《生物统计与试验设计》课程教学大纲(2020版) 课程基本信息(Course Information) 课程代码 (Course Cod 48 学粉 (Credi 2 Hours) ts) ·课程名称 (中文)生物统计与试验设计 Name) (英文)Biostatistics and Experimental Design 课程类型 专业基础类必修课 (Course Type) 授课对象 （Targe 命学院、农业与生物学院、医学院和药学院的学生 Audience） 授课语言 全中 开课院系 ?业与生物学院 (School) 先修课程 高等数学、线性代数、概率论与数理统计、生物后续课程 (Prerequisite) 学等 (post) 理程负肃人 课程网址 马装装 (Course Webpage 生物统计与试验设计是统计学在生物领域里的具体应用。它是研究如何运用样本推断总传 之学科，其中包括试验资料的整理、特征数的计算、概率与概率分布、抽样分布、平均数 的统计推断、参数估计、拟合优度检验、方差分析、直线回归与相关分析、实验设计的是 课程简介（中 太理与方法以及生物软件的应用 。本误程的主要目的是培养学生具有生物学试验设计 能力和对试验资料进行统计分析处理的能力，对于从事生命科学研究的人员而言， (Description 统计与试验设计是一门必须掌摆的工具课程，通过本课程的学习，要求学生掌握基本原理 热悉基本方法、牢记分析步骤、精于统计计算，并且能将所学知识用于解决试验中的具体 统计问题。总学时为48学时，其中理论教学32学时，上机操作16学时
《生物统计与试验设计》课程教学大纲（2020 版） 课程基本信息（Course Information） 课程代码 （Course Code） ASCI3301 *学时 （Credit Hours） 48 *学分 （Credi ts） 2.5 *课程名称 （Course Name） （中文）生物统计与试验设计 （英文）Biostatistics and Experimental Design 课程类型 (Course Type) 专业基础类必修课 授课对象 （Target Audience） 生命学院、农业与生物学院、医学院和药学院的学生 授课语言 (Language of Instruction) 全中文 *开课院系 （School） 农业与生物学院 先修课程 （Prerequisite） 高等数学、线性代数、概率论与数理统计、生物 学等 后续课程 (post） *课程负责人 （Instructor） 马裴裴 课程网址 (Course Webpage) *课程简介（中 文） （Description） 生物统计与试验设计是统计学在生物领域里的具体应用。它是研究如何运用样本推断总体 之学科, 其中包括试验资料的整理、特征数的计算、概率与概率分布、抽样分布、平均数 的统计推断、参数估计、拟合优度检验、方差分析、直线回归与相关分析、实验设计的基 本原理与方法以及生物软件 R 的应用。本课程的主要目的是培养学生具有生物学试验设计 的能力和对试验资料进行统计分析 处理的能力。对于从事生命科学研究的人员而言, 生物 统计与试验设计是一门必须掌握的工具课程。通过本课程的学习, 要求学生掌握基本原理、 熟悉基本方法、牢记分析步骤、精于统计计算, 并且能将所学知识用于解决试验中的具体 统计问题。总学时为 48 学时，其中理论教学 32 学时，上机操作 16 学时
statistics and experimental design generally applies statistics tosove biological problems.It an inter-discipline about population statistical inference from randomly collected samples The 课程简介（ hypot 文) d techniques for biological experiments,medical research and health services research. (Description】 One of