Thiết kế và phân tích thí nghiệm đỗ lê hữu nam (bản cập nhật 2016)pdf

Thiết kế phân tích thí nghiệm GV: TS Đỗ Lê Hữu Nam Khoa: Công nghệ thực phẩm Các chủ đề  1.Giới thiệu môn học  2.Thu thập liệu thống kê  3.Tóm tắt trình bày liệu  Mô tả liệu đặc trưng đo lường  5.Ước lượng  6.Kiểm định giả thuyết  7.Phân tích phương sai  8.Tương quan hồi quy  9.Thiết kế thí nghiệm Chủ đề Giới thiệu môn học  - Các khái niệm bản:  + Tổng thể (Population)  + Đơn vị tổng thể  + Mẫu (Sample)  + Quan sát  +Tiêu thức thống kê  + Các loại thang đo: Thang đo định danh Thang đo thứ bậc Thang đo khoảng Thang đo tỷ lệ Chủ đề Thu thập liệu thống kê  Xác định liệu cần thu thập  Dữ liệu định tính liệu định lượng  Dữ liệu thứ cấp liệu sơ cấp  Các phương pháp thu thập liệu ban đầu  Trực tiếp, gián tiếp  Xây dựng kế hoạch  Sai số điều tra Xin vui lòng nhớ,  Garbage in, garbage out! (Ngạn ngữ)  Nếu liệu thu thập khơng hợp lý, mã hóa khơng đúng, kết nghiên cứu “garbage” Chủ đề Tóm tắt trình bày liệu  Dữ liệu thô - Raw Data   Lỗi khách quan   Là phản hồi chưa xử lý từ nguồn (người máy móc), xác thể từ nguồn Lỗi nguồn phát không bị quy trách nhiệm việc tạo ra, ví dụ phóng viên vấn ca sỹ tiếng Tính ngun vẹn thơng tin - Data Integrity  Lưu ý Dữ liệu thực chứa đựng thông tin mà người nghiên cứu cố gắng khai thác cho vấn đề nghiên cứu Tổng thể bước Xử lý số liệu 19–9 Biên tập (Editing)  Biên tập - Editing  Là trình kiểm tra hoàn thiện, thống rõ ràng liệu sẵn sàng cho việc mã hóa lưu trữ liệu v.d Kết đo độ nhớt mẫu nước dịch ép hoa quả? 45   Người nghiên cứu cần làm hiệu chỉnh, làm rõ kết Vùng biên tập - Field Editing ( có ích vấn cá nhân)  Biên tập sơ ngày lấy thơng tin để tránh bỏ sót, đảm bảo rõ ràng viết tay, kiểm tra kết mâu thuẫn  Có cơng việc dự án lớn đòi hỏi tập thể xử lý số liệu cách tập trung ( In-house) V.d phóng hàng khơng mẫu hạm v.v Bố trí thí nghiệm kiểu khối đầy đủ (Randomized complete block experimental design) Kiểu bố trí hồn tồn ngẫu nhiên áp dụng thích hợp người ta khơng biết có ngun nhân biến thiên khác biến thiên nghiệm thức khác Trong nhiều trường hợp, người ta biết trước vài đơn vị thí nghiệm , nhận nghiệm thức cho kết khác Vd, thí nghiệm đất, lơ xa cho kết khác hai lô gần Các kết đo ngày thường giống kết đo ngày khác Khi ta biết trước thái độ khác cácđơn vị thí nghiệm trên, nên áp dụng kiểu bố trí khối đầy đủ để loại khỏi sai số thí nghiệm tác động nguyên nhân yếu tố xác lập nghiệm thức Bố trí thí nghiệm kiểu khối đầy đủ (Randomized complete block experimental design) Kiểu khối đầy đủ áp dụng đơn vị thí nghiệm gom lại thành khối, khối có số đơn vị số nghiệm thức số khối số lần lặp lại Mục đích việc gom đơn vị thí nghiệm khối đồng nhằm làm cho sai biệt khác nghiệm thức Sự sai biệt khối không ảnh hưởng đến sai biệt