GIÁO TRÌNH PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP I HÀ NỘI NGUYỄN THỊ LAN (Chủ biên) & PHẠM TIẾN DŨNG GIÁO TRÌNH PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HÀ NỘI – 2005 MỞ ðẦU Phương pháp thí nghiệm ngành khoa học ñược dạy số trường ñại học có liên quan ñến lĩnh vực sinh học như: Nông nghiệp, lâm nghiệp thuỷ sản Tuy nhiên, nội dung dạy có khác tuỳ thuộc vào ngành cụ Cuốn giáo trình phương pháp thí nghiệm chúng tơi lần viết cho sinh viên ðại học Nông nghiệp mà chủ yếu cho ngành nông học Nội dung giáo trình cung cấp cho sinh viên số kiến thức phương pháp thiết kế bố trí thí nghiệm thuật tốn thống kê mơ tả tham số, tiêu chuẩn kiểm ñịnh thống kê xử lý kết thí nghiệm, nghiên cứu mối quan hệ ñơn giản phân tích kết nghiên cứu cách trình bày báo cáo khoa học Giáo trình viết cho người học nên dạy cán giảng dạy cần tham khảo thêm giáo trình sách khác viết kỹ sâu phương pháp thí nghiệm kiến thức toán xác suất thống kê ðể nắm kiến thức mơn học viết giáo trình sinh viên phải học nắm vững kiến thức xác suất thống kê, tin học số môn khoa học khác Nội dung cuả giáo trình bao gồm chương: Chương I - Trình bày bước cần thiết trình nghiên cứu khoa học nhóm phương pháp nghiên cứu nơng nghiệp Chương II - Trình bày u cầu thiết kế thí nghiệm, loại thí nghiệm ñồng ruộng nội dung khác có liên quan đến thiết kế thí nghiệm (cơng thức thí nghiệm, diện tích ơ, nhắc lại, bảo vệ, hàng biên…) Cách xây dựng viết ñề cương nghiên cứu khoa học ðây chương quan trọng phần phương pháp nghiên cứu Chương III - Giới thiệu cách triển khai thí nghiệm cụ thể từ thiết kế (đề cương) ngồi thực địa nhằm đảm bảo tính khách quan tôn nguyên tắc “sai khác nhất”, chăm sóc thí nghiệm trình tự thu hoạch thí nghiệm Chương IV - Trình bày loại số liệu nghiên cứu khoa học, tham số thống kê mẫu cơng thức tính tham số Chương V - Trình bày ngắn gọn cách ước lượng số tham số thống kê thường ñược sử dụng nghiên cứu thực tiễn sản xuất nơng nghiệp (ước lượng điểm ước lượng khoảng hai tham số tổng thể kỳ vọng xác suất ñặc tính sinh học đó) Chương VI - Trình bày ngắn gọn tốn kiểm định giả thiết thống kê thơng thường như: kiểm định hai trung bình (hai kỳ vọng) kiểm ñịnh hai xác suất hai tổng thể kiểm định tính độc lập Chương VII - Trình bày phương pháp bố trí thí nghiệm 1, nhân tố cách phân tích phương sai Cơng bố kết đánh giá kết thí nghiệm Phần thí nghiệm hai nhân tố ñề cập sơ giáo trình ðây ñược coi chương quan trọng phần thiết kế thí nghiệm thống kê ứng dụng Chương giúp nhà khoa học ñánh giá cách ñầy ñủ kết cụ thể thí nghiệm Chương VIII - Giới thiệu tương quan hồi quy, chủ yếu tương quan hồi quy tuyến tính đơn Nội dung chương giúp cho người học cách ñánh giá mối quan hệ ñặc trưng (chỉ tiêu) thí nghiệm qua hệ số tương quan Xây dựng phương trình hồi quy mơ tả mối quan hệ tương quan, tính hồi quy tuyến tính đơn Bước đầu giới thiệu quan hệ phi tuyến Chương IX - Giới thiệu cho người học cách trình bày số liệu báo cáo trình tự viết báo cáo khoa học Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Phương pháp thí nghiệm - Ngồi ra, giáo trình cịn trình bày số bảng số thống kê thơng dụng giúp nhà thực nghiệm xử lý kết nghiên cứu thí nghiệm: bảng cần thiết cho chương ước lượng, kiểm ñịnh phân tích phương sai hồi quy Khi dạy giáo viên phải hướng dẫn cho học sinh biết cách sử dung bảng số Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Phương pháp thí nghiệm - CHƯƠNG I ÐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG TÁC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Chương trang bị cho người học nhận thức