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动物生物化学教案甘肃农业大学
生物统计附试验设计教案
主讲教师:
徐向宏
职称:
副教授
授课对象:
动物医学2005级本科
授课时间:
2007-2008学年第一学期
教案编写时间:
2007年7月
课程名称
生物统计附试验设计
课程代码
030058
学分
3
总学时
54
讲课学时
54
实验学时
0
课程性质
基础课()专业基础课(√)专业课()必修课(√)选修课()
任课教师
徐向宏
职称
副教授
授课时间
2007-2008学年第一学期
授课对象
动物医学专业2005-1班、2005-2班
教学
目的和
任务
教学目的
本门课程为动物科学、动物医学、水产养殖学本科专业的专业基础课,是数理统计原理和方法在生物学中的应用。
其主要目的是培养学生具有动物科学试验设计的能力和对试验资料进行统计分析处理的能力。
主要任务
培养学生初步掌握开展动物科学试验的方法。
培养学生掌握常用的动物科学试验设计方法和进行动物科学试验设计的能力。
培养学生掌握正确收集、整理试验资料的方法。
培养学生掌握生物统计基本理论、基本技术和常用方法,能够用生物统计方法和技术对试验资料进行正确的统计分析。
培养学生掌握必要的计算技术,包括电子计算器的使用方法。
教学
基本
要求
学生学完本课程后,应达到如下要求:
1.掌握正确收集试验数据的方法以及数据资料的整理方法。
2.掌握数据资料的基本统计分析方法。
3.掌握显著性检验的基本理论和常用方法,能对不同的试验资料应用显著性检验方法进行统计分析和处理。
4.掌握相关分析和回归分析的常用统计分析方法。
5.掌握常用抽样调查技术和方法。
6.具备动物科学试验设计的能力,能正确应用试验设计方法进行动物科学试验的设计,以及对试验资料进行正确的统计分析。
教材
明道绪.生物统计附试验设计(第三版).北京:
中国农业出版社,2002.
主要参
考资料
梅长林等编著.实用统计方法.北京:
科学出版社,2002
袁志发周静芋主编.试验设计与分析.北京:
高等教育出版社,2000
南京农业大学主编.田间试验与统计方法(第二版).北京:
农业出版社,1988
教学内容与学时分配
教学时数
教学内容
讲课
实验
小计
备注
第一章绪论
2
0
2
部分内容辅导学生自学
第二章资料的整理
2
0
2
第三章平均数、标准差与变异系数
2
0
3
第四章常用概率分布
8
0
8
第五章t检验
4
0
4
第六章方差分析
10
0
10
第七章次数资料分析—
检验
4
0
4
第八章直线回归与相关
6
0
6
第九章多元线性回归与多项式回归
6
0
6
第十章协方差分析
3
0
3
第十一章试验设计
7
0
7
总计
54
0
54
教学进程
节次
授课内容(章节)
学时
1
第一章绪论;
2
2
第二章§1资料的分类,§2资料的整理§3统计表与统计图
2
3
第三章§1平均数§2标准差,§3变异系数
2
4
第四章§1事件与概率,§2概率分布
2
5
第四章§3正态分布
2
6
第四章§4二项分布,§5波松分布
2
7
第四章§6抽样分布,§7t分布
2
8
第五章§1显著性检验基本原理§2单样本检验§3两样本检验
2
9
第五章§4百分数检验,§5区间估计
2
10
第六章§1方差分析原理与步骤
2
11
第六章§1方差分析原理与步骤,§2单因素方差分析
2
12
第六章§3两因素方差分析
2
13
第六章§3两因素方差分析
2
14
第六章§4数学模型与期望均方,§5数据转换
2
15
第七章§1
统计量与
分布,§2适合性检验
2
16
第七章§3独立性检验
2
17
第八章§1直线回归
2
18
第八章§1直线回归,§2直线相关
2
19
第八章§2直线相关,§3曲线回归
2
20
第九章§1多元线性回归分析
2
21
第九章§1多元线性回归分析
2
22
第九章§1多元线性回归分析,§4多项式回归
2
23
第十章§1协方差分析意义,§2单因素协方差分析
2
24
第十章§2单因素协方差分析;
第十二章§1试验设计概述,§2动物试验计划
2
25
第十二章§3试验设计基本原则,§4完全随机设计
2
26
第十二章§5随机单位组设计,§6拉丁方设计
2
27
第十二章§9调查设计,§10样本含量的确定
2
合计
54
章节
内容
第一章绪论(2学时)
教
学
目
标
1.了解生物统计要解决的实际问题。
2.理解生物统计要研究的主要问题。
