；建立健全規(guī)章制度，訓(xùn)練技術(shù)人員使之具備測(cè)試人員應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)；嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，認(rèn)真細(xì)致把握每一環(huán)節(jié)，杜絕過失所致的差錯(cuò)。含有疏忽誤差的觀察值是異常值，計(jì)算時(shí)應(yīng)將其舍棄。疏忽誤差的控制597.2.2系統(tǒng)誤差的控制測(cè)試過程中的系統(tǒng)誤差主要來源于測(cè)定方法本身、儀器或試劑和操作者3方面。一般檢測(cè)系統(tǒng)誤差若在誤差允許范圍內(nèi)，則不必校正。否則，可采用以下方法進(jìn)行校正。一是對(duì)照實(shí)驗(yàn)

(1)用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對(duì)照(2)用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照二是空白試驗(yàn)7.2.2系統(tǒng)誤差的控制607.2.3隨機(jī)誤差的控制適當(dāng)增加樣本含量或處理的重復(fù)數(shù)可降低隨機(jī)誤差。在食品理化檢驗(yàn)中，重復(fù)測(cè)定某一樣品，取其平均值是減小隨機(jī)誤差的有效方法，測(cè)量次數(shù)越多，均值的隨機(jī)誤差越小。當(dāng)測(cè)定次數(shù)接近10次左右時(shí)，即使再增加測(cè)定次數(shù)，其精確度也無顯著性增加。7.2.3隨機(jī)誤差的控制618完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是一種全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。最簡單的完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)和兩因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。

完全隨機(jī)設(shè)計(jì)有兩方面的含義：試驗(yàn)處理試驗(yàn)順序的隨機(jī)安排；試驗(yàn)材料的隨機(jī)分組。8完全隨機(jī)設(shè)計(jì)628.1單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)順序的隨機(jī)安排

例：在無酒精啤酒的研究中，為了解麥芽汁的濃度對(duì)發(fā)酵液中雙乙酰生成量的影響，在其它條件一定的試驗(yàn)條件下，選定麥芽汁濃度為:6％（A1），10％（A2），12％（A3）3個(gè)水平，每個(gè)水平重復(fù)5次，進(jìn)行完全隨機(jī)化試驗(yàn)，尋找適宜的麥芽汁濃度。

8.1單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)63

本試驗(yàn)中，m=3，r=5，共進(jìn)行3×5=15次試驗(yàn)。這15次試驗(yàn)完全按隨機(jī)順序進(jìn)行，隨機(jī)化方法:抽簽的方法，隨機(jī)數(shù)字表完全隨機(jī)化單因素試驗(yàn)順序本試驗(yàn)中，m=3，r=5，共進(jìn)行3×5=15次試驗(yàn)。這64試驗(yàn)材料的隨機(jī)分組

例：要了解試驗(yàn)動(dòng)物每天經(jīng)口攝入不同量的某種有害物質(zhì)后的體癥反應(yīng)情況?，F(xiàn)將某有害物質(zhì)A按大鼠每天經(jīng)口攝入量不同分成A1，A2，A3，A4個(gè)水平，每個(gè)水平需用20只大鼠（雌雄各半）進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)材料的隨機(jī)分組65將雄鼠和雌鼠分別稱重，并按重量排序。

將雄鼠和雌鼠分別稱重，并按重量排序。66

單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果可用單向分組資料的方差分析的方法分析。在單因素試驗(yàn)中，各水平要重復(fù)多次，假定m個(gè)水平重復(fù)r次，則總共要進(jìn)行mr次試驗(yàn)。如果這個(gè)mr個(gè)試驗(yàn)的實(shí)施順序完全按隨機(jī)原則確定，這種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法就稱為單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，在這種設(shè)計(jì)方法中，重復(fù)和隨機(jī)化原則都得到了滿足。單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果可用單向分組資料的方67五、試驗(yàn)設(shè)計(jì)（本大題共1小題，滿分10分，只限漢語言學(xué)生做）在食品毒理學(xué)試驗(yàn)中，需將12只小鼠（雄鼠）分成4組，每個(gè)組3只?，F(xiàn)已按小鼠重量將其編號(hào)排序，即1、2、3…11、12，試采用隨機(jī)數(shù)字法，將其分為A1、A2、A3、A4組，并根據(jù)分組過程填寫下表。附：隨機(jī)數(shù)字表（隨機(jī)數(shù)字一律用本表，起始數(shù)字為本表左端的第一行第一個(gè)數(shù)字，從左至右查，第一行查完，第二行從左至右接著查）。五、試驗(yàn)設(shè)計(jì)（本大題共1小題，滿分10分，只限漢語言學(xué)生做）688.2兩因素等重復(fù)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)因素A與B的a×b個(gè)水平組合各重復(fù)n次，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，這a×b×n=N次，試驗(yàn)的先后順序完全按隨機(jī)方式確定，這就是兩因素等重復(fù)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)方法。

8.2兩因素等重復(fù)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)69

例：為提高粒粒橙飲料中汁胞的懸浮穩(wěn)定性，研究了果汁PH值（A）、增稠劑濃度（B）兩個(gè)因素的不同水平組合對(duì)果汁粘度的影響。果汁PH值取3.5、4.0、4.5三個(gè)水平，增稠劑濃度取0.1％、0.15％、0.2％三個(gè)水平，每個(gè)水平組合重復(fù)2次，進(jìn)行完全隨機(jī)化試驗(yàn)。本項(xiàng)研究共需進(jìn)行18次試驗(yàn)，這18次試驗(yàn)的先后順序完全按隨機(jī)方式確。例：為提高粒粒橙飲料中汁胞的懸浮穩(wěn)定性，研究了果汁PH值（70第七章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法課件71第七章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法課件729常用抽樣方法及其抽樣誤差在食品科學(xué)研究中有兩件事十分重要，一是試驗(yàn)研究；二是質(zhì)量檢驗(yàn)。

抽樣檢驗(yàn)：是從檢驗(yàn)對(duì)象的總體中，采用一定方法抽取一個(gè)樣本，用樣本的質(zhì)檢來估計(jì)推斷其所屬總體的質(zhì)量。

9常用抽樣方法及其抽樣誤差73抽樣誤差：是指在遵守隨機(jī)原則的條件下，樣本指標(biāo)代表總體指標(biāo)而產(chǎn)生的不可避免的誤差。影響抽樣誤差的因素有：(1)抽樣單位的數(shù)目。(2)總體被研究標(biāo)志的變異程度。(3)抽樣方法的選擇。(4)抽樣組織方式不同。

