理化试验设计2

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1、理化试验原理与方法吴拥军wuyongjun@zzu.edu.cn一、理化实验设计的一般思路基本思路整体思路主体性实验预备性实验后续性实验明确目的确定方法选准方案选择仪器正确操作现象或数据结论二、实验方案评价的角度（科学性为主）（简约性、可行性为主）方法评价试剂评价仪器评价操作评价现象、数据评价条件评价（可行性为主）（安全性、科学性为主）（科学性、可行性为主）信息加工三、实验设计与评价的过程（目的、条件、特殊要求等）明确原理（为达到目的所需的化学原理或物理学原理等）发现问题（干扰问题等）解决问题（解决干扰）提出方案（初步）评价方案（依据基本要求修正错误和改进不足）确定方案理化实

2、验的设计思路和评价主体性实验预备性实验后续性实验目的和要求局部评价整体评价确定方案试验设计就是如何选择和优化试验条件，好的试验设计能够通过有限次数的实验，选择优良的实验条件，节约人力、物力、财力和时间。因此通过试验设计方法来最优地设计实验方案，能够有效地获取各种化学信息，达到优化实验条件和降低实验成本的目的，故试验设计是理化实验设计的一个重要研究内容。第二节常用的试验设计方法一、基本概念实验指标（experimentalindex)因素和水平（factor&level)交互作用（interaction）指两个或多个因素的作用相互影响，各因素间互不独立，一个因素的水平有改变时，

3、另一个或几个因素的效应也相应有所改变。交互作用的结果是使总的试验效应增强或降低。（4）全面实验和部分实验（whole&partialexperiment)二、常用试验设计方法1.随机对照试验(randomizedcontroltrial,RCT)2.配对设计(paireddesign)3.析因试验设计方法(factorialdesign)。4.正交试验设计方法(orthogonaldesign)。5.均匀试验设计方法(uniformdesign)。第二节常用的实验设计方法一、随机对照试验(randomizedcontroltrial,RCT)首先将按纳入标准确定的受试对象随机

4、分配到实验组和对照组，通过统计分析回答研究假设提出的问题。随机化原则：随机≠“随便”,指每个受试对象以机会均等的原则随机地分配到试验组和对照组。目的是使各组非实验因素的条件均衡一致，以消除对实验结果的影响。随机化分组方法1.抽签等2.随机数字表(附表）3.计算器或计算机看文献二、配对设计(paireddesign)esign)将实验对象按一定条件配成对子，如将年龄、体重一致的动物配成对子，再随机分配每对中的两个对象接受不同的处理方式，称为配对设计。看文献三、析因设计（factorialdesign）析因设计也称为析因实验（factorialexperiment），是一种多因素

5、的交叉分组设计。它不仅可检验每个因素各水平间的差异，而且可检验各因素间的交互作用。最简单的析因设计为2×2（或22）析因设计。其意义为：试验中共有2个因素，每个因素各有两个水平。再如，2×2×2（或23）析因设计，表示试验中有三个因素，每个因素各有两个水平。数字表达式中的指数表示因素个数，底数表示每个因素的水平数。2×2析因实验作用模式表1.2×2析因设计作用模式如某个化学实验，影响因素为A、B、C,取各个因素的水平分别为A:a1,a2,a3,a4B:b1,b2,b3C:c1,c2a1-b1-c1a2-b1-c1a3-b1-c1a4-b1-c1a1-b1-c2a2-b1-c2

6、a3-b1-c2a4-b1-c2a1-b2-c1a2-b2-c1a3-b2-c1a4-b2-c1a1-b2-c2a2-b2-c2a3-b2-c2a4-b2-c2a1-b3-c1a2-b3-c1a3-b3-c1a4-b3-c1a1-b3-c2a2-b3-c2a3-b3-c2a4-b3-c2实验次数：4×3×2又如：某化工产品的渗透率有4个影响因素：温度，压强、甲醛浓度和搅拌速度，4个因素分别用A、B、C、D表示，各因素水平分别为：A:a1,a2,；B:b1,b2；C:c1,c2；D:d1,d2。为了简便，分别用1表示高水平，-1表示低水平，实验指标用y表示。从上表可以看出，AC

7、与AD的交互效应比较大，与因素A、C和D的主效应相当，而其他交互效应比较小。因此影响渗透率的因素为A、C、D、AC和AD。交互作用的类型设实验研究中有A、B、C、D四种因素，其交互作用的类型如下。（1）独立作用：A、B、C、D，是四个因素各自的单独作用（2）一级交互作用：A×B，A×C，A×D，B×C，B×D，C×D，是任意两个因素的共同作用。（3）二级交互作用：A×B×C，A×B×D，A×C×D，B×C×D，是任意三个因素的共同作用。（4）三级交互作用：A×B×C×D，是四个因素的共同作用。上述独立作