假說形成和實驗設計

1、,科學研究的全過程,選題、設計階段,選題、定題,資料、文獻準備,形成假說或工作假設,設計調查或實驗以檢驗假說,觀察或實驗階段,整理總結階段,應用推廣階段,科研設計的一般概念,什么是科研設計？什么是好的科研設計？,科研設計(research design),研究者對所研究課題的研究內容、技術路線、研究方法、研究步驟、預期目標的基本構想和計劃安排,運用專業(yè)知識擬目的性 訂調查或實驗內容 運用專業(yè)知識和邏先進性

2、 輯方法選擇技術路線 研究手段和指標設計可重復性 經濟合理性,,,專業(yè)設計,,科研設計的內容,科研設計的要求,,,,,,,,,,,統(tǒng)計學設計,科研設計的重要性,能否取得成果成果的大小 事半功倍 事倍功半,？,創(chuàng)造性思維彌補客觀條件的不足巧妙構思和方法解決復雜問題,好的科研設計,目的明確

3、 考慮周密簡捷明快以最少的投入達到最佳的結果,,有明確的可檢驗的假說或工作假設 19世紀巴斯德關于肉湯腐敗的實驗 問題一：肉湯腐敗中的微生物來源？ 天然自生—占統(tǒng)治地位 外來繁殖,目的明確,,考慮周密,考慮各種可能性，無懈可擊。沒有漏洞，不會得出模棱兩可的結果問題一的解決： 加熱滅菌+隔絕空氣,,考慮周密,考慮各種可能性，無

4、懈可擊。沒有漏洞，不會得出模棱兩可的結果問題二：究竟是缺乏空氣肉湯不腐敗，還是缺乏空氣中的微生物肉湯不腐??？,,簡潔明快,單刀直入，盡量少走彎路，不做虛功以最少的投入達到最佳的結果問題二的解決設計細長的曲頸瓶到阿爾卑斯山頂峰取相對潔凈的空氣,缺硒條件下腸道病毒的致病性,問題一腸道病毒是否引起缺硒小鼠心肌病變？腸道病毒缺硒 足硒心肌病變

5、 心肌正常,,,,,問題一結論,腸道病毒可引起缺硒小鼠明顯心肌病變,,,缺硒條件下腸道病毒的致病性,問題二缺硒作用于小鼠改變免疫力？缺硒作用于病毒改變致病力？缺硒 分離腸道病毒足硒心肌病變,,,問題二的結論,病毒在缺硒小鼠體內復制過程中發(fā)生基因突變而增強毒力 核苷酸測序表明缺硒小鼠體內分離的病毒有多處發(fā)生突變,科研設計方案的基本內容,以國家自然科學基金為例,

6、國家自然科學基金項目申請書,課題名稱與簡表立題依據(jù)        研究的目的意義國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢并附參考文獻回答做什么？為什么做？,國家自然科學基金項目申請書,研究方案研究目標、工作假設、研究內容技術路線、研究方法、可行性分析研究進度預期結果怎么做？,國家自然科學基金項目申請書,工作基礎研究工作基礎實驗條件專業(yè)水平、技術條件

7、我能做！,題目,忌大而空包括關鍵詞主題和分題,任務來源,國家、部委等自選單位資助,目的和意義,本研究要解決的問題本研究的必要性和迫切性,國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,本課題是否有人做過？相關或同類研究的水平？為解決的問題，主要分歧和爭論焦點？今后研究動向附參考文獻,研究內容,工作假設研究目標擬解決的關鍵問題受試對象觀察指標,技術路線與研究方法,實驗分組觀察指標實驗期限和安排資料的收集記錄方法統(tǒng)計學分析

