科研设计原则

第六章第六章 科研设计原则科研设计原则第一节第一节 科研设计的三个基本原则科研设计的三个基本原则第二节第二节 实验研究的三要素实验研究的三要素第三节第三节 常用的实验设计方法常用的实验设计方法第一节 科研设计的三个基本原则原则 一、对照原则一、对照原则 二、随机原则二、随机原则 三、重复原则三、重复原则为什么要做对照？影响因素影响因素非处理因素非处理因素处理因素处理因素正确方法:将适宜的研究对象随机分组实验组实验组对照组对照组可比性可比性对照原则分类对照原则分类1 1、空白对照、空白对照 2 2、实验对照、实验对照 3 3、标准对照、标准对照4 4、自身对照、自身对照5 5、相互对照、相互对照6 6、安慰剂对照、安慰剂对照7 7、交叉对照、交叉对照8 8、配对对照、配对对照9 9、潜在对照、潜在对照 对照组不加任何处理因素。这在动物实验和实验室方法学研究中常采用。试验组：试验组：处理因素处理因素+非处理因素非处理因素对照组：对照组：仅施加上述相同的非处理因素仅施加上述相同的非处理因素 抵消非处理因素的影响抵消非处理因素的影响 凸现处理因素的效果凸现处理因素的效果 不设定专门的对照不设定专门的对照组，而是用组，而是用标准值标准值或或正正常值常值作为对照。作为对照。对照与试验对照与试验为同一受试对象为同一受试对象进行。进行。不设立对照不设立对照组，而是各实验组，而是各实验组间互为对照。组间互为对照。对照组采用一种外形对照组采用一种外形与实验药物一样但内容为与实验药物一样但内容为毫无治疗作用毫无治疗作用的制剂。的制剂。是随机对照的特例。是随机对照的特例。第二阶段，乙组患者接受新疗第二阶段，乙组患者接受新疗法，甲组患者作为对照。法，甲组患者作为对照。第一阶段，甲组患者接受新疗法，第一阶段，甲组患者接受新疗法，乙组患者作为对照。乙组患者作为对照。间隔一段时间间隔一段时间 将试验组的对象按配对将试验组的对象按配对因素选择与对照组配对因素选择与对照组配对（消消除某些混杂因素干扰组间的除某些混杂因素干扰组间的可比性，使得研究结果的真可比性，使得研究结果的真实性得以增强）实性得以增强）与与从未有过的成功事实相对照。从未有过的成功事实相对照。二、随机原则二、随机原则 （一）（一）随机的含义：随机的含义：让参与到研究让参与到研究的所有对象有的所有对象有同等的机会同等的机会进入到实进入到实验组和对照组。验组和对照组。（二）实验对象分组要做到随机化（二）实验对象分组要做到随机化（三）怎样做到随机化根据实际情况可采用以下随机化法根据实际情况可采用以下随机化法:1 1、简单随机法、简单随机法 2 2、分层抽样、分层抽样 3 3、系统抽样、系统抽样 4 4、整群抽样、整群抽样 5 5、多阶段抽样、多阶段抽样 6 6、非随机抽样、非随机抽样1 1、简单随机法、简单随机法 抛硬币法、抽签法、抛硬币法、抽签法、查随机数字表法查随机数字表法（常用）常用）2 2、分层抽样、分层抽样(分类抽样）分类抽样）按照与研究目的明显有关的因素（或某按照与研究目的明显有关的因素（或某种特征）将总体分为若干类型或区域，然后种特征）将总体分为若干类型或区域，然后从每层按比例抽取一定数量的观察单位组成从每层按比例抽取一定数量的观察单位组成该层的样本，各层样本之和代表这个总体。该层的样本，各层样本之和代表这个总体。根据对层内观察单位的抽取方式不同，根据对层内观察单位的抽取方式不同，分为分为分层系统抽样、分层整群抽样、分层随分层系统抽样、分层整群抽样、分层随机抽样机抽样。