生物统计与田间试验设计课程教学大纲一、基本概况课程名称：生物统计与田间试验设计（Fieldtrialdesignandbiostatistics）课程代码：231010030课程类别：专业基础课学时/学分：60/3.5（其中理论46学时，实验14学时）需预修课程：概率论、高等数学适用专业：适用农学、植保、生物技术、种子科学与工程、动植物检验检疫等专业的本科教学。课程简介生物统计学是生物学与数学相结合，用数理方法对生物群体内个体间的变异性及观察过程中的误差进行研究分析，并解释各种生物现象的一门学科，它以数学原理为基础，以生物学为研究对象，以试验设计与统计分析为研究方法，以“抽样调查”为手段，由“部分推断全体”为研究自的，用得出的较为客观的结论来解释生物界的数量变化规律，是生物学科各专业的专业基础课。本课程主要研究试验资料的整理、特征数的计算、概率和概率分布着重介绍平均数和频率的估计及假设检验、方差分析、直线回归与相关分析、试验设计的原理和常用试验设计方法及其统计分析。二、教学目标学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求：1.理论、知识目标：掌握各种统计分析分析方法的基本知识，掌握抽样分布，假设检验，区间估计，卡方检验，方差分析，回归分析的方法，掌握试验设计的的原理及不同试验设计方法及数据分析方法。2.能力目标：培养学生进行试验设计及数据分析能力。3.达成目标：本课程对应农学专业和种子科学与工程专业人才培养方案中毕业要求的要求2，即掌握与种子科学与工程专业素质提高密切相关的数学基础知识，能够独立进行试验方案设计，并对相关数据进行分析，为从事科研工作奠定一定基础。三、教学内容及教学要求第一章绪论（讲课2学时：实验0学时）教学内容：1.生物统计学的概念及其含义；2.生物统计学发展史：3.几个常见的统计学术语介绍：4.生物统计学的内容与作用。教学要求：通过概念讲解及发展历史，促使学生初步了解《生物统计及试验设计》的主要研究内容及应用前景，理解《生物统计及试验设计》与其它课程的关系，培养学生对本门课程学习的兴趣，并为后续学习打下基础。要求学生准备计算工具：具有统计功能的计算器，具有一定的高等数学基础。本章重点、难点：生物统计学的概念及其含义，几个常用术语。第一章资料整理与特征数计算（讲课4学时：实验2学时）教学内容：1.试验资料的分组整理：2.样本集中性代表值-平均数的计算及作用：3.样本离散型代表值-变异数的计算及作用。教学要求：
生物统计与田间试验设计课程教学大纲 一、基本概况 课程名称：生物统计与田间试验设计（Field trial design and biostatistics） 课程代码：231010030 课程类别：专业基础课 学时/学分：60/3.5（其中理论46学时，实验14学时） 需预修课程：概率论、高等数学 适用专业：适用农学、植保、生物技术、种子科学与工程、动植物检验检疫等专业的本科教学。 课程简介 生物统计学是生物学与数学相结合，用数理方法对生物群体内个体间的变异性及观察过程中的误差进行研究分 析，并解释各种生物现象的一门学科，它以数学原理为基础, 以生物学为研究对象, 以试验设计与统计分析为研 究方法,以“抽样调查”为手段, 由“部分推断全体”为研究目的,用得出的较为客观的结论来解释生物界的数量 变化规律,是生物学科各专业的专业基础课。本课程主要研究试验资料的整理、特征数的计算、概率和概率分布， 着重介绍平均数和频率的估计及假设检验、方差分析、直线回归与相关分析、试验设计的原理和常用试验设计方法 及其统计分析。 二、教学目标 学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求： 1.理论、知识目标：掌握各种统计分析分析方法的基本知识，掌握抽样分布，假设检验，区间估计，卡方检 验，方差分析，回归分析的方法，掌握试验设计的的原理及不同试验设计方法及数据分析方法。 2.能力目标：培养学生进行试验设计及数据分析能力。 3.达成目标：本课程对应农学专业和种子科学与工程专业人才培养方案中毕业要求的要求2，即掌握与种子科 学与工程专业素质提高密切相关的数学基础知识，能够独立进行试验方案设计，并对相关数据进行分析，为从事科 研工作奠定一定基础。 