第七章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法課件749.1簡單隨機(jī)抽樣

從N個(gè)單位中抽取n個(gè)單位。使得個(gè)不同的樣本每一個(gè)被抽中的機(jī)會(huì)都相等，這種抽樣方法就是簡單隨機(jī)抽樣(simplerandomsampling)。總體的單位從1到N編好號(hào)碼。于是從1到N中抽取一系列隨機(jī)數(shù)字，這可用隨機(jī)數(shù)字表或用能產(chǎn)生這種表的計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)。9.1簡單隨機(jī)抽樣75

9.2順序抽樣

順序抽樣又稱系統(tǒng)抽樣、機(jī)械抽樣或等距離抽樣。先將總體的觀察單位按某一順序號(hào)分成n個(gè)部分，再從第一部分隨機(jī)抽取第k號(hào)觀察單位，依次用相等間隔，從每一部分各抽取1個(gè)觀察單位組成樣本。9.2順序抽樣76優(yōu)點(diǎn)是：①易于理解，簡便易行；②能夠得到一個(gè)按比例分配的樣本；③適用于抽樣單位分布均勻的總體，此時(shí)其抽樣誤差一般小于簡單隨機(jī)抽樣。缺點(diǎn)是：當(dāng)總體內(nèi)的抽樣單位按順序有周期性變異時(shí)，容易產(chǎn)生明顯的系統(tǒng)誤差，從而影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；

優(yōu)點(diǎn)是：779.3整群抽樣將總體按照某種與研究指標(biāo)無關(guān)的特征劃分為K個(gè)“群”組，每個(gè)群包括若干抽樣單位，然后再隨機(jī)抽取k個(gè)“群”，將抽取的各個(gè)群的全部抽樣單位組成樣本。如每次隨機(jī)抽取1箱、1堆、1h的產(chǎn)品，就是整群隨機(jī)抽樣法。優(yōu)點(diǎn):是組織方便，容易抽取，適用于群間差異較小的總體；缺點(diǎn):是樣品在總體中的分布很不均勻，尤其是群間差異大時(shí)，抽樣誤差大，因而其代表性差。9.3整群抽樣78

9.4分層隨機(jī)抽樣

設(shè)某有限總體有N個(gè)個(gè)體，先按對(duì)觀察指標(biāo)影響較大的某種特征，將總體分成k個(gè)互不交叉的子總體，因而第i個(gè)子總體有Ni個(gè)個(gè)體，然后從第i個(gè)(i=l，2，…，點(diǎn))子總體中隨機(jī)抽取ni個(gè)個(gè)體，由此組成一個(gè)樣本，其容量為

這種把總體劃分成若干子總體的行為稱為對(duì)總體分層。9.4分層隨機(jī)抽樣799.5分級(jí)隨機(jī)抽樣

亦稱巢式隨機(jī)抽樣或階段性隨機(jī)抽樣，它是把抽樣過程分成幾個(gè)階段的一種抽樣方法。例如欲調(diào)查某縣農(nóng)民全年人均純收入，可以在該縣內(nèi)隨機(jī)抽取幾個(gè)鄉(xiāng)，鄉(xiāng)內(nèi)隨機(jī)抽取幾個(gè)村，村內(nèi)隨機(jī)抽取若干個(gè)戶進(jìn)行亦稱巢式隨機(jī)抽樣9.5分級(jí)隨機(jī)抽樣80第十章

隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)分析1隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法1.1設(shè)計(jì)方法隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種隨機(jī)排列的完全區(qū)組的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。第十章

隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)分析1隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方81其方法是：根據(jù)局部控制的原理，將試驗(yàn)的所有供試單元先按重復(fù)劃分成非處理?xiàng)l件相對(duì)一致的若干單元組，每一組的供試單元數(shù)與試驗(yàn)的處理數(shù)相等。這樣的單元組叫做區(qū)組（block）。然后分別在各區(qū)組內(nèi)，用隨機(jī)的方法將各個(gè)處理逐個(gè)安排于各供試單元中。其方法是：根據(jù)局部控制的原理，將試驗(yàn)的所有供試單元先82例：紅碎茶加工中的通氣發(fā)酵試驗(yàn)，因素為發(fā)酵時(shí)間A，有5個(gè)水平,k=5：A1(30’），A2（50’），A3（70’），A4（90’），A5（120’），試驗(yàn)?zāi)康氖菑母魈幚碇姓页鲎钸m的發(fā)酵時(shí)間。試驗(yàn)設(shè)4次重復(fù)（r-4）。本試驗(yàn)中多數(shù)非處理?xiàng)l件都能被控制為相對(duì)一致，只是用來揉切茶葉的4臺(tái)轉(zhuǎn)子機(jī)是不同型號(hào)的。因此采用隨機(jī)區(qū)組法來安排本試驗(yàn)。例：紅碎茶加工中的通氣發(fā)酵試驗(yàn)，因素為發(fā)酵時(shí)間A，有5個(gè)水平83第七章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法課件84例10－23在蛋糕加工工藝研究中，欲考察不同食品添加劑對(duì)各種配方蛋糕質(zhì)量的影響而進(jìn)行試驗(yàn)。本試驗(yàn)有2個(gè)因素，配方因素A有4個(gè)水平，A1，A2，A3，A4（a=4）；食品添加劑因素B有3個(gè)水平，B1，B2，B3(b=3)。設(shè)3次重復(fù)(r=3）。例10－23在蛋糕加工工藝研究中，欲考察不同食品添加劑對(duì)各種85第七章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法課件86隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)特點(diǎn)1、符合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的三項(xiàng)原則；2、設(shè)計(jì)方法機(jī)動(dòng)靈活；3、試驗(yàn)實(shí)施中的試驗(yàn)控制較易進(jìn)行；4、試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析簡單易行；5、試驗(yàn)的韌性好隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)特點(diǎn)87隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)缺點(diǎn)只能消除區(qū)組間差異帶來的影響，而不能分辨出區(qū)組內(nèi)的差異。當(dāng)處理數(shù)太多時(shí)，一個(gè)區(qū)組內(nèi)試驗(yàn)單元就多，對(duì)其進(jìn)行非處理?xiàng)l件控制的難度相應(yīng)增大。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)缺點(diǎn)88小測(cè)驗(yàn)小測(cè)驗(yàn)893、我院學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間，測(cè)定了4種葡萄干的含水量，其結(jié)果見表1。計(jì)算：（1）列出方差分析表，判斷各處理間是否達(dá)到了顯著性差異。（2）如果各處理間達(dá)到了顯著性差異，采用LSD法進(jìn)行多重比較，并列出多重比較表（三角形表法）。3、我院學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間，測(cè)定了4種葡萄干的含水量，其結(jié)果905、采用分光光度法測(cè)定蘆丁含量時(shí)，為建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)得蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品的含量和吸光度具有下表所列關(guān)系。計(jì)算：（1）y對(duì)x的線性回歸方程.（2）計(jì)算相關(guān)系數(shù)。5、采用分光光度法測(cè)定蘆丁含量時(shí)，為建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)得蘆丁標(biāo)91第八章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法第八章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法921試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義和任務(wù)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要分支，是進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具。