the course's goals is to understand specified statistical conepts and procedures.Another goal is to apply statistical methods to solve real problems involving generated data from xperiments 课程目标与内容(Course objectives and contents) 1,培养学生科学的统计思维方法一一从不背定性或概率的角度来思考问腿和分析科学试验 的结果(A4.B1.R5)。 2、培养学生科学的计算能力和表达使力。本们误程的概多多、公式多、表格多，许多判能 和推理过程都是在经过行细的计算、分析后得出的，结哭的表达也是丰常简洁和严专的。 *课程目标 因此学习过程中要注意培养学生正确的计算能力和表达能力(A3。B脱。B)。 3、培养学生实事求是的工作作风和严谨的科学态度。该课程的学习中，接触到的数据、表 (Course Object) 格很多，在资料的分析整理过程中要实事求是、严谨精细，才能得出正确的结论(1.D1. h3). 4、培养学生掌握常用的生物学试验设计方法并能对试验资料进行正确的统计分析，培养 掌握必要的计算技术，包括现行统计软件的使用方法。(C3) 教学内容 作业及课程思 (要点) 教学目标 学时 学 形式 考核要政融入 对应课 程目标 求 点 (1)掌捉对不同类型资料的整玛 培养学 统计数据 厘1 生实事 的收集 和相关统计图表的绘制方法。 (2)掌 平均数、标准差与变 2 设课 2,3 12球是的 整理 数学内容讲琼 系数的计算和应用。 态度 安排及对应课 培养学 程目标(Cas R的基本堂提R的基本操作以及数据的读 生的污 6 机 Schedule 操作 取和输出。 辑分析 Requirements 能力 Course 培养学判 Obiectives】 概率与概掌岸概率的定义和小概率事件实 生科学 2 授课3,14， 12 率分际不可能性原理。 15 几种常见 掌握正态分布、二项分布及泊松分 习题6，培养学到判 第 的溶率分 授课2.13，生的23 音 布的特点及概率计算 谨态度 第四抽样分布样本平均数的抽样分布和。 2 授课习题1培养学2
*课程简介（英 文） （Description） Biostatistics and experimental design generally applies statistics to solve biological problems. It is an inter-discipline about population statistical inference from randomly collected samples. The topics are involved with experimental design, data collection, parameter estimation, hypothesis testing and regression analysis. Biostatistics and experimental design provides fundamental tools and techniques for biological experiments, medical research and health services research. One of the course’s goals is to understand specified statistical concepts and procedures. Another goal is to apply statistical methods to solve real problems involving generated data from experiments. 课程目标与内容（Course objectives and contents） *课程目标 (Course Object) 1、培养学生科学的统计思维方法——从不肯定性或概率的角度来思考问题和分析科学试验 的结果（A4. B1. B5）。 