生物统计与试验设计省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物统计 与 试验设计 第1页目目 录录绪论绪论 畜牧统计学概念与功效畜牧统计学概念与功效 畜牧统计学特点畜牧统计学特点 惯用统计术语惯用统计术语资料整理与基本分析资料整理与基本分析 资料采集与查对资料采集与查对 资料整理资料整理 惯用统计图表惯用统计图表 平均数平均数 变异数变异数 正常值范围确实定正常值范围确实定第2页分布与统计推断分布与统计推断 正态分布正态分布 二项分布与泊松分布二项分布与泊松分布 样本平均数抽样分布样本平均数抽样分布 2分布、分布、t分布和分布和F分布分布 统计推断意义和原理统计推断意义和原理 参数预计参数预计均数差异显著性检验均数差异显著性检验 单个平均数假设检验单个平均数假设检验 成组资料两个平均数假设检验成组资料两个平均数假设检验 配对资料两平均数检验配对资料两平均数检验 率假设检验率假设检验第3页方差分析方差分析 基本假定和数据转换基本假定和数据转换 完全随机设计资料方差分析完全随机设计资料方差分析 随机区组设计资料方差分析随机区组设计资料方差分析 析因设计资料方差分析析因设计资料方差分析 系统分组设计资料方差分析系统分组设计资料方差分析2 2检验检验 2检验原理检验原理 适合性检验适合性检验 独立性检验独立性检验第4页相关与回归分析相关与回归分析 简单相关简单相关 直线回归直线回归 曲线回归曲线回归 多元线性回归分析多元线性回归分析第5页抽样调查抽样调查 抽样调查基本概念和意义抽样调查基本概念和意义 抽样方案制订抽样方案制订 抽样调查方法抽样调查方法 抽样规模确实定抽样规模确实定试验设计试验设计 试验设计标准与注意问题试验设计标准与注意问题 单原因试验设计单原因试验设计 多原因试验设计多原因试验设计参考书目参考书目附表附表第6页使用教材：使用教材：生物统计学张勤中国农业大学出版社，北京2月第7页参考书目参考书目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著著.蒋志刚，李春旺，曾岩蒋志刚，李春旺，曾岩主译主译.生物试验设计与数据分析生物试验设计与数据分析.北京：高等教北京：高等教育出版社育出版社 Glover T&K Mitchell.An Introduction to Biostatistics.北京：清华大学出版社，北京：清华大学出版社，.麦格劳麦格劳-希尔（希尔（McGraw-Hill）教育出版集团）教育出版集团 Petrie A P Watson.Statistics for Veterinary and Animal Science.Blackwell Science Ltd Oxford 1999第8页Snedecor G W and W G Cocheran.Statistics Methods.7th Edition,Ames,Iowa,USA.The Iowa State University Press 1980杜荣骞主编杜荣骞主编.生物统计学生物统计学.第二版第二版.北京：高等北京：高等教育出版社教育出版社 方积乾，陆盈主编方积乾，陆盈主编.当代医学统计学当代医学统计学.北京：人北京：人民卫生出版社民卫生出版社 冯学民，周鸿飞冯学民，周鸿飞.试验与统计试验与统计.哈尔滨：哈尔滨哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社工业大学出版社 盖钧镒盖钧镒.试验统计方法试验统计方法.北京：中国农业出版社北京：中国农业出版社第9页高惠璇高惠璇.使用统计方法与使用统计方法与SAS系统系统.北京：北京大北京：北京大学出版社学出版社 胡良平胡良平.医学统计应用错误诊疗与释疑医学统计应用错误诊疗与释疑.北京：军北京：军事医学科学出版社事医学科学出版社 1999李春喜，王志和，等李春喜，王志和，等.生物统计学（第二版）生物统计学（第二版）.北北京：科学出版社京：科学出版社 林德光林德光.生物统计数学原理生物统计数学原理.沈阳：辽宁人民出沈阳：辽宁人民出版社版社 1982马斌荣马斌荣.医学统计学（第一版）医学统计学（第一版）.北京：人民卫生北京：人民卫生出版社出版社 明道绪明道绪.