1生物统计与试验设计

1、 生物统计 与 试验设计 1目 录绪论 水产统计学的概念与功能 水产统计学的特点 常用统计术语资料的整理与基本分析 资料的采集与核对 资料的整理 常用统计图表 平均数 变异数 正常值范围的确定2分布与统计推断 正态分布 二项分布与泊松分布 样本平均数的抽样分布 2分布、t分布和F分布 统计推断的意义和原理 参数估计均数差异显著性检验 单个平均数的假设检验 成组资料的两个平均数的假设检验 配对资料两平均数检验 率的假设检验3方差分析 基本假定和数据转换 完全随机设计资料的方差分析 随机区组设计资料的方差分析 析因设计资料的方差分析 系统分组设计资料的方差分析2检验 2检验的原理 适合性检验 独立

2、性检验4相关与回归分析 简单相关 直线回归 曲线回归 多元线性回归分析抽样调查 抽样调查的基本概念和意义 抽样方案的制订 抽样调查的方法 抽样规模的确定 水产抽样调查的点估计5试验设计 试验设计的原则与注意问题 单因素试验设计 多因素试验设计参考书目附表6参考书目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. 蒋志刚，李春旺，曾岩主译. 生物试验设计与数据

3、分析. 北京：高等教育出版社2003Glover T & K Mitchell. An Introduction to Biostatistics. 北京：清华大学出版社，2001。 麦格劳-希尔（McGraw-Hill）教育出版集团 2001Petrie A P Watson. Statistics for Veterinary and Animal Science. Blackwell Science Ltd Oxford 19997Snedecor G W and W G Cocheran. Statistics Methods. 7th Edition, Ames, Iowa, USA

4、. The Iowa State University Press 1980杜荣骞主编. 生物统计学. 第二版. 北京：高等教育出版社 2003方积乾，陆盈主编. 现代医学统计学. 北京：人民卫生出版社 2002冯学民，周鸿飞. 试验与统计. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 2002盖钧镒. 试验统计方法. 北京：中国农业出版社2004高惠璇. 使用统计方法与SAS系统. 北京：北京大学出版社 20018李春喜，王志和，等. 生物统计学（第二版）. 北京：科学出版社2002林德光. 生物统计的数学原理. 沈阳：辽宁人民出版社 1982马斌荣. 医学统计学（第一版）. 北京：人民卫生出版社 200

5、1明道绪. 生物统计附试验设计（第三版）. 北京：中国农业出版社 2002莫惠栋. 农业试验统计（第二版）. 上海：上海科学技术出版社 1992吴仲贤. 生物统计（第一版）. 北京：北京农业大学出版社 19939谢庄，贾青. 兽医统计学. 北京：高等教育出版社 2005徐继初. 生物统计及试验设计（第一版）. 北京：中国农业出版社1992谢庄，章元明. 水产试验统计学. 北京：中国农业科技出版社1998杨德. 试验设计与分析. 北京：中国农业出版社2002杨运清，王义通，肖艳红. 生物统计学. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社 1998俞谓江，郭卓元. 畜牧试验统计. 贵阳：贵州科技出版社 199

6、5张启能. 数据处理 试验设计 模型建立. 北京：中国农业大学出版社 200010张勤，张启能. 生物统计学. 北京：中国农业大学出版社 2002张文彤. SPSS11统计分析教程. 北京：北京希望电子出版社 200211第一章 绪 论12本章主要介绍水产统计学的概念、特点和基本内容学习统计学的要求介绍总体和样本，变异、变数和变量，参数和统计量，系统误差和随机误差，准确度和精确度等水产统计学科常用术语 13水产统计学的概念与功能 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的数量变化的研究，就形成了生物统计学（biostatistics、biometer）水产统计学是生物统计学的一个分支

