实验设计和数据分析 1.ppt

1 实验设计与数据处理 2 本科生研究生 做实验实验设计 结果数据分析处理科学研究工作者 3 什么是科学什么是科学研究如何进行科学研究 4 科学 科学是反映客观世界 自然界 社会和思维 的本质必然联系及其运动规律的知识体系 特征 具有客观性 真理性和系统性 是真的知识体系 5 科学研究 研究 是有计划和有目的的探索和创造的过程 科学方法 是实证的方法 要用实验观察来证实 是理性的方法 要用归纳逻辑 演绎逻辑来推理的 科学方法是实证的 理性的 科学研究 运用科学方法 探索未知的现象 揭示客观规律 创造新理论 新技术 开辟知识新应用领域的智力劳动 6 什么是科学研究方法 科研方法 科学工作者在从事科学研究时所采用的方法 医学 生命科学研究方法实验设计与数据处理 7 医学科研方法主要内容 第一章概论第二章因果推论第三章科研选题第四章科研设计 8 第一章概论 科研活动的主要特征医学研究的分类医学科研实践的基础医学科学研究的基本过程医学科研基本特征医学科研的任务医学科研的主要内容 9 一 科研活动的主要特征 1 探索性与创新性这是科研工作区别于一般劳动性工作之所在 探索的目的在于获得新的认识 发现新的事实 阐明新的规律创新的目的是建立新的理论 发明新的技术 研制新材料 新产品 探索是手段 创新是目的 10 2 继承性和积累性科学研究工作必须建立在科学的方法和知识的基础上 我们利用了这些方法和知识 就体现了科学研究的继承性 这些方法和知识是人们通过大量的科学研究所积累发展形成的 同时我们在科学研究中的创新 也为科学的发展积累了知识 科学研究首先是收集和积累相关信息 对他人的研究工作 思路 方法进行分析 评价 提出自己的研究目标 任务和方案 科研活动的主要特征 11 二 医学研究的分类 按照科技活动类型分1 基础研究 增加知识 探索未知 解决理论问题 基础医学主要研究的内容 产生社会效益 2 应用研究 利用基础理论针对某一问题提出解决的方案和方法 预防医学和临床医学主要研究的内容 产生社会效益为主 3 开发性研究 研制新产品 新技术 产生经济效益 12 二 医学研究的分类 按照研究方法分1 观察性研究 描述性研究 分析性研究 2 实验性研究 一般实验 动物试验 临床试验 3 理论性研究 数学模型构造 13 二 医学研究的分类 按照试验场所分1 实验室研究 研究对象是动物 组织 细胞 主要做基础性研究 2 现场研究 研究对象是人 包括病人和一般人群 3 图书馆研究 研究对象是文献 14 二 医学研究的分类 按照研究的任务分1 纵向课题 指令性和指导性项目 2 横向课题 联合 协作 委托性项目 3 自选课题 15 三 医学科研实践的基础 人员基础方法基础资源基础试验基础 16 四 医学科学研究的基本过程 选题 设计 实施 分析 论文 报告技术 产品 Design Measure Evaluation 17 选题 后面的详述 18 1 专业设计 针对专业性课题进行的研究设计 内容有选题 形成假说 干预措施 研究对象 实验方法和技术路线等 保证研究工作的必要性 先进性 可行性和实用性 2 统计设计 是为了减少和排除误差 保证研究结果的可靠 可信 能为他人所接受的重要保证 也是节省人力 物力和时间 提高效率的关键 统计设计是统计分析的基础 任何设计上的缺陷 都不能寄希望于统计分析阶段弥补和纠正 严格设计 19 1 调查调查 investigation 是收集研究资料的一种手段 调查获得的数据资料多数直接来自人群或人群中的个体 研究结果可以直接用于指导健康促进和疾病防治实践 但调查结果容易出现偏倚 调查设计的基本步骤 确定研究目的 确定调查对象和研究指标 设计调查表或问卷 确定调查方法 整理计划和统计分析方法等 实施 调查 实验 临床试验 20 2 实验是在人为控制一些条件和因素的基础上 对研究对象施加研究因素 观察或观测由此引起的结构 功能 生化或疾病过程的变化 这些变化以效应指标表示 通过相应的效应指标揭示事物发生发展的规律性 实验设计的特点 研究者能人为处置处理因素 研究对象接受何种处理因素或水平是随机分配 实验设计能使多种处理因素和水平同时安排在较少实验次数之中 更有效地控制误差 达到高效 精确的目的 21 3 临床试验指经过精心设计的临床实验 常用来评价药物 疗效 