2、培养学生科学的计算能力和表达能力。本门课程的概念多、公式多、表格多, 许多判断 和推理过程都是在经过仔细的计算、分析后得出的, 结果的表达也是非常简洁和严密的。 因此学习过程中要注意培养学生正确的计算能力和表达能力（A3. B2. B1）。 3、培养学生实事求是的工作作风和严谨的科学态度。该课程的学习中, 接触到的数据、表 格很多, 在资料的分析整理过程中要实事求是、严谨精细, 才能得出正确的结论（A1. D1. D3）。 4、培养学生掌握常用的生物学试验设计方法并能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, 包括现行统计软件的使用方法。（C3） *教学内容进度 安排及对应课 程目标 (Class Schedule & Requirements & Course Objectives) 章节 教学内容 （要点） 教学目标 学时 教学 形式 作业及 考核要 求 课程思 政融入 点 对应课 程目标 第一 章 统计数据 的收集与 整理 （1）掌握对不同类型资料的整理 和相关统计图表的绘制方法。 （2）掌握平均数、标准差与变异 系数的计算和应用。 2 授课 习题 1, 2, 3, 12 培养学 生实事 求是的 态度 2,3 上机 R 的基本 操作 掌握 R 的基本操作以及数据的读 取和输出。 6 上机 培养学 生的逻 辑分析 能力 2,4 第二 章 概率与概 率分布 掌握概率的定义和小概率事件实 际不可能性原理。 2 授课 习 题 13, 14, 15 培养学 生科学 统计思 维 1,2 第三 章 几种常见 的概率分 布 掌握正态分布、二项分布及泊松分 布的特点及概率计算 2 授课 习题 6, 12, 13, 14 培养学 生的严 谨态度 2,3 第四 抽样分布 掌握样本平均数的抽样分布和 t 2 授课 习题 1 培养学 1,2
分布 生科学 培养学 描述样本掌舞用R语言进行相关统计 生的逻 4 数据 图表的绘制方法 上机 分 掌捉生物统计方法山检验和t松 培养学 验：主要用于检验样本平均数（百 习题5 第五 统计推断分数、類数)与总体平均数（百分 生科学 理67g 123.4 统计思 数、频数)成者两个处理平均数（百 分数、颜数)差异是否显 单个样木 培养学 和两个样掌握单个样本和两个样本的统计 生科学 上机 123.4 本的统计推断的方法 推断 培养学 第六 参数估计堂握参数的区间估计方法 习题1，生科学 设理 12,34 2.5 统计思 维 培养学 上机卡方检验熟悉用其进行独立性检验的方法 生的逻！ 上机 相分析 能力 (1)了解卡方分布的特点，掌哲 培养学 第七拟合优度适合性检验的原理和适用范围 习题1生科学 授课 2.3.4 章检验 (2)幸握独立性检验的原理和适 2,3,4统计思 用范围 维 (1)掌握方差分析的原理和基 培养 单因素方步豫 习题1 生科学 授课 123.4 透分析 (2)掌拼单因素试验资料的方若 2,3,7统计思 分析方法 维 培养学 掌握用R语言进行数据处理和 生的 二机方差分析 上机 24 差分析 粗分析 能力 两因素及 幸提两因素试验资料的方差分机 习 生的 多因素方 1闲 23.4 方法 合分税 差分析 能力 元回归 习1 培养学 第十 掌握直线回归与相关分析方法和 应用 2,3 关分析 合分析
章 分布 生科学 统计思 维 上机 描述样本 数据 掌握用 R 语言进行相关统计 图表的绘制方法 2 上机 培养学 生的逻 辑分析 能力 2,4 第五 章 统计推断 掌握生物统计方法 u 检验和 t 检 验：主要用于检验样本平均数（百 分数、频数）与总体平均数（百分 数、频数）或者两个处理平均数（百 分数、频数）差异是否显著 4 授课 习题 5, 6, 7, 9, 10, 11 培养学 生科学 统计思 维 1,2,3,4 上机 单个样本 和两个样 本的统计 推断 掌握单个样本和两个样本的统计 推断的方法 2 上机 培养学 生科学 统计思 维 1,2,3,4 第六 章 参数估计 掌握参数的区间估计方法 2 授课 习题 1, 2, 5 培养学 生科学 