試驗(yàn)研究可分為試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)實(shí)施、收集資料、整理資料和分析資料等步驟。1試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述93

試驗(yàn)設(shè)計(jì):是指整個(gè)研究課題的設(shè)計(jì)，包括:課題的確定試驗(yàn)方案的擬定試驗(yàn)材料的選擇和分組資料收集統(tǒng)計(jì)分析方法狹義的試驗(yàn)設(shè)計(jì)：是指重復(fù)數(shù)的確定、對(duì)試驗(yàn)材料的選擇與分組。就是研究安排試驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的一門學(xué)問。試驗(yàn)設(shè)計(jì):是指整個(gè)研究課題的設(shè)計(jì)，包括:94

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)研究工作之前，合理地安排試驗(yàn)；有效地控制試驗(yàn)誤差干擾；力求用較少的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，最大限度地獲得豐富而可靠的資料；充分利用和科學(xué)分析獲取的試驗(yàn)信息；能明確回答研究項(xiàng)目所提出的問題和盡快獲得最優(yōu)方案。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)951.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)的作用可以分清試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的大小順序，找出主要因素，抓住主要矛盾。了解試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的規(guī)律性。了解試驗(yàn)因素之間相互影響的情況?？奢^快地找出最優(yōu)生產(chǎn)條件和工藝條件，確定最優(yōu)方案，預(yù)估或控制一定條件下的試驗(yàn)指標(biāo)值及其波動(dòng)范圍。正確估計(jì)、有效控制和降低試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)的精度。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析，明確進(jìn)一步研究的方向。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)的作用961.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容

完全隨機(jī)設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)均勻設(shè)計(jì)回歸正交設(shè)計(jì)回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)等

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容972基本概念2.1試驗(yàn)指標(biāo)在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，選定的用來衡量或考核試驗(yàn)效果的質(zhì)量特性稱為試驗(yàn)指標(biāo)。

定量指標(biāo)和定性指標(biāo)單指標(biāo)試驗(yàn)和多指標(biāo)試驗(yàn)2基本概念982.2試驗(yàn)因素試驗(yàn)中，凡對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能產(chǎn)生影響的原因或要素，都稱為因素，也稱因子。試驗(yàn)中所研究的影響試驗(yàn)指標(biāo)的因素稱為試驗(yàn)因素，通常用大寫字母A，B，C…·”表示。把除試驗(yàn)因素外其他所有對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)有影響的因素稱為條件因素，又稱試驗(yàn)條件。單因素試驗(yàn)、雙因素試驗(yàn)、多因素試驗(yàn)2.2試驗(yàn)因素992.3因素水平

試驗(yàn)因素所處的各種狀態(tài)稱為因素水平，簡稱水平。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，1個(gè)因素選幾個(gè)水平，就稱該因素為幾個(gè)水平因素。各因素不同水平用表示因素的字母加足標(biāo)1，2，3，…的方法來表示。如A1，A2；B1、B2、B3表表示。因素的水平，有的可用具體數(shù)值表示，如10℃、20℃、30℃；4kg

、5kg、kg6。

2.3因素水平1002.4試驗(yàn)處理

試驗(yàn)處理，是指事先設(shè)計(jì)好的實(shí)施在試驗(yàn)單位上的一種具體措施。在單因素試驗(yàn)中，試驗(yàn)的1個(gè)水平就是1個(gè)處理。在多因素試驗(yàn)中，由于因素和水平較多，可以形成若干個(gè)水平組合，每個(gè)水平組合就是1個(gè)處理2.4試驗(yàn)處理1012.5試驗(yàn)單位

在試驗(yàn)中能接受不同試驗(yàn)處理的試驗(yàn)載體叫做試驗(yàn)單位（試驗(yàn)單元）。

2.6重復(fù)在1個(gè)試驗(yàn)中，將1個(gè)處理實(shí)施在2個(gè)或2個(gè)以上的試驗(yàn)單位上稱為重復(fù)。1個(gè)處理實(shí)施的試驗(yàn)單位數(shù)稱為處理的重復(fù)數(shù)，或者說某個(gè)水平組合重復(fù)n次試驗(yàn)，這個(gè)處理的重復(fù)數(shù)就是重復(fù)數(shù)。2.5試驗(yàn)單位1022.7全面試驗(yàn)對(duì)所選取的試驗(yàn)因素的所有水平組合全部實(shí)施1次以上的試驗(yàn)稱全面試驗(yàn)。如3因素試驗(yàn)，每個(gè)因素取3個(gè)水平時(shí)，有27種試驗(yàn)處理；倘若是4因素試驗(yàn)，每因素取4個(gè)水平，則有44=256種試驗(yàn)處理，這在實(shí)踐中是做不到的。因此，全面試驗(yàn)是有局限性的，它只適用于因素和水平數(shù)目均不太多的試驗(yàn)。2.7全面試驗(yàn)1032.8部分實(shí)施

部分實(shí)施也叫部分試驗(yàn)，從全部試驗(yàn)處理中選取部分有代表性的處理進(jìn)行試驗(yàn)，如正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和均勻設(shè)計(jì)都是部分實(shí)施。部分實(shí)施可使試驗(yàn)規(guī)模大為縮小。如一個(gè)4因素5水平試驗(yàn)，全面試驗(yàn)至少需進(jìn)行625次試驗(yàn)，而用均勻設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)，僅需5次試驗(yàn)。2.8部分實(shí)施104

