Tài liệu Giáo trình môn phương pháp thí nghiệm (nghề thú y trình độ cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẠC LIÊU TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT BẠC LIÊU **** GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM NGHỀ: THÚ Y TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Lưu hành nội bộ) Ban hành kèm theo quyết định số:……/QĐ-.....ngày…..tháng…..năm….. của…………………………………………………….. Bạc Liêu, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách bài giảng nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1 LỜI GIỚI THIỆU Bài giảng môn học “Phương pháp thí nghiệm” cung cấp cho học viên những kiến thức cơ bản về biến sinh học, lập kế hoạch và bố trí thí nghiệm; kiểm định giải thuyết. Tài liệu có giá trị hướng dẫn học viên học tập và có thể tham khảo để vận dụng trong thực tế sản xuất. Bài giảng này là môn học cơ sở trong chương trình đào tạo trình độ cao đẳng nghề, nghề thú y, được giảng dạy cho người học trước khi học các môn học / mô đun chuyên môn ngành nghề. Trong môn học này gồm có 4 chương như sau: Chương 1: Biến sinh học Chương 2: Lập kế hoạch thí nghiệm Chương 3: Bố trí thí nghiệm một nhân tố Chương 4: Kiểm định giả thuyết 2 MỤC LỤC Chương 1: Biến sinh học ....................................................................................................7 1. Thống kê sinh học ..........................................................................................................7 2. Các dạng biến trong sinh học ........................................................................................9 3. Tổng thể và mẫu ......................................................................................................... 12 3. Các số đo về vị trí và mức độ phân tán ...................................................................... 12 Chương 2: Lập kế hoạch thí nghiệm .............................................................................. 19 1. Thiết kế thí nghiệm ..................................................................................................... 19 2. Phân loại thí nghiệm ................................................................................................... 22 3. Một số khái niệm trong thiết kế thí nghiệm .............................................................. 41 4. Quy trình lập kế hoạch thí nghiệm ............................................................................ 41 Chương 3. Bố trí thí nghiệm một nhân tố ...................................................................... 42 1. Kiểu thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên ...................................................................... 54 2. Kiểu thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ ................................................................... 54 3. Kiểu thí nghiệm ô vuông La tinh ................................................................................. 55 Chương 4:Kiểm định giả thuyết ...................................................................................... 59 1. Giả thiết nghiên cứu ................................................................................................... 59 2. Kiểm định 1 mẫu so với quần thể............................................................................... 65 3. So sánh nhiều mẫu bằng phân tích phương sai ........................................................ 