生物统计附试验设计（第三版）生物统计附试验设计（第三版）.北京：北京：中国农业出版社中国农业出版社 第10页莫惠栋莫惠栋.农业试验统计（第二版）农业试验统计（第二版）.上海：上海上海：上海科学技术出版社科学技术出版社 1992吴仲贤吴仲贤.生物统计（第一版）生物统计（第一版）.北京：北京农业北京：北京农业大学出版社大学出版社 1993谢庄，章元明谢庄，章元明.水产试验统计学水产试验统计学.北京：中国农北京：中国农业科技出版社业科技出版社 1998谢庄，贾青谢庄，贾青.兽医统计学兽医统计学.北京：高教出版社北京：高教出版社 徐继初徐继初.生物统计及试验设计（第一版）生物统计及试验设计（第一版）.北京：北京：中国农业出版社中国农业出版社 1992杨德杨德.试验设计与分析试验设计与分析.北京：中国农业出版社北京：中国农业出版社第11页杨运清，王义通，肖艳红杨运清，王义通，肖艳红.生物统计学生物统计学.哈尔滨：哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社哈尔滨工程大学出版社 1998俞谓江，郭卓元俞谓江，郭卓元.畜牧试验统计畜牧试验统计.贵阳：贵州科贵阳：贵州科技出版社技出版社 1995张启能张启能.数据处理数据处理 试验设计试验设计 模型建立模型建立.北京：中北京：中国农业大学出版社国农业大学出版社 张勤，张启能张勤，张启能.生物统计学生物统计学.北京：中国农业大北京：中国农业大学出版社学出版社 张文彤张文彤.SPSS11统计分析教程统计分析教程.北京：北京希北京：北京希望电子出版社望电子出版社 第12页第一章第一章 绪绪 论论第13页本章主要介绍畜牧统计学概念、特点和基本本章主要介绍畜牧统计学概念、特点和基本内容内容学习统计学要求学习统计学要求介绍总体和样本，变异、变数和变量，参数介绍总体和样本，变异、变数和变量，参数和统计量，系统误差和随机误差，准确度和统计量，系统误差和随机误差，准确度和准确度等畜牧统计学科惯用术语和准确度等畜牧统计学科惯用术语 第14页畜牧统计学概念与功效畜牧统计学概念与功效第15页将概率论和数理统计学原理应用于生物现象中带有将概率论和数理统计学原理应用于生物现象中带有随机性数量改变研究，就形成了生物统计学随机性数量改变研究，就形成了生物统计学（biostatistics、biometer）畜牧统计学是生物统计学一个分支：畜牧统计学是生物统计学一个分支：应用概率论和数理统计学原理和方法研究应用概率论和数理统计学原理和方法研究怎样用有怎样用有效方法搜集、整理、分析畜牧学科学研究与生产效方法搜集、整理、分析畜牧学科学研究与生产实践中产生带有随机性数据实践中产生带有随机性数据（data）对所研究问题作出对所研究问题作出统计推断统计推断提供决议依据提供决议依据这么一门学科这么一门学科 第16页生物统计学对畜牧学科科学研究正起着越来越主要生物统计学对畜牧学科科学研究正起着越来越主要促进作用促进作用第17页 工欲善其事 必先利其器第18页统计学就其本质来说，是数学统计学就其本质来说，是数学数学三大分支：数学三大分支：经典数学经典数学算术、代数、几何、微积分算术、代数、几何、微积分 等等 数理统计数理统计 含糊数学含糊数学第19页统计历史很古老统计历史很古老 起源于国家征税：起源于国家征税：古罗马、中国、古埃及等古罗马、中国、古埃及等 大禹治水后大会诸侯于会稽山，进行各部大禹治水后大会诸侯于会稽山，进行各部落住民调查，从而征税落住民调查，从而征税 当代统计学开始于上一世纪初当代统计学开始于上一世纪初第20页畜牧统计学基本功效大致有以下几方面内容：畜牧统计学基本功效大致有以下几方面内容：对资料进行对资料进行整理整理和和描述描述 用局部数据来用局部数据来推断推断和和预计预计全体研究对象特征全体研究对象特征 经过显著性检验来经过显著性检验来判定判定试验效应试验效应 寻找寻找原因间关系原因间关系 提供试验设计普通提供试验设计普通标准标准和和方法方法 第21页畜牧统计学特点畜牧统计学特点 概率性概率性全部结论和结果都有一定概率确保全部结论和结果都有一定概率确保 二元性二元性理论和实践紧密结合，尤以理论和实践紧密结合，尤以实践实践为重为重 