3食品試驗(yàn)研究的主要內(nèi)容為了試制新產(chǎn)品，改革舊工藝，降低物料消耗，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，往往需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)。試驗(yàn)最終都是為了找出在某種條件下最合理的工藝條件或設(shè)計(jì)參數(shù)，從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量或工程質(zhì)量的目的。

1053.1食品的線性質(zhì)量研究和非線性質(zhì)量研究

線性質(zhì)量研究:是指食品制造過程中的質(zhì)量研究方法，線性質(zhì)量研究方法是通過對(duì)生產(chǎn)工序的合理診斷、調(diào)節(jié)、改善與檢查，使生產(chǎn)工序的質(zhì)量達(dá)到效果好、費(fèi)用低的目的。

3.1食品的線性質(zhì)量研究和非線性質(zhì)量研究106

非線性質(zhì)量研究:方法的重點(diǎn)是在食品開發(fā)過程中緊密地把專業(yè)知識(shí)和統(tǒng)計(jì)分析結(jié)合起來，在保證達(dá)到食品質(zhì)量特性的前提下，充分利用各種設(shè)計(jì)參數(shù)與食品特性的非線性關(guān)系，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和允許誤差設(shè)計(jì)的三段優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，從設(shè)計(jì)上控制食品的輸出特性和質(zhì)量波動(dòng)或出于經(jīng)濟(jì)考慮，在不壓縮原材料質(zhì)量波動(dòng)的情況下，仍然保證食品特性的一種穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

非線性質(zhì)量研究:方法的重點(diǎn)是在食品開發(fā)過程中緊密1073.2食品質(zhì)量研究的幾個(gè)階段食品質(zhì)量研究大體可分為以下幾個(gè)階段：a.食品規(guī)劃階段根據(jù)市場(chǎng)的需要決定食品的功能和價(jià)格b.食品設(shè)計(jì)階段可分為3個(gè)步驟：系統(tǒng)設(shè)計(jì):決定食品的結(jié)構(gòu)和材料。參數(shù)設(shè)計(jì):找出食品最佳性狀的工藝條件和參數(shù)組合。允許誤差設(shè)計(jì):決定食品質(zhì)量的適當(dāng)?shù)墓罘秶?.2食品質(zhì)量研究的幾個(gè)階段108c.工藝設(shè)計(jì)階段由工藝人員決定采用何種原料、何種加工設(shè)備、怎樣的加工工序等.d.生產(chǎn)制造階段主要是對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)的動(dòng)態(tài)管理，包括工序的診斷、調(diào)節(jié)及改善食品的檢查設(shè)計(jì)。e.食品的銷售階段主要是搞好市場(chǎng)銷售服務(wù)及市場(chǎng)信息的收集、調(diào)查和分析。c.工藝設(shè)計(jì)階段1093.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和允許誤差設(shè)計(jì)a.系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)又稱傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，是依靠專業(yè)技術(shù)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。例如要開發(fā)設(shè)計(jì)某種食品，根據(jù)食品的質(zhì)量要求，對(duì)于原料、包裝、加工工藝等的選擇都是由專業(yè)技術(shù)人員決定的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量完全取決于專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)水平高低。3.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和允許誤差設(shè)計(jì)110b.參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)是一種非線性設(shè)計(jì)，它是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，正交回歸試驗(yàn)、均勻試驗(yàn)和混料試驗(yàn)以及與其配套的統(tǒng)計(jì)分析方法來研究各種參數(shù)組合與食品質(zhì)量特性的非線性關(guān)系，以便找出特性波動(dòng)最小的最佳參數(shù)組合。所以又稱為參數(shù)組合的中心值設(shè)計(jì)。b.參數(shù)設(shè)計(jì)111c．允許誤差設(shè)計(jì)就是通過研究多種允許誤差(包括產(chǎn)品與原材料兩方面的允許誤差)范圍與質(zhì)量研究費(fèi)用的關(guān)系進(jìn)而對(duì)食品質(zhì)量和成本進(jìn)行綜合平衡。c．允許誤差設(shè)計(jì)1124食品試驗(yàn)的基本要求和注意事項(xiàng)4.1基本要求a.要用系統(tǒng)工程思想指導(dǎo)試驗(yàn)研究

所謂系統(tǒng)，就是一系列互有關(guān)聯(lián)的事物。把事物作為一個(gè)系統(tǒng)的組成部分來看，就是系統(tǒng)思想。按系統(tǒng)思想來分析事物，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來表達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間定性定量的關(guān)系，并求出最佳方案，就是所謂系統(tǒng)分析。將系統(tǒng)分析所得到的結(jié)論付諸實(shí)施就是系統(tǒng)工程學(xué)。4食品試驗(yàn)的基本要求和注意事項(xiàng)113b.要注重試驗(yàn)研究的效度試驗(yàn)的結(jié)果能反映所考察的因素與試驗(yàn)指標(biāo)間真實(shí)關(guān)系的程度稱為試驗(yàn)的效度。試驗(yàn)的效度可以從兩方面看：一是內(nèi)在效度，指試驗(yàn)是否真的引起顯著性差異，也就是要強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)的重演性。內(nèi)在效度高、重演性就好。它可以通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)而得到提高；

二是外在效度，指試驗(yàn)的結(jié)果能推廣到什么范圍，亦即強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)的代表性問題。試驗(yàn)成果推廣范圍越廣，其代表性就越強(qiáng)。b.要注重試驗(yàn)研究的效度114c.要認(rèn)真實(shí)施試驗(yàn)研究的全過程試驗(yàn)的過程實(shí)際上可歸結(jié)為設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、檢查、處理4個(gè)階段。在試驗(yàn)的設(shè)計(jì)階段要明確試驗(yàn)的目的性，研究設(shè)計(jì)的周密性與科學(xué)性。要具體回答好6個(gè)問題，即：