7、：应用概率论和数理统计学原理和方法研究如何用有效的方法收集、整理、分析水产学科研究与生产实践中产生的带有随机性的数据（data）14对所研究的问题作出统计推断提供决策依据的这样一门学科 生物统计学对水产学科的科学研究、疾病防治、生产实践正起着越来越重要的促进作用15 工欲善其事 必先利其器16统计学就其本质来说，是数学数学的三大分支： 经典数学算术、代数、几何、微积分 等 数理统计 模糊数学17统计的历史很古老起源于古代国家的征税： 古罗马、中国、古埃及等大禹治水后大会诸侯于会稽山，进行各部落住民的调查（稽），从而征税会稽山一名由此而来现在的很多统计学内容还是由古老统计延伸而来但数理统计（包括

8、生物统计学）其内涵已有非常大的改变18水产统计学的基本功能大致有以下几方面内容： 对资料进行整理和描述 用局部数据来推断和估计全体研究对象的特征 通过显著性检验来鉴定试验效应 寻找因素间的相互关系 提供试验设计的一般原则和方法 19统计学的特点 概率性所有事件的出现都是随机的，人们没有绝对的把握认为某一事件一定会出现，或一定不会出现；所有事件的出现都有一定的概率保证 二元性理论和实践的结合，以实践为重 归纳性由特殊到一般、由局部到全体、由样本到总体（与演绎相对） 20试验设计（experiment design）正确地确定抽样方案，正确地对将要进行的试验进行科学设计是统计工作的基础在试验工作进

9、行之前，应用统计学原理，制订出合理的试验方案，如最适样本大小，最佳样本配置，正确的试验动物种类，试验整个过程的安排等使我们可以用最少的人力、物力、财力和时间，获得尽可能多的、可靠的信息和资料进行统计分析，得到可信的科学结论 21从水产科研实践中所得到的数据资料具有变异性、随机性和复杂性 学习水产统计学的目的就是要使用统计学的原理和方法来定量地处理和分析生物数据的这些变异性、不确定性和复杂性，从而得出最令人信服的结论，以阐明事物发展的规律 水产统计学是水产学科中的一个重要工具它能帮助水产工作者发现隐藏在纷繁复杂的表面现象下面的客观规律 22如何学习水产统计学？首先，确立统计学的思维方式，学会用统

10、计学的思想来武装自己的头脑，用统计学的思考方式来观察世界，观察周围的事物其次，在水产科研、生产、推广等方面要用好用活统计学，除了学好统计学，掌握统计学的基本原理、计算公式、数学概念和含义、具有一定的电脑知识和操作技能外，还必须有坚固、扎实的水产专业方面的知识，丰富的水产实践经验23最后，用水产统计学处理和分析每一批资料、每一批数据，都必须有充分的生物学意义和水产学意义，而所作的试验也必须有水产学科的理论意义和实践意义因此，水产统计学的学习，统计学方法的应用不能孤立地、单独地进行，它必须紧密结合水产学科实践，以取得具有指导意义的结果 24常用统计术语 总体和样本 总体（population）：具

11、有相同性质的所有观测值所组成的集合（set）在实际工作中只能对总体中具有代表性的一小部分进行研究被研究的这一小部分（子集合 subset）观测值必须来自于这一总体，并具有很好的代表性这样的一批观测值的子集合就称为样本（sample）25从总体中得到样本的过程称为抽样（sampling）一个样本内观测值即变量的个数，称为样本含量，用n表示（size of sample）有限总体的大小用N表示 由于抽样往往是随机（random)的，因此抽样是随机抽样（random sampling 简称为抽样），随机抽样所得到的样本称为随机样本（random sample 简称为样本）26总体具有时、空性（具有时