优点：优点：抽样误差小、抽样方法灵活、信息丰富抽样误差小、抽样方法灵活、信息丰富3 3、系统抽样、系统抽样 注意：注意：一旦确定了抽样间隔，就必须严一旦确定了抽样间隔，就必须严格遵守，不得随意更改。格遵守，不得随意更改。4 4、整理抽样、整理抽样 方法：方法：将总体按照某种与研究目的无关的分布征划分将总体按照某种与研究目的无关的分布征划分为若干个为若干个“群群”组，每个群包括若干个观察单位；然组，每个群包括若干个观察单位；然后根据需要随机抽取其中部分后根据需要随机抽取其中部分“群群”，并调查被抽取，并调查被抽取各各“群群”中的全部观察单位。中的全部观察单位。优点：优点：便于操作，容易控制调查质量。便于操作，容易控制调查质量。缺点：缺点：所得样本在总体的分布并不均匀，所以当样本所得样本在总体的分布并不均匀，所以当样本例数一定时其抽样误差一般大于单纯抽样误差。可根例数一定时其抽样误差一般大于单纯抽样误差。可根据实际情况适当地多抽取一些据实际情况适当地多抽取一些“群群”。5 5、多阶段抽样多阶段抽样 在分段抽样研究中，由于各阶段的在分段抽样研究中，由于各阶段的抽样单位是不同的，所以在各阶段抽样抽样单位是不同的，所以在各阶段抽样都要先建立一个完美的抽样框架。而且都要先建立一个完美的抽样框架。而且，在实际操作过程中，应注意各阶段的，在实际操作过程中，应注意各阶段的连续性。连续性。由于样本例数确定后，多阶段抽样可以使观察由于样本例数确定后，多阶段抽样可以使观察单位较为分散，更接近总体分布，具有较好的代表单位较为分散，更接近总体分布，具有较好的代表性。性。抽样误差的大小顺序：抽样误差的大小顺序：分层抽样分层抽样 系统抽样系统抽样 完全随完全随机抽样机抽样 整群抽样整群抽样6 6、非随机抽样、非随机抽样 因其具有极大的随机性，易产生选择偏倚，很难因其具有极大的随机性，易产生选择偏倚，很难保证研究质量和所得结果的真实性，所以一般不宜保证研究质量和所得结果的真实性，所以一般不宜采用。但可以借用采用。但可以借用“限制限制”方法控制非研究因素的方法控制非研究因素的影响，有条件地应用非随机抽样。影响，有条件地应用非随机抽样。三、重复原则三、重复原则 重复是非处理因素的重要手段。重复是非处理因素的重要手段。重复程度表现为试验例数（样本含量）重复程度表现为试验例数（样本含量）的大小和重复程度的多少。的大小和重复程度的多少。科研中确定样本含量时应该考虑的因素：科研中确定样本含量时应该考虑的因素：1 1、检验假设中的检验水准、检验假设中的检验水准 水准越小，则所需的样本含量越大水准越小，则所需的样本含量越大 2 2、提出所期望的检验效能（、提出所期望的检验效能（1-1-）要求的检验效能越大，所需的样本含量要求的检验效能越大，所需的样本含量就越大。在科研设计中，检验效能不宜低于就越大。在科研设计中，检验效能不宜低于0.750.75，否则检验的结果很可能反应不出总体，否则检验的结果很可能反应不出总体的真实差异，出现非真实的阴性结果。的真实差异，出现非真实的阴性结果。3 3、必须知道由样本推断总体的一些信息、必须知道由样本推断总体的一些信息 4 4、观察指标的变异度、观察指标的变异度 即变量的标准差，总体标准差即变量的标准差，总体标准差或或总体率。指标的变异度大，抽样误差也总体率。指标的变异度大，抽样误差也大，所需样本数量也就越多。大，所需样本数量也就越多。