1、科学研究基础训练,陈青春,,第三章 科学研究程序及过程,2,第三章 科学研究程序及过程,第二节 科技文献的获取和文献阅读,第三节 研究计划制定,第四节 研究经费的获取,第五节 试验设计,第六节 试验（实验）数据处理,第七节 试验数据的统计分析方法,第一节 概述,3,Ch3 科学研究程序及过程 Ch3.1 概述 科学研究程序,程序5,第一节 概述,科学研究程序（7）,1发现问题，确立科研选题,2申报立项,3收集文献资料,选题之前已完成大部分工作，但贯穿于整个科研过程。,4制定研究方案（计划）,对申报书中的研究方法和技术路线细化 。,4,Ch3 科学研究程序及过程 Ch3.1 概述 科学研究程序,
2、第二节 文献获取和阅读,5实验探索,6提出科学假说,7总结,对于自然科学研究，多为试验研究 。试验研究包括：试验设计、实验、数据处理、数据统计。,数据分析、理论分析、提出假说。 这是从经验上升到理论、由感性上升到理性的飞跃阶段。 研究是否具有创新性，该阶段的工作至关重要。,结题验收撰写论文,5,第三章 科学研究程序及过程,第二节 科技文献的获取和文献阅读,第三节 研究计划制定,第四节 研究经费的获取,第五节 试验设计,第六节 试验（实验）数据处理,第七节 试验数据的统计分析方法,第一节 概述,6,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,一、科技文献的重要性,第二节 科
3、技文献的获取和文献阅读,主要内容,一、科技文献在科学研究中的重要性,二、科技文献的查找及获取,三、怎样阅读科技文献,7,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,一、科技文献的重要性,概述：,任何科学研究，都不可避免地要借鉴前人的研究成果,而前人的研究成果，大多以各种文献的形式保存,科技文献是科学工作者了解国内外同行的窗口,查阅科技文献贯穿于选题、申报、研究的整个过程,据统计,文献检索及研究时间占整个研究工作的约40%,8,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,（二）了解研究发展状况,一、科技文献在科学研究中的重要性,（一）避免重复研究和重复
4、报道,（二）了解学科领域研究发展状况,启发创新思维,（三）节省科研时间，提高科研效率,（四）有助于提高论文质量 ,9,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,（三）节省时间 提高效率,（二）了解学科领域研究发展状况,启发创新思维,在现代通信条件和网络环境下,科技领域存在的问题为一切研究者所共知,谁能最先取得研究成果或公开发表出论文报道，谁就是成功者,因此，必须通过文献检索，如发现同类研究已有报道,则应中止或重新确定论文选题，以避免重复,目前国内来稿中，突出问题是重复内容稿件多、科学性和创新性较差等，反映出作者对科技文献检索不够重视或检索质量欠佳,10,Ch3 科学研究
5、程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,（四）有助于提高论文质量,（三）节省科研时间，提高科研效率,通过文献检索和阅读,可以总结前人经验和教训；,避免进行盲目的摸索；,避免犯前人的错误。,11,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,二、科技文献的查找及获取,（四）有助于提高论文质量,科技论文是传播科技创新成果的最有效形式,评价科技论文的主要依据是观点、理论以及方法是否有创新之处,只有通过对大量文献信息的比较、才能写出具有创新特点的论文,12,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,二、科技文献的查找及获取,第二节 科技文献的获取和
6、文献阅读,主要内容,一、科技文献在科学研究中的重要性,二、科技文献的查找及获取,三、怎样阅读科技文献,13,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,按加工深度分类,二、科技文献的查找及获取,查找科技文献基本方法是利用检索工具,目前，检索工具主要以互联网为平台,文献分类,按学科性质：,中图分类法,按载体材料：,按出版形式：,印刷型、缩微型、机读型、视听型,图书、期刊、报纸、科技报告、会议文献、政府出版物、学位论文、专利文献、标准文献、档案资料,14,书评、综述、报告、手册、年鉴、百科全书。对一、二次文献进行分析、综合而编写的文献。,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2
7、 科技文献的获取和文献阅读,（一）科技文献资源概述,按加工深度：,零次文献：,一次文献：,二次文献：,三次文献：,原始资料。书信、试验记录、手稿等,原始文献。专著、论文、专利、报告、会议论文等,目录、索引、文摘。对一次文献加工得到的用于检索一次文献的检索工具。（科技文献检索的最常用工具）,15,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,2. 计算机光盘数据库,（一）科技文献资源概述,1图书馆馆藏,网络检索,物理查找、借阅,16,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,3互联网资源,2利用计算机光盘数据库,中国知识资源总库（含中文期刊全文数据库）