3.理解试验设计的重要性。
教
学
内
容
第一节生物统计要解决的实际问题
第二节生物统计的常用术语
一、总体与样本
二、参数与统计量
三、准确性与精确性
四、随机误差与系统误差
重
点
难
点
分
析
本章重点是生物统计与试验设计的概念,以及常用统计术语。
重点介绍生物统计要解决的实际问题。
生物统计要研究的主要问题。
试验设计的重要性。
这些问题如果分开讲授,学生不容易理解,同时也枯燥,应通过实例提出问题--试验—数据分析—得到结论,通过这一教学过程讲解以上问题,引导学生掌握学习本门课程的方法。
教学预设
课堂调控
一、生物统计要解决的实际问题
通过实例提出问题--试验—试验数据—统计分析--得到结论。
1.参数估计的实际问题;平均日产奶量,平均寿命,平均高度。
引出总体、样本的概念;引出部分说明全体的生物统计研究的主要问题。
2.方差分析的实际问题;单因素方差分析要解决的实际问题。
3.回归分析的实际问题;生物生长曲线。
二、生物统计的常用术语
1.总体与样本从以上实例引出:
试验指标、总体、个体、样本、样本容量、总体与样本平均数、标准差的概念与定义。
2.参数与统计量从以上实例的总体平均数、标准差说明参数与统计量及它们的区别。
3.准确性与精确性通过实例说明试验数据的误差,由
的大小说明准确性,由s的大小说明精确性。
4.随机误差与系统误差由2品种平均重量比较说明随机误差与系统误差,为克服系统误差引出试验设计的重要性及随机组设计与拉丁方设计
三、小结通过本章介绍激发学生对本门课程的学习兴趣,
四、布置思考题
举一个实际问题,说明如何解决,应注意什么?
课堂讲授时间要分配合理。
要以遇到的实际问题为引线,展开课本内容的讲解,。
这些问题如果分开讲授,学生不容易理解,同时也枯燥,应通过实例提出问题--试验—数据分析—得到结论,通过这一教学过程讲解以上问题,引导学生了解学习本门课程的目的,方法。
实例、研究内容介绍用40分钟,常用术语用50分钟。
课
后
轶
事
记
录
章节
内容
第二章资料的整理(2学时)
教
学
目
标
1.理解试验数据整理的目的。
2.了解数量性试验指标与非数量性试验指标。
3.掌握它们的表示方法。
教
学
内
容
第一节资料的分类
一、数量性状资料二、质量性状资料三、等级资料
第二节资料的整理
一、资料的检查与核对二、资料的整理方法
(一)计数资料的整理
(二)计量资料的整理(三)质量性状(含等级)资料的整理
第三节常用统计表与统计图
一、统计表
(一)统计表的结构和要求
(二)统计表的种类二、统计图
统计图绘制的基本要求常用统计图及其绘制方法
重
点
难
点
分
析
本章重点是大样本连续型变数资料的整理、分组方法,次数分布表与次数分布图的制作。
教学预设
课堂调控
试验
试验原始数据
试验数据的整理(用样本百分率分布估计总体的百分率分布)
试验数据有这样几类:
根据试验的目的,试验指标可分为
1.数量性指标;指其是用数来表示它的的特征的,这个数是通过量测和计数得到.
2.非数量性指标:
指其不能直接用数来表示.
例如:
平均亩产、平均寿命、日均产奶量。
而新生儿性别比、药的致死率、受害率、某种新药的疗效等。
试验指标是数量性的,所得试验数据称为数量性状资料…
一、分类:
数量性状资料、质量性状资料、等级资料
二、资料的整理(用样本百分率分布估计总体的百分率分布)
对于数量性状资料,如果总体的百分率分布大致规律表示不出,就要考虑分组。
三、统计表与统计图
统计表的基本要求统计图的基本要求
四、习题与作业:
P27,习题5
由实例来说明试验数据的类型的来历,需要强调的是数据的整理一般是为了用样本百分率分布估计总体的百分率分布.
第1节用30分钟,第2节用40分钟,第3节用20分钟。
课
后
轶
事
记
录
章节
第三章平均数、标准差与变异系数(2学时)
教学目的与要求
要求学生掌握平均数的种类、算术平均数的性质;掌握变异数的种类及性质,熟悉由次数分布表计算平均数和标准差的方法。
教学内容
第一节平均数
一、算术平均数:
直接法、加权法。
平均数的基本性质
二、中位数:
(一)未分组资料中位数的计算方法
(二)已分组资料中位数的计算方法
三、几何平均数
四、众数
五、调和平均数
第二节标准差一、标准差的意义二、标准差的计算方法1.直接法2.加权法
三、标准差的特性
第三节变异系数:
变异系数定义、变异系数的计算方法
重点、难点分析
本章的重点:
常用统计量样本平均数、样本标准差、样本变异系数的意义、作用和计算方法.