66 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 92 3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Mã môn học: MĐ25 Vị trí, tính chất của môn học - Vị trí: Phương pháp thí nghiệm là môn học chuyên môn bắt buộc trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng, nghề Thú y; môn học được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở, chuyên môn nghề trong chương trình đào tạo. - Tính chất: Môn học Phương pháp thí nghiệm giới thiệu những nội dung cơ bản về phương pháp bố trí thí nghiệm, thu thập, xử lý dữ liệu, số liệu trong các thí nghiệm về chăn nuôi và thú y. Mục tiêu môn học - Kiến thức: + Trình bày được quy trình lập kế hoạch thí nghiệm + Trình bày được đặc điểm, ưu và nhược điểm của thí nghiệm một nhân tố kiểu thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên, khối ngẫu nhiên đầy đủ và kiểu thí nghiệm ô vuông La tinh. + Trình bày được các bước chạy thống kê của từng phép kiểm định và so sánh trong thống kê sinh học. - Kỹ năng: + Lập được kế hoạch thí nghiệm + Lựa chọn được kiểu bố trí thí nghiệm một nhân tố phù hợp với mục đích nghiên cứu. + Kiểm định được 1 mẫu so với quần thể. + So sánh được nhiều mẫu bằng phân tích phương sai. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Chủ động và độc lập lập được kế hoạch thí nghiệm, lựa chọn được kiểu bố trí thí nghiệm, kiểm định và so sánh được nhiều mẫu bằng phân tích phương sai. + Tuân thủ đúng quy trình lập được kế hoạch thí nghiệm, lựa chọn được kiểu bố trí thí nghiệm, kiểm định và so sánh được nhiều mẫu bằng phân tích phương sai. 4 Chương 1 BIẾN SINH HỌC Mã chương: 01 Giới thiệu: Chương này giới thiệu sơ lược về thống kê sinh học, các dạng biến trong sinh học, tổng thể và mẫu; các số đo về vị trí và mức độ phân tán. Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng: - Nêu được định nghĩa thống kê sinh học. - Nhận dạng được các dạng biến sinh học. - Nhận dạng được mẫu và tổng thể. - Tính được các giá trị của các số đo về vị trí và mức độ phân tán. 1. Thống kê sinh học - Thống kê là các số liệu được thu thập để phản ánh các hiện tượng kinh tế - xã hội, tự nhiên, kỹ thuật.Thống kê là hệ thống các phương pháp được sử dụng để mô tả các hiện tượng kinh tế - xã hội, tự nhiên, kỹ thuật.Nói một cách tổng quát thống kê là hệ thống các phương pháp dùng để thu thập, xử lý và phân tích các con số của hiện tượng để tìm hiểu bản chất và tính quy luật vốn có của chúng trong điều kiện thời gian và không gian cụ thể. - Thống kê sinh học là khoa học về sự ứng dụng các phương pháp thống kê để giải quyết các vấn đề của sinh học. - Các phương pháp thống kê bao gồm: + Bố trí thí nghiệm + Thu thập dữ liệu + Trình bày và tóm tắt dữ liệu + Từ các dữ liệu mẫu suy rộng ra tổng thể 2. Các dạng biến trong sinh học 2.1. Giới thiệu - Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, chúng ta tiến hành thu thập dữ liệu để sau đó xử lý và đưa ra các kết luận. Các dữ liệu có thể là các giá trị bằng số hoặc bằng chữ đặc trưng cho một cá thể hoặc một nhóm và thay đổi từ cá thể này qua cá thể khác. Các dữ liệu như vậy được gọi là các biến, hay còn được gọi là các biến ngẫu nhiên vì các dữ liệu thu được là kết quả của việc chọn một cách ngẫu nhiên cá thể hay 5 nhóm cá thể trong tổng thể. Quan sát và đo lường các hiện tượng là điều căn bản cho tất cả các nghiên cứu khoa học. Các hiện tượng mà ta muốn quan sát được gọi là các biến số, mỗi lĩnh vực nghiên cứu đều có biến số riêng. Biến là các đại lượng có thể mang các giá trị khác nhau. - Có thể phân loại các biến số như sau: - Đối tượng nghiên cứu trong chăn nuôi là các vật sống, vì vậy các biến như đã nêu trên gọi chung là các biến sinh học. 2.2. Phân loại các dạng biến trong sinh học 2.2.1. Biến định lượng - Là những biến mà giá trị của chúng có thể được biểu hiện dưới dạng số và có thể đo đạc. Biến định lượng bao gồm: