《生物统计》教学课件：01 绪论

1、生物统计附试验设计Biostatistics and Experimental Design1.开场白：绪论之前2.开设本课程的目的 通过对本课程的学习，使学生掌握统计学的基本思想、基本概念与基本方法；着重培养学生正确运用统计方法和统计软件解决实际问题的能力。掌握统计学方法的特点及适用范围，正确运用统计软件处理常见数据资料 3.生物统计课的性质必修课，3.5/2学分；属于应用科学，以概率论为基础，对实验数据进行分析的理学学科。4.教学计划总学时： 56/32课堂讲授：4学时/周考试时间：考试周成绩构成平时作业：10期中考试：10期末考试：80学以致用：安排习题课12次5.教学内容范围：第10、

2、11章：不讲述，不考试；重点：59、13考试：不重复PPT、往年试题；6.学习本课程的基本要求课前预习坚持上课按时完成和提交作业有问题随时提问有建议及时贡献实验报告纸科学计算器7.教材：生物统计学中国农业大学出版社主编 张勤2008年第二版生物统计学，杜荣骞，1999，高等教育出版社 应用概率统计，曾善玉主编，2000，科学出版社 Statistical Methods，G.W. Snedecor and W.G. Cocheran，7th edition，1980，The Iowa State University Press，USA. 主要参考书8.绪论开始9.第一章 绪 论一、生物统计学

3、 Biostatistics , Biometrics 数学 数理统计人口统计学社会统计学 生物统计学1.统计学一般理论2.统计方法的数学原理10.统计学是研究数据资料的收集、整理、分析和解释的科学。收集数据：通过抽样调查或科学试验取得数据资料 整理资料：找出数据资料的基本特征 分析资料：从数据资料中获取有关的信息 解释资料：对所研究的问题作出统计推断生物统计学：应用于生物科学研究的统计学11.统计学历史起源：古希腊亚里士多德时代，迄今已有2300年历史了！主要研究社会和经济；第一阶段：城邦政情matters of state第二阶段：政治算数political arithmetic1690威

4、廉佩弟(英)：政治算数，近代统计学之父第三阶段：统计分析科学（数理统计）science of statistical analysis1908Gosset(英)的student-t分布Quelet(比)推广统计学在社会、自然、工程领域应用12.一、生物统计学 Biostatistics , Biometrics 是数理统计的原理和方法在生物科学中的应用 原理和方法：数理统计应用：生物科学13.生物统计与试验设计生物统计：统计学应用于生物学；统计学：操纵数据的科学；试验设计：按统计学原则制定实验计划；试验实验14.统计学的争论：矛盾中的艺术！15.Some opinions of statist

5、ics“If your experiment needs statistics, you should have done a better experiment.”Ernest Rutherford“To call in a statistician after the experiment is done may be no more than asking him to perform a postmortem examination; he may be able to say what the experiment died of.”Sir Ronald FisherKarl Pea

6、rson16.Some opinions of statistics “A knowledge of statistics is like a knowledge of foreign languages or of algebra; it may prove of use at any time under any circumstances.” A.L. Bowley “There are three types of lies: lies, damn lies, and statistics!” -Benjamin Disraeli17.实践证明：统计学是强大的科学！遗传学的建立；WHO

7、吸烟有害健康；吸烟与肺癌相关；氨基酸水平与仔猪日增重关系；农产品质控标准建立；等等18.生物统计学的基本特点概率性以概率论为理论基础其结果均伴随着某种概率二元性理论与实际数据归纳性由现实数据资料中归纳出一般的原理 - 由特殊推导一般（由样本推导总体）引自吴仲贤统计遗传学（1982，科学出版社）An Idyll of Gold Valley19.为什么要学生物统计学？（1）生物统计学是生物科学研究的基本工具生物现象的特点：变异性：个体之间存在差异不确定性（随机性）：变异不能准确推算复杂性：影响因素众多，有些是未知的常规的数学方法不能解决问题20.为什么要学习生物统计学（续）（2）必需利用统计学才