8、,目前全国最大、连续动态更新,中国优秀博硕士学位论文全文数据库,中国重要会议论文全文数据库,中国重要报纸全文数据库,中国图书全文数据库,中国年鉴全文数据库,中国引文数据库,中国期刊信息与知识数据库,使用方法：,网上检索题录、文摘，付费获取全文,目前国内多数高校都已购买使用权，可免费浏览或下载全文,17,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,（二）科技文献的获取,3互联网资源,多数数据库资源均以实现网络共享,使用方法：,网上检索题录、文摘,付费获取全文,18,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,科技文献的获取渠道,（二）科技文献的获取渠道
9、,了解科技文献的获取渠道的原因：,相对而言，文献检索资源较多，而获取资源较少,获取文献数量少于检索到的文献数量,19,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,馆际文献资源共享渠道,1本地资源 （首选）,工具：,获取方便、耗时少、成本低,缺点：,文献保障率不是很高,20,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,3文献保障系统,2馆际文献资源共享渠道,工具：,网上文献传递服务系统,资源：,中科院文献情报中心全国中西日俄文期刊联合目录,CALIS（中国高等学校文献保障系统）联机公共书目,国家图书馆联机公共目录,方法：,首先查询所需文献全文的收藏单位
10、，然后索取原文,缺点：,受制于馆藏单位服务时间及服务费用，获得的时效性差,21,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,4原文服务网站,3文献保障系统,牵头组建单位：,国家相关部门,优点：,起点高、实力雄厚、文献保障数量多、范围广、传送系统安全可靠，免费检索题录文摘、有偿提供原文、传递速度快、费用低廉。,资源：,国家科技图书文献中心（NSTL）,中国高等学校文献保障系统（CALIS）,22,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,5直接向作者索取,4原文服务网站,资源：,科学杂志周刊电子版,斯坦福大学生命科学文献网站,（http:/intl.
11、sciencemag.org）,（http:/intl.highwire.org）,瑞典隆德大学（Lund University）期刊获取指南,（http:/www.doaj.org ）,Directory of Open Access Journals（DOAJ）,Web搜索引擎（效率较低）,Yahoo，Google，AltaVista，WebCrawler，Lycos,23,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,三、怎样阅读科技文献,5直接向作者索取,一般而言，大部分的著者都乐意提供自己的论文,不仅经济，也是进行学术交流的好途径,6与一次文献出版商联系购买原文,
12、费用较高，特殊情况下可以使用,24,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,概述,第二节 科技文献的获取和文献阅读,主要内容,一、科技文献在科学研究中的重要性,二、科技文献的查找及获取,三、怎样阅读科技文献,25,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,2 泛读精度相结合,三、怎样阅读科技文献,概述：,1. 阅读文献应具有选择性,选择具有代表性的综述文章,（题目中含Survey、Review、Research Issue等）,从中了解该研究领域的主要问题及发展状况,然后从其参考文献中，寻找所关心的科技文献,26,Ch3 科学研究程序及过程 c
13、h3.2 科技文献的获取和文献阅读,3 了解论文一般结构,2. “泛读”和“精读”相结合,大部分文献“泛读”：只看标题和摘要,少部分课题相关文献“精读”：通读全文,27,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,一 如何阅读标题,3. 了解论文一般结构,标题（Title）,摘要（Abstract）,关键词（Key words）,引言（Introduction）,材料和方法（Materials and Methods）,结果与讨论（Results and Discussion）,参考文献（References）,有助于选择感兴趣部分阅读，提高阅读效率,结论（conclus
14、ions ）,28,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,二 如何阅读摘要,（一）如何阅读标题,了解什么信息？,作用：,论文与本人研究主题是否有关,文献删选,绝大部分文章应该是仅仅阅读其标题,29,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,三 如何阅读材料与方法,（二）如何阅读摘要,了解什么信息？,作用：,研究目的、内容、结果，及必要细节,进一步删选文献,阅读标题后删选余下的文献一般首先阅读摘要,30,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,四 如何阅读结果与讨论,（三）如何阅读材料与方法,对于绝大多数文献，可以跳过
