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第 2 章 常 用 实 验 设 计 分 析 方 法科 学 研 究 的 目 的 是 通 过 研 究 事 物 间 的 相 互 关 系 , 阐 明 事 物 客 观 存 在 的 规 律 性 。 而 客 观 世 界的 规 律 是 复 杂 的 , 要 考 察 交 织 在 一 起 的 各 种 因 素 的 关 系 , 就 要 进 行 科 学 实 验 ; 为 了 发 现 试 验 数 据中 所 蕴 含 的 规 律 性 , 就 要 进 行 统 计 研 究 。 统 计 研 究 一 般 可 分 为 设 计 、 收 集 资 料 、 整 理 资 料 和 分 析资 料 4 个 步 骤 , 其 中 设 计 是 研 究 成 功 与 否 关 键 的 一 环 , 也 是 进 行 科 学 研 究 之 前 必 须 要 做 的 工 作 。它 的 主 要 作 用 就 是 减 小 误 差 , 提 高 实 验 的 精 确 度 和 准 确 度 。 一 个 良 好 的 设 计 , 例 如 在 进 行 某 一 实验 之 前 , 研 究 者 根 据 研 究 目 的 , 确 定 了 如 何 采 取 各 种 措 施 控 制 非 实 验 因 素 的 影 响 , 所 需 的 样 本 含量 大 小 , 同 时 严 格 地 控 制 误 差 等 , 则 可 使 实 验 因 素 的 效 应 充 分 显 示 出 来 , 使 研 究 工 作 在 使 用 较 少的 人 力 、 物 力 和 时 间 的 条 件 下 , 取 得 较 为 满 意 的 结 果 , 回 答 研 究 假 设 提 出 的 问 题 , 从 而 达 到 事 半 功倍 的 效 果 。 如 果 设 计 不 正 确 , 实 验 结 果 分 析 不 当 , 就 会 增 加 实 验 次 数 , 延 长 实 验 周 期 , 造 成 人 力 、物 力 和 时 间 的 浪 费 , 使 预 期 的 结 果 难 以 达 到 , 甚 至 导 致 整 个 研 究 工 作 的 失 败 。 实 验 设 计 应 用 的 范围 非 常 广 , 不 仅 应 用 在 生 物 学 以 及 医 学 领 域 , 也 应 用 在 工 农 业 生 产 、 微 生 物 试 验 、 市 场 调 查 、 心 理学 研 究 以 及 教 学 科 研 等 各 种 不 同 领 域 。根 据 研 究 目 的 、 处 理 因 素 的 多 少 、 处 理 因 素 间 有 无 交 互 作 用 等 情 况 , 人 们 发 展 了 很 多 种 实 验设 计 方 法 , 这 些 方 法 几 乎 都 可 以 采 用 方 差 分 析 模 型 来 分 析 , { 且 具 体 操 作 上 又 各 有 特 点 , 本 节 将 介绍 常 用 的 完 全 随 机 设 计 C Completely Randomized Design) 、 随 机 区 组 设 计 C Randomized Block Design)、 交 叉 设 计 C Cross-over Design) 、 析 因 设 计 CFactorial Design) 、 拉 丁 方 设 计 C Latin Square Design)、 正 交 设 计 C Orthogonal experimental design) 、 嵌 套 设 计 CNested Design) 、 重 复 测 量 设 计 CRepeatedMeasures Design) 、 裂 区 设 计 CSplit-plot Design) 以 及 均 匀 设 计 CUniform Design) 这 10 种 设计 的 原 理 及 分 析 方 法 , 并 在 阐 明 各 种 设 计 原 理 的 基 础 上 进 一 步 学 习 用 于 校 正 试 验 数 据 影 响 因 素的 协 方 差 分 析 方 法 。需 要 指 出 的 是 , 各 种 试 验 设 计 的 目 的 其 实 就 是 根 据 具 体 的 研 究 背 景 , 在 满 足 研 究 目 的 的 前 提下 , 尽 量 地 平 衡 或 控 制 非 研 究 因 素 的 影 响 , 并 提 高 对 研 究 样 品 的 利 用 率 , 用 尽 量 少 的 成 本 来 达 到同 样 的 效 果 。 因 此 越 精 巧 的 实 验 设 计 , 一 般 其 效 率 就 会 越 高 , 但 是 很 高 的 效 率 也 意 味 着 数 据 中 存在 较 少 冗 余 信 息 , 抗 干 扰 性 也 会 越 差 , 当 出 现 了 缺 失 值 时 信 息 损 失 就 非 常 严 重 , 甚 至 会 导 致 整 个数 据 无 法 按 照 原 计 划 进 行 分 析 , 这 一 点 各 位 读 者 在 应 用 复 杂 设 计 方 案 时 一 定 要 加 以 注 意 。2.1 仅 研 究 主 效 应 的 实 验 设 计 方 案本 节 将 要 介 绍 的 实 验 设 计 方 案 均 只 考 虑 主 效 应 的 作 用 大 小 , 而 不 涉 及 各 因 素 间 的 交 互 作 用 。为 此 , 这 些 设 计 在 提 高 对 主 效 应 分 析 效 率 的 同 时 , 所 得 到 的 试 验 数 据 往 往 不 能 提 供 对 交 互 项 的 分• 28 •