8、能回答的问题吸烟与肺癌是否有关？两种饲料配方哪种更好？新药物是否更有效？哪些因素对猪的增重速度有显著影响？可否通过背膘厚估计瘦肉率？遗传与环境哪个更重要？如何选择遗传上最优良的种畜？牛奶中三聚氰胺含量是否超标？牛肉中瘦肉精含量是否超标？21.统计学的用途Provide a data summaryHelp discover trends and patterns.Evaluate magnitude and direction of experimental effectsAssist in the design of experiments and field studiesA priori

9、 decisions about usefulness of experiments.Evaluate biological hypotheses by testing to see whether observed patterns are “real” or simply due to chance.DescriptionDesignHypothesis-testing22.生物统计的主要内容假设检验：方差分析、协方差分析相关分析、回归分析非参数检验、描述性统计实验设计：完全随机设计、区组设计拉丁方设计、正交设计23.What statistics can and cant doprovi

10、de objective criteria for evaluating hypotheseshelp optimize efforthelp you critically evaluate argumentstell the truth (probabilistic conclusions only!)compensate for poor designindicate biological significance: statistical significance does not mean biological significance, nor vice versa!CanCant2

11、4.生物统计学什么？统计思维；基本理论；基本检验方法；基本实验设计方案1.常用的统计分析方法、试验设计方法及原理 2.统计分析的工具 - 本课程教学中将介绍Excel 中的数据分析宏 3.科技文献中统计分析结果的表述25.生物统计怎么学？记忆基本公式；理解原理及其应用前提；通过练习、实例解决实际问题；及时解决不懂问题26.由浅入深：实例27. 在小学生实践调查：教师第一天让学生调查在中午12001210之间进入校门的男女同学有多少人；第二天让学生调查在中午12001210之间进入校门的穿皮鞋、运动鞋、其它鞋的同学各有多少人；第三天让学生调查在中午12001210之间进入校门的每个年级同学各有多

12、少人；第四天让学生调查在中午12001210之间进入校门的各个年龄段的学生各有多少人 描述性统计28.某小学五(2) 班收集的 “你最喜欢的一门学科” 原始数据。 科目 人数语文7数学6自然2体育5音乐6美术21共计47描述性统计29.描述性统计30.描述性统计31.【摘要】该研究采用问卷调查的方法，对温州市区初中生玩电脑游戏与9 种智能的关系进行研究。结果表明：第一，玩电脑游戏会对学生的智能产生影响；第二，平均每周玩电脑游戏的时间不同会对学生的智能产生不同的影响；第三，电脑游戏对性别不同的学生会产生不同的影响。【关键词】电脑游戏；智能发展；调查研究32.学生1学生2学生27140605030

13、5040603020304060606050505040605030504040 405060学生9种智能(每种10道题)的观测值(采用评分制 1-7分)271个观察值统计推断33.学生9种智能的观测值 从表格1 可以看出，初中学生的智能整体较好，基本学习能力、形态知觉能力、自省能力、身体运动能力和人际交往能力较好，都达到45 分左右，数学逻辑能力、空间判断能力和艺术创作能力均在41 分以上，但是语言能力同其他能力相比较低。统计推断34. 从标准差看，这九种能力的标准差在8 和10 之间，表明了得到的这组数据比较整齐。统计推断35. 如表格2 所示，男女生九种智能的具体情况为：从平均值上可以得

14、出，男女生在数学逻辑能力、空间判断能力上存在显著性的差异。 统计推断36.示例比较四种不同饲料对香猪生长的影响，随机选择了性别、年龄、体重相同、无亲缘关系的香猪20头并随机地分成四组，每组 5头，分别喂一种饲料，在相同的饲养条件下饲 养，经过一段时间后 测量增重的结果得到 左边的表格，要检验 四种饲料的增重效果 是否有显著的差异？饲料增重(Kg)123437 54 42 6039 41 33 1913 15 13 29 2018 24 38 22 13试验设计37.动物科学研究的程序： 1）确定课题（例如药物的治疗效果）2）试验设计（例如对比或两向分组） 3）试验及观测记载4）统计分析（例如两

