Metodyka i analiza doświadczeń w naukach przyrodniczych

Celem przedmiotu jest zaznajomienie studentów z podstawowymi metodami służącymi do planowania, przeprowadzania i statystycznego opracowania wyników doświadczeń. W trakcie semestru studenci nauczą się stosować najważniejsze metody na przykładach konkretnych doświadczeń. Wykłady i ćwiczenia podzielone są na cztery zasadnicze części. Część pierwsza poświęcona jest na zagadnienia ogólne (układ, planowanie i technika prowadzenia doświadczeń oraz przypomnienie podstawowych pojęć i metod poznanych w trakcie kursu Statystyki Matematycznej). Część druga, najbardziej obszerna, poświęcona jest testom istotności w populacjach o rozkładzie normalnym i metodom opartym na analizie wariancji. Studenci zaznajomią się z podstawowymi modelami analizy (modele: jednoczynnikowy, hierarchiczny, dwuczynnikowy z interakcją). W drugiej części ujęta zostanie też tematyka związana z porównaniami wielokrotnymi i stosowanie podstawowych testów tej grupy.

Wykłady

1. Definicje i cele eksperymentu, jednostka eksperymentalna i czynnik doświadczalny.

2. Przedmiot badań, a problem badawczy, formułowanie hipotez badawczych, etapy procesu badawczego.

3. Planowanie eksperymentu: charakterystyka obiektu badań, ustalenie celu badań, wybór modelu doświadczenia, realizacja pomiarów, analiza danych i sformułowanie wniosków.

4. Techniki rejestracji i weryfikacji wyników, rozkład normalny i asymetria rozkładu, metody transformacji danych, problem obserwacji wykazujących ekstremalne odchylenia od średniej.

5. Błąd doświadczenia i czynniki na niego wpływające, powtórzenia i ich związek z błędem doświadczenia, czynniki określające minimalną liczbę powtórzeń.

6. Metody ograniczania błędu doświadczenia: model eksperymentu, wykorzystanie współzmiennych, wielkość jednostki eksperymentalnej, ujednolicenie technik doświadczalnych, randomizacja.

7. Próba doświadczalna i kontrolna. Próba ślepa i podwójnie ślepa. Modele liniowe obserwacji dla doświadczeń w układzie dwóch grup.

8. Kontrola błędu w doświadczeniach z dwiema próbami. Statystyczna analiza wyników w doświadczeniach dwugrupowych.

9. Analiza wariancji, jej istota i cele. Efekty stałe i losowe.

10. Doświadczenia jednoczynnikowe w układzie trzech lub więcej grup. Kontrasty ortogonalne i porównania wielokrotne.

11. Modele dwuczynnikowe, interakcja, problem transformacji danych dla modeli dwuczynnikowych.

12. Współzależność między zmiennymi. Analiza regresji liniowej i nieliniowej. Regresja wielokrotna.

13. Metody nieparametryczne, rożnice między grupami zależnymi i niezależnymi, współzależność między zmiennymi.

14. Przygotowanie danych do publikacji. Piśmiennictwo dotyczące przedmiotu badań dostępne źródła i bazy danych, analiza zasobów bibliotecznych.

15. Komputerowe wspomaganie obliczeń. Porównanie najbardziej dostępnych pakietów statystycznych.

Ćwiczenia

1. Przypomnienie podstawowych wiadomości ze statystyki matematycznej (próba, populacja, średnia, wariancja). Hipotezy statystyczne. Zagadnienia związane z weryfikacją hipotez.

2. Planowanie doświadczeń. Układy doświadczeń. Techniki wykonywania do-świadczeń.

3. Metody nieparametryczne (Test znaku, Wilcoxona, Wilcoxona-Manna-Whitneya", Współczynnik korelacji rangowej Spearmana)

4. "Chi kwadrat". Testy zgodności i niezależności

5. Testy istotności w populacjach o rozkładzie normalnym.

6. Przedziały ufności dla parametrów rozkładu cechy w populacji

7. Analiza wariancji w układzie jednoczynnikowym.

8. Komponenty wariancji.

9. Układ hierarchiczny. Analiza wariancji w układzie hierarchicznym i szacowanie komponentów wariancji.

10. Porównania wielokrotne.

11. Układy kwadratu łacińskiego i bloków losowanych. Analiza

12. Układ dwuczynnikowy z interakcją.

13. Korelacja i regresja. Analiza wariancji z regresją, Analiza kowariancji

14. Przygotowanie danych do publikacji. Zasady poprawnego konstruowania tabel i wykresów.

15. Zaliczenie przedmiotu

Regina Elandt. „Statystyka matematyczna w zastosowaniu do doświadczalnictwa zootechnicznego”

Robert G.D. Steel, James H. Torrie. „Principles and procedures of statistics. A biometrical approach”.

Bolesław Żuk. „Biometria Stosowana”

Adam Łomnicki. „Wprowadzenie do statystyki dla przyrodników”

Wanda Olech, Mateusz Wieczorek. „Zastosowanie metod statystyki w doświadczalnictwie zootechnicznym”

posiada wiedzę dotyczącą metodologii pracy doświadczalnej pozwalającą na projektowanie, prowadzenie i analizę wyników eksperymentów zakresu bioinżynierii i dziedzin pokrewnych.

dobiera metody opisu statystycznego próby, oceny rozkładu zmiennych losowych, estymacji parametrów populacji, weryfikacji hipotez, analizy wariancji i analizy regresji

wykazuje znajomość zaawansowanych technologii oraz metod analizy instrumentalnej wykorzystywanych w bioinżynierii zwierząt

planuje i wykonuje doświadczenia, analizuje i interpretuje uzyskane wyniki, wykorzystując odpowiednie narzędzia informatyczne i zasoby literatury

wykonuje opis statystyczny próby, ocenia rozkłady zmiennych losowych, stosuje testy statystyczne i różne metody oceny zależności cech

dobiera odpowiedni model zwierzęcy dla oceny parametrów fizjologicznych i patologicznych u zwierząt gospodarskich

zna zakres posiadanej przez siebie wiedzy i umiejętności, rozumie potrzebę uczenia się i ciągłego dokształcania przez całe życie, potrafi organizować proces uczenia się innych osób

wykazuje przedsiębiorczość w działaniach zmierzających do zastosowania wiedzy z zakresu bioinżynierii zwierząt w pracy zawodowej

ma świadomość konieczności postępowania zgodnie z zasadami etyki w pracy zawodowej i społecznej

Pisemne zaliczenie zajęć