难点:
平均数和变异数有几种类型,不同的研究目的所采用的衡量数据集中程度和离散程度的方法也不同,故本节难点在于使学生能够明了不同平均数、变异数的性质及其使用范围,以便于采用最适合的方法进行数据的描述性统计分析。
教学设计
调控对策
引入:
平均数、标准差与变异系数三个常用统计量,前者用于反映资料的集中性,即观测值以某一数值为中心而分布的性质;后两者用于反映资料的离散性,即观测值离中分散变异的性质
提问:
已学过的平均数有几种?
根据学生的回答情况进行补充并引入本节所讲的内容。
本节更多的采用启发式教学方法(学生已有平均数和变异数的概念),尤其应注意变异数的应用;求标准差时自由度的概念和使用,使学生尽可能理解无偏估计和有偏估计,以及无偏估计在统计学中的重要意义。
作业:
P38,习题5-10题。
用实例来说明中位数、几何平均数,调和平均数都反映的是平均数,在实际中看哪一个能够更好地反映实际。
课后补遗
章节
第四章常用概率分布§1事件与概率、§2概率分布(2学时)
教学目的与要求
本章要求学生在概率论中最基本的两个概念——事件、概率的基础上,掌握生物科学研究中常用的几种随机变量的概率分布——正态分布、二项分布、波松分布以及样本平均数的抽样分布和t分布。
因此,要求学生掌握离散型与连续型随机变量的概率分布.
教学内容
第一节事件与概率
一、事件
二、概率
(一)概率的统计定义
(二)概率的古典定义
(三)概率的性质
三、小概率事件实际不可能性原理
第二节概率分布
一、随机变量
二、离散型随机变量的概率分布
三、连续型随机变量的概率分布
重点、难点分析
本章的重点:
1.离散型随机变量的概率分布2.连续型随机变量的概率分布
难点:
连续型随机变量的概率分布
教学设计
调控对策
引入:
E
事件A
P(A)=?
随机变量X的概率分布,说明X的概率分布是对整个情况的了解,这里连续型随机变量的概率分布是难点,从分布函数开始要详细说明,进而让学生们理解P(a≤x
的来历.
强调离散型随机变量的概率分布:
x
x1x2…xn…
p
p1p2…pn…
连续型随机变量的概率分布:
作业:
P65,习题5-8
用实例来说明理论的来历
课后补遗
章节
第四章§3正态分布(2学时)
教学目的与要求
培养学生对正态分布的计算能力、应用能力和辩证思维能力。
要求学生掌握正态的概率计算方法及应用;
教学内容
一、正态分布的定义及其特征
(一)正态分布的定义
(二)正态分布的特征
二、标准正态分布
三、正态分布的概率计算
(一)标准正态分布的概率计算
(二)一般正态分布的概率计算
重点、难点分析
重点:
标准正态分布下一定区间内的概率计求方法。
难点:
一般正态分布方程在计求某一区段内概率值时,需要转换成标准正态分布再进行相应区间内的概率计求。
教学设计
调控对策
正态分布是自然界中最普遍的分布,是生物学中常用的、非常重要的理论分布。
鉴于学生已学过此方面的知识,故本节课应以启发式教学为主。
归纳总结正态分布的曲线形状、曲线特点;着重讲解正态分布的概率计算方法以及附表2、附表3的查法。
同时,补充例题让学生在课堂上解题以加深学生对此部分内容的理解。
作业:
P65,习题10-13
用最为常见的实例来说明其理论意义
课后补遗
章节
第四章§4二项分布§5泊松分布(2学时)
教学目的与要求
掌握对二项概率分布的计算能力、应用能力和辩证思维能力。
要求学生掌握二
项分布、波松分布的概率计算方法及应用;掌握二项分布的平均数、标准差及分布形状。
了解多项式分布以及概率计算方法。
教学内容
第四节二项分布
一、贝努利试验及其概率公式
二、二项分布的意义及性质
三、二项分布的概率计算及应用条件
四、二项分布的平均数与标准差
第五节波松分布
一、波松分布的意义二、波松分布的概率计算
重点、难点分析
重点:
二项分布的来历、概率分布、二项分布的平均数和标准差。
难点:
二项分布的条件近似分布泊松分布
教学设计
调控对策
用大量实例来引出:
对于n次独立的试验,如果每次试验结果出现且只出现对立事件A与
之一,在每次试验中出现A的概率是常数p(0
的概率是1-p=q,则称这一串重复的独立试验为n重贝努利试验,简称贝努利试验,则有事件A出现k次的概率是