biến rời rạc và biến liên tục. - Biến liên tục: Là biến có một số giá trị xác định nằm giữa hai điểm cố định, chẳng hạn giữa hai trọng lượng 15 và 16 có vô số các giá trị có thể cân đo được. - Ví dụ: khối lượng gà 45 ngày tuổi, sản lượng sữa bò trong một chu kỳ, tăng trọng trên ngày của động vật, nồng độ canxi trong máu . . . - Biến rời rạc: Còn được gọi là biến không liên tục. Là những biến chỉ có những giá trị xác định, không có các giá trị trung gian. - Ví dụ: Số trứng nở khi ấp 12 quả (X = 0, 1, . . . ,12), số heo con sinh ra trong một lứa đẻ, số tế bào hồng cầu đếm trên đĩa của kính hiển vi. 2.2.2. Biến định tính - Là những biến mà giá trị của chúng không thể biểu hiện dưới dạng số thực sự. - Ví dụ: Giới tính (cái hay đực), vật nuôi sau khi được điều trị (sống hay chết, khỏi bệnh hay không khỏi bệnh), tình trạng nhiễm bệnh (có, không), mang thai (có, không) ... 3. Tổng thể và mẫu 3.1. Tổng thể - Một đám đông gồm rất nhiều cá thể chung nhau nguồn gốc, hoặc chung nhau nơi sinh sống, hoặc chung nhau nguồn lợi . . . được gọi là một tổng thể. Tổng thể là tập hợp tất cả các thành viên có cùng một đặc tính nhất định. - Đặc trưng của tổng thể là rất lớn - thậm chí là không hạn chế! Tổng thể có thể đượcmiêu tả bằng những tham số của tổng thể (ký hiệu bằng các chữ cái Hy Lạp) 6 Trung bình quần thể = µ Phương sai quần thể = σ2 Trong suốt khoá học này, ta luôn giả sử rằng phân phối tần suất của quần thể nghiên cứuluôn có phân bố chuẩn với trung bình quần thể = µ, và phương sai quần thể = σ2 . - Đối với phân bố chuẩn ta luôn có: + 68% số quan sát nằm trong khoảng µ ± 1σ + 95% số quan sát nằm trong khoảng µ ± 2σ + 99,7% số quan sát nằm trong khoảng µ ± 3σ - Lấy từng cá thể ra đo một biến sinh học X, chúng ta được một biến ngẫu nhiên, có thể định tính hoặc định lượng. Tập hợp tất cả các giá trị của X gọi là một tổng thể (population). - Muốn hiểu biết đầy đủ về biến X phải khảo sát toàn bộ tổng thể, nhưng vì nhiều lý do không thể làm được. Có thể do không đủ tiền tài, vật lực, thời gian, . . . , nên không thể khảo sát toàn bộ, cũng có thể do phải huỷ hoại cá thể khi khảo sát nên không thể khảo sát toàn bộ, cũng có khi cân nhắc giữa mức chính xác thu được và chi phí khảo sát thấy không cần thiết phải khảo sát hết. - Như vậy là có nhiều lý do khiến người ta chỉ khảo sát một bộ phận gọi là mẫu (sample) sau đó xử lý các dữ liệu (số liệu) rồi đưa ra các kết luận chung cho tổng thể. Các kết luận này được gọi là “kết luận thống kê”. - Để các kết luận đưa ra đúng cho tổng thể thì mẫu phải “phản ánh” được tổng thể (còn nói là mẫu phải “đại diện”, phải “điển hình” cho tổng thể. . .), không được thiên về phía “tốt” hay thiên về phía “xấu”. 7 3.2. Mẫu - Chúng ta có thể chọn một mẫu (dung lượng mẫu n) từ quần thể một cách "ngẫu nhiên". - Ví dụ: n = 20 mẫu (■) được chọn một cách ngẫy nhiên từ một quần thể N = 1,000 () - Mẫu được chọn một cách đại diện cho quần thể - nhưng cách chọn này không có gì đảm bảo là đã chọn được một mẫu đại diện. Vì vậy để kết quả có tin cậy cao cần phải có sự lặp lại trong việc rút mẫu nghiên cứu. - Nghiên cứu trên các mẫu đại diện sẽ dễ dàng hơn, nhanh hơn và rẻ hơn so với việc nghiên cứu cả quần thể (n << N). - Giá trị trung bình của mẫu nghiên cứu được ký hiệu bằng các chữ cái có dấu ngang ở phía trên, ví dụ như𝑥⃐, 𝑦̅,... - Lưu ý: Nếu 1 biến x có phân bố với trung bình µ và σ2 thì biến⃐𝑥 là giá trị trung bình của mẫu với n quan sát của biến x sẽ có phân bố với trung bình µ và phương sai σ2/n. 4. Các số đo về vị trí và mức độ phân tán - Gọi số cá thể được chọn vào mẫu là kích thước (cỡ, dung lượng) mẫu n. Gọi các số liệu đo được trên các cá thể của mẫu là x1, x2 , . . . , xn , nếu có nhiều số liệu bằng nhau thì có thể ghi lại dưới dạng có tần số (số lần gặp). 