诊断技术和预防性干预措施的效果 基本原理遵循随机化分组原则将研究对象分为对照组和实验组 处理因素包括要评价的药物 诊治方法或预防 预后措施等 对不同组的研究对象采用相同的方法 随访观察相同的时间 测量 记录其效应指标 然后比较或鉴别这些指标的差别 评价处理因素的效果 22 1 统计分析以正确的方式收集资料描述资料的统计特征统计判断并得出结论2 总结归纳注意事项要根据已有的研究数据来推理 按照本次研究的范围做出结论基本形式 撰写科研论文 报告 技术 产品 科学评价 分析 23 3 控制误差 误差种类系统误差随机误差误差来源生物变异判断误差条件误差随机抽样误差过失误差估计误差 24 五 医学科研基本特征 三个基本环节 设计 实施 评价三个基本方法 观察 实验 文献三个基本场所 实验室 现场 图书馆三个基本水平 描述 分析 实验三个基本层次 群体 细胞 分子三个基本阶段 假设 检验 验证三个基本原则 随机 对照 盲法三个基本要素 对象 因素 效应三个基本手段 调查 观察 实验三个基本目的 现状 关联 效果 25 六 医学科研的任务 熟悉人体结构 功能与理化机制 认识疾病的分布 掌握疾病的发生 发展过程 揭示疾病与健康的转化规律及其影响 探索环境与健康的联系 提出有效的防 诊 治措施 改善人类生存环境 增进人类的健康 延长人民的寿命 开发促进人民身心健康的科学技术等 发现医学中的未知事物及其内在规律寻找医学中已知事物的未知规律探索生存环境对人类身心健康的联系开发医学应用 26 七 医学科研的主要内容 病因学研究 危险因素 病因因素 发病机制研究形态 功能研究社区诊断临床诊断试验临床治疗试验临床预后试验预防试验卫生决策与管理卫生措施或策略的效益 效果评价 27 第二章因果推论 28 在医学科学研究中许多情况下是先发现了果 再去找因 或去探索两个事件间的因果关系 科学研究的过程就是收集因果存在的证据过程 但我们所收集的证据是否能够证实因果关系的成立 需要进行科学的推论 有些事物之间的因果关系是一一对应的 比较直观 广义因果律是建立在概率论基础上 即原因是使结果发生概率升高的事件 疾病的病因是指那些能使人群发病概率升高的因素 29 一 因果关系的方式 单因单果单因多果多因单果多因多果间接联系 30 二 因果关系研究的思路 31 发现因素与结果之间的联系 关联 是因果关系研究的基础 互为因果的事物之间一定存在联系 但存在联系的事物之间不一定是因果联系 因果联系 关联 纯统计学虚假 发现联系有否统计学联系 有偏倚否 由时间先后否 假设 排除偶然 排除虚假 前因后果 32 关联性检验无显著性时 p 0 05 可以认为不存在联系但要考虑造成无显著性的可能性 确实无意义 样本量不足关联性检验有显著性时 p 0 05 可以认为存在联系 但不一定是因果联系 33 医学研究的目标探索具有因果关系的规律 34 第三章科研选题 35 选题是科学研究的第一步 是研究工作中最复杂的一个阶段 往往提出课题要比解决课题更为困难 36 科学性原则先进性原则创新性原则实用性原则可行性原则效能性原则 一 选题原则 37 选题原则 科学性具有科学依据专业设计 先进性 实用性统计学设计 科学性 可重复性符合客观规律符合逻辑性 38 选题原则 先进性 避免不必要的简单重复科学研究可以重复别人的试验 但已经达成共识的研究 重复研究的意义不大 如何避免重复设计 需要查新文献 突出特点在不同地区或人群中进行研究可以对已有的研究结论加以证实或补充 国外已有研究可引进 结合我国实际进行研究 以填补国内空白 与社会发展和经济建设结合 39 选题原则 创新性以前未解决的问题 填补空白以前解决不彻底的问题 有待进一步探索以前解决的问题又出现新问题 解决新问题以前解决问题的技术已经落后 水平的改进与提高 40 选题原则 原始创新全新的发明 创造 建立新方法 新技术 新学说进展性创新 次级创新 对现有概念 方法 技术等补充与改良 用已知探索未知创新的内容方法 技术 观点 理论 解释 发现 应用 41 选题原则 可行性人力 物力 财力 信息难度适当作为一项课题进行研究 选题不能过于简单 简单的题目一般在工作实践中就能够解决 是工作的一个部分 没有必要立项研究 我们所讲的科研课题一般是指 必须通过有组织和计划 并通过一定专门时间的劳动所能够实现的研究活动 课题难度的大小 