8、采用標準動物模型,研究進度和預期結果,階段目標總結內容規(guī)定時間,設備條件和經費預算,本實驗室擁有可利用條件經費預算的某些指定要求,課題組成員和分工,責任明確，要求具體合作單位的分工和具體要求,科研投標的一般策略（general philosophy）,人無我有，人有我超；標新立異，起點要高。 知己知彼，投向選準；一絲不茍，周密嚴謹。 特點鮮明，準備有素；地利人和，只欠資助。,科研投標的一般策略

9、（general philosophy）,立意一定要新“No substitute for good idea”“Stay away from old topics” 評閱人很容易就指出：這是20多年的老問題，沒有什么新東西；“我的一個博士生早就做過比他想做的還深的多”,科研投標的一般策略（general philosophy）,知己知彼，選準投向“Stay away from big research laborator

10、ies”“讓開大路，占領兩廂”嚴密嚴謹，從形式到內容都無懈可擊“Don’t give any easy chance to reject your proposal”An otherwise good proposal can be destroyed by the misuse of a term, which may indicate to some pa members that you don’t know what

11、you’re talking about,科研投標的一般策略（general philosophy）,避短揚長，強調你的特點，拿出自己的看家本領，證明你確有能力完成，別人無法代替不怕挫折，敢于嘗試，當成一種經常性的工作學科帶頭人或學術骨干，手頭應經常準備好若干份科研設計方案，以便隨時參與競爭，迎接挑戰(zhàn),實驗設計的基本原則,醫(yī)學實驗的基本要素,受試對象處理因素實驗效應,受試對象（object）,臨床醫(yī)學研究

12、 流行病學研究 實驗動物 實驗研究 離體器官、組織、細胞、 細胞內組分、細胞外基質等,,,受試對象,臨床研究—病人,診斷明確金標準其他因素限定年齡、職業(yè)、地區(qū)等,流行病學—人群,樣本大小合適防止過大或過小受試對象均衡、

13、可比對照、不同人群等,實驗設計的基本原則,三原則包括對照+均衡、隨機化、重復四原則均衡、對照、隨機化、重復五原則四原則加盲法,對照（control）,減少和抵消種種非處理因素應遵循對等、同步、專設的原則無對照或對照不合理、不完善仍是國內醫(yī)學論文的的一大弊病,對照（control）,空白對照不施加任何因素疫苗接種誘發(fā)癌腫,對照（control）,實驗對照實驗組操作條件相同假投藥假手術安慰劑,對照（contro

14、l）,有效對照陽性藥物等常規(guī)方法比較無法使用安慰劑,對照（control）,配對對照減少或消除抽樣誤差同源配對同一個體前后不同時間、左右對稱部分條件最相近的兩個個體,對照（control）,組間對照非配對對照，亦稱相互對照各實驗組間互為對照就反映實驗效果的平均數(shù)或百分率等進行組間比較,,歷史對照和正常值對照用自己或他人過去的觀察結果做對照公認的正常值對照

15、 慎用,對照（control）,A藥抗骨質疏松研究,空白對照組假手術組（實驗對照）模型組陽性藥物對照組（有效對照）A藥低劑量組A藥中劑量組A藥高劑量組,均衡（balance）,也叫齊同實際上可包含在對照原則之內，因為對照的基本原則是使之均衡，使研究的兩組或多組之間有可比性動物實驗比較容易做到均衡，包括種屬、體重、性別、飼養(yǎng)條件等臨床試驗或現(xiàn)場

16、試驗包括年齡、性別、職業(yè)、生活條件等,隨機化（randomization）,抽樣、分配隨機：樣本從總體中無選擇地抽取，有完全均等的機會分配到各個組實驗順序隨機：實驗順序隨機地、非選擇地安排,隨機化（randomization）,隨機化方法抽簽、摸球等隨機數(shù)字表法電腦或計算器隨機數(shù)法,隨機化（randomization）,目前許多國內論文寫的隨機分組并非真正的隨機化未能完全具備對照、隨機化等實驗設計要求的實驗稱之為類實驗（qua

