1、 山西農業大學信息學院 試驗設計與統計分析教學大綱課程名稱： 試驗設計與統計分析 Experiment Design and Statistical Analysis課程編碼：105011課程類別：專業基礎課學時/學分：48學時/3學分適用專業：資環、環科等專業一、 前言1、課程性質試驗設計與統計分析，是數理統計學在生物科學領域的應用，主要涉及科學研究中的試驗設計、抽樣觀測和統計推斷，是一門應用數學。課程還同時融入國際權威的SAS統計分析，通過上機處理試驗實例的數據，鞏固和加深理解所學統計原理及方法。課程不僅討論如何科學地設計試驗，而且還討論如何科學地收集數據、整理數據、分析數據、解釋數據和做

2、出結論，是從事科學研究必不可少的基礎知識。試驗設計與統計分析是資環、環科專業的一門專業基礎必修課程。2、教學目標通過課堂講授、課下作業和上機數據處理三個環節的教學過程，使學生掌握基本的試驗設計與統計分析方法，掌握試驗數據處理的程式步驟和技能。3、教學要求針對試驗設計與統計分析的學科特點，結合專業的性質，講授課程時理論與方法并重，力圖把統計原理講解的清晰易懂，使學生了解典型內容的基本原理和方法，理解統計方法的理論背景，掌握一些基本技能，從而培養學生分析解決實際問題的能力。4、先修課程 高等數學、線性代數、概率論等二、課程內容 緒論教學內容及總體要求：掌握：（1）試驗設計與統計分析的概念、特點；（

3、2）總體與樣本、樣本含量、參數與統計量的概念；（3）統計分析的基本要求。了解：（1）試驗設計與統計分析的作用及其主要內容；（2）試驗設計與統計分析的發展概況；（3）錯誤與誤差、準確性與精確性的概念。教學目標： 通過學習，使學生掌握試驗設計與統計分析的概念、特點；總體與樣本、樣本含量、參數與統計量的概念；統計分析的基本要求。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：2學時一、試驗在科學研究中的作用二、試驗研究的一般程式及過程三、試驗設計與統計分析的涵義四、試驗設計與統計分析的必要性五、課程特點與學習方法六、常用術語和基本概念思考題： 1、總體與樣本、樣本含量、參數與統計量的概念；2、統計分析的

4、基本要求第一章 田間試驗設計（6學時）第一節 田間試驗設計基礎1、田間試驗設計概述 2、試驗設計中的基本概念第二節 田間試驗的種類1、按試驗性質分類2、按因子多少分類第三節 田間試驗的特點和要求一、 田間試驗的特點二、 田間試驗的基本要求第四節 試驗誤差與土壤差異一、 田間試驗的誤差二、 試驗地的土壤差異三、 試驗地的選擇和培養第五節 田間試驗設計原則一、 重復二、 隨機排列三、 局部控制第六節 試驗小區的控制技術一、 試驗小區的面積二、 小區的形狀三、 重復次數四、 對照區的設置五、 保護行的設置六、 重復區和小區的排列第七節 常用的試驗設計方法一、 完全隨機設計二、 隨機區組設計三、 拉丁

5、方設計四、 巢式設計五、 裂區設計掌握：（1）試驗設計的概念、特點和基本要求、試驗方案的擬定；（2）試驗設計的基本原則、作用及其相互關系；（3）完全隨機試驗設計、隨機區組設計的概念及其方法、特點和試驗結果的統計分析方法；（4）試驗研究中樣本含量的估計。了解：（1）拉丁方試驗設計的概念、特點和試驗結果的統計分析方法；（2）正交設計的概念、特點和試驗結果的統計分析方法（選講）；（3）調查設計；（4）樣本含量的確定。重點是完全隨機設計和隨機區組設計的設計方法。難點是對裂區設計方法的理解和掌握。 第二章 試驗結果資料的整理教學內容及總體要求：掌握：（1）資料的分類及各種資料的特點；（2）連續性數量性狀

6、資料的整理與分組方法及其步驟；（3）平均數的分類、意義及其計算方法；（4）算術平均數的性質；（5）標準差和變異系數的意義、計算及性質；（6）加權法計算平均數、標準差。了解：（1）質量性狀資料數量化的方法；（2）質量性狀資料的整理；（3）資料整理的必要性；（4）統計表與統計圖的用途；（5）常用的統計表與統計圖；（6）各種平均數各在何種情況下使用；各種平均數各在何種情況下使用。教學目標： 通過學習，使學生掌握平均數、標準差和變異系數概念的掌握和應用。難點是對標準差和方差功用的理解、對標準差和方差公式的理解和掌握。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：4學時第一節 次數分布一、 次分布表及其制