取决于研究者的能力 42 从实践问题中选从学科交叉发展中选从学科特点中选从研究成果延伸中选从项目来源中选从文献资料中选 二 选题策略 43 三 选题的程序 提出问题文献评述建立假设确定课题评估论证立项研究 44 提出问题 是课题形成的萌芽阶段 经验需要论证发现需要证实争论需要探讨未知需要探索现实需要解决 问题 45 问题来源经验积累意外启发阅读文献实际需要研究结果 提出问题 46 基本内容文献检索文献收集文献阅读文献整理文献综述 文献评述 47 文献综述的目的 意义掌握学术发展动态历史 现状 发展趋势 存在问题科研选题及设计的基础构思 方法 技术 经验 教训 模板培养阅读能力及写作能力归纳 综合 分析 概念 逻辑 文献评述 48 建立假设 问题课题 49 建立假设 假说 hypothesis 根据已知的科学事实和科学理论 对研究的问题提出的假定性说明和推测 假说的特征科学性 characteristicofscience 已有的事实材料 以一定的科学理论为依据假定性 characteristicofsuppose 50 假说的作用假说是科研创新的起点假说为科研活动提供了进一步的研究方向不同假说的争论有利于科学的发展假说的验证 51 确立课题 问题课题 1 阅读文献 了解国内外研究的状况 确定研究的价值与意义 结合自身特点确定研究的方向 泛读近2年 2 研究方向 临床 诊断 治疗 预后基础 病因 机理 机制预防 健康问题 危险因素 3 研究目标 具体要解决的问题 实现的目标 4 阅读文献 针对目标精读 5 10年 解决研究方法 内容 对象 场所 并确定研究题目 形成假设 52 确立课题 5 研究基础 根据设想实地考察是否具备研究条件a 研究对象b 研究方法c 研究人员d 实验条件 设施 仪器 试剂 e 分析技术f 研究经费g 研究时间 6 预试验 7 确定研究课题 53 自我评估专家咨询 评估论证 54 论证内容立题依据及先进性课题的目的及意义研究方法及关键技术技术路线及研究方案研究条件及基础预期结果及价值 学术与应用 进度及预算 55 四 选题注意事项 研究的目的和内容要明确和具体研究者必须明确我要做什么 为什么要做 怎样做 目的不是口号 而是要具体解决的问题和达到的目标 目的和内容要从题目上显示出来 一般题目不能超过20个汉字 旗帜鲜明 56 选题注意事项 要结合自身优势 工作基础 技术条件及经费 选择好研究领域和研究方向 要加强合作 利用别人的优势充实和发展自己 转变观念 拓宽思路和知识面 注意学科交叉 注意科研新技术新方法的运用 57 要了解申请科研课题有那些渠道 这些渠道的重点资助范围 资助对象 资助强度 对申请人的具体要求 申请课题的程序及管理办法等 运用正确的思维方法指导自己的科研设计 根据不同类型的科研项目 选择不同的申请渠道 选题注意事项 58 五 课题申请渠道 纵向课题国家级国家科技支撑计划项目 医学领域的由卫生部组织 五年制定一次 面向全国公开招标 资助强度较大 高新技术发展规划 863 计划 重大基础研究项目 973 计划 全局性和带动性国家自然科学基金项目面上项目 地区 青年基金项目重点 重大项目国家社会科学基金 59 省 部级科研项目省自然科学基金省科技支撑项目省社科联 规划办项目卫生部科研基金教育部科研基金国家计生委项目国家中医药管理局项目局级科研项目市科技局项目省卫生厅 教育厅 计生委等部门科研项目各单位自行安排的基金 自选项目 60 横向课题接受企 事业单位委托项目与国内外企 事业单位合作研究项目等其他基金霍英东青年教师基金吴阶平基金默沙东基金国际儿童福利基金会基金世界卫生组织基金等 61 六 一般申请程序了解申请渠道的管理办法和当年的申请项目指南及申报项目的具体要求 按照要求认真填写专用的项目申请书 按照该申请渠道的要求和资助重点 根据自己的研究方向已有的工作基础和兴趣构思拟报项目的主要内容和预期成果 进一步查阅文献了解学科前沿的发展趋势 国内外研究现状和水平 根据研究内容设计研究实施方案 尽可能采取新的先进的实验技术和方法或创造新方法 注重创新 62 从研究工作的实际需要出发 组织一支精干 团结协作 结构合理的科学研究队伍 为完成研究内容提供学术保证 人力及实验技术保证 课题组成员应有合理的分工 落实实验室条件 本实验室和本单位实验室条件不够的 