工科常用实验设计的方法

⑴ 物理实验设计的方法

常用实验原理的设计方法

1．控制变量法

比如，在研究的三个物理量（A、B、C）之间的关系时，控制其中一个量（如 A）保持不变，研究另外两个量（B 和 C）之间的关系；再如，控制其中一个量（如 B）保持不变，研究另外两个量（A和C）之间的关系；在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系的控制。

2．理想化方法

此方法为抓住主要问题，忽略次要因素的一种研究方法。

3．等效替代法

某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。

4．留迹法

像平抛物体运动的轨迹、小球落地的位置、小车运动的位移等，采用复写纸、喷墨水、打点等方法，就能较准确地记录它们的位置。

5．微小量放大法

微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。桌面的微小形变的测量；卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转等。

⑵ 实验方法包括哪些内容

1、控制变量法：

这个应该是最常见的实验方法。例如，在“探究压强与哪些因素有关”、“探究电流与电阻的关系”、“研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系”等实验中都用到了该实验方法。

2、类比法：

例如，在学习电流时，为了更好地理解，与生活中熟悉的水流作类比。有些理论只有在理想空间里才能通过实验得出，此时，可以在现实条件实验的基础上推导出来这些理论。

3、描述法：

例如，在生活中是不存在光线的，为了更好地学习光，才引进了“光线”这一词。

4、转换法：

例如，在学习“声音是振动产生的”这一知识时，把音叉的微小振动转换为乒乓球的摆动。使实验现象更为明显。

5、模型法：

在学习原子结构时，为了更好地认识原子的内部结构，用太阳系模型代表原子结构。

实验注意事项：

1、未进实验室时，就应对本次实验进行预习，掌握操作过程及原理，弄清所有仪器的性能。估计可能发生危险的实验，在操作时注意防范。

2、做实验时，实验设备和电路按要求连接好后，经检查无误，方可进行实验。使用电器时要谨防触电，不要用湿的手、物接触电源。

3、若发生触电现象，首先切断电源，采取必要的救护措施。

4、灯火加热时要注意安全。

5、实验完毕要细心洗手。离开实验室前，要认真检查门窗和水电，一切无误后方可离开实验室。

⑶ 请列举两种常用的实验设计方法

科学研究的方法有三种：
一种是归纳法，第二种是实验验法，
第三种是演绎法。
归纳法：就是通过对客观存在的一系列典型事物
（或经验）
进行观
察，从掌握典型事物的典型特点、典型关系、
典型规律入手，进而分
析研究事物之间的因果关系，
从中找出事物变化发展的一般规律，
这
种从典型到一般的研究方法也称为实证研究。
实验法：就是认为地为某一实验创造一定条件，
观察其实际试验结
果，
给予这些条件的对比试验的实际结果进行比较分析，
寻找外加条
件与实验结果之间的因果关系。
如果经过多次试验，
而且总是得到重
复相同的结果，
那就可以得出结论，
这里存在某种普遍适用的规律性。
演绎法：就是从一般性的前提出发，通过推导即“演绎”，得出具体陈述或个别结论的过程。演绎推理的逻辑形式对于理性的重要意义在于，它对人的思维保持严密性、一贯性有着不可替代的校正作用。演绎推理的最典型、最重要的应用，通常存在于逻辑和数学证明中。

⑷ 如何进行实验设计

医学科研中，在进行具体实验前必须的一步就是实验设计，其中包含了如何分组、如何合理估计样本数量等。但不管是什么样的实验都需要遵循三大原则，一起来看看：
1、对照的原则
对照是实验设计的首要原则。对照是指除了受观察处理因素外，其它影响效应指标的一切条件在实验组与对照组中应尽量齐同，这样可以尽可能消除系统误差，鉴别处理和非处理因素的差异，从而得到科学的结论。
2、随机的原则
在实验研究中，不仅要求有对照，还要求各组间除了处理因素外，其他可能产生混杂效应的非处理因素在对照和实验组尽可能保持一致。随机化原则是提高组间均衡性的一个重要手段，也是资料统计分析的前提。随机化抽样的目的是使总体中每一个研究对象都有同等机会被抽取分配到实验组或对照组。
随机化抽样的基本方法有随机数学表、计算器随机数学法和抽签法等，研究者可视具体情况而定。
3、重复的原则
为了使样本指标代表总体指标，除用随机抽样方法缩小误差外，重复实验也是保证实验结果可靠的另一方法。重复实验能使均数逼真、标准差稳定，只有这样来自样本的统计量才能代表总体的参数，统计才具有可靠性。
决定重复例数(样本例数)的因素包括处理效果的明显性、实验误差的大小、生物个体变异的大小、资料性质、确定的第一类误差(α)和第二类误差(β)的大小和实验设计的类型。样本例数太多或太少都不利于揭示事物间的差别,因此在保证实验结果具有一定可靠性的前提下，用最少的样本例数，以便节约人力和经费，达到最佳的实验结论。
文华氏的学术领头人为博士后。有独立负责/参与国家级省级课题多项，研究方向为免疫学、药理学、分子生物技术、药物分析等,具有极强的实验设计、标书撰写、团队统筹能力,可协助构建科学的实验设计思路。