7、作二、 次數分布圖第二節 平均數一、 平均數的概念和功用二、 算術平均數三、 其它幾種平均數第三節 變異數一、 極差二、 方差三、 標準差四、 變異系數思考題： 1、平均數、標準差和變異系數概念2、簡要說明資料整理的目的和意義 第三章 理論分布和抽樣分布教學內容及總體要求：掌握：（1）隨機事件（事件）、必然事件、不可能事件的概念；（2）概率的概念及其性質；（3）小概率事件及小概率原理；（4）正態分布的定義、特點及其標準化；（5）正態分布條件下概率計算以及幾個重要的特殊概率；（6）二項分布的定義、特點和概率計算以及總體平均數和標準差的計算；（7）樣本平均數的抽樣分布；（8）標準誤的概念、標準誤與

8、標準差的區別與聯系。了解：（1）概率的客觀性；（2）離散型和連續型隨機變量的概率分布及其性質；（3）正態分布表的使用；（4）波松分布及其應用；（5）三種分布的聯系；（6）t分布及其概率分布密度曲線的特點。教學目標： 通過學習，使學生掌握對分布的含義和適用情況的理解。難點是正態分布的概率計算，和對平均數抽樣分布。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：4學時第一節 概率的基本知識一、什么是事件二、什么是概率三、頻率和概率四、概率的基本性質五、“小概率實際不可能性”原理六、復合事件及事件間的關系七、 計算事件概率的法則第二節 二項分布一、二項總體二、二項總體的樣本總和數總體（抽樣總體）第三節

9、正態分布i. 什么是正態分布？ii. 正態分布有什么重要意義iii. 正態分布曲線的特性iv. 正態分布的概率計算第四節 平均數抽樣分布一、樣本平均數的分布二、樣本平均數差數的分布三、二項總體的抽樣分布思考題： 1、什么是隨機實驗，它具有哪三個特征2、什么是小概率不可能原理3、什么是正態分布，它具有什么特征4、已知隨機變量x-B（100，0.1）求x的平均數和標準差 第四章 試驗結果的統計假設檢驗教學內容及總體要求：掌握：（1）顯著性檢驗（假設檢驗）的概念、對象和目的；（2）顯著性檢驗的基本思路；（3）顯著性檢驗的基本步驟、顯著水平與兩種類型的錯誤；（4）如何正確理解“差異顯著”、“差異極顯著

10、”、“差異不顯著”；（5）樣本平均數差異顯著性檢驗（樣本平均數與總體平均數、配對試驗、非配對試驗）；（6）置信區間、置信度的概念以及正態總體平均數的置信區間；了解：（1）假設檢驗的前提條件；（2）假設檢驗應該注意的問題；（3）兩尾檢驗與一尾檢驗；（4）二項總體百分數P的區間估計；（5）百分數資料差異顯著性檢驗，正常值范圍的確定。教學目標： 通過學習，使學生掌握顯著性測驗的基本原理和測驗方法。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：4學時第一節 單個樣本平均數的統計假設測驗v. 統計推斷的概念和內容vi. 單個樣本平均數的假設測驗舉例第二節 兩個樣本平均數的統計假設測驗一、成組數據二、成對數

11、據三、顯著性測驗的兩尾測驗和一尾測驗四、顯著性測驗的兩類錯誤第三節 參數的區間估計一、什么是參數的區間估計二、總體平均數 µ的區間估計三、總體平均數差數的區間估計思考題： 1、什么是假設檢驗？假設檢驗的基本步驟是什么、2、什么是一尾檢驗和兩尾檢驗3、什么是參數的點估計和區間估計4、對某品種大豆1000粒種子進行發芽試驗，有620粒發芽，求該品種大豆種子發芽率置信度為95%與99%的置信區間 第五章 方差分析教學內容及總體要求：掌握：（1）方差分析的意義及概念；（2）方差分析的基本假定；（3）試驗因素、水平、處理、試驗方案等基本概念；（4）方差分析的基本步驟；（5）單因素試驗結果的方差

12、分析（包含各處理重復數相等與不等兩種情況）；（6）多重比較的方法及結果的表示方法；（7）三種主要的多重比較方法（LSD法, q法,SSR法）的適用條件；（8）兩因素交叉分組和系統分組資料的特點；（9）兩因素交叉分組資料的方差分析（包含各處理單獨觀測值和重復觀測值兩種情況）；（10）數據轉換的目的和方法。了解：（1）方差分析的數學模型與期望均方；（2）F分布及其特點；（3）系統分組資料的方差分析。教學目標：通過學習，使學生掌握方差分析的意義及概念；方差分析的基本假定；試驗因素、水平、處理、試驗方案等基本概念；方差分析的基本步驟；單因素試驗結果的方差分析（包含各處理重復數相等與不等兩種情況）；多重