15、这一部分,当文献所用方法正好为你所需，则需仔细阅读,如怀疑其结果，可返回阅读，分析方法是否有问题,从而找出导致其结果不可信的原因,可发表“与作者商榷”的文章,有时也可就此形成新的课题,31,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.2 科技文献的获取和文献阅读,Ch3.3 研究计划制定,（四）如何阅读结果与讨论,一般，结果部分可以跳过，重点在讨论,结论是对结果讨论所形成的结果,主要了解其讨论是否合理，是否有参考价值，是否有进一步研究的必要,32,第三章 科学研究程序及过程,第二节 科技文献的获取和文献阅读,第三节 研究计划制定,第四节 研究经费的获取,第五节 试验设计,第六节 试验（实验）数据处理,
16、第七节 试验数据的统计分析方法,第一节 概述,33,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.3 研究计划制定,Ch3.4 研究经费获取,第三节 研究计划制定,概述：,SRT立项后，首先提醒、指导学生制定研究计划,1. 科学研究是一个复杂的系统工程，需要大量的时间、精力、经费、人力投入，因此需要制定详细而周密的计划,对于毕业设计，不仅任务书含研究计划，且要求学生制定更详细计划,2. 研究计划最主要功能为保证研究的进行有条不紊，按时完成任务,研究计划也是进行中期检查的重要依据,项目申报时就要认真考虑，因申报书含有该内容,34,第三章 科学研究程序及过程,第二节 科技文献的获取和文献阅读,第三节 研究计
17、划制定,第四节 研究经费的获取,第五节 试验设计,第六节 试验（实验）数据处理,第七节 试验数据的统计分析方法,第一节 概述,35,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.4 研究经费获取,二 地方研究项目,第四节 研究经费的获取,一、部分国家研究项目,（一）高技术研究发展计划（“863”计划）,（二）国家科技攻关计划 （“973”计划）,（三）国家重点基础研究发展计划,（四）国家自然科学基金,（五）国家大学生创新性实验计划,36,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.4 研究经费获取,Ch3.5 试验设计,第四节 研究经费的获取,二、部分地方研究项目,（一）科技攻关项目,（二）自然科学基金项目,（
18、三）科技开发与推广项目,（四）在校大学生科研计划项目,37,第三章 科学研究程序及过程,第二节 科技文献的获取和文献阅读,第三节 研究计划制定,第四节 研究经费的获取,第五节 试验设计,第六节 试验（实验）数据处理,第七节 试验数据的统计分析方法,第一节 概述,38,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,39,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5 试验设计,主要试验设计方法,第五节 试验设计,试验的作用：,对所研究问题、提出的新理论、假设或方法进行试验验证。,科学
19、试验设计的意义(2)：,使试验结果具有严谨的科学性及令人信服的可靠性,显著减少试验次数及降低试验成本,40,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5 试验设计,一 正交试验设计,主要试验设计方法：,一、正交试验设计,二、均匀试验设计,41,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,42,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,参数水平表,一、 正交试验设计（Orthogonal experimental design）,问题的引出,基于正交试验法的微波宽
20、带分布放大器优化设计,孙玲玲等（杭州电子工业学院CAD研究所）,放大器工作性能,研究目的：,稳定性,评价指标：,电感A、电容B、传输线长度C、特性阻抗D,影响因素：,均为三级（下页表）,因素水平：,43,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,全面试验优缺点分析,引例因素水平表,回到 3选择合适的正交表，进行表头设计,44,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交试验的优点,全面试验次数：,全面试验优点：,既能考察单个因素对实验结果的影响，也能考察因素间的交互作用对实验结果的影响,全面试验优缺点分析：,效率高于多个单因素试验（单因素试验还无法考察因素间的