nghiệm thức nghiệm thức có mặt khối Khối nhóm lơ , xếp theo hình vng hay hình chữ nhật Mỗi nghiệm thức diện lần khối khối có đủ tất nghiệm thức Kiểu khối đầy đủ xác kiểu hồn tồn ngẫu nhiên , không bị hạn chế số nghiệm thức số khối Bố trí thí nghiệm kiểu khối đầy đủ (Randomized complete block experimental design) Các bước thực thí nghiệm tính tốn số liệu: Bước 1): Xác định tổng số lơ (đơn vị) thí nghiệm n = số nghiệm thức (t) x số lần lặp lại số khối (r) n=t r Bước 2): bố trí nghiệm thức vào khối, khối, thực bố trí hồn tồn ngẫu nhiên theo cách thức bố trí ngẫu nhiên Ví dụ , thí nghiệm với nghiệm thức A, B, C, D, E, F với lần lặp lại, tổ chức thành khối, khối có lơ thí nghiệm, thí nghiệm nhận nghiệm thức: Bố trí thí nghiệm kiểu khối đầy đủ (Randomized complete block experimental design) B F C 10 B 13 B 16 E 19 A 22 F E A A 11 F 14 C 17 D 20 E 23 B C B D 12 E 15 F 18 A 21 C 24 D Bố trí thí nghiệm khối đầy đủ ngẫu nhiên Ví dụ t = chủng vi sinh A | C |B B | A | C C|B| A A|B| C - Chọn ngẫu nhiên khối - Gán ngẫu nhiên nghiệm thức cho khối Ghi chú: “lơ thí nghiệm” khối có điều kiện tương tự - kiểu đất ô nhiễm, ánh sáng, nước, v.v C|A|B 4.4.2 Bố trí thí nghiệm kiểu khối đầy đủ (Randomized complete block experimental design) Bước 3): Thu thập số liệu, lưu trữ Nghim thc A B Lpli1 Lpli2 Lpli3 xxxxx xxxxx xxxxx Tng nghimthc Trungbình nghimthc C D Tnglp li Tng chung TBchung xxxxx xxxxx 4.4.2 Bố trí thí nghiệm kiểu khối đầy đủ (Randomized complete block experimental design) Khi lưu trữ để xử lý: Ngthuc Laplai Chitieu1 Chitieu2 A 12.5 0.256 A 11.2 0.289 A 13.8 0.321 B 10.9 0.112 280 Bố trí thí nghiệm kiểu hình vng la tinh (Latin square experimental design) [1] Trong trường hợp kết thí nghiệm thay đổi theo hai chiều, ví dụ, thí nghiệm thuốc xử lý bệnh cho thú thay đổi tùy theo dịng thú thay đổi theo kiểu chuồng trại; thí nghiệm thực đất dốc ngồi đồng, khơng rõ chiều hướng biến thiên, nên dùng kiểu bình phương la tinh Kiểu bố trí bình phương la tinh áp dụng cho đơn vị thí nghiệm có tính chất thời gian Vd muốn thử hiệu nghiệm nhạc suất thợ với chương trình nhạc nghiệm thức đối chứng khơng có nhạc lúc làm việc (A,B,C,D,E) Để tránh ảnh hưởng ngày đầu tuần, cuối tuần tuần đầu tháng, cuối tháng Ta bố trí chương trình nhạc ngày xoay dần chương trình tuần Kiểu bình phương la tinh có hạn chế bắt buột số “hàng” “cột” phải Bố trí thí nghiệm kiểu hình vng la tinh (Latin square experimental design) [2] Số lần lặp lại nên từ - Cách phân bố nghiệm thức đơn vị thí nghiệm làm theo nhiều cách: + Lần thứ bố trí ngẫu nhiên nghiệm thức vào hình vng, lần lặp lại bố trí theo thứ tự trước thụt vào hay hai hàng: A B C D A B C D A B C D D C A B C D A B D A B C C D B A D A B C B C D A B A D C B C D A C D A B + Xáo trộn ngẫu nhiên hàng, + Rút