统计思 维 1,2,3,4 上机 卡方检验 熟悉用其进行独立性检验的方法 2 上机 培养学 生的逻 辑分析 能力 2,4 第七 章 拟合优度 检验 （1）了解卡方分布的特点, 掌握 适合性检验的原理和适用范围 （2）掌握独立性检验的原理和适 用范围 2 授课 习题 1, 2, 3, 4 培养学 生科学 统计思 维 1,2,3,4 第八 章 单因素方 差分析 （1）掌握方差分析的原理和基本 步骤 （2）掌握单因素试验资料的方差 分析方法 4 授课 习题 1, 2, 3, 7 培养学 生科学 统计思 维 1,2,3,4 上机 方差分析 掌握用 R 语言进行数据处理和方 差分析 2 上机 培养学 生的逻 辑分析 能力 2,4 第九 章 两因素及 多因素方 差分析 掌握两因素试验资料的方差分析 方法 2 授课 习题 1, 3, 4, 8 培养学 生的综 合分析 能力 1,2,3,4 第十 章 一元回归 及简单相 关分析 掌握直线回归与相关分析方法和 应用 4 授课 习题 1, 2, 3, 5, 6 培养学 生的综 合分析 1,2,3,4
能 培养学 相关与回用R进行一元线性回归分析和被 生的逻 分析 单相关分析的方法 相分 能力 慎养学 第十非参数统 生的综 章计 “解非参别检验法的原理和应用 2 习顺 合分析 234 能力 ()了解试验设计的基本概念、任 务，特点与要求，掌程试验设计基 养学 本原则： 第 实验设计②)掌握完全随机试验设计，裂 题5. 2 设课 生的线 试验设计、拉丁方试验设计的据 6,7,8合分析 念、方法，特点及结果的统计分析 能力 (3)了解正交设计的原理与方法。 核关学 辅导答疑 辅导 复习 生对专 答疑 的热 2,3 爱 注1：建议按照教学周周学时编排， 注2：相应章节的课程思攻融入点根据实际情况填与， *考核方式 课程成续包括笔试、上机练习和作业，其中笔试占60%、上机占20%、作业占20%（包括 (Grading) 课堂、课后作业) “教材或参考资 《生物统计学》，杜荣骞主编（非我校教师），高等教有出版社，014，第四版，1SBN Other 787040389715,使用10届，中文教材，非因家级规划教材 Materials) 其它(More) 备注(Notes)
能力 上机 相关与回 归分析 用 R 进行一元线性回归分析和简 单相关分析的方法 2 上机 培养学 生的逻 辑分析 能力 2,4 第十 一章 非参数统 计 了解非参数检验法的原理和应用 2 授课 习题 2 培养学 生的综 合分析 能力 1,2,3,4 第十 二章 实验设计 (1) 了解试验设计的基本概念、任 务、特点与要求, 掌握试验设计基 本原则； (2) 掌握完全随机试验设计、裂区 试验设计、拉丁方试验设计的概 念、方法、特点及结果的统计分析； (3) 了解正交设计的原理与方法。 2 授课 习题 5, 6, 7, 8 培养学 生的综 合分析 能力 1,2,3,4 复习 辅导答疑 2 辅导 答疑 复习 培养学 生对专 业的热 爱 1,2,3,4 注 1：建议按照教学周周学时编排。 注 2：相应章节的课程思政融入点根据实际情况填写。 *考核方式 (Grading) 课程成绩包括笔试、上机练习和作业, 其中笔试占 60％、上机占 20%、作业占 20%（包括 课堂、课后作业） *教材或参考资 料 (Textbooks & Other Materials) 《生物统计学》,杜荣骞主编（非我校教师）, 高等教育出版社, 2014, 第四版，ISBN: 9787040389715，使用 10 届，中文教材，非国家级规划教材 其它（More） 备注（Notes）