21、交互作用）,全面试验缺点：,试验次数太多，人力、物力、财力难以承受,45,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交试验的步骤,试验次数少,正交试验的优点：,正交试验减少试验次数的措施：,利用正交表，挑选有代表性的试验组合，以有限次的试验来代替全部的试验，从而在不降低试验效果的前提下，显著减少试验次数,可分析因素或因素交互作用对试验结果影响的显著性,46,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,47,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交
22、试验设计,（1） 确定试验指标,（一）正交试验的步骤,1. 正交试验设计,（1）根据试验目的确定试验指标,（2）选择试验因素，确定因素水平,（3）选择合适的正交表，进行表头设计,（4）确定试验方案，进行试验,2. 数据处理,3. 验证试验,48,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（2） 因素、水平,（1）根据试验目的确定试验指标,试验指标：,用来衡量试验结果的特征量,定量指标：,生产率、吸光度、尺寸、强度等,定性指标：,香味、口感、外观等,有时候为找到正确的试验指标，其本身就是一项重要的科学研究,49,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（2） 因
23、素、水平,（一）正交试验的步骤,1. 正交试验设计,（1）根据试验目的确定试验指标,（2）选择试验因素，确定因素水平,（3）选择合适的正交表，进行表头设计,（4）确定试验方案，进行试验,2. 数据处理,3. 验证试验,50,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,因素水平,（2）选择试验因素，确定因素水平,试验因素：,对试验结果（指标）产生影响的因素,试验因素往往很多，不可能进行全面考察,一般挑出主要因素，略去次要因素，确定37个试验因素,若第一轮试验后达不到预期目的，可调整试验因素，再进行试验。,单因素试验：探索某个因素对试验指标的影响,多因素试验：探索多个因素对试验指标的
24、影响,如品种比较试验中的因素是品种，饲料比较试验中的因素是饲料,一般以因素数命名，如二因素试验、三因素试验等,51,确定因素及水平后，可列出因素水平表,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（3）选择正交表,因素水平：,试验因素的状态或数量等级，简称水平,无统一方法，依据专业知识和实践经验来确定,重要因素多取；次要因素少取,各水平等级适当拉开，否则无法体现其影响,各因素水平数相等，可方便试验数据处理,（如引例）,52,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（3）选择正交表,（一）正交试验的步骤,1. 正交试验设计,（1）根据试验目的确定试验指标,（2）选
25、择试验因素，确定因素水平,（3）选择合适的正交表，进行表头设计,（4）确定试验方案，进行试验,2. 数据处理,3. 验证试验,53,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交表举例,（3）选择合适的正交表，进行表头设计,正交表举例：,四因素三水平,4因素3水平正交表（表3-1 ）,54,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交性含义,表3-1 4因素3水平正交表 L9（34）,L9（34）,试验次数,因素数,水平数,55,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交表选择,（i）“正交性”含义,“整齐可比性” ：,每一列中因素的各个水
26、平都出现，且机会均等,“均衡分散性 ” ：,任两列之间的所有可能的水平组合都出现，且出现次数相等。,（ii）常用正交表,L4（23）、L8（27）、L16（215）、L9（34）、 L27（313）、L25（56）,56,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交表选择（续）,（iii）如何选择正交表(3),因素数正交表列数,满足上述下，优先选择较小的表,如4因素3水平：可选正交表包括L9（34）、L27（313），但应优先选择L9（34）,如各因素的水平数不相等，应选用相应的混合水平正交表，如 L8（4124）,57,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设
27、计,交互作用,（iii）如何选择正交表,但如试验结果要求精度高，并且试验条件允许，可以选择较大的表,但是，这意味着有空列存在，空列如何处理呢？,当因素数少于正交表的列数，表中有空列时：,如不考虑因素间交互作用，空列可作为误差列,何为交互作用 ？,58,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交表表头设计,交互作用：,指因素之间相互影响，相互不独立,例：某饮料企业研制一种新型饮料，饮料的颜色共有四种，该企业希望了解颜色及地区对饮料销售量是否有影响，于是从五个地区，每个地区五个超市收集了不同颜色该种饮料的销售量，进行分析。,如果不同地区的消费者对某种颜色有不同于其他地区消费者的