三、教学内容及教学要求 第一章绪论（讲课2学时；实验0学时） 教学内容： 1.生物统计学的概念及其含义； 2.生物统计学发展史； 3.几个常见的统计学术语介绍； 4.生物统计学的内容与作用。 教学要求： 通过概念讲解及发展历史，促使学生初步了解《生物统计及试验设计》的主要研究内容及应用前景，理解《生 物统计及试验设计》与其它课程的关系，培养学生对本门课程学习的兴趣，并为后续学习打下基础。要求学生准备 计算工具：具有统计功能的计算器，具有一定的高等数学基础。 本章重点、难点：生物统计学的概念及其含义，几个常用术语。 第二章 资料整理与特征数计算（讲课4学时；实验2学时） 教学内容： 1.试验资料的分组整理； 2.样本集中性代表值-平均数的计算及作用； 3.样本离散型代表值-变异数的计算及作用。 教学要求：
1.使学生掌握离散型数据和连续型数据的区别，各种数据的收集方法；2.掌握离散型数据的连续型数据的整理方法；3.使学生了解到：样本集中性代表值和离散性代表值，反应了样本的两个不同性质的面貌特征，它们是统计学中由样本资料估计或检验总体的最重要的两个特征数：4.要求理解两种样本特征数的意义，熟记计算公式。本章重点、难点：重点：讲解总体及样本的定义，明确试验数据所分类型，数据分组整理的必要性，掌握分组整理的过程，讲授各特征值的定义，性质，意义。难点：连续型数据分组整理的过程，次数分布图的绘制，平均数性质和方差公式的推导过程。第三章概率与概率分布（讲课6学时：实验0学时）教学内容：1.现象的类型、随机试验的特性、事件、事件的6大关系：2概率的加法定理、概率的乘法定理；3.二项分布的概率函数与分布函数：4.正态分布的密度函数与分布函数：5.大数定理与中心极限定理；6.抽样分布。教学要求：1.明确现象是客观事物的具体表现形式：掌握随机试验的三大特性；了解随机事件；样本空间两个关键词的具体含义及必然事件、不可能事件的特性，牢记事件的6大关系及其定义：2.使学生明确随机事件用数量表示，则该数量就是随机变量。以后研究事件的概率将转为研究随机变量的概率问题。要求学生能熟练得查找标准正态分布的分布函数的表值。掌握平均数与频率的大数定律：平均数与频率的中心极限定理，为统计学中参数估计和假设检验的应用打下理论基础。要求学生对大数定律与中心极限定理的意义有所理解，对其公式要熟记：3.使学生掌握抽样分布的原理，可以分辨出从不同总体中抽样的样本服从的分布。本章重点、难点：重点：1.随机事件的类型，样本空间的构成，事件的关系；2.项分布的概率函数与分布函数：3.正态分布的密度函数与分布函数4.抽样分布的原理：5.切贝雪夫大数定律（平均数大数定律）、贝努利大数定律（频率大数定律）：6.独立同分布中心极限定理（平均数中心极限定理）、拉普拉斯中心极限定理（频率中心极限定理）。难点：对和事件关系的理解，试验样本空间；互斥事件与对立事件两者的共性与特性、正态分布分布函数的标准化、抽样分布原理与应用。第四章统计推断（讲课8学时：实验2学时）教学内容：1.假设检验的原理与方法；2.平均数假设检验；3.频率的假设检验；4.平均数的区间估计：5.频率的区间估计
1.使学生掌握离散型数据和连续型数据的区别，各种数据的收集方法； 2.掌握离散型数据的连续型数据的整理方法； 3.使学生了解到：样本集中性代表值和离散性代表值，反应了样本的两个不同性质的面貌特征，它们是统计学 中由样本资料估计或检验总体的最重要的两个特征数； 4.要求理解两种样本特征数的意义，熟记计算公式。 本章重点、难点： 重点：讲解总体及样本的定义，明确试验数据所分类型，数据分组整理的必要性，掌握分组整理的过程，讲授 各特征值的定义，性质，意义。 难点：连续型数据分组整理的过程，次数分布图的绘制，平均数性质和方差公式的推导过程。 第三章概率与概率分布（讲课6学时；实验0学时） 教学内容： 1.现象的类型、随机试验的特性、事件、事件的6大关系； 2 概率的加法定理、概率的乘法定理； 3.二项分布的概率函数与分布函数； 4.正态分布的密度函数与分布函数； 5.大数定理与中心极限定理； 6.抽样分布。 教学要求： 1.明确现象是客观事物的具体表现形式；掌握随机试验的三大特性；了解随机事件；样本空间两个关键词的具 体含义及必然事件、不可能事件的特性，牢记事件的6大关系及其定义； 2.