第二节第二节 实验研究的三要素实验研究的三要素一、处理因素一、处理因素二、受试对象二、受试对象三、实验效应三、实验效应一、处理因素一、处理因素 处理因素：处理因素：对受试对象给给予的某种外部干预对受试对象给给予的某种外部干预（或措施）。（或措施）。这种干预可以是人为施加的，也可以是客观存在的。这种干预可以是人为施加的，也可以是客观存在的。非处理因素非处理因素1 1、处理因素的数目与水平、处理因素的数目与水平 单因素、多因素单因素、多因素 一般情况下，不要试图在一次实验中解决多个一般情况下，不要试图在一次实验中解决多个题，应抓住主要因素。题，应抓住主要因素。2 2、处理因素的标准化、处理因素的标准化3 3、搜索非处理因素、搜索非处理因素 常见的非处理因素：受试对象的年龄，常见的非处理因素：受试对象的年龄，性别，健康状况等。性别，健康状况等。二、受试对象二、受试对象 受试对象是处理因素作用的客体，实受试对象是处理因素作用的客体，实质上他（它）就是根据研究目的而确定的质上他（它）就是根据研究目的而确定的观察目标总体。观察目标总体。动物实验对象动物实验对象 医学研究对象医学研究对象临床（现场）实验对象临床（现场）实验对象 1 1、动物实验对象、动物实验对象 选择动物实验对象时应当尽量选择生理，生化选择动物实验对象时应当尽量选择生理，生化特性和人体相近的。特性和人体相近的。最常用的实验动物是大鼠和小鼠，更接近人体最常用的实验动物是大鼠和小鼠，更接近人体的动物狗，猿和猴与人体最接近，但因价格昂贵，的动物狗，猿和猴与人体最接近，但因价格昂贵，在一些特殊实验中才使用。在一些特殊实验中才使用。2 2、临床（现场）试验对象、临床（现场）试验对象 三、实验效应三、实验效应 实验效应是处理因素作用于受试对实验效应是处理因素作用于受试对象的反映，是研究结果的最终体现，象的反映，是研究结果的最终体现，也是实验研究的核心内容。也是实验研究的核心内容。它将通过实验指标来表达。它将通过实验指标来表达。选择指标的依据是：选择指标的依据是：客观性，特异性，客观性，特异性，精确性（精确性（准确度和精密度准确度和精密度）和灵敏性）和灵敏性 1 1、准确度是指观察值与真值之间的接近程度，、准确度是指观察值与真值之间的接近程度，用回收率表示：用回收率表示：回收率回收率=（加标后实测值（加标后实测值-原有量）原有量）/加标量加标量*100%100%2 2、精密度是重复观察时观察值与其均值的接、精密度是重复观察时观察值与其均值的接近程度，由标准差或变异系数表示，反映随近程度，由标准差或变异系数表示，反映随机误差的大小。机误差的大小。灵敏度和特异性是灵敏度和特异性是相反的相反的，特异性提高，特异性提高了，灵敏度必然下降。了，灵敏度必然下降。第三节 常用的实验设计方法一、随机对照实验二、配对设计三、交叉设计四、配伍组设计五、析因分析一、随机对照试验随机对照试验实验的设计方案：实验的设计方案：首先将受试对象随首先将受试对象随机分配到实验组和对照组，通过比较机分配到实验组和对照组，通过比较分析回答研究假设的问题。分析回答研究假设的问题。二、配对设计二、配对设计:将实验对象按一定条将实验对象按一定条件配成对子，如年龄、体重一致的患件配成对子，如年龄、体重一致的患者配成对子，再随机分配每对中的两者配成对子，再随机分配每对中的两个对象接受不同的处理方式。个对象接受不同的处理方式。三、交叉设计三、交叉设计 要求样本含量为偶数，并将条件相要求样本含量为偶数，并将条件相近的分配，随机分配决定进行处理方式近的分配，随机分配决定进行处理方式A A和和B B的顺序。的顺序。谢谢分享！谢谢分享！