thăm phân phối nghiệm thức Bố trí thí nghiệm kiểu hình vuông la tinh (Latin square experimental design) [3] Các bước thực tính tốn số liệu: Bước 1): Xác định tổng số lơ (đơn vị) thí nghiệm n = bình phương số nghiệm thức (t) [ n = t x t] Bước 2): Trong kiểu này, số lần lặp lại số nghiệm thức số đơn vị thí nghiệm bình phương số nghiệm thức Các đơn vị thí nghiệm xếp theo hình vng, hàng , cột phải có đủ nghiệm thức, nghiệm thức xuất lần Việc bố trí nghiệm thức hàng hay cột thực ngẫu nhiên A B C D D C A B C D B A B A D C 4.4.3 Bố trí thí nghiệm kiểu hình vng la tinh (Latin square experimental design) [4] Bước 3): Thu thập số liệu, lưu trữ Shàng A B C D Tng hàng xxxx D C A B xxxx C D B A xxxx B A D C xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx Tngct Tng chung Ct1 Ct2 Ct3 Ct4 xxxxx Bước 3): Thu thập số liệu, lưu trữ Ngthuc Hang A (2) Chitieu2 Chitieu 12.5 A 11.2 0.289 A 13.8 0.321 B 10.9 0.112 0.256 Khái niệm Chọn biến bước (stepwise variable selection) • Trong mơi trường, yếu tố hệ (biến phụ thuộc) thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố • Có yếu tố có liên hệ chặt chẽ chi phối biến đổi biến phụ thuộc nhiều Phương pháp áp dụng trường hợp có nhiều biến độc lập, có tác động nhiều với thay đổi biến phụ thuộc mà bạn khơng rõ mối liên hệ có ý nghĩa • Phương pháp luận chọn biến bước Lựa chọn đưa vào (Forward selection) Có danh sách biến độc lập , chọn biến phù hợp đưa vào mơ hình hồi qui – Bắt đầu với việc đưa biến vào mơ hình, kiểm tra mối liên hệ ý nghĩa biến mơ hình trắc nghiệm F Nếu biến có nghĩa, giữ lại Sau tiếp tục đưa vào mơ hình biến thứ hai, tiếp tục trắc nghiệm lại ý nghĩa biến trước lẫn biến mới, biến có ý nghĩa giữ lại Các bước chọn biến thực kiểm tra tất biến – Lựa chọn loại (Backward elimination) • Lập trước mơ hình với danh sách biến độc lập, chọn biến không phù hợp đưa khỏi mơ hình hồi qui • Bắt đầu với tất biến đưa vào mơ hình hồi qui Statgraphics loại trừ biến ý nghĩa thống kê Việc đưa vào, loại lập lại tùy theo mức ý nghĩa thống kê biến tham gia tổ hợp biến độc lập • Phương pháp chọn biến bước có chất hồi qui tuyến tính đa tố • Sử dụng nguyên tắc bình phương tối thiểu để tìm mơ hình hồi tốt ... nghiên cứu bị loại khỏi phân tích thống kê V.d hư mẫu q trình làm thí nghiệm Loại bỏ tùy chọn  Chỉ biến đối tượng không chứa thông tin cần thiết bị loại khỏi khỏi phân tích thống kê chú ý, ... liệu đặc trưng đo lường  5.Ước lượng  6.Kiểm định giả thuyết  7 .Phân tích phương sai  8.Tương quan hồi quy  9 .Thiết kế thí nghiệm Chủ đề Giới thiệu môn học  - Các khái niệm bản:  + Tổng... minh, kinh nghiệm, khách quan  Một quy trình tiếp cận vấn đề phải thiết kế trước người nghiên cứu để người biên tập xác định quy luật rõ ràng  Biên tập thử nghiệm  Biên tập bước thử nghiệm chứng