15、组检验或方差分析） 5）撰写论文38.39.这个例子的正确分组应当是：40.让我们从对几个专业术语的理解开始统计学可以解决什么问题?41.二、常用统计术语（一）变量和观察值 变量（variable）：指生物的某种特征 是数量或者需要描述（也转换为数量）如：体高，体重，性别，毛色，血型特征：具有变异性 （以群体为研究对象）观察值（observation）： 对变量进行观察或测量得到的数值42.（二）总体( population )和样本 ( sample ) 总 体样本43.二、常用统计术语（二）总体和样本 总体 ( population ): 由研究目的确定 研究对象全体44.二、常用统计术语

16、（二）总体和样本 总体 ( population ): 由研究目的确定 研究对象全体成年中国人的身高 ： 则总体由全体成年中国人的身高构成 成年中国人的体重 ： 则总体由全体成年中国人的体重构成 45.二、常用统计术语（二）总体和样本 总体 ( population ): 研究目的 全体研究对象 个体(individual ) ：N 为总体中个体 数46.二、常用统计术语（二）总体和样本 总体 分类: 有限总体 无限总体 现实总体 假象总体 例：北京地区2002年长白猪的日增重 总体：北京地区的长白猪构成 ？ 北京地区2002年长白猪构成 ？有限总体和现实总体 47.二、常用统计术语（二）总体

17、和样本 总体 分类: 有限总体 无限总体 现实总体 假象总体 例：北京地区2002年长白猪的日增重 总体由所有北京地区2002年的长白猪日增重构成 有限总体和现实总体 48.二、常用统计术语（二）总体和样本 总体 分类: 有限总体 无限总体 现实总体 假象总体 例：北京地区长白猪的日增重 总体：北京地区的长白猪构成 ？ 北京地区2002年长白猪构成 ？ 总体：由所有北京地区长白猪日增重构成 无限总体和现实总体 49.二、常用统计术语（二）总体和样本 总体 分类: 有限总体 无限总体 现实总体 假象总体 例：某种药物对某种疾病的治疗效果 无限的、假象总体 50.二、常用统计术语（二）总体和样本

18、总体 分类: 有限总体 无限总体 现实总体 假象总体 例：某种药物对某种疾病的治疗效果 总体：由所有发病个体对此药物的治疗效果构成 无限的、假象总体 51.例题：某药厂生产一种药丸，若丸重 x （9，0.25），现新购进一台制丸机，为检验该机工作是否正常，从产品中随机抽取100丸，称得9.1克，若0.5，问该机工作是否正常。例题：已知成年马血液中白细胞总数08103个/mm3，今随机从一群马中抽测了10匹马的白细胞总数分别为7.1, 10.8, 7.5, 7.8, 9.2, 9.4, 8.5, 8.9, 7.6, 8.4 (103个/mm3), 问这群马白细胞总数是否正常。52.（二）总体(

19、population )和样本 ( sample ) 总 体样本？总体是最终的研究对象53.二、常用统计术语（二）总体和样本 总体 分类: 有限总体 无限总体 现实总体 假象总体 总体才是我们的最终研究对象在实际的统计分析中，所遇到的大多是无限总体和假想总体， 无法直接对总体进行研究例题：某药厂生产一种药丸，若丸重 x （9，0.25），现新购进一台制丸机，为检验该机工作是否正常，从产品中随机抽取100丸，称得9.1克，若0.5，问该机工作是否正常。54.二、常用统计术语（二）总体和样本 在实际的统计分析中，所遇到的大多是无限总体和假想总体成年中国人的身高 ： 则总体由全体成年中国人的身高构成