為何干(必要性)?干什么(目的)?何處干(地點(diǎn))?何時(shí)干(時(shí)間)?誰來干(承擔(dān)者)?怎么干(方法)?c.要認(rèn)真實(shí)施試驗(yàn)研究的全過程115在試驗(yàn)階段，應(yīng)注意條件的一致性，確保操作的正確性，具體可從操作者、材料、方法、管理方面著手。在檢查階段，要抓樣本的代表性，判斷數(shù)據(jù)的可靠性。要做到真實(shí)、合理、可靠、可信。在處理階段，要分析結(jié)果的可信性，考察結(jié)論的重演性。要手、心、腦并用。通過分析掌握信息、論證假設(shè)、判斷總體，指導(dǎo)實(shí)踐。在試驗(yàn)階段，應(yīng)注意條件的一致性，確保操作的正確性，具體可從操1164.2注意事項(xiàng)進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，至少應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a.要積極地駕馭試驗(yàn)進(jìn)行每一個(gè)試驗(yàn)都要有整體觀念、系統(tǒng)思想，要把其當(dāng)做“整機(jī)”的“零件”，考慮到組裝的需要。為試驗(yàn)而做試驗(yàn)，毫無意義。b.要注意試驗(yàn)?zāi)康氖欠衩鞔_

沒有明確的目的，就談不上科學(xué)周密的設(shè)計(jì)。未經(jīng)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)是無用的試驗(yàn)。對(duì)課題缺乏深刻的認(rèn)識(shí)，就難以明確試驗(yàn)的目的。4.2注意事項(xiàng)117c.試驗(yàn)管理是否嚴(yán)格試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是對(duì)整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)管理。試驗(yàn)管理的重點(diǎn)是控制條件、規(guī)范操作和準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)。d.要注意試驗(yàn)過程中的觀察進(jìn)行一次試驗(yàn)，機(jī)會(huì)難得，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)難得。要注意觀察試驗(yàn)過程中的每一細(xì)節(jié)，要詳審細(xì)察、善疑多思。觀察時(shí)，既能夠捕捉預(yù)定事物，又要保持警覺，善于捕捉異?，F(xiàn)象。新的發(fā)現(xiàn)往往出自“異?！薄.試驗(yàn)管理是否嚴(yán)格118e.設(shè)計(jì)與分析應(yīng)并重任何成功的試驗(yàn)都始于設(shè)計(jì)而終于分析。在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)，必須考慮到與之配套的統(tǒng)計(jì)分析方法。設(shè)計(jì)的缺陷是“先天不足”，分析的草率是“后天不足”。f.要?jiǎng)?wù)真求實(shí)，應(yīng)即時(shí)檢查核對(duì)、整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集、記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)要堅(jiān)持實(shí)事求是，不要有意無意地讓數(shù)據(jù)染上主觀的色彩，對(duì)于本質(zhì)上具有“意外”意義的數(shù)據(jù)非當(dāng)不能舍棄，相反更需要加以詳細(xì)記載，以便分析。e.設(shè)計(jì)與分析應(yīng)并重119g.要特別注意，實(shí)際的事實(shí)與對(duì)事實(shí)的解釋完全是兩碼事,解釋的謬誤比試驗(yàn)的謬誤更易把人引入歧途。不應(yīng)隨意讓推理的進(jìn)程超越已有的事實(shí)。h.成功的試驗(yàn)是基本事件可以再現(xiàn)的試驗(yàn)所以，在驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，最重要的是注意觀察某事件是否發(fā)生，而不必要求樣本空間中某一特定數(shù)值一定出現(xiàn)。g.要特別注意，實(shí)際的事實(shí)與對(duì)事實(shí)的解釋完全是兩碼事,解釋的1205．試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，為了盡量減少試驗(yàn)誤差，就必須嚴(yán)格控制試驗(yàn)干擾。試驗(yàn)干擾:是指那些可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，但是在試驗(yàn)中未加以考察，也未加以精確控制的條件因素。為保證試驗(yàn)結(jié)果的精確度，各種試驗(yàn)組合處理必須在基本均勻一致的條件因素下進(jìn)行，應(yīng)盡量控制或消除試驗(yàn)干擾的影響。進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)的3個(gè)基本原則——重復(fù)、隨機(jī)化、局部控制。5．試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則1215.1重復(fù)原則所謂重復(fù)，是指在試驗(yàn)中每種處理至少進(jìn)行2次以上。重復(fù)試驗(yàn)是估計(jì)和減小隨機(jī)誤差的基本手段。由于隨機(jī)誤差是客觀存在的和不可避免的，只有在同一條件下重復(fù)試驗(yàn)，才能利用同一條件下取得的多個(gè)數(shù)據(jù)的差異，把隨機(jī)誤差估計(jì)出來。多次重復(fù)試驗(yàn)的平均值的隨機(jī)誤差比單次試驗(yàn)值的隨機(jī)誤差小。5.1重復(fù)原則1225.2隨機(jī)化原則在試驗(yàn)中，每一個(gè)處理及每一個(gè)重復(fù)都有同等的機(jī)會(huì)被安排在某一特定的空間和時(shí)問環(huán)境中，以消除某些處理或其重復(fù)可能占有的“優(yōu)勢(shì)”或“劣勢(shì)”，保證試驗(yàn)條件在空間和時(shí)間上的均勻性。

隨機(jī)化可有效排除非試驗(yàn)因素的干擾，從而可正確、無偏地估計(jì)試驗(yàn)誤差，并可保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性和隨機(jī)性，以滿足統(tǒng)計(jì)分析的基本要求。5.2隨機(jī)化原則1235.3局部控制局部控制是指在試驗(yàn)時(shí)采取一定的技術(shù)措施方法減少非試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。做一項(xiàng)試驗(yàn)，總是希望試驗(yàn)條件基本上保持一致。這樣得到的試驗(yàn)結(jié)果才可以直接看成試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響情況，因素的不同水平之間才具有可比性。反之，就會(huì)引人系統(tǒng)誤差。5.3局部控制1246試驗(yàn)計(jì)劃與方案6.1試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行任何一項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)，在試驗(yàn)前必須制訂一個(gè)科學(xué)、全面的試驗(yàn)計(jì)劃書，以便使該項(xiàng)研究工作能夠有計(jì)劃、有目的地順利開展，從而保證試驗(yàn)任務(wù)的完成。雖然科研項(xiàng)目的種類、大小有所不同，但試驗(yàn)計(jì)劃的內(nèi)容一般可概括為以下幾個(gè)方面：6試驗(yàn)計(jì)劃與方案1256.1.1課題名稱、試驗(yàn)?zāi)康目蒲姓n題的選擇是整個(gè)研究工作的第一步，也是最為重要的一步。科學(xué)研究的基本要求是探新、創(chuàng)新。研究課題的來源不外乎兩個(gè)方面。一方面是國家(包括省、市、區(qū))指定的項(xiàng)目。另一方面是研究人員選定的課題。這就首先應(yīng)該明確“為什么要進(jìn)行這項(xiàng)科學(xué)研究”，亦即通過此項(xiàng)研究達(dá)到的目的是什么，解決什么問題，以及在科研生產(chǎn)中的效果如何。

