第一章试验设计.

第一章试验设计基础下一张主页退出上一张1试验设计概述下一张主页退出上一张1.1试验设计的意义和任务试验设计是数理统计学的一个重要分支，是进行科学研究的重要工具。它域生产实践和科学研究紧密结合，在理论上和方法上不断地丰富和发展，广泛应用于各个领域。在食品生产和科学研究中，为了革新生产工艺，开发新产品，寻求优质、高效、低耗的方法等，经常要进行各种试验。如何合理安排试验，如何对结果进行科学分析，是食品生产、科研工作者经常遇到的现实问题。试验设计的好坏直接影响试验的结果和试验效率，所以试验工作前有必要对试验进行良好设计。试验设计的任务就是以概率论与数理统计知识为理论基础，结合专业知识和实践经验，经济的、科学的、合理地安排试验；有效地控制试验干扰；力求用较少的人力、物力、财力和时间，最大限度地获得丰富而可靠的资料；充分利用和科学地分析所获取得试验信息，从而达到能明确回答研究项目所提出的问题和尽快获得最优方案的目的。1.2试验设计的作用（1）通过试验设计可以分清各试验因素对试验指标的影响大小顺序，找出主要因素，抓住主要矛盾。（2）通过试验设计可以了解因素与水平指标间的规律性，即每个因素水平改变时，指标是怎样变化的。（3）通过试验设计可以各试验因素之间的相互影响情况，即因素间的交互作用。（4）通过试验设计可以迅速地找出最优生产条件或工艺条件，确定最优方案，并能预估在最优生产条件下或工艺条件下的试验指标值及其波动范围。（5）通过试验设计可以正确估计和有效控制、降低试验误差，从而提高试验精度。（6）通过对试验结果的分析，可以明确进一步试验的研究方向。2试验设计的基本概念在试验设计中，根据试验的目的而选定的用来衡量试验结果好坏或处理效应高低的质量指标称为试验指标。由于试验目的不同，选择的试验指标亦不相同。试验指标可分为定量指标和定性指标两类。能用数量表示的指标称为定量指标或数量指标。不能用数量表示的指标称为定性指标。食品的感官指标多为定性指标。单指标试验和多指标试验2.1试验设计常用术语（1）试验指标（experimentalindex）试验中，凡对试验指标可能产生影响的原因或要素，都称为因素，因子。试验中所研究的影响试验指标的因素叫试验因素。试验因素常用大写字母A、B、C、…等表示。把除试验因素以外的其它所有对试验指标有影响的因素统称为条件因素，又称试验条件（expermentalconditions）。如研究研究增稠剂用量、pH值和杀菌温度对豆奶稳定性的影响时，增稠剂用量、pH值和杀菌温度即为试验因素。当试验中考察的因素只有一个时，称为单因素试验；若同时研究两个或两个以上的因素对试验指标的影响时，则称为两因素或多因素试验。下一张主页退出上一张（2）试验因素（experimentalfactor）试验因素所处的各种状态或数量等级称为因素水平，简称水平。在试验设计中，1个因素选几个水平，就称该因素为几水平因素。如微生物的培养温度A（℃）设计30，40，50三个级别，培养温度为3水平因素；培养时间B（min）设置20，40，60，80四个水平，培养时间为4水平因素。如比较3个品种奶牛产奶量的高低，这3个品种就是奶牛品种这个试验因素的3个水平。表示方式？下一张主页退出上一张（3）因素水平（leveloffactor）事先设计好的实施在试验单元上的具体措施叫试验处理，简称处理。单因素试验时，试验因素的一个水平就是1个处理。多因素试验中，由于因素和水平较多，可以形成若干个水平组合（处理），每个水平组合就是1个处理。处理的多少等于参试各因素水平的乘积。如3因素3水平试验共有3×3×3=27个处理。下一张主页退出上一张（4）试验处理（treatment）在试验中接受不同试验处理的试验载体叫试验单位。在畜禽、水产试验中，一只家禽、一头家畜、一只小白鼠、一尾鱼，即一个动物；或几只家禽、几头家畜、几只小白鼠、几尾鱼，即一组动物都可作为试验单位。1个苹果、1听罐头、几袋面粉等。试验单位往往也是观测数据的单位。下一张主页退出上一张（5）试验单位（元）（experimentalunit）在试验中，将一个处理实施在两个或两个以上的试验单位上，称为重复；1处理实施的试验单位数称为处理的重复数。