2025年大學《生物統(tǒng)計學》專業(yè)題庫——動物行為學中的生物統(tǒng)計學方法考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題5分，共25分）1.請簡述在動物行為學研究中，重復測量數(shù)據(jù)和非獨立樣本數(shù)據(jù)分別具有哪些特點？這兩種數(shù)據(jù)類型在選用統(tǒng)計方法時有哪些主要區(qū)別？2.在動物行為學實驗中，研究者常常記錄動物選擇不同資源（如不同食物類型）的次數(shù)。若比較兩種食物類型A和B，分別記錄了10只鳥類在固定時間內(nèi)選擇A和B的次數(shù)，這些數(shù)據(jù)適合用哪些統(tǒng)計方法進行差異檢驗？請說明選擇理由，并簡述相應(yīng)假設(shè)檢驗的零假設(shè)。3.解釋什么是“統(tǒng)計顯著性”。在解釋一項動物行為研究的統(tǒng)計結(jié)果時，僅僅報告p值<0.05是否足夠？為什么？4.動物學研究者想探究某種藥物的劑量（低、中、高）是否會影響實驗小鼠探索新環(huán)境的速度（用進入新區(qū)域的次數(shù)/分鐘表示）。請設(shè)計一個合適的統(tǒng)計方法來分析這個問題，并簡要說明該方法的分析思路。5.研究者觀察到雄性競爭程度可能與后續(xù)的繁殖成功率有關(guān)。他們收集了10個社群中雄性的競爭行為頻率（每分鐘攻擊次數(shù)）和最終獲得的配偶數(shù)量。請判斷這兩種變量間的關(guān)系，并提出一種合適的統(tǒng)計方法來分析它們之間是否存在關(guān)聯(lián)。二、計算與分析題（每題10分，共30分）6.某研究比較了兩組（對照組和實驗組）大鼠在特定情境下的回避反應(yīng)時間（秒）。對照組n=8,平均反應(yīng)時間=5.2秒,標準差=1.1秒。實驗組n=8,平均反應(yīng)時間=3.8秒,標準差=0.9秒。假設(shè)數(shù)據(jù)近似服從正態(tài)分布且兩組方差齊性。請寫出進行獨立樣本t檢驗的公式中，計算t統(tǒng)計量的關(guān)鍵步驟，并說明如何根據(jù)計算結(jié)果判斷兩組反應(yīng)時間是否存在顯著差異（無需計算最終t值和p值）。7.研究者記錄了5只猴子在一個月內(nèi)每天吃某種水果的重量（克）。數(shù)據(jù)如下：15,18,16,20,17。請計算這組數(shù)據(jù)的均值、中位數(shù)和方差。簡要說明這三個統(tǒng)計量在此場景下的含義，并指出哪個統(tǒng)計量更能描述這組數(shù)據(jù)的集中趨勢，理由是什么？8.一項研究旨在分析溫度（°C）對某種昆蟲求偶行為頻率（次/小時）的影響。研究者在不同溫度下（10,15,20,25,30）記錄了昆蟲的求偶行為頻率，得到數(shù)據(jù)如下表所示（此處僅為示意，非真實數(shù)據(jù)）：溫度（°C）|求偶頻率（次/小時）------------|--------------------10|5,6,4,515|8,9,7,820|12,14,11,1325|15,17,16,1830|10,11,9,12假設(shè)分析顯示數(shù)據(jù)滿足方差分析要求。請寫出進行單因素方差分析的F統(tǒng)計量計算公式中，組間方差（MS_between）和組內(nèi)方差（MS_within）的基本計算思路。并解釋如果F檢驗結(jié)果顯著，下一步通常需要進行什么分析來確定具體哪些組間存在顯著差異。三、論述題（15分）9.在動物行為學研究中，研究者常需要記錄和分析動物的移動路徑或停留點分布。請結(jié)合具體的動物行為學例子，論述如何選擇合適的統(tǒng)計方法來分析這些數(shù)據(jù)？并說明在分析過程中需要考慮哪些因素，以及如何解釋統(tǒng)計結(jié)果以深化對動物行為的理解。試卷答案一、簡答題（每題5分，共25分）1.答案：重復測量數(shù)據(jù)來自同一組對象在不同時間點或不同條件下的測量，數(shù)據(jù)之間存在相關(guān)性。非獨立樣本數(shù)據(jù)來自不同組對象（或來源）的測量，數(shù)據(jù)之間相互獨立。