6.1.1課題名稱、試驗(yàn)?zāi)康?26選題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)重要性：理論性研究著重看所選課題在未來學(xué)科發(fā)展上的重要性；而應(yīng)用性研究則著重看其對(duì)未來生產(chǎn)發(fā)展的作用和潛力。(2)必要性和實(shí)用性。要著眼于食品科學(xué)研究和生產(chǎn)中急需解決的問題，適當(dāng)考慮長遠(yuǎn)或不久將來可能出現(xiàn)的問題。(3)先進(jìn)性和創(chuàng)新性。在了解國內(nèi)外在該研究領(lǐng)域的進(jìn)展、水平等基礎(chǔ)上，選擇前人未解決或未完全解決的問題，以期在理論、觀點(diǎn)、方法或應(yīng)用等方面有所突破。新穎(4)可行性。即完成科研課題的可能性。(資源、條件、團(tuán)隊(duì)、基礎(chǔ)工作)選題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1276.1.2研究依據(jù)、內(nèi)容及預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

課題明確后，通過查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料，闡明項(xiàng)目的科學(xué)意義和應(yīng)用前景、國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)、理論依據(jù)、特色、創(chuàng)新之處。詳細(xì)說明項(xiàng)目的具體研究內(nèi)容和重點(diǎn)解決的問題，以及取得成果后應(yīng)用推廣計(jì)劃，預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及預(yù)期的技術(shù)或理論水平等。

6.1.2研究依據(jù)、內(nèi)容及預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)1286.1.3試驗(yàn)方案、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

試驗(yàn)方案是全部試驗(yàn)工作的核心部分，主要包括研究的因素、水平的確定。方案確定后要結(jié)合試驗(yàn)條件確定合適的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，通過設(shè)計(jì)使方案進(jìn)一步具體化。6.1.3試驗(yàn)方案、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法1296.1.4受試材料的數(shù)量及要求受試材料即受試對(duì)象。首先應(yīng)當(dāng)明確受試對(duì)象所組成的研究總體，而后正確選擇受試材料。受試材料選擇的正確與否直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)論的正確性。因此，受試材料力求均勻一致，應(yīng)明確規(guī)定受試材料的入選標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)。6.1.4受試材料的數(shù)量及要求1306.1.5試驗(yàn)記錄的項(xiàng)目與要求

為收集分析結(jié)果需要的各方面的資料，事先應(yīng)以表格的形式列出需要觀察的指標(biāo)與要求。

6.1.6試驗(yàn)結(jié)果分析方法、經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益的估算

試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)各階段取得的資料要進(jìn)行整理分析，所以要明確應(yīng)采用的統(tǒng)計(jì)分析方法。每一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)都有相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法。分析方法不正確，必然會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。同時(shí)，應(yīng)估算研究成果可能獲得的經(jīng)濟(jì)的或社會(huì)的效益。

6.1.5試驗(yàn)記錄的項(xiàng)目與要求1316.1.7已具備的條件和研究進(jìn)度安排已具備的條件主要包括過去的研究工作基礎(chǔ)或預(yù)試情況，現(xiàn)有的主要儀器設(shè)備，研究技術(shù)人員及協(xié)作條件，經(jīng)費(fèi)情況等。研究進(jìn)度安排可根據(jù)不同內(nèi)容按日期、分階段進(jìn)行安排，定期寫出總結(jié)報(bào)告。

6.1.8試驗(yàn)所需要的條件除已具備的條件外，本試驗(yàn)尚需的條件，如經(jīng)費(fèi)、藥品、試劑、儀器設(shè)備的數(shù)量和要求等。6.1.7已具備的條件和研究進(jìn)度安排1326.1.9參加研究人員的分工一般分為主持人、主研人、參加人。課題組成人員應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，確保試驗(yàn)研究的連續(xù)性、穩(wěn)定性、完整性。

6.1.10試驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)和工作人員

6.1.11成果鑒定及發(fā)表學(xué)術(shù)論文召開鑒定會(huì)議，撰寫學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、發(fā)表研究成果。闡明事物的內(nèi)在規(guī)律，提出自己的見解、新的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)或新的研究內(nèi)容，將研究引向深入。6.1.9參加研究人員的分工1336.2試驗(yàn)方案6.2.1試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案是根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵蠖鴶M定的進(jìn)行比較的一組試驗(yàn)處理的總稱。主要包括試驗(yàn)因素的選擇、水平的確定等內(nèi)容。試驗(yàn)方案按其試驗(yàn)因素的多少可區(qū)分為以下3類6.2試驗(yàn)方案134(1)單因素試驗(yàn)方案單因素試驗(yàn)：是指在整個(gè)試驗(yàn)中只變更、比較1個(gè)試驗(yàn)因素的不同水平，其他作為試驗(yàn)條件的因素均嚴(yán)格控制一致的試驗(yàn)。

(2)多因素試驗(yàn)方案多因素試驗(yàn)：是指同一試驗(yàn)方案中包含2個(gè)或2個(gè)以上的試驗(yàn)因素，各個(gè)因素都分為不同水平，其他試驗(yàn)條件均應(yīng)嚴(yán)格控制一致的試驗(yàn)。(1)單因素試驗(yàn)方案135①完全方案

完全方案中包括各試驗(yàn)因素不同水平的一切可能組合。這些組合全部參加試驗(yàn)-全面試驗(yàn)。全面試驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫慕沂臼挛锏膬?nèi)部規(guī)律。處理數(shù)等于各試驗(yàn)因素?cái)?shù)數(shù)的乘積。缺點(diǎn)是在處理數(shù)較多，特別是因素個(gè)數(shù)和水平數(shù)較多時(shí)，方案過于龐大，在人力、物力、財(cái)力和場(chǎng)地等方面，一般難以承受。

②不完全方案在全部水平組合中挑選部分有代表性的水平組合獲得的方案稱為不完全方案。多因素試驗(yàn)的目的一般在于明確各試驗(yàn)因素的相對(duì)重要性和相互作用，并從中選出1個(gè)或幾個(gè)最優(yōu)水平組合。

