1.1 试验的基础意义

1.1试验的意义1.1.1试验与因果关系1.1.2试验与科学研究1.1.3研究的效度1.1.4试验设计的发展历程教学目标提高学习兴趣理解试验设计的发展脉络掌握试验设计的基本术语能否明确猪鞭虫疗法确实有效?能不能ABSubmit例克罗恩病是一种慢性肠炎,有研究称含有猪鞭虫卵的饮料可以有效缓解克罗恩病引发的腹部疼痛、出血和腹泻等症状.为了确认猪鞭虫疗法是否有效,开展一项临床试验.令克罗病患者服用含有猪鞭虫卵的饮料并测量反应.结果表明症状确实减轻了.投票最多可选1项1.1.1试验与因果关系（1）因果与相关如何判断因果关系?

解释变量（原因）响应变量（结果）1.1.1试验与因果关系相关不一定有因果,有因果一定相关公鸡打鸣与太阳升起.忽略时序性可能造成因果倒置警察数量越多的地区,犯罪事件数量也越多.注意潜在变量的影响放射性物质对人体有很大的伤害,但铀矿工人的平均寿命不比常人短.

（1）因果与相关因果关系的三个条件中，哪一个不满足？相关条件时序条件ABSubmit例不可替代性C克罗恩病是一种慢性肠炎,有研究称含有猪鞭虫卵的饮料可以有效缓解克罗恩病引发的腹部疼痛、出血和腹泻等症状.为了确认猪鞭虫疗法是否有效,开展一项临床试验.令克罗病患者服用含有猪鞭虫卵的饮料并测量反应.结果表明症状确实减轻了.多选题1分1.1.1试验与因果关系（2）观察、抽样与试验总体(系统、规律)样本（数据）数据收集（观察、抽样和试验）数据分析（描述、探索和推断）抽样:从有限的总体中抽取一定量的样本;观察:被动的数据搜集方式,只观察和记录,不实施干预;试验:主动产生数据的方式,改变某些变量并观察结果的变化.统计学研究如何收集数据、从数据中获取知识变量之间的因果关系一般只能通过数据归纳得到！Fisher:只要遵守良好的试验设计原则,就可以根据特定的研究得出一般性的结论.1.1.1试验与因果关系策略性地控制和改变某些变量,并观测由此带来的影响,进而归纳出变量之间的因果关系.试验单元（被试系统）响应变量试验因子干扰因子称衡量试验结果的量为响应变量,简称响应;根据响应变量的数目,可把试验分为单响应试验和多响应试验;称响应的观测值与真值之间的偏差为误差.（3）试验的基本逻辑1.1.1试验与因果关系凡对响应可能产生影响的原因都称为因素或因子.试验因子可分为定性因子、定量因子和函数型因子三类.水平:因子在试验中所处的不同状态或不同取值.因子的水平组合称为处理组合,简称处理.策略性地控制和改变某些变量,并观测由此带来的影响,进而归纳出变量之间的因果关系.试验单元（被试系统）响应变量试验因子干扰因子（3）试验的基本逻辑1.1.1试验与因果关系（3）试验的基本逻辑试验单元是试验载体的通用术语,需结合具体问题来理解,泛指一次试验中诸如试验对象、试验人员、工具以及试验时间等基本单元.Trial(orrun):Applicationofatreatmenttoanexperimentalunit策略性地控制和改变某些变量,并观测由此带来的影响,进而归纳出变量之间的因果关系.试验单元（被试系统）响应变量试验因子干扰因子讨论本课程中的“试验”与鉴定（验证或方案确认）试验的区别例克罗恩病是一种慢性肠炎,有研究称含有猪鞭虫卵的饮料可以有效缓解克罗恩病引发的腹部疼痛、出血和腹泻等症状.为了确认猪鞭虫疗法是否有效,开展一项临床试验.响应是什么？有哪些因子？给出一个具体的处理.试验单元是什么？如何设计试验？1.1.1试验与因果关系1.1.2试验与科学研究1.1.3研究的效度1.1.4试验设计的发展历程1.1.2试验与科学研究