8 - Các tham số (số đặc trưng) của mẫu, hay còn gọi là các thống kê, được chia thành hai nhóm: + Các tham số về vị trí: trung bình, trung vị, mode. + Các tham số về độ phân tán của số liệu: phương sai, độ lệch chuẩn, sai số chuẩn  Để đại diện cho tất cả các số liệu (dữ liệu) ta sử dụng số định tâm. Nó thể hiện vai trò trung tâm của nhóm dữ liệu. 4.1. Các số đo về vị trí - Trung bình: Công thức tính như sau: + Ví dụ: Khối lượng (gram) của 16 chuột cái tại thời điểm cai sữa như sau: 54,1 49,8 24,0 46,0 44,1 34,0 52,6 54,4 56,1 52,0 51,9 54,0 58,0 39,0 32,7 58,5 + Khối lượng trung bình = (54,1 + 49,8+,...+ 58,5)/16 = 47,58g - Trung vị: Là giá trị nằm chính giữa bộ số liệu: 50% số quan sát ở phía dưới trung vị và 50% ởtrên. Lợi ích của trung vị là khi dữ liệu chứa các giá trị rất lớn với tần số thấp chúng sẽảnh hưởng mạnh đến trung bình số học, trong khi đó chúng hầu như không ảnh hưởngđến giá trị trung vị. Do đó lúc này trung vị cho ta một ý niệm tốt hơn về giá trị trungtâm của phân phối. Nếu sắp xếp các giá trị từ nhỏ đến lớn thì giá trị ở vị trí chính giữa được gọi là trung vị. Công thức tính: Để tính nhanh giá trị trung vị ta có thể tiến hành các bước sau: ▪Sắp xếp các giá trị theo trình tự tăng dần. ▪Đánh số thứ tự cho các dữ liệu ▪ Tìm trung vị ở vị trí có số thứ tự (n + 1)/2 + Ví dụ: Nồng độ vitamin E (µmol/l) của 11 bê cái có dấu hiệu lâm sàng của phát triển cơ không bình thường được trình bày như sau: 4,2 3,3 7,0 6,9 5,1 3,4 2,5 8,6 3,5 2,9 4,9 ▪Sau khi sắp xếp theo thứ tự tăng dần ta có: 2,5 1 2,9 2 3,3 3 3,4 4 3,5 5 4,2 6 4,9 7 5,1 8 6,9 9 7,0 10 8,6 11 9 ▪Như vậy vị trí trung vị sẽ là (n + 1)/2 = (11 + 1)/2 = 6, do 6 là vị trí của trung vị nên giá trị của trung vị sẽ là 4,2. + Nếu n là số chẵn và các giá trị đều khác nhau thì có 2 số đứng giữa, cả hai đều được gọi ltrung vị. Khoảng giữa 2 số đứng giữa được gọi là khoảng trung vị. Nếu được phép dùng sthập phân thì lấy điểm giữa của khoảng làm trung vị. + Ví dụ: Khối lượng (gram) của 16 chuột cái tại thời điểm cai sữa như sau: 54,1 49,8 24,0 46,0 44,1 34,0 52,6 54,4 56,1 52,0 51,9 54,0 58,0 39,0 32,7 58,5 ▪Vị trí của trung vị sẽ là (16 + 1)/2 = 8,5; khoảng trung vị sẽ nằm ở vị trí số 8 và số 9, tức là từ 49,8 – 51,9. Như vậy giá trị của trung vị Me = (49,8 + 51,9)/2 = 50,9 - MODE (số yếu vị, số trội): Là giá trị có tần số cao nhất trong chuỗi dữ liệu. Trong phân bố tần suất, Mode là giá trị nằm ở hiểm cao nhất trên hường cong. đối với phân bố chuẩn th́ Mode cũng chính là trung vị và trung b́nh. + Ví dụ trong chuỗi dự liệu {4,5,3,2,4,1,7,4,2,4} số trội là 4. 4.2. Các số đo về mức độ phân tán - Các số đo độ phân tán dùng để thể hiện sự khác biệt giữa các số trong dữ liệu đối với số định tâm. - Phương sai + Phương sai (tiếng Anh: Variance) là phép đo mức chênh lệch giữa các số liệu trong một tập dữ liệu trong thống kê. Nó đo khoảng cách giữa mỗi số liệu với nhau và đến giá trị trung bình của tập dữ liệu. + Phương sai được tính bằng cách xác định giá trị chênh lệch giữa mỗi số trong tập dữ liệu với giá trị trung bình, sau đó bình phương các chênh lệch nhằm cho chúng mang giá trị dương và không triệt tiêu lẫn nhau. + Một phương sai lớn cho biết các số trong tập dữ liệu nằm cách xa giá trị trung bình và biến động lớn, trong khi phương sai nhỏ chỉ ra điều ngược lại. + Giá trị phương sai bằng 0 chỉ ra rằng tất cả các giá trị trong một tập dữ liệu là giống hệt nhau. Hay không có sai số. Tất cả các phương sai không bằng 0 sẽ là số dương. Phương sai của quần thể hược