归纳性归纳性由特殊到普通、由局部到全体、由样本由特殊到普通、由局部到全体、由样本到总体（与演绎相对）到总体（与演绎相对）第22页从畜牧科研实践中所得到数据资料含有从畜牧科研实践中所得到数据资料含有变异性变异性、随随机性机性和和复杂性复杂性 学习畜牧统计学目标就是要使用统计学原理和方法学习畜牧统计学目标就是要使用统计学原理和方法来定量地处理和分析生物数据这些来定量地处理和分析生物数据这些变异性变异性、不确不确定性定性和和复杂性复杂性，从而得出最令人信服结论，以说，从而得出最令人信服结论，以说明事物发展规律明事物发展规律 畜牧统计学是畜牧学科中一个主要工具畜牧统计学是畜牧学科中一个主要工具它能帮助畜牧工作者发觉隐藏在纷繁复杂表面现象它能帮助畜牧工作者发觉隐藏在纷繁复杂表面现象下面下面客观规律客观规律 第23页试验设计试验设计（experiment design）正确地确定抽样方案，正确地对将要进行试验进行正确地确定抽样方案，正确地对将要进行试验进行科学设计是统计工作科学设计是统计工作基础基础在试验工作进行之前，应用统计学原理，制订出合在试验工作进行之前，应用统计学原理，制订出合理试验方案，如最适样本大小，最正确样本配置，理试验方案，如最适样本大小，最正确样本配置，正确试验动物种类，试验整个过程安排等正确试验动物种类，试验整个过程安排等使我们能够用最少人力、物力、财力和时间，取得使我们能够用最少人力、物力、财力和时间，取得尽可能多、可靠信息和资料进行统计分析，得到尽可能多、可靠信息和资料进行统计分析，得到可信科学结论可信科学结论 第24页怎样学习畜牧统计学怎样学习畜牧统计学？首先首先，确立统计学思维方式，学会用统计学思想来，确立统计学思维方式，学会用统计学思想来武装自己头脑，用统计学思索方式来观察世界，武装自己头脑，用统计学思索方式来观察世界，观察周围事物观察周围事物其次其次，在畜牧科研、技术推广等方面要用好用活统，在畜牧科研、技术推广等方面要用好用活统计学，除了学好统计学，掌握统计学基本原理、计学，除了学好统计学，掌握统计学基本原理、计算公式、数学概念和含义、含有一定电脑知识计算公式、数学概念和含义、含有一定电脑知识和操作技能外，还必须有坚固、扎实畜牧学专业和操作技能外，还必须有坚固、扎实畜牧学专业方面知识，丰富畜牧实践方面知识，丰富畜牧实践第25页最终最终，用畜牧统计学处理和分析每一批资料、每一，用畜牧统计学处理和分析每一批资料、每一批数据，都必须有充分生物学意义和畜牧学意义，批数据，都必须有充分生物学意义和畜牧学意义，而所作试验也必须有生物学科理论意义和实践意而所作试验也必须有生物学科理论意义和实践意义义所以，畜牧统计学学习，统计学方法应用不能孤立所以，畜牧统计学学习，统计学方法应用不能孤立地、单独地进行，它必须紧密结合畜牧学科实践，地、单独地进行，它必须紧密结合畜牧学科实践，以取得含有专业意义和指导意义结果以取得含有专业意义和指导意义结果 第26页学习生物统计学要领学习生物统计学要领领会并切记领会并切记概率性概率性是统计学精华，即概率性无时无刻是统计学精华，即概率性无时无刻不存在于统计学中不存在于统计学中跳出经典数学思维方式，有变量头脑和统计学思想；跳出经典数学思维方式，有变量头脑和统计学思想；经典数学目标是得到计算结果，而生物统计学得到经典数学目标是得到计算结果，而生物统计学得到计算结果仅是伎俩，其目标是用计算结果来进行计算结果仅是伎俩，其目标是用计算结果来进行预预计计和和得出普通性结论得出普通性结论知道每一个统计方法使用范围、使用场所及怎样使用知道每一个统计方法使用范围、使用场所及怎样使用统计公式含义、及怎样使用统计公式含义、及怎样使用多做习题、多看参考文件多做习题、多看参考文件整理好笔记整理好笔记第27页惯用统计术语惯用统计术语第28页总体总体和和样本样本 总体总体（population）：含有相同性质全部观察值所：含有相同性质全部观察值所组成集合组成集合（set）在实际工作中只能对总体中含有代表性一小部分进在实际工作中只能对总体中含有代表性一小部分进行研究行研究被研究这一小部分观察值被研究这一小部分观察值（子集子集 