①完全方案136(3)綜合性試驗(yàn)方案是一種多因素試驗(yàn)，是將若干因素的某些水平結(jié)合在一起形成少數(shù)幾個(gè)水平組合。目的在于探討一系列供試因素某些水平組合的綜合作用，而不在于檢測(cè)因素的單獨(dú)作用和相互作用。單因素和多因素試驗(yàn)常是分析性的試驗(yàn)；綜合性試驗(yàn)則是在對(duì)于起主導(dǎo)作用的那些因素及其相互關(guān)系基本弄清楚的基礎(chǔ)上設(shè)置的試驗(yàn)。它的水平組合是一系列經(jīng)過實(shí)踐初步證實(shí)的優(yōu)良水平的配套。

(3)綜合性試驗(yàn)方案1376.2.2擬訂試驗(yàn)方案的要點(diǎn)擬定一個(gè)正確的試驗(yàn)方案，應(yīng)認(rèn)真考慮以下幾方面的問題。(1)圍繞試驗(yàn)的目的，明確通過試驗(yàn)要解決的問題。擬訂試驗(yàn)方案前應(yīng)通過回顧以往研究的進(jìn)展、調(diào)查交流、文獻(xiàn)檢索等明確為達(dá)到本試驗(yàn)的目的需解決的主要的、關(guān)鍵的問題是什么，形成對(duì)所研究主題及外延的設(shè)想，使待擬訂的方案能針對(duì)主題確切而有效地解決問題。

6.2.2擬訂試驗(yàn)方案的要點(diǎn)138(2)根據(jù)試驗(yàn)的目的、任務(wù)和條件確定試驗(yàn)因素。選擇對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響較大的關(guān)鍵因素、尚未完全掌握其規(guī)律的因素和未曾考察過的因素。供試因素一般不宜過多，應(yīng)該抓住一兩個(gè)或少數(shù)幾個(gè)主要因素解決關(guān)鍵問題。可將試驗(yàn)分為兩階段進(jìn)行。即先作單因素的預(yù)備試驗(yàn)，再精選因素和水平進(jìn)行正規(guī)試驗(yàn)。預(yù)備試驗(yàn)常采用較多的處理數(shù)，較少或不設(shè)重復(fù)；正規(guī)試驗(yàn)則精選因素和水平，設(shè)置較多的重復(fù)。單因素試驗(yàn)?zāi)芙鉀Q的問題，就不用多因素試驗(yàn)。

(2)根據(jù)試驗(yàn)的目的、任務(wù)和條件確定試驗(yàn)因素。139

(3)根據(jù)試驗(yàn)因素性質(zhì)適當(dāng)確定水平大小及間隔一般試驗(yàn)因素有“質(zhì)性”和“量性”之分，“質(zhì)性”有多少種就取多少個(gè)水平。如不同原材料、添加劑的種類，不同生產(chǎn)工藝、不同生產(chǎn)線、不同包裝方式等?！傲啃浴睉?yīng)認(rèn)真考慮其控制范圍及水平間隔。如溫度、時(shí)間、壓力、某種添加劑的添加量等，應(yīng)確定其所應(yīng)控制的范圍及在該范圍內(nèi)確定幾個(gè)水平點(diǎn)、如何設(shè)置水平間隔等。(3)根據(jù)試驗(yàn)因素性質(zhì)適當(dāng)確定水平大小及間隔140

①水平數(shù)目要適當(dāng)

水平數(shù)目過多，難以反映出各水平間的差異，加大了處理數(shù)；水平數(shù)目太少又容易漏掉一些好的信息，使結(jié)果分析的不全面水平數(shù)目一般不能少于3個(gè)，最好包括對(duì)照采用5個(gè)水平點(diǎn)。②水平范圍及問隔大小要合理原則是試驗(yàn)指標(biāo)靈敏，水平間隔應(yīng)小些，反之應(yīng)大些。要盡可能把水平值取在最佳區(qū)域或接近最佳區(qū)域。①水平數(shù)目要適當(dāng)141③要以正確方法設(shè)置水平間隔：等差法:是指試驗(yàn)因素水平間隔是等差的。

等比法:是指因素水平的間隔是等比的。

0.618法:是以試驗(yàn)因素水平的上限與下限為2個(gè)端點(diǎn)，以上限與下限之差與0．618的乘積為水平間隔從兩端向中間展開的。

隨機(jī)法:是指因素水平排列隨機(jī)，各水平的數(shù)量大小無一定關(guān)系。③要以正確方法設(shè)置水平間隔：142

(4)正確選擇試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)效應(yīng)是試驗(yàn)因素作用于試驗(yàn)對(duì)象的反應(yīng)，通過試驗(yàn)觀察指標(biāo)顯示出來。在確定試驗(yàn)指標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：①選擇的指標(biāo)應(yīng)與研究的目的有本質(zhì)聯(lián)系，能確切地反映出試驗(yàn)因素的效應(yīng)。②選用客觀性較強(qiáng)的指標(biāo)，最好選用易于量化，即經(jīng)過儀器測(cè)量和檢驗(yàn)而獲得的指標(biāo)。③要考慮指標(biāo)的靈敏性與準(zhǔn)確性。④選擇指標(biāo)的數(shù)目要適當(dāng)。

(4)正確選擇試驗(yàn)指標(biāo)143(5)試驗(yàn)方案中必須設(shè)立作為比較標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照處理。空白對(duì)照、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照、試驗(yàn)對(duì)照，互為對(duì)照和自身對(duì)照等。陰性對(duì)照、陽性對(duì)照