17、si-experiment），主要用于現(xiàn)場試驗,按體重分組,稱出實驗動物的體重范圍制定并分出體重不同段動物按一定順序每組分配達到目的—每組動物平均體重接近,重復（replication）,主要指結果在該試驗同一條件下的多次重復出現(xiàn)，即應有一定的樣本含量樣本大小可按以往經驗粗估或用統(tǒng)計學方法做樣本量估計,重復（replication）,開放法（open trial）盲法（blindness）為了排除受試對象（對象是人）心理因素

18、或研究者主觀意識所帶來的偏倚,重復（replication）,單盲法（single-blind）受試對象不知道自己屬哪個組，但有研究者方面的偏倚雙盲法（double-blind）研究者和受試對象都不知道每個對象被分到哪個組，由第三者負責安排和監(jiān)控整個實驗，實施較困難三盲法（triple blind）研究者、受試對象、負責監(jiān)控和分析資料的第三者全不了解分組情況，很難做到,,科學研究的全過程,選題、設計階段,選題、定題,資料、文獻準備,

19、形成假說或工作假設,設計調查或實驗以檢驗假說,觀察或實驗階段,整理總結階段,應用推廣階段,實施調查或實驗,預備性實驗,如果探索一個未知的領域，還沒有形成明確的，待驗證的假說，此時可以先做一些“試試看的實驗”《實驗醫(yī)學研究導論》p165-167 目的是初步觀察到一些現(xiàn)象，開辟新的研究途徑,科學研究方法,科學觀察科學實驗,法國著名生理學家Claude Bernard（克洛德·貝爾納）,法國生理學家克洛德·貝爾納

20、,法國生理學家。實驗醫(yī)學奠基人之一提出“內環(huán)境”概念﹐對消化﹑代謝﹑血管運動神經等均有研究發(fā)現(xiàn)1813年7月12曰生﹐1878年1月10曰卒於巴黎1853年獲動物學博士學位1854年任巴黎大學生理學教授﹐當選科學院院士1861年為醫(yī)學科學院院士法國舉行國葬的第一個科學家,法國生理學家克洛德·貝爾納,《肝臟的糖合成機能》《實驗方法論》《實驗醫(yī)學研究導論》,,,傳統(tǒng)學說,尿液渾濁、堿性,,現(xiàn)實觀察,尿液透明、酸性,

21、原始想法或問題的提出,家兔正處于食肉動物的飲食條件下？？？,假說形成,,饑餓狀態(tài),靠消耗自身蛋白生活,,尿液透明、酸性?。?！,食肉動物,實驗設計-1—喂食青草實驗設計-2—禁食實驗設計-3—再喂以青草實驗設計-4—喂食牛肉,證明反證重復,實驗設計-1—喂食青草,尿液渾濁、堿性,,實驗設計-2—禁食,,饑餓狀態(tài),靠消耗自身蛋白生活,,尿液透明、酸性?。?！,食肉動物,實驗設計-3—再喂食青草,尿液渾濁、堿性,,實驗設計-4—喂食牛

22、肉,結 論,空腹 尿液透明、酸性,,,科學觀察,觀察（observation），指研究者在自然發(fā)生條件下，通過感官或借助于檢測儀器，對客觀事物、自然現(xiàn)象所進行的一種有

23、目的、有計劃的感知活動。這是狹義的科學觀察概念,科學觀察,實驗條件下的觀察對于不是在自然條件下而是在人為控制下或干預下的感知活動科學調查（survey）實質上也屬于觀察范疇。調查還包含有詢問、查閱文獻資料、了解歷史沿革等內容,科學觀察,機體的發(fā)生、發(fā)育，機體在生理、病理條件下的結構、功能與代謝變化臨床醫(yī)學關于疾病發(fā)生、發(fā)展與轉歸的認識公共衛(wèi)生學中關于現(xiàn)況研究（prevalence study）、病例對照研究（case-contr

