⑴ 如何將實驗設計與數據處理應用於葯學領域求答案
摘要：實驗設計與數據處理是以概率論數理統計、專業技術知識和實踐經驗為基礎，經濟、科學地安排試驗，並對試驗數據進行計算分析，最終達到減少試驗次數、縮短試驗周期、迅速找到優化方案的一種科學計算方法。關鍵字：實驗設計、數據處理、葯物制劑、葯學 實驗設計——是指為節省人力、財力、迅速找到最佳條件，揭示事物內在規律，根據實驗中不同問題，在實驗前利用數學原理科學編排實驗的過程。以概率論與數理統計學為理論基礎，為獲得可靠試驗結果和有用信息，科學安排試驗的一種方法論，亦是研究如何高效而經濟地獲取所需要的數據與信息的方法。正確的實驗設計不僅節省人力，物力和時間，並且是得到可信的實驗結果的重要保證。即經過設計的實驗，效果大大提高，與不經過設計的實驗相比，情況大不相同。廣義上說，實驗設計包括明確實驗目的，確定測定參數，確定需要控制或改變的條件，選擇實驗方法和測試儀器，確定實測精度要求，實驗方案設計和數據處理步驟等。 它主要應用於工農業生產和科學研究過程中的科學試驗，是產品設計、質量管理和科學研究的重要工具和方法。任何自然科學都離不開實驗，大多數學科（化工、化學、輕工、材料、環境、醫葯、熱工等）中的概念、原理和規律大多由實驗推導和論證的。如最佳的配方、工藝條件，產品性能的優化，對產品質量、環境質量作出評價等。通過一定的方法對實驗數據進行整理、分析，去偽存真，提煉出我們需要的信息，以發現事物的規律。通過一定的方法對實驗數據進行整理、分析，去偽存真，提煉出我們需要的信息，以發現事物的規律。 在葯物合成中，現在存在兩種觀點，一是認為實驗是做出來的，一種認為實驗是在充分數據的基礎上分析出來的。我認為這兩種觀點都失之偏頗。但實驗數據的處理的確是非常重要的。對於數據的處理產生的效果，可以用這么個上升的結論來說明，即說明一般性的規律可以從大量個例中總計，這就是科學發現中常用的方法中的歸納法。實驗數據處理實驗工作中,不可缺少的環節之一是記錄和整理觀測數據,從而對實驗進行全面的分析和討論,從中找出所研究問題的規律和結論,這就是實驗數據處理的目的。這無不說明了數據處理的重要性。當然，處理過程的繁瑣和枯燥也很令人頭痛。但如果掌握了一些數據處理方法，就會事倍功半。在這里我要介紹一些數據處理常用的方法。實驗數據處理基本方法： 數據處理是指從獲得數據開始到得出最後結論的整個加工過程，包括數據記錄、整理、計算、分析和繪制圖表等。數據處理是實驗工作的重要內容，涉及的內容很多，這里僅介紹一些基本的數據處理方法。1 ，列表法：對一個物理量進行多次測量或研究幾個量之間的關系時，往往藉助於列表法把實驗數據列成表格。其優點是，使大量數據表達清晰醒目，條理化，易於檢查數據和發現問題，避免差錯，同時有助於反映出物理量之間的對應關系。所以，設計一個簡明醒目、合理美觀的數據表格，是每一個同學都要掌握的基本技能。列表沒有統一的格式，但所設計的表格要能充分反映上述優點，應注意以下幾點：1．各欄目均應註明所記錄的物理量的名稱(符號)和單位；2．欄目的順序應充分注意數據間的聯系和計算順序，力求簡明、齊全、有條理；3．表中的原始測量數據應正確反映有效數字，數據不應隨便塗改，確實要修改數據時，應將原來數據畫條杠以備隨時查驗；4．對於函數關系的數據表格，應按自變數由小到大或由大到小的順序排列，以便於判斷和處理。2 ，圖解法：圖線能夠直觀地表示實驗數據間的關系，找出物理規律，因此圖解法是數據處理的重要方法之一。圖解法處理數據，首先要畫出合乎規范的圖線，其要點如下：1.選擇圖紙 作圖紙有直角坐標紙(即毫米方格紙)、對數坐標紙和極坐標紙等，根據作圖需要選擇。在物理實驗中比較常用的是毫米方格紙，其規格多為。2.