subset）必须来自必须来自于这一总体，并含有很好代表性于这一总体，并含有很好代表性这么一批观察值子集就称为这么一批观察值子集就称为样本样本（sample）第29页从总体中得到样本过程称为从总体中得到样本过程称为抽样抽样（sampling）一个样本内观察值即变量个数，称为一个样本内观察值即变量个数，称为样本含量样本含量，用，用 n 表示表示有限总体大小用有限总体大小用 N 表示表示 因为抽样往往是因为抽样往往是随机随机（random），所以抽样是，所以抽样是随机随机抽样抽样（random sampling 简称为抽样简称为抽样），随机抽，随机抽样所得到样本称为样所得到样本称为随机样本随机样本（random sample 简称为简称为样本样本）第30页总体含有总体含有时时、空空性（含有时间和空间概念）性（含有时间和空间概念）总体有总体有有限有限总体与总体与无限无限总体之分总体之分总体可分为总体可分为实实总体与总体与虚虚总体总体 有限总体总是实总体；但实总体不一定是有限总体，有限总体总是实总体；但实总体不一定是有限总体，虚总体也不能必定就是无限虚总体也不能必定就是无限总体有总体有常量性常量性 总体特征值普通是常量总体特征值普通是常量总体有总体有不可知性不可知性 总体特征值往往是未知总体特征值往往是未知另：另：统计学统计学中总体和样本普通是指数据或资料中总体和样本普通是指数据或资料而而试验设计试验设计中总体和样本普通是指动物个体中总体和样本普通是指动物个体第31页总体与样本关系：总体与样本关系：样本必须来自于总体样本必须来自于总体 样本必须能代表总体样本必须能代表总体汉字中有许多与总体、样本这一概念相关成汉字中有许多与总体、样本这一概念相关成语，如：语，如：一叶知秋一叶知秋 管窥蠡测管窥蠡测 尝鼎一脔尝鼎一脔总体与样本关系不好例子：总体与样本关系不好例子：一叶障目一叶障目 瞎子摸象瞎子摸象One swallow is not make a summerOne swallow is not make a summer第32页变异变异和和变量变量 在实践中，不论是总体还是样本，不论是调查还是在实践中，不论是总体还是样本，不论是调查还是试验，所得到数值都是有试验，所得到数值都是有差异差异，这种差异在统计，这种差异在统计学中称为统计数据学中称为统计数据变异变异（variation）含有变异性质数值在生物统计学中就称为含有变异性质数值在生物统计学中就称为变量变量（variate）变量在某一个体详细表现出来数值又称为变量在某一个体详细表现出来数值又称为变数变数或称或称观察值观察值（observed value）、数据数据（data）、资料资料（data）变量变量是和是和常量常量（constant）相对应一个概念相对应一个概念 第33页参数参数和和统计量统计量用来描述用来描述总体特征总体特征数值称为数值称为参数参数（parameter）由样本观察值计算得到描述由样本观察值计算得到描述样本特征样本特征数值称为数值称为统计统计量量（statistic）参数用希腊字母表示参数用希腊字母表示，如，如、2 2、统计量用拉丁字母表示统计量用拉丁字母表示，如，如x、s2、b、r参数普通为一参数普通为一常量常量，需经过样本，需经过样本统计量统计量来进行来进行预计预计（estimation）第34页从同一总体中抽取不一样样本所计算得到同一性质从同一总体中抽取不一样样本所计算得到同一性质统计量是不会相同，所以统计量是统计量是不会相同，所以统计量是变量变量这些统计量都能够用来无偏这些统计量都能够用来无偏（unbias）地预计对应地预计对应参数参数第35页误差误差在生物学科中，人们几乎无法把非试验条件绝对地在生物学科中，人们几乎无法把非试验条件绝对地控制在同一水平上，同时试验对象也是错综复杂控制在同一水平上，同时试验对象也是错综复杂生物体，所以，极难使所得到试验结果完全符合生物体，所以，极难使所得到试验结果完全符合真值真值试验结果和真值之间这种试验结果和真值之间这种差异差异和和偏离偏离，就是，就是误差误差（error）误差按其起源和性质可分为误差按其起源和性质可分为系统误差系统误差（systematic error）和和随机误差随机误差（random error）第36页系统误差系统误差（systematic