24、ol study）、隊列研究（cohort study）等,科學實驗,實驗（experiment）是在人為控制條件下，通過變革、復制、模擬自然事物或現(xiàn)象而進行的研究與考察實驗提供了更多、更便利的觀察機會任何實驗離不開科學觀察，都包含著觀察活動可以有非實驗的（自然條件下）觀察，沒有無觀察的實驗,科學實驗,在現(xiàn)代醫(yī)藥學特別是基礎醫(yī)學各個學科中，觀察與實驗是互相滲透、互為補充的 胚胎學

25、 實驗胚胎學,描述胚胎的自然演發(fā)過程,干預或采取手段改變胚胎的自然演發(fā)過程，觀察其演發(fā)機制,觀察,實驗,科學實驗,在現(xiàn)代醫(yī)藥學特別是基礎醫(yī)學各個學科中，觀察與實驗是互相滲透、互為補充的 病理學 實驗病理學,疾病病理變化的自然發(fā)展過程,復制動物模型,觀察,實驗,科學實驗,實驗的思想和方法已廣泛滲入到以觀察為基礎的臨床醫(yī)學和流行病學領域，如：各種臨床試

26、驗（clinical trial）干預研究（intervention study）社區(qū)人群試驗（community trial）等,實驗研究—實驗動物,3R原則ReductionRefinementReplacement,實驗研究—實驗動物,相似性實驗動物模型適用性經濟性可重復性,實驗動物分級,遺傳角度微生物學和寄生蟲學,遺傳角度,近交系動物(Inbred Strain)—嚙齒類動物同胞兄妹連續(xù)交配20代以上,近交系

27、數(shù)98.6%以上的品系。實驗反應一致封閉群動物（Closed colony）—非近親交配方式進行連續(xù)4代以上繁殖生產，并在5年以上不從外部引種的封閉群體。封閉群保持了一般遺傳的雜合性，如Wistar大鼠。遺傳工程培育的新品系—包括轉基因小鼠、嵌合體小鼠、雙倍體動物,微生物學和寄生蟲學,一級：普通動物（conventional animal，CV）不攜帶主要人獸共患病原和動物的烈性傳染病的病原。用于教學二級：清潔動物（clean a

28、nimal, CL）除不能有一級病原外，不攜帶對動物危害大和對科研干擾大的病原。用于一般研究,微生物學和寄生蟲學,三級：無特定病原體動物（specific pathogen free animal）除應排除一、二級病原外，還不能攜帶主要潛在感染或條件致病病原和對科學研究有干擾的病原。用于微生物學、藥理學、毒理學、腫瘤學、免疫學等四級：無菌動物（germ free animal, GF）經檢測無可檢出或無植入的一切生命體悉生動物（ge

29、otobiotic animals，GN）,處理因素,臨床研究投藥、放射、營養(yǎng)等流行病學實驗預防接種、改土改水、阻斷傳播途徑等實驗研究處理因素更加純化和標準化強化或弱化,實驗效應,選擇指標的標準合理、適用處理有效的傳統(tǒng)指標與高新技術指標的關系客觀性、主觀性主觀指標迄今在臨床研究還難以完全排除計數(shù)、計量能量化盡可能量化,實驗效應,敏感性、特異性特異性（specificity）鑒別真陰性的能力（真陰性率），不該

30、出現(xiàn)時不出現(xiàn)敏感性（sensitivity）檢出真陽性的能力（真陽性率）該出現(xiàn)時就出現(xiàn)同一指標的敏感性、特異性往往是對立的血沉升高：對結核敏感不特異痰TB+：對呼吸道結核特異但不敏感,實驗效應,準確度、精密度準確度（accuracy）指效應的觀察值與真實值的接近程度，說明有無系統(tǒng)誤差精密度（precision）指重復檢測時，觀察值與其平均值之間的接近程度，說明隨機誤差的大小 兩者均優(yōu)最好，不能兼得時首先必須準確，