曲線改直 由於直線最易描繪,且直線方程的兩個參數(斜率和截距)也較易算得。所以對於兩個變數之間的函數關系是非線性的情形，在用圖解法時應盡可能通過變數代換將非線性的函數曲線轉變為線性函數的直線。下面為幾種常用的變換方法。(1) ( 為常數)。令 ，則 ，即與 為線性關系。(2) ( 為常數)。令 ，則 ，即與 為線性關系。(3) ( 和 為常數)。等式兩邊取對數得， 。於是， 與 為線性關系， 為斜率， 為截距。(4) ( 和 為常數)。等式兩邊取自然對數得， 。於是， 與 為線性關系， 為斜率， 為截距。3.確定坐標比例與標度 合理選擇坐標比例是作圖法的關鍵所在。作圖時通常以自變數作橫坐標( 軸)，因變數作縱坐標( 軸)。坐標軸確定後，用粗實線在坐標紙上描出坐標軸，並註明坐標軸所代表物理量的符號和單位。坐標比例是指坐標軸上單位長度(通常為 )所代表的物理量大小。坐標比例的選取應注意以下幾點：(1)原則上做到數據中的可靠數字在圖上應是可靠的，即坐標軸上的最小分度( )對應於實驗數據的最後一位準確數字。坐標比例選得過大會損害數據的准確度。 (2)坐標比例的選取應以便於讀數為原則，常用的比例為「1∶1」、「1∶2」、「1∶5」(包括「1∶0.1」、「1∶10」…)，即每厘米代表「1、2、5」倍率單位的物理量。切勿採用復雜的比例關系，如「1∶3」、「1∶7」、「1∶9」等。這樣不但不易繪圖，而且讀數困難。坐標比例確定後，應對坐標軸進行標度，即在坐標軸上均勻地(一般每隔 )標出所代表物理量的整齊數值，標記所用的有效數字位數應與實驗數據的有效數字位數相同。標度不一定從零開始，一般用小於實驗數據最小值的某一數作為坐標軸的起始點，用大於實驗數據最大值的某一數作為終點，這樣圖紙可以被充分利用。4.數據點的標出 實驗數據點在圖紙上用「+」符號標出，符號的交叉點正是數據點的位置。若在同一張圖上作幾條實驗曲線，各條曲線的實驗數據點應該用不同符號(如×、⊙等)標出，以示區別。5.曲線的描繪 由實驗數據點描繪出平滑的實驗曲線，連線要用透明直尺或三角板、曲線板等擬合。根據隨機誤差理論，實驗數據應均勻分布在曲線兩側，與曲線的距離盡可能小。個別偏離曲線較遠的點，應檢查標點是否錯誤，若無誤表明該點可能是錯誤數據，在連線時不予考慮。對於儀器儀表的校準曲線和定標曲線，連接時應將相鄰的兩點連成直線，整個曲線呈折線形狀。6.註解與說明 在圖紙上要寫明圖線的名稱、坐標比例及必要的說明(主要指實驗條件)，並在恰當地方註明作者姓名、日期等。7.直線圖解法求待定常數 直線圖解法首先是求出斜率和截距，進而得出完整的線性方程。 3，現在應用電子表格Excel軟體對實驗數據進行製表、數據處理，其方便快捷，准確性高，且適宜進一步做統計分析、制圖，功能強大，故可結合不同葯學實驗特點，應用到多項葯學實驗中去。運用Excel軟體，在錄入原始數據後，可自動進行數值計算、結果顯示、統計分析、作圖等工作，大大簡化工作過程，提高工作效率。實現數據無紙化管理，可長期、大量保存，隨時進行數據整理、調用。 Excel在修改輸入錯誤數據方面極具優勢。重輸一個原始數據，與其相關的公式會重新計算，得出結果，而不必逐個修改，或更改公式。與其相關的圖表會自動調整，重新作圖，十分方便、快捷。與其他數據處理軟體相比，Excel界面友好，操作簡單，功能強大，只需熟悉Excel軟體用法，結合自身實驗特點，便可進一步推廣應用到各種葯學實驗中去。 葯物制劑綜合設計性實驗主要體現了綜合性和設計性，著重培養學生的設計能力、創新能力以及綜合實驗的技能；擴大學生的知識面，使其有機會接觸到現代的研究方法和研究手段；學習多學科各種實驗方法和手段的綜合應用方法，是對專業知識的再探索過程。 將實驗設計與數據處理應用於自己所學專業領域是十分重要的。