error）指因为一些特定指因为一些特定非试验条件非试验条件所造成使试验结果朝某所造成使试验结果朝某一个方向发生一个方向发生有规律有规律偏移偏移造成系统误差原因有以下几个：造成系统误差原因有以下几个：度量工具度量工具不正确或未经校正不正确或未经校正试验仪器试验仪器及其及其读数器读数器发生偏差或未经校正发生偏差或未经校正外界试验条件外界试验条件发生了很大改变发生了很大改变观察时间观察时间及及次序次序影响影响试验人员试验人员操作及观察时偏爱和习惯操作及观察时偏爱和习惯试验动物分组试验动物分组时发生偏差等时发生偏差等第37页这些原因都会使得试验结果有规律地偏离真值这些原因都会使得试验结果有规律地偏离真值因为系统误差影响了试验因为系统误差影响了试验准确性准确性，所以应该在试验，所以应该在试验前就加以预防和克服前就加以预防和克服普通来说，系统误差是能被普通来说，系统误差是能被消除消除第38页随机误差随机误差（random error）指由种种偶然原因引发、无法加以预测和控制指由种种偶然原因引发、无法加以预测和控制无规无规律律偏差偏差随机误差又称为偶然误差随机误差又称为偶然误差随机误差大小、方向都无法确定随机误差大小、方向都无法确定 消除系统误差以后，试验过程中主要误差起源就是消除系统误差以后，试验过程中主要误差起源就是随机误差随机误差在不发生歧义情况下，随机误差简称为在不发生歧义情况下，随机误差简称为误差误差假如观察次数足够多话，随机误差有假如观察次数足够多话，随机误差有统计学统计学上上意义意义 第39页每一次观察所产生随机误差都是独立发生，且服从一定规律经过各种伎俩能够把随机误差有效地缩小到最低程度随机误差是进行统计假设检验基础降低随机误差，能够：提升试验精确性能够更好地域别误差效应和处理效应，使得试验结果更正确对试验处理间差异所作出评定更准确、更可靠 第40页错误错误（mistake）因为工作人员粗心大意或不负责任（如仪器使用不因为工作人员粗心大意或不负责任（如仪器使用不妥，错读数据，统计不准，任意涂改，凭空杜撰妥，错读数据，统计不准，任意涂改，凭空杜撰等）所产生测定值与真值偏差，称为等）所产生测定值与真值偏差，称为错误错误错误不是统计学研究内容错误不是统计学研究内容在试验和调查中，错误应该、必须，同时也能够加在试验和调查中，错误应该、必须，同时也能够加以以毁灭毁灭 第41页准确度和准确度准确度和准确度 准确度和准确度和两类误差亲密相关准确度和准确度和两类误差亲密相关准确度准确度（accuracy）指观察值与真值靠近程度指观察值与真值靠近程度当发生系统误差时，观察值都会有规律地向某一个当发生系统误差时，观察值都会有规律地向某一个方向偏离真值，因而降低了试验准确度方向偏离真值，因而降低了试验准确度第42页准确度准确度（precise）指在同一处理条件下，同一批观察值间相互靠近程指在同一处理条件下，同一批观察值间相互靠近程度度当随机误差较大时，数据较离散，准确度较低当随机误差较大时，数据较离散，准确度较低 相比之下，准确度是比准确度更主要一个概念相比之下，准确度是比准确度更主要一个概念在任何时候，都应该将系统误差降至零或最小程度，在任何时候，都应该将系统误差降至零或最小程度，或将系统误差化为随机误差，以确保有足够准确或将系统误差化为随机误差，以确保有足够准确度度 第43页什么叫什么叫统计学思想统计学思想？下面我们来看一个问题：下面我们来看一个问题：某市卫生防疫站在该市医院里抽取了某市卫生防疫站在该市医院里抽取了729名女性病名女性病人，测定了她们血液中铁量，发觉其血液含铁量人，测定了她们血液中铁量，发觉其血液含铁量普遍低于全国平均水平，于是该卫生防疫站要求普遍低于全国平均水平，于是该卫生防疫站要求全市妇女购置高铁酱油，以补铁全市妇女购置高铁酱油，以补铁（该市人口为（该市人口为200万人）万人）经过统计学学习，你怎样来评价这一事件？经过统计学学习，你怎样来评价这一事件？这一问题伴随统计学学习，要求大家逐步发觉其中这一问题伴随统计学学习，要求大家逐步发觉其中问题，学期结束时回答问题，学期结束时回答第44页自学：自学：资料采集和查对、资料分类、资料整理、惯用统计资料采集和查对、资料分类、资料整理、惯用统计图表建立和设计图表建立和设计请复习：请复习：概率、理论分布（正态分布、二项分布）等内容概率、理论分布（正态分布、二项分布）等内容 (*)第45页 end第46页