ký hiệu l à σ2 Phương sai của mẫu hược ký hiệu là s2 Công thức tính: 10 + Ví dụ 1: Điểm thi của 5 học sinh 5 5 6 5 5 ▪Trung bình (5+5+5+6+5)/5=5,2 ▪Phương sai: {(5-5,2)2 + (5-5,2)2 + (6-5,2)2 + (5-5,2)2 + (5-5,2)2}/5 = (0,04 + 0,04 + 0,64 + 0,04 + 0,04 + 0,04)/5=0,168 + Ví dụ 2: 9 1 2 1 2 ▪Trung bình (9+1+2+1+2)/5=3 ▪Phương sai: {(9-3)2 + (1-3)2 + (2-3)2 + (1-3)2 + (2-3)2 }=(36+4+1+4+1)/5=46 - Độ lệch chuẩn (Standard Deviation): + Độ lệch chuẩn là giá trị chênh lệch trong tập dữ liệu so với giá trị trung bình đã tính ra. Căn bậc hai của phương sai được gọi là độ lệch chuẩn. Độ lệch chuẩn của quần thể hược ký hiệu l à σ Độ lệch chuẩn của mẫu hược ký hiệu là s Công thức tính: ▪Ví dụ 1: Độ lệch chuẩn là 0,4 ▪Ví dụ 2: Độ lệch chuẩn là 6,78 - Sai số chuẩn: + Ký hiệu SE được tính bằng độ lệch chuẩn chia cho căn bậc hai của mẫu. ▪Ví dụ 1: Sai số chuẩn là 0,17 ▪Ví dụ 2: Sai số chuẩn là 3,03 Câu hỏi 1. Câu hỏi trắc nghiệm Câu 1. Thống kê là: 11 a. Các số liệu được thu thập để phản ánh các hiện tượng kinh tế - xã hội, tự nhiên, kỹ thuật. b. Hệ thống các phương pháp được sử dụng để mô tả các hiện tượng kinh tế xã hội, tự nhiên, kỹ thuật. c. Hệ thống các phương pháp dùng để thu thập, xử lý và phân tích các con số của hiện tượng để tìm hiểu bản chất và tính quy luật vốn có của chúng trong điều kiện thời gian và không gian cụ thể. d. Cả a, b và c Câu 2. Thống kê sinh học là: a. Khoa học về sự ứng dụng các phương pháp thống kê để giải quyết các vấn đề của sinh học. b. Khoa học về sự ứng dụng các phương pháp thống kê để giải quyết các vấn đề của tự nhiên. c. Khoa học về sự ứng dụng các phương pháp thống kê để giải quyết các vấn đề của xã hội. d. Cả a, b và c Câu 3. Biến định lượng là: a. Là những biến mà giá trị của chúng có thể được biểu hiện dưới dạng số và có thể đo đạc. b. Là những biến mà giá trị của chúng không thể biểu hiện dưới dạng số thực sự. c. Là những biến mà giá trị của chúng thường không xác định được. d. Là những biến mà giá trị của chúng biến thiên không định hình. Câu 4. Biến định tính là: a. Là những biến mà giá trị của chúng có thể được biểu hiện dưới dạng số và có thể đo đạc. b. Là những biến mà giá trị của chúng không thể biểu hiện dưới dạng số thực sự. c. Là những biến mà giá trị của chúng thường không xác định được. d. Là những biến mà giá trị của chúng biến thiên không định hình. 12 2. Bài tập: Tìm số trung bình cộng, trung vị Ba trại sử dụng các phương pháp chăn nuôi lợn khác nhau. Sử dụng các giống lợn tươngtự nhau. Thời gian từ lúc cai sữa hến xuất bán hược ghi lại như sau (ngày): Trại 1 Trại 2 Trại 3 105 107 100 112 108 107 99 104 100 97 112 113 104 101 103 117 103 115 105 98 108 110 105 Hãy tính các tham số sau (bao gồm các ký hiệu và đơn vị đo tương ứng) Tham số Ký hiệu Giá trị đơn vị tính Trung bình Trung vị Mode Phương sai Độ lệch chuẩn Bài tập 2: Khối lượng của 20 quả trứng (g) hược trình bày dưới hây: 54,9 54,0 55,8 50,4 55,3 50,3 53,1 50,9 50,9 53,8 13 54,5 52,2 54,3 55,5 51,8 53,6 52,5 48,5 52,8 55,0 Hãy tính các tham số sau (bao gồm các ký hiệu và đơn vị đo tương ứng) Tham số Ký hiệu Đơn vị tính Giá trị Trung bình 53,005 Trung vị 53,1 g 53,6 g Mode Mode 50,9 g Phương sai s2 4,13 g2 Độ lệch chuẩn S 2,03 g Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập - Nêu được định nghĩa các biến sinh học, mẫu, tổng thế, các giá trị của các số đo về vị trí và mức độ phân tán. - Tính được các giá trị của các số đo về vị trí và mức độ phân tán. Ghi nhớ - Tổng thể và mẫu - Số đo về vị trí và mức độ phân tán. 14 Chương 2 LẬP KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM Mã chương: 02 Giới thiệu: Chương này giới thiệu sơ lược về định nghĩa thiết kế thí nghiệm, một số khái niệm trong thiết kế thí nghiệm, phân loại thí nghiệm và quy trình lập kế hoạch thí nghiệm. Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng: - Nêu được định nghĩa thiết kế thí nghiệm. - Nhận dạng được đặcđiểm của từng thí nghiệm quan sát và thí nghiệm thực nghiệm - Trình bày đượcmột số khái niệm trong thiết kế thí nghiệm. - Trình bày đượcquy trình lập kế hoạch thí nghiệm - Lập đượckế hoạch thí nghiệm 1. Thiết kế thí nghiệm - Thiết kế thí nghiệm là lập kế hoạch nghiên cứu nhằm tìm ra những vấn đề mới hoặc khẳng định lại hoặc bác bỏ kết quả của những nghiên cứu trước đó. - Thông qua thí nghiệm, người nghiên cứu có thể tìm được câu trả lời cho một số vấn đề đặt ra hoặc rút ra được kết luận về một hiện tượng nào đó. - Theo một nghĩa hẹp, thí nghiệm được thiết kế trong một môi trường quản lý nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của một hay nhiều yếu tố lên các quan sát. 2. Phân loại thí nghiệm - Theo bản chất của thí nghiệm, các thí nghiệm có thể chia thành hai loại: thí nghiệm quan sát và thí nghiệm thực nghiệm. - Trong chăn nuôi, thú y, các thí nghiệm thường tập trung vào 2 lĩnh vực : + Các nghiên cứu trong chăn nuôi về dinh dưỡng, năng suất và di truyền ở vật nuôi. + Các nghiên cứu trong thú y về tình hình dịch bệnh và các biện pháp phòng, điều trị bệnh. 2.1. Thí nghiệm quan sát - Trong thí nghiệm quan sát, ta chỉ đơn thuần quan sát các động vật thí nghiệm và ghi lại các dữ liệu liên quan đến các tính trạng quan tâm. Chúng ta không tác động 15 để can thiệp vào sự tồn tại của đối tượng quan sát. Trong loại thí nghiệm quan sát, các động vật không thể bố trí một cách ngẫu nhiên về các nghiệm thức. - Điều tra là một trường hợp đặc biệt của thí nghiệm quan sát. Trong điều tra, chúng ta tiến hành kiểm tra toàn bộ hoặc một nhóm động vật để tìm ra các giá trị của những tham số khác nhau trong quần thể. Điều tra có thể là một trong các trường hợp sau: + Điều tra quần thể: tiến hành kiểm tra tất cả các động vật trong quần thể. + Điều tra mẫu: tiến hành kiểm tra những nhóm động vật đại diện và dựa và kết quả điều tra ta có thể rút ra kết luận cho cả quần thể. 2.2. Thí nghiệm thực nghiệm - Trong thí nghiệm thực nghiệm, chúng ta can thiệp vào nghiên cứu bằng cách áp dụng các công thức thí nghiệm khác nhau lên các nhóm động vật nghiên cứu. Sau đó chúng ta tiến hành quan sát ảnh hưởng của các công thức thí nghiệm lên đối tượng nghiên cứu. - Đối với loại thí nghiệm thực nghiệm, các động vật được bố trí một cách ngẫu nhiên đối với các công thức thí nghiệm trong quá trình thiết kế. 3.Một số khái niệm trong thiết kế thí nghiệm 3.1. Yếu tố thí nghiệm - Yếu tố thí nghiệm là một biến độc lập gồm hàng loạt các phần tử có chung một bản chất mà có thể so sánh trong quá trình thực hiện thí nghiệm. - Ví dụ như một giống vật nuôi, kiểu gen Halothane ở lợn, hàm lượng protein trong khẩu phần, thuốc kháng sinh, vắc xin trong phòng và điều trị bệnh,… - Một thí nghiệm có thể có một hoặc nhiều yếu tố thí nghiệm và các yếu tố thí nghiệm này có thể là yếu tố cố định hoặc yếu tố ngẫu nhiên. 3.2. Mức - Các phần tử riêng biệt khác nhau trong cùng một yếu tố thí nghiệm được gọi là mức. - Ví dụ ta có một yếu tố thí nghiệm là kiểu gen Halothane ở lợn thì ta sẽ có 3 phần tử khác nhau tương ứng với 3 kiểu gen (NN, Nn, nn) hay còn được gọi là 3 mức. - Ví dụ 2:Khi nghiên cứu ảnh hưởng của protein đến sản lượng sữa bò ta có thể nghiên cứu ở 3 mức protein khác nhau. 3.3. Nghiệm thức (công thức thí nghiệm) - Một tổ hợp các mức của các nhân tốđược gọi là một nghiệm thức hay công thức thí nghiệm. - Ví dụ nghiên cứu ảnh hưởng của protein ở 3 mức khác nhau đến sản lượng sữa bò, trong trường hợp này ta sẽ có 3 công thức. Ta xét một hoàn cảnh tương tự nhưng 16 có thêm yếu tố thứ 2 là thức ăn tinh ở 2 mức, lúc này sẽ có tất cả 6 công thức thí nghiệm. 