選用統(tǒng)計方法時，重復測量數(shù)據(jù)常用配對樣本t檢驗、重復測量方差分析等，以利用數(shù)據(jù)間的相關(guān)性；非獨立樣本數(shù)據(jù)常用獨立樣本t檢驗、完全隨機設(shè)計方差分析、卡方檢驗等，假設(shè)數(shù)據(jù)獨立。解析思路：首先要明確重復測量數(shù)據(jù)和非獨立樣本數(shù)據(jù)的定義核心——數(shù)據(jù)間的依賴性或獨立性。這是選擇統(tǒng)計方法的基礎(chǔ)。配對/重復測量方法利用了數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系來提高統(tǒng)計效力，而非獨立樣本方法則假設(shè)數(shù)據(jù)來源獨立，適用于比較不同群體。2.答案：適合使用卡方檢驗（Chi-squaretest）或費舍爾精確檢驗（Fisher'sexacttest）。選擇理由：記錄的“選擇次數(shù)”屬于分類數(shù)據(jù)（計數(shù)數(shù)據(jù)），卡方檢驗用于分析分類數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性或擬合優(yōu)度。若樣本量較?。ㄈ鏽<30或1/2n<5條件不滿足），可選用費舍爾精確檢驗。零假設(shè)H0：兩種食物類型A和B被鳥類選擇的次數(shù)沒有顯著差異（即選擇比例相同或關(guān)聯(lián)性為零）。解析思路：識別數(shù)據(jù)類型是關(guān)鍵。鳥類選擇食物次數(shù)是離散的計數(shù)，屬于分類變量。因此，最適合檢驗其差異或關(guān)聯(lián)性的非參數(shù)檢驗是卡方檢驗或精確檢驗。同時要寫出零假設(shè)的具體內(nèi)容，通常表述為“無差異”或“無關(guān)聯(lián)”。3.答案：統(tǒng)計顯著性（p-value<0.05）表示觀察到的數(shù)據(jù)差異（或關(guān)聯(lián)）很可能是偶然發(fā)生的概率小于5%。它僅說明差異的概率性，并不表示差異的大小、實際重要性或效應(yīng)量。僅僅報告p值不足夠，還需要結(jié)合效應(yīng)量（EffectSize）來評估差異的實際意義，并考慮研究背景、樣本量、測量工具的信度和效度等。解析思路：解釋p值的含義是基礎(chǔ)。強調(diào)p值只是概率，不能直接反映研究發(fā)現(xiàn)的實際價值。指出效應(yīng)量和實際意義的重要性，是科學報告的完整要求。4.答案：適合使用單因素方差分析（One-wayANOVA）。分析思路：首先檢驗數(shù)據(jù)是否滿足方差分析的前提（如正態(tài)性、方差齊性）。若滿足，計算各組的均值和總體均值，計算組間平方和（SS_between）、組內(nèi)平方和（SS_within），進而得到組間均方（MS_between=SS_between/df_between）和組內(nèi)均方（MS_within=SS_within/df_within）。最后計算F統(tǒng)計量（F=MS_between/MS_within），將其與臨界F值比較或計算p值，判斷不同劑量組間的平均探索速度是否存在顯著差異。若F檢驗顯著，可進行事后檢驗（如TukeyHSD）確定哪些具體組間存在差異。解析思路：明確因變量（探索速度）是連續(xù)的，自變量（藥物劑量）是分類且只有一個因素（單因素），符合方差分析的應(yīng)用場景。概述方差分析的基本計算流程（均值、平方和、均方、F值）和后續(xù)分析步驟（事后檢驗）。5.答案：雄性競爭程度（攻擊頻率/分鐘）是連續(xù)變量，繁殖成功率（配偶數(shù)量）通常也是連續(xù)變量或可以視為計數(shù)變量（如配偶數(shù)）。兩者之間可能存在線性關(guān)系。合適的統(tǒng)計方法包括：Pearson相關(guān)系數(shù)（若兩個變量均服從正態(tài)分布且關(guān)系線性）或Spearman秩相關(guān)系數(shù)（若不滿足正態(tài)分布或關(guān)系非線性，但趨勢一致）。