28、特殊偏爱，这时两个因素结合后产生的新效应，属于颜色和地区两个因素具有交互作用。,例,释,59,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,进行试验,（iv）正交表表头设计,将试验因素（及因素间交互作用，如有）安排到所选正交表相应的列中 （待用例说明）,60,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,进行试验,1. 正交试验设计,（1）根据试验目的确定试验指标,（2）选择试验因素，确定因素水平,（3）选择合适的正交表，进行表头设计,（4）确定试验方案，进行试验,2. 数据处理,3. 验证试验,（一）正交试验的步骤,61,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正
29、交试验设计,数据处理,（4）确定试验方案，进行试验,正交表中每一行为一个试验方案，按此进行试验,将各方案得到的试验指标填入正交表最后一列,62,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,进行试验,1. 正交试验设计,（1）根据试验目的确定试验指标,（2）选择试验因素，确定因素水平,（3）选择合适的正交表，进行表头设计,（4）确定试验方案，进行试验,2. 数据处理,3. 验证试验,（一）正交试验的步骤,63,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,验证试验,2. 数据处理,如何得到最优水平组合？,如何确定各因素影响的显著性？,分析方法,（1）直观分析法(或称极差
30、分析法),（2）方差分析法,64,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,验证试验,1. 正交试验设计,（1）根据试验目的确定试验指标,（2）选择试验因素，确定因素水平,（3）选择合适的正交表，进行表头设计,（4）确定试验方案，进行试验,2. 数据处理,3. 验证试验,（一）正交试验的步骤,65,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（二）正交设计结果的直观分析方法,3. 验证试验,如得到的最优水平组合为正交试验某一方案，则该方案为最优方案。,如得到的最优水平组合没有出现在正交表中，则应对该组合进行验证试验。,（1）如试验结果优于其他方案，则为最优方案,（
31、2）如试验结果不是最优，须重新设计正交试验,66,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,67,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,例1因素水平表,（二）正交试验结果的直观分析法 （以例说明）,例1 利用柠檬酸与硬脂酸单甘酯，在一定的真空度下，通过酯化反应可以制得一种新型的食品乳化剂柠檬酸硬脂酸单甘酯。为提高柠檬酸硬脂酸单甘酯的乳化能力，需对其合成工艺进行优化。乳化能力测定方法：将产物加入油水混合物中，经充分地混合、静置分层后，将乳状液层所占的体
32、积百分比作为乳化能力。根据经验以及初步试验，选出温度、酯化时间和催化剂种类为影响因素，确定因素与水平如表3-2所示（假定无因素交互作用）。,68,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,解题过程,表3-2 例1的因素水平表,69,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（4）进行试验,（3）确定试验方案,表3-4 例1的试验方案,70,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（5）计算极差,（4）进行试验，得出试验指标,表3-5 例1试验方案及试验结果分析,71,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,计算极差方法,（5）
33、计算极差，确定因素影响程度的主次顺序,例1试验结果分析,72,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（6）确定最优方案 ,（5）计算极差，确定因素影响程度的主次顺序,例1试验结果分析,该列所有水平2对应试验指标值之和,相应水平和除以水平出现次数,根据极差大小,73,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,最优方案对应的物理参数,（6）确定最优方案,74,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（7）验证试验,最优方案对应的物理参数,表3-6 例1的最优水平组合,特殊情况：如空列极差最大，则说明因素之间可能存在交互作用，或漏掉了对试验结果有
34、重要影响的其他因素。所以，我们在进行结果分析时，尤其是对所做的试验没有足够的认识时，最好将空白列的极差一并计算出来，从中可以得到一些有用的信息。,最优水平：试验指标越大越好时，取水平均值最大值为最优水平。反之，取最小者,75,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（7）验证试验,上述理论最优方案仅为理论分析所得，且在正交表中不存在，所以需要试验验证。,理论最优方案不是最优的原因,76,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,因素水平的合理确定,理论最优方案不是最优的可能原因：（3）,1. 可能没有考虑因素间交互作用,2. 可能试验误差太大,3. 因素的水平