⑸ 实验研究的基本方法有哪些

实验法的优点与缺点
实验法的优点主要表现在以下几个方面：第一，实验研究者有独立自主性，可以完全按照自己提出的假设来决定研究的变量、设计变量的水平等，而不用完全遵守现实环境的“自然状态”。但其他研究方法则要按现有数据和观测值给出假设。第二，从时序角度看，实验法是纵贯式研究，实验在一段时间内进行，可在多个时点进行测量，得以研究变量的动态变化，而其他研究方法像问卷调查等，只有某一时刻的测量值，不能直接观测出一段时期内的变化。第三，它能够比其他方法更令人信服地估计因果关系。从哲学的观点来看，因果关系永远不能被肯定地证实，只可能不断地逼近。实验方法比其他方法更容易做到这一点，因为实验研究者可以通过操纵自变量来观察因变量的变化，还可以通过设立控制组来判断操纵的强度。第四，实验方法能够比其他方法更有效地控制外源变量的影响，从而分离出实验变量并估计其对因变量的影响。第五，实验方法下，可以通过调整变量和实验条件观察到常规状态下很难出现的极端值和交互作用。第六，实验方法是可以重复的，这是研究科学性的中要体现。第七，实验法的成本通常较低，因为控制变量、样本数都比较小，持续时间较短，而现场研究、问卷等方法的出差费、访谈费都比较大。
实验研究方法的缺点主要是：第一，研究者人为地营造实验条件，使其远离现实情境中的“自然状态”，会导致外部效度降低。第二，如果研究样本本身不具有代表性，即便在分组时做到了随机化分派，也会使内部效度和外部效度降低。第三，研究只能限于当前问题，对过去问题和将来问题的研究，实验方法不太可行。第四，当研究变量和水平数目增多时，成本会急剧增加。第五，管理领域的实验研究中，实验对象大多是人，人类行为变异相当大，较难控制，同时也使实验研究面临许多伦理和法律方面的限制。第六，难以找到合适测量工具，即使找到，也容易造成使用的偏差。

实验法的应用条件
结合实验方法的优缺点，可以大致总结出实验研究方法的应用条件：第一，对现状的研究。进行历史研究或预测研究，单独使用实验法是不可行的或很困难的。第二，需要对研究环境和研究条件实施严格的限制才能凸显研究变量。第三，客观条件允许施加所需要的控制。第四，实验不会违反当地的伦理和法律规范。
尽管实验方法可以独立地取得令人振奋的研究成果，但为了谨慎起见，研究者通常将实验方法与其他研究方法相结合，使研究结论更加令人信服。

⑹ 试验设计的方法

常见的试验设计方法，可分为二类，一类是正交试验设计法，另一类是析因法。 正交试验设计法
① 定义
正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。它利用一种规格化的表格——正交表，挑选试验条件，安排试验计划和进行试验，并通过较少次数的试验，找出较好的生产条件，即最优或较优的试验方案。
② 用途
正交试验设计主要用于调查复杂系统（产品、过程）的某些特性或多个因素对系统（产品、过程）某些特性的影响，识别系统中更有影响的因素、其影响的大小，以及因素间可能存在的相互关系，以促进产品的设计开发和过程的优化、控制或改进现有的产品（或系统）。
③ 表格形式 析因法
① 定义析
因法又称析因试验设计、析因试验等。它是研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。许多试验要求考察两个或多个变动因素的效应。例如，若干因素：对产品质量的效应；对某种机器的效应；对某种材料的性能的效应；对某一过程燃烧消耗的效应等等。将所研究的因素按全部因素的所有水平（位级）的一切组合逐次进行试验，称为析因试验，或称完全析因试验，简称析因法。
② 用途
用于新产品开发、产品或过程的改进、以及安装服务，通过较少次数的试验，找到优质、高产、低耗的因素组合，达到改进的目的。
③ 表格形式