phương pháp nghiên cứu Nông nghiệp nói chung Nơng học nói riêng bước cần tiến hành q trình nghiên cứu khoa học ñể trả lời câu hỏi mà thực tế đặt 1.1 Vai trị cơng tác nghiên cứu khoa học nơng nghiệp Theo nghĩa rộng quan điểm triết học vật: "Thí nghiệm phần nghiệp sản xuất xã hội loài người, nhằm khám phá quy luật khách quan giới vật chất với mục đích nắm vững bắt điều bí mật thiên nhiên phục vụ cho sống người” Con người biết làm thí nghiệm (Experiment) từ bao giờ? Như ñã biết, từ cổ xưa lồi người phải kiếm ăn để sinh sống, đó, người phải biết lựa chọn, so sánh để tìm kiếm thức ăn Song từ mà họ tạo kho tàng kinh nghiệm quý báu thúc ñẩy xã hội phát triển Khi xã hội tiến lên địi hỏi người phải nắm bắt, vận dụng quy luật khách quan tự nhiên có hiệu Muốn làm ñược ñiều cần phải có phương pháp từ phương pháp thí nghiệm đời Nghiên cứu khoa học q trình nghiên cứu giải thích đến tượng khoa học xuất phát từ lý luận thực tiễn Từ ứng dụng kết nghiên cứu ñược vào thực tiễn sản xuất phục vụ cho sống người Nghiên cứu khoa học nói chung khoa học nơng nghiệp nói riêng hay cụ thể nghiên cứu khoa học lĩnh vực Nông học phụ thuộc mật thiết với ñiều kiện tự nhiên ñiều kiện kinh tế - xã hội nên việc vận dụng phương pháp kết nghiên cứu nước giới có tính kế thừa chọn lọc cho phù hợp với ñiều kiện cụ thể Việt Nam cần thiết Ngay phạm vi ñất nước khơng thể có tính đồng ñiều kiện cụ thể, cho thực nghiệm nông nghiệp, nhiệm vụ nhà khoa học nông nghiệp phải nghiên cứu ñề xuất ñược biện pháp kỹ thuật cụ thể, thích hợp cho vùng nơi phụ trách nhằm khai thác bền vững hiệu điều kiện Ðể có kết nghiên cứu ñúng khách quan cần phải có kiến thức tổng hợp nhiều lĩnh vực: toán học, hoá học, thổ nhưỡng, khí tượng, sinh học kinh tế học phương pháp nghiên cứu ñúng, khách quan, phù hợp với quy luật tự nhiên, quy luật xã hội tính sáng tạo đắn 1.2 Các bước q trình nghiên cứu khoa học nơng nghiệp Ðể xây dựng ñược ñề tài nghiên cứu khoa học nơng nghiệp nói chung cụ thể xây dựng thí nghiệm biện pháp kỹ thuật như: Giống, phân bón, tưới nước, thời vụ hay bảo vệ thực vật cho vùng địi hỏi nhà khoa học (người làm cơng tác nghiên cứu) cần phải tiến hành theo bước sau 1.2.1 Thu thập thơng tin (Bước 1) Mục đích thu thập thơng tin giúp cho nhà khoa học hiểu rõ ñược vấn ñề ñược nghiên cứu có ai, nơi nghiên cứu chưa có vấn đề nghiên cứu đến đâu Xem xét tính khả thi để từ hình thành hướng nghiên cứu thích hợp Nội dung thơng tin thu thập gồm: Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Phương pháp thí nghiệm - * Các tài liệu có liên quan trực tiếp gián tiếp tới vấn ñề dự ñịnh nghiên cứu * Kinh nghiệm sản xuất người dân Việc thu thập thông tin bao gồm: - Ðọc tài liệu thư viện cụ thể sách báo gồm giáo trình, sách chuyên khảo, sách hướng dẫn phổ biến khoa học kỹ thuật, tạp chí khoa học, kết nghiên cứu khoa học nhà khoa học khác Các nguồn số liệu bao gồm nước giới - Tham dự hội nghị, hội thảo hoạt ñộng khoa học khác - Tìm hiểu thực tiễn sản xuất nơng dân ñể thấy rõ kinh nghiệm biện pháp xử lý nơng dân với vấn đề nghiên cứu - Thu thập thông tin qua phương tiện thơng tin đại chúng khác như: Vơ tuyến truyền hình, đài phát thanh, báo khoa học, báo nơng thơn loại báo khác 1.2.2 Xây dựng giả thiết khoa học (Bước 2) Giả thiết khoa học giả định mà theo nhà khoa học có nhiều khả ñúng vật hay tượng Nó giúp cho ta phát giải thích mà giả thiết khác trước chưa giải thích Vì vậy, giả thiết khoa học khơng phép chung chung mà phải cụ thể, phải thực xuất phát từ nguồn thơng tin thu thập (mục 1.2.1) Giả thiết xuất phát điểm để xây dựng kế hoạch nghiên cứu