分析目的是檢驗兩者是否存在顯著的相關(guān)關(guān)系。解析思路：首先判斷兩個變量的類型。然后根據(jù)變量類型和分布特征選擇合適的相關(guān)系數(shù)。Pearson適用于正態(tài)線性關(guān)系，Spearman適用于更廣泛的情況（非正態(tài)、非線性但單調(diào)）。目標是檢驗相關(guān)性是否顯著。二、計算與分析題（每題10分，共30分）6.答案：計算獨立樣本t檢驗的t統(tǒng)計量，首先計算兩組的均值差（M1-M2），然后計算合并方差估計值（pooledvarianceestimate），公式為sp^2=[(n1-1)s1^2+(n2-1)s2^2]/(n1+n2-2)，其中s1^2和s2^2分別是兩組的樣本方差。接著計算標準誤差（StandardErrorofthedifference），公式為SE=sqrt(sp^2*(1/n1+1/n2))。最后計算t統(tǒng)計量，公式為t=(M1-M2)/SE。根據(jù)計算得到的t值和自由度（df=n1+n2-2）查找t分布表獲得p值，或使用統(tǒng)計軟件計算p值。若p<0.05（或根據(jù)研究設(shè)定的α水平），則拒絕零假設(shè)，認為兩組均值存在顯著差異。解析思路：寫出t檢驗的核心公式是關(guān)鍵。需要包含均值差、合并方差、標準誤和t統(tǒng)計量的計算公式。同時要說明如何利用t統(tǒng)計量進行假設(shè)檢驗判斷（與p值或臨界值比較）。7.答案：均值=(15+18+16+20+17)/5=16.8克；中位數(shù)=16.8克（排序后第3、4個數(shù)的平均）；方差s^2=[(15-16.8)^2+(18-16.8)^2+(16-16.8)^2+(20-16.8)^2+(17-16.8)^2]/(5-1)=5.76克^2。均值代表平均每天吃的重量，中位數(shù)也是平均重量，在此數(shù)據(jù)集中兩者相近，因為數(shù)據(jù)分布相對對稱。方差衡量每天吃水果重量的波動大小。均值更能描述集中趨勢，因為數(shù)據(jù)呈對稱分布。解析思路：按照定義分別計算均值、中位數(shù)和方差。解釋每個統(tǒng)計量的含義。比較均值和中位數(shù)，說明在何種情況下均值更優(yōu)作為集中趨勢的度量。8.答案：組間方差（MS_between）計算思路：先計算每個溫度組的均值（M1,M2,M3,M4,M5），然后計算總體均值（GrandMeanG）。MS_between=Σ(n_i*(M_i-G)^2)/k，其中n_i是第i組的樣本量，k是組數(shù)（5）。組內(nèi)方差（MS_within）計算思路：對每個組，計算其內(nèi)部每個數(shù)據(jù)點與組均值的偏差平方和（SS_i），然后SS_within=ΣSS_i。MS_within=SS_within/(N-k)，其中N是總樣本量（20），k是組數(shù)（5）。F統(tǒng)計量計算公式為F=MS_between/MS_within。若F檢驗顯著，通常需要進行事后多重比較（如TukeyHSD檢驗）來確定哪些溫度組之間的求偶頻率存在顯著差異。解析思路：寫出組間均方和組內(nèi)均方的定義公式和計算思路。需要明確涉及哪些量（組均值、總體均值、組樣本量、總樣本量、組內(nèi)平方和）。最后指出F檢驗顯著后的常用后續(xù)步驟。三、論述題（15分）9.答案：分析動物移動路徑數(shù)據(jù)，常用方法包括：描述性統(tǒng)計（如平均速度、轉(zhuǎn)向頻率、停留點密度）、直方圖/密度圖（可視化分布）、核密度估計（平滑分布）、回歸分析（分析路徑趨勢或影響因素）、地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析（如計算距離、棲息地利用）。分析停留點分布，常用方法包括：核密度估計、熱點分析（如Getis-OrdGi*指數(shù)，檢測聚集區(qū)域）、距離測量（如到資源點或危險點的距離）、統(tǒng)計分布檢驗（如泊松分布）。選擇方法需考慮：數(shù)據(jù)類型（路徑坐標vs.停留點坐標）、研究目的（描述行為vs.