（6）重复（repetition）（7）全面试验（overallexperiment）对试验因素的所有水平组合都进行实施的试验称为全面试验。优点：能够获得全面的试验信息，无一遗漏，各因素及各级交互作用对试验指标的影响剖析的比较清楚，又称全面析因试验（factorialexperiment）。缺点：随着试验因素和水平的增多，试验处理数目会剧增，试验次数急剧增加。（8）部分实施（fractionalenforcement）由全面试验中选取部分有代表性的处理进行试验**试验计划与方案1.试验计划的内容及要求进行任何一项科学试验，在试验前必须制定一个科学的、全面的试验计划，以便使该项研究工作能够顺利开展，从而保证试验任务的完成。试验计划的内容一般应包括以下几个方面：下一张主页退出上一张**选讲内容（1）课题选择与试验目的科研课题的选择是整个研究工作的第一步。课题选择正确，此项研究工作就有了很好的开端。一般来说，试验课题通常来自两个方面。一是国家或企业指定的试验课题，这些试验课题不仅确定了科研选题的方向，而且也为研究人员选题提供了依据，并以此为基础提出最终的目标和题目。二是研究人员自己选定的试验课题。下一张主页退出上一张研究人员自选课题时，首先应该明确为什么要进行这项科学研究，也就是说，应明确研究的目的是什么，解决什么问题，以及在科研和生产中的作用、效果如何等。选题时应注意以下几点：①实用性要着眼于科研和生产中急需解决的问题，同时从发展的观点出发，适当照顾到长远或不久将来可能出现的问题。②先进性在了解国内外该研究领域的进展、水平等基础上，选择前人未解决或未完全解决的问题，以求在理论、观点及方法等方面有所突破。下一张主页退出上一张③创新性研究课题要有自己的新颖之处。④可行性就是完成科研课题的可能性，无论是从主观条件方面，还是客观条件方面，都要能保证研究课题的顺利进行。（2）研究依据、内容及预期达到的经济技术指标课题确定后，通过查阅国内外有关文献资料，明确项目的研究意义和应用前景，国内外在该领域的研究概况、水平和发展趋势，理论依据、特色与创新之处；明确项目的具体研究内容和重点解决的问题，以及取得成果后的应用推广计划，预期达到的经济技术指标及预期的技术水平等。下一张主页退出上一张（3）试验方案和试验设计方法试验方案是全部试验工作的核心部分，主要包括研究的因素、水平的确定等。方案确定后，结合试验条件选择合适的试验设计方法下一张主页退出上一张（4）供试材料的数量及要求试验材料或试验对象选择正确与否，直接关系到试验结果的正确性。因此，试验材料应力求比较均匀一致。下一张主页退出上一张（5）试验记录的项目与要求为了收集分析结果需要的各个方面资料，应事先以表格的形式列出需观测的指标与要求。（6）试验结果分析与效益估算试验结束后，对各阶段取得的资料要进行整理与分析，所以应明确采用统计分析的方法，如t检验，方差分析、回归与相关分析。如果试验效果显著，同时应计算经济效益。下一张主页退出上一张（7）已具备的条件和研究进度安排已具备的条件主要包括过去的研究工作基础或预试情况，现有的主要仪器设备，研究技术人员及协作条件，从其他渠道已得到的经费情况等。研究进度安排可根据试验的不同内容按日期、分阶段进行安排，定期写出总结报告。（8）试验所需的条件除已具备的条件外，本试验尚需的条件，如经费、材料、仪器设备的数量和要求等。下一张主页退出上一张（9）研究人员分工一般分为主持人、主研人、参加人。在有条件的情况下，应以学历、职称较高并有丰富专业知识和实践经验的人员担任主持人或主研人，高、中、初级专业人员相结合，老、中、青相结合，使年限较长的研究项目能够后继有人，保持试验的连续性、稳定性和完整性。（10）试验的时间，地点和工作人员试验的时间，地点要安排合适，工作人员要固定，并参加一定培训，以保证试验正常进行。下一张主页退出上一张（11）成果鉴定及撰写学术论文这是整个研究工作的最后阶段，凡属国家课题应召开鉴定会议，由同行专家作出评价。个人选择课题可以撰写学术论文发表自己的研究成果，根据试验结果作出理论分析，阐明事物在内在规律，并提出自己的见解和新的学术观点。一些重要的个人研究成果，也可以申请相关部门鉴定和国家专利。下一张主页退出上一张