(6)試驗(yàn)方案中應(yīng)注意比較間的惟一差異原則。除試驗(yàn)處理不同外，其他所有條件應(yīng)當(dāng)一致或相同。(7)擬訂試驗(yàn)方案時(shí)必須正確處理試驗(yàn)因素和試驗(yàn)條件間的關(guān)系。(8)預(yù)備試驗(yàn)。(5)試驗(yàn)方案中必須設(shè)立作為比較標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照處理。1447試驗(yàn)誤差及控制在試驗(yàn)中，由于各種因素的不同影響，使任何一個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)都包含有試驗(yàn)誤差。誤差的大小決定著試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確程度，直接影響著試驗(yàn)結(jié)果分析的可靠性。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一就是減少、控制試驗(yàn)誤差，從而提高對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析的精確性和判斷的準(zhǔn)確性。7試驗(yàn)誤差及控制1457.1試驗(yàn)誤差的來源a.試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料在質(zhì)量、純度、產(chǎn)地、批號(hào)的不一致，同一包裝內(nèi)的產(chǎn)品存在某種程度上的不均勻性。b．測(cè)試方法試驗(yàn)中所用化驗(yàn)、檢測(cè)等方法有時(shí)不能準(zhǔn)確反映被測(cè)對(duì)象化學(xué)體系的性質(zhì)，因而產(chǎn)生誤差，這種誤差也稱為方法誤差。其原因是方法不完善、樣品及試劑的性質(zhì)和反應(yīng)的特性所引起的。7.1試驗(yàn)誤差的來源146c.儀器設(shè)備及試劑由于所用儀器、試劑不合格或者所用的儀器的精度有限，長期使用造成儀器的磨損，儀器也可能未調(diào)整到最佳狀態(tài)等都將產(chǎn)生誤差。d.試驗(yàn)環(huán)境條件環(huán)境因素主要包括溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、光線、空氣中含塵量、電磁場(chǎng)、海拔高度和氣流等，構(gòu)成環(huán)境條件的這些因素是復(fù)雜多變的，設(shè)法控制。c.儀器設(shè)備及試劑147e．試驗(yàn)操作試驗(yàn)操作帶來的誤差是由操作人員引起的，是由于操作人員操作不正規(guī)或生理上的差異所造成的。在實(shí)際試驗(yàn)中，誤差的產(chǎn)生往往是由于多種因素綜合作用造成的，而這些因素之間存在著相互影響，情況比較復(fù)雜。第七章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與抽樣方法課件1487.2試驗(yàn)誤差的控制控制和消除試驗(yàn)干擾的主要方法就是嚴(yán)格遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)的3個(gè)基本原則。試驗(yàn)誤差可分為:即隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和疏忽誤差。

疏忽誤差是指明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差，又稱粗心誤差或過失誤差。原因主是技術(shù)不熟練，測(cè)量時(shí)不小心，突然干擾、操作人員粗心大意、操作不當(dāng)而造成。

7.2試驗(yàn)誤差的控制149疏忽誤差的控制加強(qiáng)測(cè)試人員的責(zé)任心；建立健全規(guī)章制度，訓(xùn)練技術(shù)人員使之具備測(cè)試人員應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)；嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，認(rèn)真細(xì)致把握每一環(huán)節(jié)，杜絕過失所致的差錯(cuò)。含有疏忽誤差的觀察值是異常值，計(jì)算時(shí)應(yīng)將其舍棄。疏忽誤差的控制1507.2.2系統(tǒng)誤差的控制測(cè)試過程中的系統(tǒng)誤差主要來源于測(cè)定方法本身、儀器或試劑和操作者3方面。一般檢測(cè)系統(tǒng)誤差若在誤差允許范圍內(nèi)，則不必校正。否則，可采用以下方法進(jìn)行校正。一是對(duì)照實(shí)驗(yàn)

(1)用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對(duì)照(2)用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照二是空白試驗(yàn)7.2.2系統(tǒng)誤差的控制1517.2.3隨機(jī)誤差的控制適當(dāng)增加樣本含量或處理的重復(fù)數(shù)可降低隨機(jī)誤差。在食品理化檢驗(yàn)中，重復(fù)測(cè)定某一樣品，取其平均值是減小隨機(jī)誤差的有效方法，測(cè)量次數(shù)越多，均值的隨機(jī)誤差越小。當(dāng)測(cè)定次數(shù)接近10次左右時(shí)，即使再增加測(cè)定次數(shù)，其精確度也無顯著性增加。7.2.3隨機(jī)誤差的控制1528完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是一種全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。最簡單的完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)和兩因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。

完全隨機(jī)設(shè)計(jì)有兩方面的含義：試驗(yàn)處理試驗(yàn)順序的隨機(jī)安排；試驗(yàn)材料的隨機(jī)分組。8完全隨機(jī)設(shè)計(jì)1538.1單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)順序的隨機(jī)安排

例：在無酒精啤酒的研究中，為了解麥芽汁的濃度對(duì)發(fā)酵液中雙乙酰生成量的影響，在其它條件一定的試驗(yàn)條件下，選定麥芽汁濃度為:6％（A1），10％（A2），12％（A3）3個(gè)水平，每個(gè)水平重復(fù)5次，進(jìn)行完全隨機(jī)化試驗(yàn)，尋找適宜的麥芽汁濃度。

8.1單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)154

本試驗(yàn)中，m=3，r=5，共進(jìn)行3×5=15次試驗(yàn)。這15次試驗(yàn)完全按隨機(jī)順序進(jìn)行，隨機(jī)化方法:抽簽的方法，隨機(jī)數(shù)字表完全隨機(jī)化單因素試驗(yàn)順序本試驗(yàn)中，m=3，r=5，共進(jìn)行3×5=15次試驗(yàn)。這155試驗(yàn)材料的隨機(jī)分組

例：要了解試驗(yàn)動(dòng)物每天經(jīng)口攝入不同量的某種有害物質(zhì)后的體癥反應(yīng)情況?，F(xiàn)將某有害物質(zhì)A按大鼠每天經(jīng)口攝入量不同分成A1，A2，A3，A4個(gè)水平，每個(gè)水平需用20只大鼠（雌雄各半）進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)材料的隨機(jī)分組156將雄鼠和雌鼠分別稱重，并按重量排序。

將雄鼠和雌鼠分別稱重，并按重量排序。157

單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果可用單向分組資料的方差分析的方法分析。在單因素試驗(yàn)中，各水平要重復(fù)多次，假定m個(gè)水平重復(fù)r次，則總共要進(jìn)行mr次試驗(yàn)。如果這個(gè)mr個(gè)試驗(yàn)的實(shí)施順序完全按隨機(jī)原則確定，這種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法就稱為單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，在這種設(shè)計(jì)方法中，重復(fù)和隨機(jī)化原則都得到了滿足。單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果可用單向分組資料的方158五、試驗(yàn)設(shè)計(jì)（本大題共1小題，滿分10分，只限漢語言學(xué)生做）在食品毒理學(xué)試驗(yàn)中，需將12只小鼠（雄鼠）分成4組，每個(gè)組3只。現(xiàn)已按小鼠重量將其編號(hào)排序，即1、2、3…11、12，試采用隨機(jī)數(shù)字法，將其分為A1、A2、A3、A4組，并根據(jù)分組過程填寫下表。附：隨機(jī)數(shù)字表（隨機(jī)數(shù)字一律用