⑺ 试验设计（DOE）的类型有哪些

试验设计（DOE）的类型有哪些?
（1）因子设计。
因子设计的目的是通过试验明确哪些自变量X显着地影响着响应变量Y：对于那些自变量X并不显着地影响着Y的，在建立Y=f（X）的相关关系时应予以删除；对于哪些自变量X显着地影响着Y，则应予以保留。
依其目的称为“因子筛选设计”。由于这种试验的目的是针对因子的，因此这种试验设计属于“因子设计”或称“析因设计”。
在因子设计中，又可以按因子水平的个数而分为二水平因子设计、三水平因子设计和混合水平因子设计几类。而实践证明：在因子设计中，使用二水平正交试验法，再加若干中心点的设计方法最简单有效。在因子设计中，又可分为全因子试验设计和部分因子设计两大类。
（2）回归设计。
回归设计的目的是找出响应变量Y与自变量X间的关系式，从而进一步找出自变量X取什么值时将会使Y达到最佳值。由于这种试验的目的是针对回归关系的，这种试验设计称为“回归设计”。回归设计中常用的是响应曲面方法，它是以建立二次回归方程为主要研究手段的方法。
（3）稳健性设计。
稳健性是指过程的抗干扰的能力要强，即当过程受到难以控制的因子（或称为“噪声”）的严重影响时，过程输出Y的波动或变异性要足够小。为做到这一点，应尽量选择那些使得系统对噪声变化不敏感的控制因子的某种水平的组合来达到目的，这就是“稳健参数设计”。在国内，这类设计通常被称为“田口参数设计方法”。
（4）混料设计。
如果讨论的是配方问题，则研究的是在整个产品中各个分量所占的比率问题，显然，这些比率的总和应为100%。研究这类问题的试验设计称为“混料设计”。
（5）调优运算。
现有的过程条件已基本上满足要求，但是希望获得更好的结果，这时可以在原有条件的基础上稍加调整来寻求解决，这就是“调优运算”法所解决问题。

⑻ 物理实验的常用设计方法有哪些

⑼ 怎么进行实验设计

实验设计的主要步骤可归纳为：根据研究目的提出假设；拟定验证假设的方法、程序；选择适当的处理、分析实验数据的统计方法。

试验设计，也称为实验设计。数理统计的一个分支。关于如何按照预定目标制订适当的实验方案，以利于对实验结果进行有效的统计分析的数学原理和实施方法。

一个实验的设计，即对实验的一种安排，需要考虑实验所要解决的问题类型、对结论赋予何种程度的普遍性、希望以多大功效作检验、试验单元的齐性、每次试验的耗资耗时等方面，选取适当的因子和相应的水平，从而给出实验实施的具体程序和数据分析的框架。

作用

试验设计在工业生产和工程设计中能发挥重要的作用，主要有：提高产量；减少质量的波动，提高产品质量水准；大大缩短新产品试验周期；降低成本；试验设计延长产品寿命。

在工农业生产和科学研究中，经常需要做试验，以求达到预期的目的。例如在工农业生产中希望通过试验达到高质、优产、低消耗，特别是新产品试验，未知的东西很多，要通过试验来摸索工艺条件或配方。如何做试验，其中大有学问。试验设计得好，会事半功倍，反之会事倍功半，甚至劳而无功。

如果要最有效地进行科学试验，必须用科学方法来设计。所谓试验的统计设计，就是设计试验的过程，使得收集的数据适合于用统计方法分析，得出有效的和客观的结论。如果想从数据作出有意义的结论，用统计方法作试验设计是必要的。

当问题涉及到受试验误差影响的数据时，只有统计方法才是客观的分析方法。这样一来，任一试验问题就存在两个方面：试验的设计和数据的统计分析。这两个课题是紧密相连的，因为分析方法直接依赖于所用的设计。