使学生明确随机事件用数量表示，则该数量就是随机变量。以后研究事件的概率将转为研究随机变量的概率 问题。要求学生能熟练得查找标准正态分布的分布函数的表值。掌握平均数与频率的大数定律；平均数与频率的中 心极限定理，为统计学中参数估计和假设检验的应用打下理论基础。要求学生对大数定律与中心极限定理的意义有 所理解，对其公式要熟记； 3.使学生掌握抽样分布的原理，可以分辨出从不同总体中抽样的样本服从的分布。 本章重点、难点： 重点： 1.随机事件的类型，样本空间的构成，事件的关系； 2.二项分布的概率函数与分布函数； 3.正态分布的密度函数与分布函数； 4.抽样分布的原理； 5.切贝雪夫大数定律 (平均数大数定律) 、贝努利大数定律（频率大数定律）； 6．独立同分布中心极限定理（平均数中心极限定理）、拉普拉斯中心极限定理（频率中心极限定理）。 难点：对和事件关系的理解，试验样本空间；互斥事件与对立事件两者的共性与特性、正态分布分布函数的标 准化、抽样分布原理与应用。 第四章统计推断（讲课8学时；实验2学时） 教学内容： 1.假设检验的原理与方法； 2.平均数假设检验； 3.频率的假设检验； 4.平均数的区间估计； 5.频率的区间估计
教学要求：1.掌握假设检验的原理及一般步骤；2.掌握单个样本t检验及u检验方法；3.掌握两样本差异t检验及u检验方法：4.掌握单个样本频率及两样本频率的假设检验方法：5.掌握参数区间估计原理及方法；掌握单个总体平均数和两个平均数差数的区间估计方法，掌握频率的区间估计方法。本章重点、难点：重点：1.假设检验的原理及步骤，假设检验的两类错误及相互关系：2.单个样本平均数及两个样本平均数的假设检验方法；3.单个样本及两个样本频率的检验方法：4.区间估计的原理与方法。难点：假设检验中如何利用抽样分布判断何种情况下用t检验，何种情况下可用U检验，假设检验的两类错误及相互关系，区间估计中能够准确判断选取合适的公式计算。第五章卡方检验（讲课4学时：实验2学时）教学内容：1.卡方检验原理与方法；2.适合性检验；3.独立性检验。教学要求：1.讲授统计分析中的适合性检验与独立性检验，明确适合性与独立性检验都是对频数资料进行假设检验的一种方法：2.要求学生明了适合性检验与独立性检验所用统计量为卡方，并会查卡方表。本章重点、难点：重点：适合性与独立性检验的基本原理和分析方法。难点：卡方检验中卡方值的计算。第六章方差分析（讲课10学时：实验4学时）教学内容：1.方差分析的基本方法；2.单因素方差分析；3.双因素方差分析：4.多因素方差分析：5.方差分析中的基本假定和数据转换。教学要求：1.使学生熟知方差分析的功能，能熟练掌握方差分析的计算过程、列出方差分析表。2.使学生能掌握两种多重比较方法，正确表示出平均数差异间的显著性水平。本章重点、难点：重点：方差分析的基本原理，平方和自由度分解，多重比较。难点：方差分析中平方和和自由度的分解：多重比较过程。第七章试验设计及统计分析（讲课8学时：实验2学时）教学内容：
教学要求： 1.掌握假设检验的原理及一般步骤； 2.掌握单个样本t检验及u检验方法； 3.掌握两样本差异t检验及u检验方法； 4.掌握单个样本频率及两样本频率的假设检验方法； 5.掌握参数区间估计原理及方法；掌握单个总体平均数和两个平均数差数的区间估计方法，掌握频率的区间估 计方法。 本章重点、难点： 重点： 1.假设检验的原理及步骤，假设检验的两类错误及相互关系； 2.单个样本平均数及两个样本平均数的假设检验方法； 3.单个样本及两个样本频率的检验方法； 4.区间估计的原理与方法。 难点：假设检验中如何利用抽样分布判断何种情况下用t检验，何种情况下可用U检验，假设检验的两类错误及 相互关系，区间估计中能够准确判断选取合适的公式计算。 第五章卡方检验（讲课4 学时；实验2学时） 教学内容： 1.卡方检验原理与方法； 2.适合性检验； 3.独立性检验。 教学要求： 1.讲授统计分析中的适合性检验与独立性检验，明确适合性与独立性检验都是对频数资料进行假设检验的一种 方法； 2.要求学生明了适合性检验与独立性检验所用统计量为卡方，并会查卡方表。 本章重点、难点： 重点：适合性与独立性检验的基本原理和分析方法。 难点：卡方检验中卡方值的计算。 第六章方差分析（讲课10 学时；实验4学时） 教学内容： 1.方差分析的基本方法； 2.单因素方差分析； 3.双因素方差分析； 4.多因素方差分析； 5.方差分析中的基本假定和数据转换。 教学要求： 1.使学生熟知方差分析的功能，能熟练掌握方差分析的计算过程、列出方差分析表。 2.使学生能掌握两种多重比较方法，正确表示出平均数差异间的显著性水平。 本章重点、难点： 重点：方差分析的基本原理，平方和自由度分解，多重比较。 难点：方差分析中平方和和自由度的分解；多重比较过程。 第七章试验设计及统计分析（讲课8学时；实验2学时） 教学内容：