12、间和空间的概念）总体有有限总体与无限总体之分总体可分为实总体与虚总体两种 有限总体总是实总体；但实总体不一定是有限总体，虚总体也不能肯定就是无限的总体有常量性 总体的特征值一般是常量总体的不可知性 总体的特征值往往是未知的另：统计学中的总体和样本一般是指数据或资料而试验设计中的总体和样本一般是指动物个体27总体与样本的关系：样本必须来自于总体 样本必须能代表总体中文中有许多与总体、样本这一概念有关的成语，如： 一叶知秋 管窥蠡测 尝鼎一脔总体与样本关系不好（或样本太小）的例子： 一叶障目 盲人摸象 独木不成林One swallow does not make a summer28变异和变量 在

13、实践中，无论是总体还是样本，无论是调查还是试验，所得到的数值都是有差别的，这种差别在统计学中称为统计数据的变异（variation）具有变异性质的数量在生物统计学中就称为变量（variate） 变量在某一个体具体表现出来的数值又称为变数或观测值（observed value）、数据（data）、资料（data）变量是和常量（constant）相对应的一个概念 29参数和统计量用来描述总体特征的数值称为参数（parameter）由样本观测值计算得到的描述样本特征的数值称为统计量（statistic） 参数用希腊字母表示 统计量用拉丁字母表示 参数一般为一常量，需通过样本的统计量来进行估计(est

14、imation) 从同一总体中抽取不同的样本所计算得到的同一性质的统计量是不会相同的，因此统计量是变量这些统计量都可以用来无偏（unbias）地估计参数 30误差在生物学科中，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的生物体，因此，很难使所得到的试验结果完全符合真值试验结果和真值之间的这种差异和偏离，就是误差（error）误差按其来源和性质可分为系统误差（systematic error）和随机误差（random error） 31系统误差指由于某些特定的非试验条件所造成的使试验结果朝某一个方向发生有规律的偏移造成系统误差的原因有以下几种：度量工具的不正确或未经

15、校正试验仪器及其读数器发生偏差或未经校正外界试验条件发生了很大的变化观测时间及顺序的影响试验人员操作及观测时的偏爱和习惯试验动物分组时发生的偏差等32这些因素都会使得试验结果有规律地偏离真值；由于系统误差影响了试验的准确性，因此应当在试验前就加以预防和克服；一般来说，系统误差是能被消除的33随机误差指由种种偶然因素引起的、无法加以预测和控制的无规律的偏差随机误差又称为偶然误差随机误差的大小、方向都无法确定 消除系统误差以后，试验过程中主要的误差来源就是随机误差在不发生歧义的情况下，随机误差简称为误差如果观测次数足够多的话，随机误差有统计学上的意义 每一次观测所产生的随机误差都是独立发生的，且服

16、从一定的规律34通过各种手段可以把随机误差有效地缩小到最低的程度随机误差是进行统计假设检验的基础降低随机误差，可以提高试验的精确性，可以更好地区别误差效应和处理效应，使得试验结果更正确，对试验处理间的差异所作出的评定更准确、更可靠 35错误（mistake）由于工作人员的粗心大意或不负责任（如仪器使用不当，错读数据，记录不准，任意涂改，凭空杜撰等）所产生的测定值与真值的偏差，称为错误错误不是统计学的研究内容在试验和调查中，错误应当、同时也可以加以消灭 36准确度和精确度 准确度（accuracy）和精确度（precise）是和两类误差密切相关的准确度指观测值与真值接近的程度当发生系统误差时，观测值都会有规律地向某一个方向偏离真值，因而降低了试验的准确度37精确度指在同一处理条件下，同一批观测值间相互接近的程度当随机误差较大时，数据较离散，精确度较低 相比之下，准确度是比精确度更重要的一个概念在任何时候，都应当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，以保证有足够的准确度 38如何学习生物统计学？领会并牢记概率性是统计学的精髓，即概率性无时无刻不存在于统计学中跳出经典数学的思维方式，有变量的头脑和统计学思想；经典数学的目的是得到计算结果，而生物统计得到计算结果仅是手段，其目的是用计算结果来进行估计和得出一般性的结论知道每一种统计方法的使