20、 第五次全国人口普查，约13亿人口中，15岁以上人口为8.8亿55.样本是从总体中按一定方法抽取部分具有代表性个体56.（二）总体和样本 从总体中按一定方法抽取部分具有代表性个体样本 ( sample ) :成年中国人的身高 ： 则总体由全体成年中国人的身高构成 样本 ：200个成年中国人的身高数据 57.（二）总体和样本 样本 容量( sample size ) :用 n 表示 样本 ( sample ) :大样本 : n 30 小样本 : n 30 从总体中按一定方法抽取部分具有代表性个体58.大样本 : n 30 小样本 : n 30 59.（二）总体和样本 为什么要从总体中抽取样本 ？

21、总体数据的获得无限总体 破坏性实验 60.（二）总体和样本 样本 应具有什么样的特性？61.（二）总体和样本 样本 应具有什么样的特性？62.（二）总体和样本 样本 应具有什么样的特性？代表性怎样才能使样本 具有代表性？随机抽样(random sampling) 随机样本(random sampling)63.需要随机抽样64.（二）总体和样本 为什么要从总体中抽取样本 ？由样本推断总体 统计学的中心思想总体才是我们的最终研究对象！但实际工作中，难以对总体进行直接研究65.二、常用统计术语（三）参数和统计量 统计量 ( statistics ): 总体 的特征数参数 ( parameter )

22、: 样本 的特征数 以希腊字母表示以拉丁字母表示 参数是真值 统计量是参数的估计值， 受抽样波动的影响（mu）（sigma squared）66.总体： 0动医全体同学的身高样本： n30平均数67.二、常用统计术语（三）参数和统计量 参数 ( parameter ) 希望获得的统计量与参数的符合程度 统计学的核心任务68.二、常用统计术语（四）误差 ( error ) 误差-error ：分析结果与真实值之间的差值。69.（四）误差 ( error ) 误差的分类 系统误差 (systematic error ):随机误差 (sampling error ): 它是由分析测定过程中某些经常的

23、、固定的因素引起的，使测定结果系统的偏高或偏低。由于一些不易预测的偶然因素引起的.70.（四）误差 ( error ) 误差的分类 系统误差 (systematic error ): 初始条件的差异 仪器和试剂的误差 个人操作的误差 方法误差 71. 例：为探讨法氏囊活性肽（BS）对鸡体增重的影响，将20只21日龄健康SPF （Specific Pathogen Free）母 鸡随机分成4组，每组5只；并把剂量为0.2，0.4，0.8，0ml的法氏囊活性肽分别与0.1ml的传染性法氏囊病（IBD）活疫苗混合，而后各对应一组鸡滴鼻点眼。测定10周后各组鸡只的增重（kg） 组别重复合计平均IBDV

24、活苗0.2ml BS0.420.440.450.430.482.220.444IBDV活苗0.4ml BS0.430.450.470.480.492.320.464IBDV活苗0.8ml BS0.350.320.360.390.371.790.3580IBDV活苗0.400.420.390.360.432.000.472. 法氏囊活性肽（BS）是从法氏囊中提取出来的一种生物活性物质，已发现法氏囊活性肽具有诱导B淋巴细胞分化、促进抗体产生、保护和促进法氏囊的正常发育等免疫学活性。在将 BS 与疫苗的配合应用中，可显著提高疫苗的免疫效果，是一种良好的免疫增强剂。 已发现BS除具有免疫增强作用以外，还对生长发育有促进作用，基于以上原因，初步探讨了BS对鸡的增重及饲料转化率的影响。73.误差的分类 随机误差 (sampling error ): 相同条件下重复观察 排除明显的系统误差 测量结果仍会有随机性地变化 实验或测量环境的微小波动 实验或测量手段、工作状态微小波动 测量者生理状态变化引起的感觉判别能力的波动等74.误差的分类 售货员使用的秤没有校准，实际是400克被认为是500克 身高测量时，使用同一种测量器，同一测量员，在同一时间、地点对同一个体的上次测量的身高有微小差异75.系统误差与随机误