3.4. Đơn vị thí nghiệm - Đơn vị thực hiện nhỏ nhất ứng với một công thức được gọi là đơn vị thí nghiệm. - Đơn vị thí nghiệm trong chăn nuôi, thú y thường là từng động vật nhưng đôi khi là một nhóm động vật. - Ví dụ nghiên cứu tiêu tốn thức ăn đối với một kg tăng trọng, trong thực tế ta không thể theo dõi được lượng thức ăn thu nhận của từng vật nuôi mà ta chỉ biết được số thức ăn thu nhận được của một nhóm gồm nhiều cá thể khác nhau. Tức là từ một nhóm cá thể như vậy ta chỉ có một quan sát duy nhất, đây cũng chính là điều mà các nhà nghiên cứu cần phải chú ý. 3.5. Dữ liệu (số liệu) - Nếu đơn vị thí nghiệm là một cá thể thì sau khi cân, đo ta được một dữ liệu (data) hay một quan sát (observation). - Nếu đơn vị là một nhóm gồm nhiều cá thể thì có thể cân, đo chung chocả nhóm hoặc lấy một số cá thể nhất định trong nhóm để cân, đo sau đó suy ra một dữ liệuchung cho đơn vị thí nghiệm. Các số liệu của các nhóm có thể lưu trữ để đánh giá sai số củađơn vị thí nghiệm. 3.6. Khối - Tập hợp các đơn vị thí nghiệm có chung một hay nhiều đặc tính được gọi là khối. 3.7. Lặp lại - Mỗi công thức, trừ trường hợp đặc biệt, đều được lặp lại một số lần nhất định. Số lần lặp lại thường chọn bằng nhau vì nhìn chung, đối với nhiều mô hình, khi các lần lặp của các công thức bằng nhau có thể đưa ra các công thức tính khá thuận tiện và đơn giản. Nếu số lần lặp không bằng nhau thì phải sử dụng cách tính theo mô hình hồi quy nhiều biến tổng quát khá phức tạp, kèm theo đó việc kiểm định các giả thiết, đặc biệt việc tính các kỳ vọng của các trung bình bình phương, cũng gặp rất nhiều khó khăn. - Trong thực tế, số lần lặp bằng nhau nhưng trong quá trình thí nghiệm ta ít khi thu thập được đầy đủ dữ liệu vì có một số động vật bị chết hoặc bị loại thải do không đáp ứng được các yêu cầu của thí nghiệm. Số lượng động vật thí nghiệm sống sót đến khi kết thúc thí nghiệm phụ thuộc vào từng loại thí nghiệm và loài vật nuôi khác nhau. Nếu mất ít dữ liệu, có thể tìm cách thay thế dữ liệu bị mất bằng tổ hợp của các dữ liệu còn lại theo một công thức cụ thể, kèm theo sự điều chỉnh của các bậc tự do tương ứng; ngược lại, phải coi như số lần lặp khác nhau và dùng mô hình hồi quy tổng quát. 3.8. Nhắc lại 17 - Nhắc lại là làm lại thí nghiệm trong điều kiện tương tự có thể để kết luận đạt mức độ tin cậy. 3.9. Nhóm đối chứng - Là nhóm động vật thí nghiệm được tạo ra trong quá trình bố trí thí nghiệm nhưng được nuôi dưỡng, chăm sóc trong điều kiện bình thường hiện có. 3.10. Dung lượng mẫu cần thiết - Cần bao nhiêu động vật thí nghiệm, bao nhiêu khối, bao nhiêu ô lớn, bao nhiêu ô nhỏ? Đây làmột câu hỏi thực sự khó. Chúng ta xét một số cách tiếp cận sau: - Số động vật thí nghiệm phải đủ sao cho các đặc tính riêng biệt của từng cá thể không làm ảnhhưởng đến kết quả thí nghiệm. Nếu số động vật trong thí nghiệm quá ít thì độ tin cậy của kếtquả thu được từ thí nghiệm sẽ không cao. Ngược lại, nếu số động vật quá nhiều thì có thể gâylãng phí. Để đạt được độ chính xác cao không phải lúc nào cũng cần số lượng động vật thínghiệm quá lớn. Nếu quá nhiều động vật tham gia thí nghiệm thì có thể gây ra nhiều khó khăntrong quá trình theo dõi từng cá thể, khó khăn khi chúng ta muốn tạo ra các điều kiện đồngnhất của thí nghiệm cho mọi cá thể ví dụ như khi cho động vật ăn ... những khó khăn đó đãlàm giảm độ chính xác về mặt kỹ thuật của thí nghiệm. - Dung lượng mẫu cần thiết c̣n