,知道了这一概率分布,我们想了解相关的很多情况。
对于泊松分布强调其是二项分布当n大p或q小时的近似分布。
作业:
P65,习题16-20
对于生物统计,它是一门应用数学课程,它的理论来自于实际需要,因此要紧紧结合实际进行讲授,学生更容易接受,从而也调动了其学习的热情,开扩了思路。
课后补遗
章节
第四章§6抽样分布§7t分布(2学时)
教学目的与要求
要求学生掌握样本平均数、样本总和数的抽样分布结果,参数变化特点及概率计算方法;掌握中心极限定理;掌握二项总体的抽样分布。
熟悉抽样分布试验。
教学内容
第六节样本平均数的抽样分布
一、样本平均数抽样分布
二、标准误
第七节t分布
1.t分布定义
2.t分布特点
3.t值表用法
重点、难点分析
重点:
抽样分布;t分布的来历;中心极限定理在抽样分布中的应用。
难点:
中心极限定理的意义及应用。
教学设计
调控对策
本章讲解应从实际出发,提出问题--t分布的产生。
对于中心极限定理,采用归纳法来说明。
通过大量实例说明样本平均数
=Σx/n的概率分布,当n相当大时,其概率分布逼近正态分布N(μ,σ2/n)。
使学生有比较深入的认识,为今后的实际应用打下基础。
作业:
P65,习题22-24
课后补遗
章节
第五章§1检验原理§2单样本检验§3两样本检验
§4百分数检验,§5区间估计(4学时)
教学目的要求
培养学生对试验资料进行显著性检验并能正确解释结果的能力。
要求学生掌握显著性检验的意义,显著性检验的基本原理,显著性检验的基本步骤,显著水平与两种类型的错误。
教学内容
第一节显著性检验的基本原理
一、显著性检验的意义二、显著性检验的基本步骤
(一)首先对试验样本所在的总体作假设
(二)在无效假设成立的前提下,构造合适的统计量,并研究试验所得统计量的抽样分布,计算无效假设正确的概率
(三)根据“小概率事件实际不可能性原理”否定或接受无效假设
三、显著水平与两种类型的错误四、双侧检验与单侧检验五、检验中应注意的问题
第二节样本平均数与总体平均数差异显著性检验
一、提出无效假设与备择假设二、计算
值三、查临界t值,作出统计推断
第三节两个样本平均数的差异显著性检验
一、非配对设计两平均数差异显著性检验二、配对设计两平均数的差异显著性检验
第三节百分数资料差异显著性检验
一、样本百分数与总体百分数差异显著性检验二、两个样本百分数差异显著性检验
第四节总体参数的区间估计
一、正态总体平均数
的置信区间二、二项总体百分数P的置信区间
重点、难点分析
重点:
假设测验的基本原理、步骤;统计推断可能发生的两类错误及控制错误发生的措施。
难点:
如何使学生深刻理解统计假设测验的基本原理,正确应用小概率实际不可能性原理进行判断--接受假设还是拒绝假设。
应反复应用以使学生习惯类似数学上反证法的这种思维方式,为今后大量的检验问题打下基础。
。
教学设计
调控对策
引入:
假设检验又叫显著性检验,是统计学中一个很重要的内容。
显著性检验的方法很多,常用的有t检验、F检验和2检验等。
尽管这些检验方法的用途及使用条件不同,但其检验的基本原理是相同的。
本章以两个平均数的差异显著性检验为例来讲述显著检验的原理,介绍几种t检验的方法,然后介绍总体参数的区间估计。
作业:
P97,习题5.2;5.3。
借助我们常识、例题加以说明。
课后补遗
章节
第六章§1方差分析的基本原理(2学时)
教学目的与要求
方差分析是处理试验数据的一种非常重要的统计学方法。
要求学生理解方差分析的分析理论,方差分析的步骤,自由度和平方和的分解。
了解F分布的内容。
教学内容
第一节方差分析的基本原理与步骤
一、线性模型与基本假定
二、平方和与自由度的剖分
(一)总平方和的剖分
(二)总自由度的剖分
三、F分布与F检验
四、多重比较1、
检验法2、新复极差法3.多重比较结果的表示法
五、方差分析的基本步骤
(一)计算各项平方和与自由度。
(二)列出方差分析表,进行F检验。
(三)若F检验显著,则进行多重比较。
重点、难点分析
重点:
方差分析的步骤、自由度和平方和的分解及F测验。
难点:
方差分析的步骤比较繁杂,对大多数学生来说平方和和自由度的分解难以理解。
应针对此从简到难、细致、反复讲解。
