1、第 6章 实验设计第一节 概论 任何自然科学都离不开实验，大多数学科（化学、轻工、材料、环境、医药、热工等）中的概念、原理和规律大多由实验推导和论证的。如最佳的配方、工艺条件，产品性能的优化，对产品质量、环境质量作出评价等。 “实验设计 ” 以概率论数理统计、专业技术知识和实践经验为基础， 经济 、 科学地 安排试验，并对试验数据进行计算分析，最终达到 减少试验次数、缩短试验周期、迅速找到优化方案的一种科学计算方法。它主要应用于工农业生产和科学研究过程中的科学试验，是产品设计、质量管理和科学研究的重要工具和方法。 实验设计 是指为节省人力、财力、迅速找到最佳条件，揭示事物内在规律，根据实验中不
2、同问题，在实验前利用数学原理科学编排实验的过程。 以概率论与数理统计学为理论基础，为获得可靠试验结果和有用信息，科学安排试验的一种方法论，亦是研究如何高效而经济地获取所需要的数据与信息的方法。 正确的实验设计不仅节省人力，物力和时间，并且是得到可信的实验结果的重要保证。即 经过设计的实验，效果大大提高，与不经过设计的实验相比，情况大不相同。 广义上说，实验设计包括 明确实验目的 ， 确定测定参数 ，确定需要控制或改变的条件 ， 选择实验方法和测试仪器 ，确定实测精度要求， 实验方案设计 和 数据处理步骤 等。实验的分类 验证性实验 ：对已知的理论进行验证，以加深对理论的认识 探索性实验 ：为了
3、揭示尚未完全认识的事物，发现其发生与发展的规律，以完成工程与科研任务，具有很强的探索性 （工程中经常碰到） 实验过程 实验准备 实验 实验数据分析处理 1实验准备 提出问题，弄清实验目标 设计实验方案（实验设计） 拟订实验大纲 实验设备、测试仪器的准备 2实验（ 1）测试（ 2）记录 3实验数据的分析、处理通过一定的方法对实验数据进行整理、分析，去伪存真，提炼出我们需要的信息，以发现事物的规律。 4提交实验报告或科研报告实验设计基本要素 指标 用来衡量试验效果好坏的特征值。 因素 对实验指标有影响的原因或要素。 水平 因素在实验中所处的不同状态，可 能引起指标的变化。1）指标 用来衡量试验效果
4、好坏的特征值 指标分类： a)定量 指标（数量指标，如强度、重量、产量、合格率、成活率、废品率、转化率等。） b)定性 指标 （非数量指标，如颜色、味道、光泽等） 指标的选择要求： 选择 客观性强 的指标，选择 易于量化 即经过仪器测量而获得的指标；选择 灵敏度高 的指标，选择精确性强 的参数作为指标。 2）因素 对实验指标有影响的原因或要素 因素也称为因子，它是在进行实验时重点考察的内容。 因素一般用大写字母 ABC 来标记，如因素 A、因素 B、因素 C等。 因素分类：a)可控 因素（温度、时间、种类、浓度 ）b)不可控 因素（风速、气温、 ） 选择因素的原则 a）抓住主要因素（将影响较大的因素选入试验）同时要考虑因素之间的交互作用。 b）找出非主要因素，并使其在实验中保持不变，以消除其干扰作用。 3） 水平 因素在实验中所处的不同状态 选择水平的原则： 水平是具体的 水平的选择必须在技术上现实可行