1.1.2试验与科学研究经验归纳:早期的“经验”主要源自观察.理论推演:推演结果需要试验验证.仿真模拟:一种新的试验方式.科学大数据:往往只能发现变量之间的相关关系.讨论大数据时代最大的转变,就是放弃对因果关系的渴求,取而代之关注相关关系.也就是说,只要知道“是什么”,而不需要知道“为什么”.——维克托·迈尔,舍恩伯格:《大数据时代》例中医中有服用“童便”治疗顽固性腹泻的方法,临床观察很有效.这究竟是什么原因,让人很难理解.研究表明,顽固性腹泻破坏了肠道的正常菌群,服用“童便”可补充“双歧杆菌”这一类肠道益菌群,从而治愈顽固性腹泻.制成补充双歧杆菌的制剂,就不会有人去服用“童便”了.1.1.2试验与科学研究英国学者李约瑟在其编著的《中国科学技术史》中提出:“尽管中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献，但为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生？”为何近代科学没有产生在中国，而是在十七世纪的西方，特别是文艺复兴之后的欧洲？实质是两种科学研究范式的起源问题：中国古代的经验科学很发达，但为何中国没有产生近代实验科学.1.1.1试验与因果关系1.1.2试验与科学研究1.1.3研究的效度1.1.4试验设计的发展历程1.1.3研究的效度研究效度:由一项研究结果得出的某个推论的正确性或真实性。效度的类型描述统计结论的效度与推断自变量和因变量是否共变（相关性）有关的效度。构建效度研究中使用测量表征构念的充分程度。例如：构建的作战适用性指标体系真的能够描述作战适用性吗?内部效度推断因子和响应之间存在因果关系的效度。外部效度研究结果可以推广到不同人群、环境、处理方法、结果和时间上的程度。任何单一的研究都只能在其中一种或几种效度上做好,内部效度和外部效度存在相反关系的趋势。1.1.1试验与因果关系1.1.2试验与科学研究1.1.3研究的效度1.1.4试验设计的发展历程起源时期农业试验1.1.3试验设计的发展历程源自上世纪30年代Fisher在英国洛桑农业试验站的工作

建立了数理统计和试验设计的基础提出了试验设计三原则:重复、随机化、区组Fisher,Yates,Finney等建立了因子设计

（1）发展阶段划分特点:周期长、干扰因子多1.1.3试验设计的发展历程因子设计在工业试验中取得巨大成功G.P.Box于1951年建立了响应曲面法Keifer等人建立了最优回归设计田口玄一建立了稳健参数设计发展时期工业试验起源时期农业试验特点:周期短、可控性强（1）发展阶段划分1.1.3试验设计的发展历程发展时期工业试验起源时期农业试验现代时期仿真试验空间填充设计序贯设计空间相关模型特点:可控性更强、可考虑更多因子、系统更复杂（1）发展阶段划分1.1.3试验设计的发展历程（2）试验设计在我国的发展华罗庚教授于上世纪70年代初,面向全国大力推广优选法1978年,为解决飞航导弹研制中的实际问题,方开泰和王元创立了均匀设计中国现场统计研究会试验设计分会北京大学、南开大学、中科院、东北师范等知名高校均有试验设计研究团队统计学是一门围绕如何收集、组织、分析、解释和展示数据而展开研究的学科。收集数据的手段主要包括抽样、[填空1]和[填空2]。确定两个变量之间是否存在因果关系，需要保证相关条件、[填空3]和[填空4]同时成立。凡是对响应有影响的原因都称作因素或因子，根据研究的目的，人为地把因子分为[填空5]和[填空6]两类。作答填空题6分总结“实验”or“试验”？“因果”or“相关”？“抽样”、“试验”or“观察”？试验的逻辑：控制一类变量的变化，观察其对另一类变量的影响良好的试验设计原则可以得到因果关系响应、因子、试验单元、误差、处理试验设计的发展历史名人语录试验将决