教学设计
调控对策
引入:
本章首先说明方差分析是用来解决多个总体平均数的比较问题的,如何比较呢,引出离差平方和的分解,从总体平均数的一样、不一样,看离差平方和的各分解项的变化,从而引出方差分析的基本原理与步骤
方差分析是生物统计学的重要内容之一,要求学生掌握方差分析的实质、
本节以教师讲授为主,涉及到F分布的内容可适当提问。
应给学生讲透为何对多样本假设测验时必须采用方差分析;为什么要对总变异平方和和自由度要进行分解;方差分析的意义所在等等。
作业:
P127,习题6.1。
(1)从简到难、细致、反复讲解平方和和自由度的分解。
(2)小结本节内容。
(3)讨论:
方差分析与U、T测验的区别。
课后补遗
章节
第六章§2单向分组资料的方差分析(2学时)
教学目的与要求
要求学生掌握三种单向分组资料方差分析、多重比较的方法。
熟悉方差分析的步骤,掌握通过计算器或计算机进行数据方差分析的能力。
教学内容
1.组内观察值数目相等的单向分组资料的方差分析(30min)
2.组内观察值数目不等的单向分组资料的方差分析(15min)
3.组内又分亚组的单向分组资料的方差分析(30min)
重点、难点分析
重点:
三种单向分组资料的方差分析
难点:
平方和与自由度的分解;尤其是组内有份亚组的单向分组资料的方差分析进行平方和和自由度分解时,学生往往将处理项平方和、误差项混淆;不知道在计算多重比较比较标准误时分母n值究竟取多少。
在讲解这一部分时应特别注意。
教学设计
调控对策
通过例题讲解组内观察值数目相等的单向分组资料的方差分析;同时复习多重比较及字母标记法。
通过P113,例题6.11,讲解组内观察值数目不等的单向分组资料的方差分析;着重指出组内观察值数目相等的单向分组资料和组内观察值数目不等的单向分组资料方差分析的区别。
通过P116,例题6.12,讲解组内又分亚组的单向分组资料的方差分析;注意难点中所述部分的讲解。
作业:
P128,习题6.6;6.7;6.8。
(1)抽查上课人数。
(2)做题中提问:
关于多重比较的字母标记法。
(3)启发式讨论:
计算各项标准误时,分母n的大小(重复次数)
课后补遗
章节
第六章§3两因素试验资料的方差分析(2学时)
教学目的与要求
要求学生掌握组合内只有单个观察值的两向分组资料、组合内有重复观察值的两向分组资料的方差分析方法及多重比较方法。
掌握Excel下处理两种资料进行方差分析的方法。
教学内容
1.组合内只有单个观察值的两向分组资料的方差分析(35min)
①资料的整理;②平方和自由度分解;③方差分析及F测验;④多重比较
2.组合内有重复观察值的两向分组资料的方差分析(40min)
①资料的整理;②平方和自由度分解;③方差分析及F测验;④多重比较
重点、难点分析
重点:
组合内只有单个观察值及组合内有重复观察值的两向分组资料的方差分析。
难点:
线性可加模型的具体应用;重复次数的计算以及学生对潜在重复次数的理解。
教学设计
调控对策
在两向分组资料方差分析中,开始使用线性可加模型帮助学生分析总变异平方和和总自由度可能被分解的几个组分,按照这几个组分进行平方和、自由度的计算。
另外,需要强调两向分组资料方差分析中互作效应的处理;在具有重复观察值得两向分组资料的方差分析中,还要注意潜在重复次数的概念和计算,处理项的再分解和互作显著的意义。
通过P119,例题6.13和P122,例题6.14讲解以上内容。
(1)提问及复习:
交互作用的概念及计算。
(2)做题中提问:
关于多重比较的字母标记法。
(3)启发式讨论:
计算各项标准误时,分母n的大小(重复次数)
课后补遗
章节
第六章§6方差分析的基本假定及数据转换(2学时)
教学目的与要求
要求学生掌握方差分析的基本假定,方差分析的数据转换方法。
教学内容
1.方差分析的基本假定(25min)
1)处理效应于环境效应等应该具有“可加性”
2)试验误差εij应该时随机的、彼此独立的,具有平均数为零且做正态分布
3)所有试验处理必须具有共同的误差方差,即误差同质型
2.方差分析的数据转换(40min)
1)对不
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