⑴ 如何将实验设计与数据处理应用于药学领域求答案
摘要：实验设计与数据处理是以概率论数理统计、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。关键字：实验设计、数据处理、药物制剂、药学 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。 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。任何自然科学都离不开实验，大多数学科（化工、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。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。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。 在药物合成中，现在存在两种观点，一是认为实验是做出来的，一种认为实验是在充分数据的基础上分析出来的。我认为这两种观点都失之偏颇。但实验数据的处理的确是非常重要的。对于数据的处理产生的效果，可以用这么个上升的结论来说明，即说明一般性的规律可以从大量个例中总计，这就是科学发现中常用的方法中的归纳法。实验数据处理实验工作中,不可缺少的环节之一是记录和整理观测数据,从而对实验进行全面的分析和讨论,从中找出所研究问题的规律和结论,这就是实验数据处理的目的。这无不说明了数据处理的重要性。当然，处理过程的繁琐和枯燥也很令人头痛。但如果掌握了一些数据处理方法，就会事倍功半。在这里我要介绍一些数据处理常用的方法。实验数据处理基本方法： 数据处理是指从获得数据开始到得出最后结论的整个加工过程，包括数据记录、整理、计算、分析和绘制图表等。数据处理是实验工作的重要内容，涉及的内容很多，这里仅介绍一些基本的数据处理方法。1 ，列表法：对一个物理量进行多次测量或研究几个量之间的关系时，往往借助于列表法把实验数据列成表格。其优点是，使大量数据表达清晰醒目，条理化，易于检查数据和发现问题，避免差错，同时有助于反映出物理量之间的对应关系。所以，设计一个简明醒目、合理美观的数据表格，是每一个同学都要掌握的基本技能。列表没有统一的格式，但所设计的表格要能充分反映上述优点，应注意以下几点：1．各栏目均应注明所记录的物理量的名称(符号)和单位；2．栏目的顺序应充分注意数据间的联系和计算顺序，力求简明、齐全、有条理；3．表中的原始测量数据应正确反映有效数字，数据不应随便涂改，确实要修改数据时，应将原来数据画条杠以备随时查验；4．对于函数关系的数据表格，应按自变量由小到大或由大到小的顺序排列，以便于判断和处理。2 ，图解法：图线能够直观地表示实验数据间的关系，找出物理规律，因此图解法是数据处理的重要方法之一。图解法处理数据，首先要画出合乎规范的图线，其要点如下：1.选择图纸 作图纸有直角坐标纸(即毫米方格纸)、对数坐标纸和极坐标纸等，根据作图需要选择。在物理实验中比较常用的是毫米方格纸，其规格多为。2.曲线改直 由于直线最易描绘,且直线方程的两个参数(斜率和截距)也较易算得。所以对于两个变量之间的函数关系是非线性的情形，在用图解法时应尽可能通过变量代换将非线性的函数曲线转变为线性函数的直线。下面为几种常用的变换方法。(1) ( 为常数)。令 ，则 ，即与 为线性关系。(2) ( 为常数)。令 ，则 ，即与 为线性关系。(3) ( 和 为常数)。等式两边取对数得， 。于是， 与 为线性关系， 为斜率， 为截距。(4) ( 和 为常数)。等式两边取自然对数得， 。于是， 与 为线性关系， 为斜率， 为截距。3.确定坐标比例与标度 合理选择坐标比例是作图法的关键所在。作图时通常以自变量作横坐标( 轴)，因变量作纵坐标( 轴)。坐标轴确定后，用粗实线在坐标纸上描出坐标轴，并注明坐标轴所代表物理量的符号和单位。坐标比例是指坐标轴上单位长度(通常为 )所代表的物理量大小。坐标比例的选取应注意以下几点：(1)原则上做到数据中的可靠数字在图上应是可靠的，即坐标轴上的最小分度( )对应于实验数据的最后一位准确数字。坐标比例选得过大会损害数据的准确度。 (2)坐标比例的选取应以便于读数为原则，常用的比例为“1∶1”、“1∶2”、“1∶5”(包括“1∶0.1”、“1∶10”…)，即每厘米代表“1、2、5”倍率单位的物理量。切勿采用复杂的比例关系，如“1∶3”、“1∶7”、“1∶9”等。这样不但不易绘图，而且读数困难。坐标比例确定后，应对坐标轴进行标度，即在坐标轴上均匀地(一般每隔 )标出所代表物理量的整齐数值，标记所用的有效数字位数应与实验数据的有效数字位数相同。标度不一定从零开始，一般用小于实验数据最小值的某一数作为坐标轴的起始点，用大于实验数据最大值的某一数作为终点，这样图纸可以被充分利用。4.数据点的标出 实验数据点在图纸上用“+”符号标出，符号的交叉点正是数据点的位置。若在同一张图上作几条实验曲线，各条曲线的实验数据点应该用不同符号(如×、⊙等)标出，以示区别。5.曲线的描绘 由实验数据点描绘出平滑的实验曲线，连线要用透明直尺或三角板、曲线板等拟合。根据随机误差理论，实验数据应均匀分布在曲线两侧，与曲线的距离尽可能小。个别偏离曲线较远的点，应检查标点是否错误，若无误表明该点可能是错误数据，在连线时不予考虑。对于仪器仪表的校准曲线和定标曲线，连接时应将相邻的两点连成直线，整个曲线呈折线形状。6.注解与说明 在图纸上要写明图线的名称、坐标比例及必要的说明(主要指实验条件)，并在恰当地方注明作者姓名、日期等。7.直线图解法求待定常数 直线图解法首先是求出斜率和截距，进而得出完整的线性方程。 3，现在应用电子表格Excel软件对实验数据进行制表、数据处理，其方便快捷，准确性高，且适宜进一步做统计分析、制图，功能强大，故可结合不同药学实验特点，应用到多项药学实验中去。运用Excel软件，在录入原始数据后，可自动进行数值计算、结果显示、统计分析、作图等工作，大大简化工作过程，提高工作效率。实现数据无纸化管理，可长期、大量保存，随时进行数据整理、调用。 Excel在修改输入错误数据方面极具优势。重输一个原始数据，与其相关的公式会重新计算，得出结果，而不必逐个修改，或更改公式。与其相关的图表会自动调整，重新作图，十分方便、快捷。与其他数据处理软件相比，Excel界面友好，操作简单，功能强大，只需熟悉Excel软件用法，结合自身实验特点，便可进一步推广应用到各种药学实验中去。 药物制剂综合设计性实验主要体现了综合性和设计性，着重培养学生的设计能力、创新能力以及综合实验的技能；扩大学生的知识面，使其有机会接触到现代的研究方法和研究手段；学习多学科各种实验方法和手段的综合应用方法，是对专业知识的再探索过程。 将实验设计与数据处理应用于自己所学专业领域是十分重要的。