phụ thuộc vào chất lượng của động vật tham gia thí nghiệmđộng vật tham gia thí nghiệm có độ đồng đều cao th́ số lượng giảm xuống và ngược lại. độ tuổi của vật nuôi cũng đóng vai tṛ quan trọng trong quá tŕnh chọn dung lượng mẫu. độngvật càng non th́ số lượng cần phải tăng lên và ngược lại, bới v́ đối với loại động vật này mứcđộ biến động rất lớn (cả về mặt sinh lư và ngoại h́nh). Ngoài ra, dung lượng mẫu c̣n phụthuộc vào từng loại vật nuôi ; mỗi loại vật nuôi có những đặc điểm riêng v́ vậy trong quátŕnh thiết kế thí nghiệm cũng phải chú ư đến yếu tố này. Cuối cùng, kết quả mong đợi của thnghiệm (sự chênh lệch giữa các công thức thí nghiệm) cũng ảnh hưởng rất nhiều đến dunglượng mẫu. 4. Quy trình lập kế hoạch thí nghiệm 4.1. Xác định mục đích nghiên cứu - Để xác định được mục tiêu nghiên cứu ta cần phải giải đáp những câu hỏi sau: + Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu? + Giả thiết nghiên cứu và các tham số cần ước tính? + Mức độ ưu tiên của các vấn đề đặt ra? + Kết quả mong đợi và mức độ chính xác của thí nghiệm? 4.2. Lựa chọn đối tượng cần nghiên cứu - Chọn đối tượng nghiên cứu: + Nhóm động vật thí nghiệm tương tự về chất lượng sẽ được chọn ra (giống,nguồn gốc, giới tính...). 18 + Nên chọn những động vật cùng một giống; + Những động vật được chọn phải tiêu biểu cho loại giống đó; không quá khác biệt về ngoại hình và đặc điểm sinh lý so với đặc điểm chung của toàn đàn. Đối với một số thí nghiệm bố trí theo cặp tốt nhất dùng những động vật sinh đôi cùng trứng, cùng máu, nửa anh em theo cha (theo cùng một dòng hoặc họ). + Cuối cùng ta cũng có thể sử dụng những động vật không cùng dòng, họ nhưng tương đối tương tự nhau về ngoại hình và một số tính chất khác. + Hoặc các động vật thí nghiệm được chọn một cách hoàn toàn ngẫu nhiên từ quần thể + Tóm lại, để tạo ra các nhóm tương đối giống nhau ta cũng có thể chỉ chọn những động vật cùng giới, cùng lứa tuổi, cùng mức độ tăng trưởng, cùng thể chất, tình trạng sức khoẻ... Trong một số trường hợp để chọn được những cặp tương tự chúng ta phải tiến hành nghiên cứu sơ bộ tới thành phần của máu, hô hấp... - Số lượng đơn vị thí nghiệm + Cần bao nhiêu động vật? Cần phải đủ sao cho các đặc tính riêng biệt của từng cá thể không làm ảnh hưởng lên kết kết quả của thí nghiệm. + Điều gì sẽ xảy ra nếu số lượng động vật quá ít trong thí nghiệm? Độ tin cậy của kết quả thu được từ thí nghiệm sẽ không cao + Điều gì sẽ xảy ra nếu số lượng động vật quá nhiều trong thí nghiệm? Không phải lúc nào ta cũng cần số lượng động vật thí nghiệm quá lớn. Nếu quá lớn có thể gây ra nhiều khó khăn trong quá trình theo dõi đối với từng cá thể, tạo ra khó khăn khi muốn tạo ra các điều kiện đồng nhất, cho động vật ăn... chính là những lý do làm giảm độ chính xác về mặt kỹ thuật của thí nghiệm; ngoài ra còn tạo thêm nhiều khó khăn trong quá trình tính toán các chỉ tiêu theo dỏi. - Những yếu tố nào làm ảnh hưởng đến số lượng động vật tham gia thí nghiệm? + Chất lượng của động vật tham gia thí nghiệm (giống, độ tuổi, thể trạng của động vật); càng đồng nhất về giống thì càng giảm được số động vật thí nghiệm và ngược lại + Mức độ chuẩn bị để đưa vào thí nghiệm + Tính chất của thí nghiệm (thí nghiệm thăm dò hay mang tính quyết định) 4.3. Lập sơ đồ thí nghiệm hoặc quan sát - Tuỳ theo mô hình thí nghiệm hoặc quan sát mà ta có một sơ đồ thí nghiệm thích hợp. Sơ đồ thí nghiệm được vẽ trên giấy hoặc trên máy tính; bao gồm cách phân các đơn vị thí nghiệm vào các công thức khác nhau. 4.4. Lựa chọn mô hình thống kê để phân tích số liệu - Đối với mỗi một mô hình thí nghiệm, ta sẽ chọn ra một mô hình thống kê để phân tích số liệu. 19