备注说明： 1.带*内容为必填顶 课程简介字数为300-500字：课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限 教学环节和教学方法 1教学环节 本门课程为生物学的专业教育课程，主要在学生已学习了《高等数学》课程和《植物学》、《动 物学》、《生理学》、《遗传学》等生物学各学科的基础知识.在此基础上开设本门课程。主要 教学形式为课堂讲授，主要教学环节包括课堂讲授、辅导答疑、 课外作业、 习进解等 2教学方法 以课堂讲授为主，研制电子教案和多媒体幻灯片以及df课件，在教学方法和手段上采用现代 教育技术。 一、木课程的性质和任务 (生物统计与试验设计》是运用数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种现象和试验调 查资料的一门学科，是生物学各专业的专业基础课。随着生物学的不断发展，对生物体的研究 和观察已不再局限于定性的描述，而是需要从大量调查和测定数据中，应用统计学方法，分析 和解释其数量上的变化，以正确制定试验计划，科学地对试验结果进行分析，从而作出符合科 学实际的推断，《生物统计与试验设计》不仅提供如何正确地设计科学试险和收集数据的方法，而 且也提供如何正确地整理、分析数据，得出客观、科学的结论的方法。 其主要目的是培养学生 具有生物学试验设计 的 力和对试验资料进行统计分析处理的能力 《生物统计与试验设计》的主要任务是： 1.培养学生掌握正确收集、整理试验资料的方法。 2.培养学生掌握数据资料的基本统计分析方法。 3.培养学生掌握生物统计基本理论、基本技术和常用方法。 4. 培养学生掌握常用的生物学 式验设计方法并能对试验资料进行正确的统计分析 5.培养学生草握必要的计算技术，包括现行统计软件R的使用方法。 三、木课程内容的基木要求 总体要求：熟练掌握所介绍的几种基本的生物统计方法：熟练掌握资料的统计分析：熟练掌握所 介绍的几种基本的试验设计方法，能独立、正确进行试验设计。包括 基础知识 (1)掌握生物统计的特点、基本概念： (②)掌握各类资料的整理方法： (3)掌握反映资料集中性和离中性的三个基本统计量一一平均数、标准差和变异系数的概念、性 质及计算：掌握概率的定义和小概率事件实际不可能性原理： (⑤)掌握正态分布 项分布及泊松分布 的特点及概率计算 (6)理解样本平均数的抽样分布和t分布。 2。统计分析方法
备注说明： 1．带*内容为必填项。 2．课程简介字数为 300-500 字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。 一、教学环节和教学方法 1 教学环节 本门课程为生物学的专业教育课程, 主要在学生已学习了《高等数学》课程和《植物学》、《动 物学》、《生理学》、《遗传学》等生物学各学科的基础知识, 在此基础上开设本门课程。主要 教学形式为课堂讲授, 主要教学环节包括课堂讲授、辅导答疑、 课外作业、习题讲解等。 2 教学方法 以课堂讲授为主, 研制电子教案和多媒体幻灯片以及 pdf 课件, 在教学方法和手段上采用现代 教育技术。 二、本课程的性质和任务 《生物统计与试验设计》是运用数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种现 象和试验调 查资料的一门学科, 是生物学各专业的专业基础课。随着生物学的不断 发展, 对生物体的研究 和观察已不再局限于定性的描述, 而是需要从大量调查和测定数据中, 应用统计学方法, 分析 和解释其数量上的变化, 以正确制定试验计划, 科学地对试验结果进行分析, 从而作出符合科 学实际的推断。《生物统计与试验设计》不仅提供如何正确地设计科学试验和收集数据的方法, 而 且也提供如何正确地整理、分析数据, 得出客观、科学的结论的方法。 其主要目的是培养学生 具有生物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。 《生物统计与试验设计》的主要任务是： 1. 培养学生掌握正确收集、整理试验资料的方法。 2. 培养学生掌握数据资料的基本统计分析方法。 3. 培养学生掌握生物统计基本理论、基本技术和常用方法。 4. 培养学生掌握常用的生物学试验设计方法并能对试验资料进行正确的统计分析。 5. 培养学生掌握必要的计算技术, 包括现行统计软件 R 的使用方法。 三、本课程内容的基本要求 总体要求：熟练掌握所介绍的几种基本的生物统计方法；熟练掌握资料的统计分析；熟练掌握所 介绍的几种基本的试验设计方法, 能独立、正确进行试验设计。包括： 1. 基础知识 (1) 掌握生物统计的特点、基本概念； (2) 掌握各类资料的整理方法； (3) 掌握反映资料集中性和离中性的三个基本统计量——平均数、标准差和变异系数的概念、性 质及计算；掌握概率的定义和小概率事件实际不可能性原理； (5) 掌握正态分布、二项分布及泊松分布的特点及概率计算； (6) 理解样本平均数的抽样分布和 t 分布。 2. 统计分析方法