35、不合理,如理论最优方案不是最优，应做改进试验。,77,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,改进试验注意事项,因素水平的合理确定：,1. 作因素水平与试验指标关系图,散点图（定性因素，如催化剂种类）,折线图（定量因素）,横坐标因素水平；纵坐标试验指标水平均值ki,本例：醋化时间并非越长越好，原因素水平未考虑小于2小时的情况，有可能使得试验具有缺陷。,78,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（三）试验结果的方差分析,改进试验注意事项：,1. 关注主要因素,2. 次要因素可固定为已得较好水平,3. 如前面漏掉交互作用，则补充,一般来说，新一轮正交试验的水
36、平数减少，试验次数也会相应减少,79,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,80,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,1. 方差分析概述举例,1. 方差分析概述,（1）定义：,对多个样本总体均值是否相等这一假设进行检验,意味着所有样本来自同一个总体，即试验因素对样本影响不显著,均值相等：,均值不等：,试验因素对样本影响显著,举例说明,81,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,2. 正交方差分析的目的,例：,某饮料企业研制一
37、种新型饮料，饮料的颜色共有四种，该企业希望了解颜色对饮料销售量是否有影响，于是从五个超市收集了不同颜色该种饮料的销售量，通过方差分析，得出这些样本均来自均值相等的总体，因此认为，颜色对该种饮料的销售量的影响不显著。,82,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,83,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,3. 方差分析的基本思想,2. 正交试验方差分析的目的,分析各因素对试验指标影响的显著性,选取对试验指标影响显著的因素的最优水平组合为最优方案,方
38、差分析与直观分析的目的相同，但准确性更好,84,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,85,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,3. 方差分析的基本思想（续）,3. 方差分析的基本思想,样本之间的差异来源,因素的不同水平，为系统性差异，用水平之间的方差度量，称为组间方差。,抽取样本的随机性，为随机性差异，用水平内部的方差度量，称为组内方差。,如饮料的颜色带来的销售量差异,如相同颜色饮料在不同商场的售量差异,系统性差异中也包括随机性差异,如果不同
39、水平对试验指标无影响，则水平间方差中就只有随机性差异，而没有系统性差异。,这时，组间方差与组内方差的比值接近于1。,86,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,4. 方差分析的计算内容,如果不同水平对试验指标产生影响，则水平间方差中不仅有随机性差异，也有系统性差异。,这时，组间方差与组内方差的比值大于1许多。,当该比值大到某个程度，或者说大到某个临界点，就可以作出判断，说不同水平之间存在显著差异。,注：方差分析中的“差异”用“离差平方和”表示，方差用“均平方”表示。均平方等于离差平方和除以自由度。,87,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验
40、的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,88,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,4. 方差分析的计算内容（续）,4. 方差分析的计算内容,89,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,5. 正交试验方差分析,90,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,91,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,5. 正交试验方差分析（续）,5. 正交试验方差分析,