thực nghiệm Giả thiết khoa học phải tránh viển vông, song không nên sợ mới, phải xuất phát từ quy luật khách quan tự nhiên, đầu tư cơng sức, trí tuệ để tìm hiểu mới, chí khó khăn gai góc Có người tìm mới, đổi thay khoa học cắt nghĩa hồn tồn có sở, theo logic q trình mối quan hệ qua lại lẫn tự nhiên ñầy bí hiểm ña dạng 1.2.3 Chứng minh giả thiết khoa học (Bước 3) Chứng minh giả thiết khoa học q trình quan sát, q trình làm thí nghiệm Trên sở số liệu (các tiêu nghiên cứu thể qua kết theo dõi hay quan sát) có suy luận nhằm gạt bỏ khơng đúng, sàng lọc lấy có tính quy luật coi chân lý Kiểm chứng giả thiết khoa học có hai cách, là: Quan sát hay điều tra làm thí nghiệm thực nghiệm * Quan sát hay ñiều tra việc tìm hiểu, theo dõi thực tế, trình bắt nguồn từ việc thu thập đơn giản, có thực tế sản xuất tự nhiên, giúp ta phân biệt ñược ñặc trưng việc, so sánh việc tiến ñến suy luận xây dựng khoa học cho việc Hay nói cách khác: quan sát tìm hiểu, mơ tả diện mạo bên việc hay tượng để từ suy chất chúng dựa sở nhận thức người nghiên cứu Như vậy, quan sát từ bên ngồi việc vào nhận thức Do đó, u cầu quan sát "kiên trì", có kiên trì hy vọng thu thơng tin, tài liệu có tài liệu đầy ñủ, khách quan mang tính xác Quan sát (ñiều tra) phải ñược thực cho ñại diện, khách quan ñể ñảm bảo ñộ tin cậy thơng tin thu đối tượng nghiên cứu * Làm thí nghiệm Thí nghiệm cơng việc mà người tự xây dựng ñể tạo tượng làm thay ñổi cách nhân tạo chất việc nhằm phát ñược ñầy ñủ chất Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Phương pháp thí nghiệm - 5.3.1 Ước lượng trị số trung bình tổng thể dung lượng mẫu n ñủ lớn (n ≥ 30) 5.3.2 Ước lượng số trung bình quần thể n < 30 5.4 Xác ñịnh dung lượng mẫu 5.5 Ước lượng tần số tổng thể (hay ước lượng tỷ lệ) 5.5.1 Khi kiện A có xác suất khơng gần 5.5.1.1 Khi dung lượng n ñủ lớn (n > 100) 5.5.1.2 Khi dung lượng n < 100 (khơng đủ lớn) 5.5.2 Khi kiện A có xác suất gần gần CHƯƠNG VI - KIỂM ðỊNH GIẢ THUYẾT THỐNG KÊ 6.1 Những khái niệm chung ý nghĩa 6.2 Trường hợp hai mẫu ñộc lập 6.2.1 Tiêu chuẩn U phân bố tiêu chuẩn 6.2.2 Tiêu chuẩn t phân bố Student 6.3 Trường hợp hai mẫu liên hệ (không ñộc lập) 6.3.1 Khái niệm mẫu liên hệ 6.3.2 Tiêu chuẩn t Student 6.4 Kiểm định tính độc lập (kiểm định tính mẫu chất) 6.4.1 So sánh tỷ lệ (hay gọi kiểm ñịnh xác suất) 6.4.1.1 Trường hợp dung lượng mẫu ñều ñủ lớn 6.4.1.2 Trường hợp n < 100 (n1 n2 30) 8.3 Tương quan tuyến tính nhiều biến 8.3.1 Ý nghĩa nghiên cứu tương quan nhiều yếu tố 8.3.2 Hệ số hồi quy riêng phương trình hồi quy phức 8.4 Phương pháp lập phương trình tương quan cho đặc trưng chất lượng CHƯƠNG IX - TỔNG KẾT THÍ NGHIỆM 149 9.1 Cách trình bày số liệu báo cáo khoa học 149 9.1.1 Phương pháp trình bày bảng số liệu 149 9.1.2 Phương pháp dùng ñồ thị biểu ñồ 150 9.2 Phương pháp tổng kết viết báo cáo kết thí nghiệm (kết nghiên cứu khoa học) 152 9.2.1 Chỉnh lý số liệu, tính tham số thống kê xử lý thống kê kết thí nghiệm 153 9.2.2 Viết báo cáo khoa học 153 PHỤ LỤC 155 20 ... cuả giáo trình bao gồm chương: Chương I - Trình bày bước cần thiết trình nghiên cứu khoa học nhóm phương pháp nghiên cứu nơng nghiệp Chương II - Trình bày yêu cầu thiết kế thí nghiệm, loại thí nghiệm. .. Chương VII - Trình bày phương pháp bố trí thí nghiệm 1, nhân tố cách phân tích phương sai Cơng bố kết đánh giá kết thí nghiệm Phần thí nghiệm hai nhân tố đề cập sơ giáo trình ðây coi chương quan... người học cách trình bày số liệu báo cáo trình tự viết báo cáo khoa học Trường ñại học Nơng nghiệp – Giáo trình Phương pháp thí nghiệm - Ngồi ra, giáo trình cịn trình bày số