1.试验设计的基本原理；2.对比试验设计及统计分析；3.随机区组试验设计及统计分析：4.拉丁方试验设计及统计分析；5.正交试验设计及统计分析。教学要求：1.使学生掌握试验设计的基本原理；2.使学生能根据试验中的不同情况，选择合适的试验设计方法。本章重点、难点：重点：试验设计的基本原理，各种试验设计的实施方法及统计方法。难点：田间试验的小区技术，拉丁方设计方法及统计分析，正交试验设计方法及统计分析。第八章直线回归与相关分析分析（讲课4学时：实验2学时）教学内容：1.直线和相关的概念；2.直线回归分析：3.直线相关分析。教学要求：1.掌握一元线性回归方程的建立过程，并对回归进行检验；2.学会计算相关系数及其显著性检验，并能利用回归方程进行预测。本章重点、难点：重点：讲解变量间的回归关系，回归方程的配合，回归方程的检验，利用回归方程进行预测；变量间的相关关系分析。难点：回归方程的检验过程及利用回归方程进行预测。四、考核方式及成绩评定本课程的成绩将由平时成绩（考勤、作业及课堂测验）、实验成绩（参与情况+实验考试）和期末考试成绩三部分组成，其中平时成绩占20%、实验成绩占30%、考试成绩占50%；期末考试采用闭卷笔试。五、教材及参考书目教材：《生物统计学》第五版，李春喜、姜丽娜等著，科学出版社，2013年，标准书号：ISBN978-7-03-037502-5。参考书目：1.《生物统计学》第四版，杜荣赛编著，科学出版社，2014年，标准书号：ISBN978-7-040-38971-5。2.《田间试验与统计分析》第三版，明道绪编著，科学出版社，2016年，标准书号：ISBN978-7-030-37063-1。3.《试验统计方法》第四版，盖钧益编著，中国农业出版社，2013年，标准书号：ISBN978-7-109-17793-2
1.试验设计的基本原理； 2.对比试验设计及统计分析； 3.随机区组试验设计及统计分析； 4.拉丁方试验设计及统计分析； 5.正交试验设计及统计分析。 教学要求： 1.使学生掌握试验设计的基本原理； 2.使学生能根据试验中的不同情况，选择合适的试验设计方法。 本章重点、难点： 重点：试验设计的基本原理，各种试验设计的实施方法及统计方法。 难点：田间试验的小区技术，拉丁方设计方法及统计分析，正交试验设计方法及统计分析。 第八章直线回归与相关分析分析（讲课4 学时；实验2学时） 教学内容： 1.直线和相关的概念； 2.直线回归分析； 3.直线相关分析。 教学要求： 1.掌握一元线性回归方程的建立过程，并对回归进行检验； 2.学会计算相关系数及其显著性检验,并能利用回归方程进行预测。 本章重点、难点： 重点：讲解变量间的回归关系，回归方程的配合， 回归方程的检验，利用回归方程进行预测；变量间的相关 关系分析。 难点：回归方程的检验过程及利用回归方程进行预测。 四、考核方式及成绩评定 本课程的成绩将由平时成绩（考勤、作业及课堂测验）、实验成绩（参与情况+实验考试）和期末考试成绩三 部分组成，其中平时成绩占20%、实验成绩占30%、考试成绩占50%；期末考试采用闭卷笔试。 五、教材及参考书目 教材：《生物统计学》第五版，李春喜、姜丽娜等著，科学出版社，2013年，标准书号：ISBN 978-7-03- 037502-5。 参考书目： 1.《生物统计学》第四版，杜荣骞编著，科学出版社，2014年，标准书号：ISBN978-7-040-38971-5。 2.《田间试验与统计分析》第三版，明道绪编著，科学出版社，2016年，标准书号：ISBN 978-7-030-37063- 1。 3.《试验统计方法》第四版，盖钧益编著，中国农业出版社，2013年，标准书号：ISBN 978-7-109-17793-2