统计分析最重要的内容是差异显著性检验，要求熟练掌握以下几种基本的生物统计方法： (1)Ⅱ检验和t检验：主要用于检验样本平均数（百分数、频数）与总体平均数（百分数、频 数)或者两个处理平均数（百分数、领数）差异是否显著： (②)方差分析：主要用于检验多个处理平均数间差异是否显著： (③)×2检验：主要用于由质量性状得来的次数资料的显著性检验： 以上三种显著性检验的方法讨论的参数检验都要求总体服从一定的分布。 (4)非参数检验法：当样本观测值的总体分布类型未知或知之甚少.无法背定其性质，特别是观 测值明显偏离正态分布，不具备参数检验的应用条件时应使用非参数检验法，包括符号检验，秩 和检验和等级相关分析 (⑤)直线回归与相关分析：统计分析的另一个重要内容是对试验指标的关系进行研究，或者研究 它们之间的联系性质和程度，或者寻求它们之间的联系形式，即进行相关分析与回归分析。 3.试验设计方法 ()了解哈设计的其本概、任条、特占与要求、堂提哈设计其本原则， (②)掌握完全随机试验设计、裂区试验设计、拉丁方试验设计的概念、方法、特点及结果的统计 (3)了解正交设计的原理与方法。 四、本课得程的教学环节与教学方法 本课程以课堂讲授为 对课程中的基本概念、基本原理和方法，通过多媒体教学的 方式，认真讲授， 学生真正掌 2.自学：对于课程中不属于基本原理、基本方法和基本概念范畴，通过老师的引导，鼓励学生 自学，达到举一反三、触类旁通的效果。 3.习题及作业：由于本门课程重点在于基本原理和方法的应用，因此在每种统计分析和武验设 计方法讲授以后，都要布置相应类型的习慰让学生练习，以加深和巩固课堂讲授的内容。 。铺导答疑：教师在 次课中 向学生公布主讲教师的司 子邮箱和联系方式 ,针对学生在课 登听讲，课后复习以及作业中出现的问题，除了进行随问随答外，定期在每周安排一定的时间进 行辅导与答疑
统计分析最重要的内容是差异显著性检验, 要求熟练掌握以下几种基本的生物统计方法： (1) u 检验和 t 检验：主要用于检验样本平均数（百分数、频数）与总体平均数（百分数、频 数）或者两个处理平均数（百分数、频数）差异是否显著； (2) 方差分析：主要用于检验多个处理平均数间差异是否显著； (3) χ2 检验：主要用于由质量性状得来的次数资料的显著性检验； 以上三种显著性检验的方法讨论的参数检验都要求总体服从一定的分布。 (4) 非参数检验法：当样本观测值的总体分布类型未知或知之甚少, 无法肯定其性质, 特别是观 测值明显偏离正态分布, 不具备参数检验的应用条件时应使用非参数检验法, 包括符号检验、秩 和检验和等级相关分析； (5) 直线回归与相关分析：统计分析的另一个重要内容是对试验指标的关系进行研究, 或者研究 它们之间的联系性质和程度, 或者寻求它们之间的联系形式, 即进行相关分析与回归分析。 3. 试验设计方法 (1) 了解试验设计的基本概念、任务、特点与要求, 掌握试验设计基本原则； (2) 掌握完全随机试验设计、裂区试验设计、拉丁方试验设计的概念、方法、特点及结果的统计 分析； (3) 了解正交设计的原理与方法。 四、本课程的教学环节与教学方法 1. 讲授：本课程以课堂讲授为主, 对课程中的基本概念、基本原理和方法, 通过多媒体教学的 方式, 认真讲授, 让学生真正掌握。 2. 自学：对于课程中不属于基本原理、基本方法和基本概念范畴, 通过老师的引导, 鼓励学生 自学, 达到举一反三、触类旁通的效果。 3. 习题及作业：由于本门课程重点在于基本原理和方法的应用, 因此在每种统计分析和试验设 计方法讲授以后, 都要布置相应类型的习题让学生练习, 以加深和巩固课堂讲授的内容。 4. 辅导答疑：教师在第一次课中, 向学生公布主讲教师的电子邮箱和联系方式, 针对学生在课 堂听讲，课后复习以及作业中出现的问题, 除了进行随问随答外, 定期在每周安排一定的时间进 行辅导与答疑