13、比較的方法及結果的表示方法。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：2學時第一節方差分析的意義一、多個樣本平均數相比較時，不能用t測驗進行兩兩測驗的原因二、什么是方差分析三、為什么方差分析極為重要？第二節方差分析的原理一、平方和和自由度的分解二、F測驗三、多重比較第三節方差分析的基本假定和數據轉換一、方差分析的基本假定二、數據轉換三、轉換資料的分析思考題： 1、多個處理平均數相互比較為什么不宜用t檢驗2、什么是簡單效應、主效應、交互效應3、P149第9、10題 第六章 單因素試驗的方差分析教學內容及總體要求：掌握：不同試驗設計方差分析的算法；方差分析表；方差分析結果的解釋。了解：不同試驗設

14、計方差分析的假設前提。教學目標：通過學習，使學生掌握隨機區組試驗的方差分析。不同試驗設計方差分析的算法；方差分析表；方差分析結果的解釋。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：2學時第一節 完全隨機設計試驗的方差分析一、什么是完全隨機設計二、線性模式與有關公式三、舉例說明第二節 第二節隨機區組設計試驗的方差分析一、什么是隨機區組設計二、線性模式與有關公式三、舉例說明第三節 第三節拉丁方設計試驗的方差分析一、什么是拉丁方設計二、線性模式與有關公式三、舉例說明思考題： 1、兩因素隨機區組設計試驗資料和單因素隨機區組設計試驗資料的方差分析有何異同2、P182第2、7、8題第七章 復因素試驗的方差

15、分析教學內容及總體要求：掌握：二因素隨機區組設計和裂區設計方差分析的假設前提和方差分析的方法。教學目標：通過學習，使學生掌握二因素隨機區組設計假設前提和方差分析的方法。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：2學時第一節 復因素試驗在園藝科研中的重要意義一、 有特殊功能二、 精確度高（誤差小）三、 所的結論論據廣第二節 二因素隨機區組試驗方差分析一、 二因素隨機區組試驗與單因素隨機區組試驗在設計上的異同二、 兩種分析資料在分析方法上的異同三、 舉例說明第三節 二因素裂區試驗結果的方差分析一、 什么情況下采用裂區設計二、 裂區設計特點三、 裂區設計自由度分析四、 舉例說明思考題： 1、何謂正

16、交設計？正交設計有何特性？2、P207第2、3、4、6題第八章 測驗（2學時）第一節 測驗的方法1、什么叫卡方測驗2、的基本公式3、卡方的分布特性和顯著性測驗第二節 適合性測驗1、什么是適合性測驗2、k=2的次數資料3、k3的次數資料第三節 獨立性測驗1、什么是獨立性測驗2、2×2表的獨立性測驗3、2×C表的獨立性測驗4R×C表的獨立性測驗掌握：（1）卡方檢驗的對象、分類；（2）卡方的連續性矯正；（3）適合性檢驗的步驟；（4）2×2表、2×C表、R×2表的獨立性檢驗的步驟；（5）適合性檢驗和獨立性檢驗的區別。了解：（1）卡方檢驗的意義

17、、原理以及卡方分布；（2）適合性檢驗和獨立性檢驗的卡方再分割；（3）R×C表的獨立性檢驗。本章的難點是對獨立性測驗適用范圍的理解和掌握。實驗：SAS方差分析與均值多重比較。常用田間試驗設計的方差分析與均值多重比較。卡方測驗、成組比較和成對比較。模型決定系數。第九章 直線相關與回歸教學內容及總體要求：掌握：直線回歸回歸方程的建立及意義；直線相關相關系數的計算及意義；回歸方程、回歸系數、相關系數的顯著性檢驗；了解：回歸與相關的分類；直線回歸與相關的關系；應用直線回歸與相關的注意事項。教學目標：通過學習，使學生掌握直線回歸回歸方程的建立及意義；直線相關相關系數的計算及意義；回歸方程、回歸系

18、數、相關系數的顯著性檢驗。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂討論學時：2學時第一節 概述一、 資料與雙變數資料在分析上有什么不同二、界性狀間普遍存在什么關系？三、模型和相關模型 第二節直線回歸一、 回歸方程一、 回歸方程的計算二、 回歸圖的繪制三、 歸的估計標準誤四、 歸的顯著性檢驗五、 回歸的區間估計第三節直線相關一、 數的圖示二、相關系數的計算公式三、相關系數的顯著性檢驗四、決定系數思考題：1、歸的顯著性檢驗2、相關系數的顯著性檢驗第十章 “三廢”排放統計教學內容及總體要求：掌握：污染源統計，污染物排放量的計算，廢氣排放統計用水、廢水排放統計，固體廢物排放統計，放射物排放統計。教學目標：通過學習，使學生掌握污染源統計，污染物排放量的計算，廢氣排放統計用水、廢水排放統計，固體廢物排放統計，放射物排放統計。教學方式方法建議： 課堂講授、課堂