可以用国家及部级开放实验室 也可以同有条件的单位合作或协作 落实科研实验的实施办法 经费预算 一是根据申请渠道的资助强度 二是根据科研的实际需要 实事求是 三是要依据科研经费允许支出的范围做预算 支出范围不允许支出的 要通过其他途径去解决 63 七 申报书的撰写 科研项目申报书是参与科研竞争的媒体 是择优获得资助的关键 申请者必须按照申请书的各项要求认真仔细地填写 一份好的申请书要充分表达除研究项目的必要性 科学性 先进性和可行性 还要反映出申请者的学术水平 严谨的科研作风 科研能力 综合分析能力 填写内容力求做到完整 精练 完美无缺 64 申请书上主要回答以下四个方面的问题为什么要做 即立题依据 研究意义 想要做什么 即研究的具体内容和目标是什么 如何去做 即研究路线和具体实施方案 为什么能做 即研究工作基础和已具备的科研能力和科研工作条件 有的申请书还要求写英文题目 英文一定要准确 65 八 开题报告 开题报告是课题实施前需要进行的一个重要环节 是研究生教育的一个重要内容 开题报告的目的是进行公开论证 听取更多人的意见和建议 以便发现存在的问题 使设计更加合理 避免损失 开题报告的材料要系统 逻辑 逐一说明问题 力求简明扼要 但必须有理有据 66 开题报告内容立题依据研究目的设计方案统计分析质量控制预期结果创新评价基础条件进度预算 制作PPT 开题报告书 67 第四章科研设计 68 依据客观允许程度而制定的尽可能严密的计划为科研设计 researchdesign 是实施科学研究的行动纲领 包括课题设计和试验设计 69 一 科研设计的内容 70 课题设计 题目摘要立项依据研究内容研究方案可行性分析创新性分析工作基础项目进度经费预算 71 二 试验设计的原则 随机对照盲法 72 设计原则1 随机化原则 随机抽样使总体中每个个体被抽到的机会均等随机分配使样本中每个个体分到各试验组的机会均等坚持随机化原则可避免试验措施以外因素的干扰作用 使研究结果更具有代表性 73 设计原则1 随机化原则 目的 避免选择或分配研究对象时的主观挑选 使结果具有代表性 含义 机会均等 总体中每个个体被选中的机会 和被分到各组的机会均等 做法 随机抽样 随机分配 74 随机的方法 简单随机 抽签 抛硬币 随机数字法等 适用于小规模研究系统随机 个体分布有一定的规律 按表现出的规律采用简单随机法 设计原则1 随机化原则 75 设计原则2 对照 医学研究多数是通过比较产生结论 对照是比较的基础 76 对照的作用1 鉴别研究因素与非研究因素所产生的效应 性质 大小 2 估计 消除 减少研究的误差 生物学研究的条件不易控制 3 检验方法 技术 材料的正确性 设计原则2 对照 77 对照的种类空白对照 不给予任何处理的对照方法 作为本底参照 可突出研究因素的效应 在临床上要考虑 不处理是否会影响疾病的治疗 设计原则2 对照 78 标准对照 以标准的或常规的方法作为对照的处理 可对研究因素的作用与标准进行比较 阴阳性对照自身对照 将研究对象接受处理前的状态作为对照 优点是一致性很好 但对于所观察的指标变化较大 或短期内可自愈性疾病的治疗研究不适合 设计原则2 对照 79 历史对照 将过去的研究或观察的结果作为对照 使用的前提是必须有完整的历史资料可以借用 但由于时间的变化可引起环境等多方面的条件大变化 因此可比性问题不易解决 历史对照是一种不可靠的方法 设计原则2 对照 80 设计原则3 盲法观察 在研究过程中 如果研究的观察者或研究对象不知道研究的分组情况 这种研究方法为盲法研究 盲法研究的目的是为了避免研究者或研究对象的主观因素对研究结果的影响 使结果更具有真实性 81 单盲 只有研究对象不知道分组情况 双盲 研究对象和研究的观察者均不知道分组情况 三盲 研究对象 研究观察者及资料分析者均不知分组情况 理论上试验过程中盲的人员越多 结果越可靠 但在临床研究中 如果治疗方案可能有副反应 盲的人多不易及时处理 设计原则3 盲法观察 82 单盲 singleblind 83 双盲 doubleblind 84 博君一笑 双盲实验 85 三盲 tripleblind 86 三 科研设计的要素 研究对象 研究因素 研究效应 87 设计要素1 研究对象 医学研究的对象是人 动物 离体组织 细胞具有生命表现 变异是特点试验条件不易控制 影响质量