41、92,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,计算自由度,93,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,计算均平方,94,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,F检验,95,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,方差分析表,96,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,因素主次及最优方案,方差分析表,表3-7 方差分析表,97,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,正交试验方差分析举例,因素影响显著性排序及最优方案的确定,根据方差分析表中F值的大小顺序，排出因素的主次顺序。,最优方
42、案的确定：根据水平均值或交互因素水平搭配表确定（见例）。,98,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,例2因素水平表,正交试验方差分析举例,99,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,例2解题过程,表3-8 例2因素水平表,100,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,解：（1）列出正交表 L8（27）和试验结果（表3-9 ）,表3-9 例2正交表及试验结果,A1B2,（2）计算离差平方和,返回p103,返回p109,101,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（3）计算自由度,（2）计算离差平方和,102,Ch
43、3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（4）计算均平方,（3）计算自由度,103,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,误差项重新计算,（4）计算均平方,如此，误差项的离差平方和、自由度及均平方须重新计算,见表3-9（p93）,104,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（5）计算F值,误差项参数的重新计算,105,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（5）F检验,（5）计算F值,106,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,（6）最优方案的确定,（6）F 检验,107,Ch3 科学研究程序及过
44、程 ch3.5.1 正交试验设计,（5）F检验,方差分析表,108,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,水平搭配表,（7）最优方案的确定,109,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.1 正交试验设计,二、均匀试验设计,水平搭配表及最优方案的确定,A1B2对应的试验指标值,A1B2出现次数,AB最优搭配为A1B2， BC最优搭配为B2C2， 综合考虑，最优方案为A1B2C2,见表3-9（p93）,110,第五节 试验设计,一、 正交试验设计,二、均匀试验设计,（一）正交试验的步骤,（二）正交试验结果的直观分析法,（三）正交试验结果的方差分析法,3. 方差分析的基本思想,
45、111,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.5.2 均匀试验设计,Ch6 试验数据处理,二、均匀试验设计(uniform design) （只介绍其特点）,由中国数学家方开泰和王元于1981年首先提出,只考虑试验点（水平组合）在试验范围内均匀分布 ，每个水品组合只出现一次,适用于水平数很大的试验，可有效减少试验次数，如5因素，31水平试验：,正交试验次数：312=961次,均匀试验次数：31次,均匀性的实现由一套精心设计的均匀表保证,112,第三章 科学研究程序及过程,第二节 科技文献的获取和文献阅读,第三节 研究计划制定,第四节 研究经费的获取,第五节 试验设计,第六节 试验（实验）数据处理
46、,第七节 试验数据的统计分析方法,第一节 概述,113,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.6 实验数据处理,一、数据的科学表示方法,第六节 试验（实验）数据处理,主要内容,一、数据的科学表示方法,二、真值与平均值,三、误差的基本概念,四、试验数据的精度,五、试验数据异常值的检验,六、试验数据的图表表示法,114,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.6.1 数据的科学表示方法,一、数据的科学表示方法,一、数据的科学表示方法,在表示或处理数据时，是否关注过应遵循一定的规则？,遵循了何种规则？,115,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.6.1 数据的科学表示方法,（一）有效数字的定义,一、数据的科学表示方法,主要内容,（一）有效数字的定义,（二）有效数字的取舍原则,（三）有效数字的运算,116,Ch3 科学研究程序及过程 ch3.6.1 数据的科学表示方法,有效数字的几种情况,（一）有效数字的定义,
