第二节 生物实验计划 

一、实验计划的内容及要求

在任何科学实验中，都要在实验前制定科学全面的实验方案，使工作顺利进行，确保实验任务的完成。虽然研究项目的级别、类型等方面有所不同，但基本要求是一致的。实验计划的内容通常应包括以下内容：

（一）课题名称与实验目的  科研课题的选择是整个研究工作的第一步。选择正确的科目，研究工作就有一个很好的开始。一般来说，实验题目通常来自两个方面。一个是国家或企业指定的实验题目，这些实验题目不仅决定了研究课题的方向，也为研究人员提供了课题的依据，并在此基础上提出了最终目标和课题。其次是研究人员自己选择的实验主题。当研究人员选择一个主题时，他们首先应该明确为什么要这样做，也就是说，研究的目的是什么，要解决什么问题，以及研究和生产的作用和影响。例如，口服补液盐对鸡的作用，如果用于肉鸡，主要是为了提高雏鸡的存活率；如果用于肉鸡，则主要目的是为了促进体重增加。

选题时应注意以下几点：

1.实用性  我们应该把重点放在畜牧业、水产养殖等科学研究和生产中需要解决的问题上，同时从发展的角度考虑长远发展或者可能出现的问题不远的将来。

2.先进性  在了解国内外研究领域的进展和水平的基础上，选取前人尚未解决或完全解决的一些问题，以期在理论，观点和方法上有所突破。

3.创新性  研究课题要有自己的新颖之处。

4.可行性  就是完成科学研究的可能性，无论从主观条件还是客观条件，都应该能够保证研究课题顺利进行。

（二）研究依据、内容及预期达到的经济技术指标  项目确定后，通过参考国内外相关文献，研究现状，水平和发展趋势，理论依据，特点和创新，明确项目的研究意义和应用前景。详细描述项目的具体研究内容和要解决的关键问题，以及推广计划的应用结果，预计将实现经济技术指标和技术预期水平。

（三）实验方案和实验设计方法  实验计划是所有实验的核心部分，包括研究的因素、水平的确定和详细的内容。 方案确定后，结合实验条件选择合适的实验设计方法。

（四）实验动物的数量及要求 实验结果的正确性与实验动物或实验对象是否被正确选择直接相关。因此，实验动物应力求更加均匀，尽量避免不同品种，不同年龄，不同胎龄，不同性别等差异对实验的影响。新引进的动物应该具有适应性和习惯性的过程。 实验动物的数量可以根据本章第十节所述的方法计算。

       （五）实验记录的项目与要求  为了收集所需信息各个方面的分析结果，应以表格的形式列出指标和要求进行观察，例如，在饲养实验中定期称重，定期1周，10天或半个月的体重，一般在早晨禁食或喂食前称重。

（六）实验结果分析与效益估算  实验结束后，对各阶段得到的数据进行分类分析，明确采用T检验，方差分析，回归和相关分析等统计分析方法。各种实验设计都有相应的统计分析方法，统计方法应用不恰当，不能得出正确的结论。如果实验结果显著，则应计算经济收益。例如，为养殖场中的肉鸡饲养而准备的“维生素添加剂”，不仅记录和分析其对生长和发育的影响，还计算了饲料中每只鸡的成本（对照组）和每只鸡的费用，然后计算每年向肉鸡饲喂维生素添加剂的成本。

（七）已具备的条件和研究进度安排 已有条件包括以往研究工作的基础或实验情况，现有主要仪器设备，研究技术人员和合作条件，以及从其他渠道获得的资金。 根据实验内容的不同，可以按日期和阶段安排研究计划，并定期撰写总结报告。

（八）实验所需的条件  除现有条件外，实验要求，如资金，饲料，设备，数量和要求等。

（九）研究人员分工  一般分为主持人，主要研究人员，参与者。在具备条件下，应具备良好的职业素养，并具有丰富的专业知识和实践经验的人员担任主持人或主要研究人员，高、中、低三级专业人员与老、中、青相结合，使之有更长研究项目的生命，可以有持续性，保持实验的连续性，稳定性和完整性。

（十）实验的时间，地点和工作人员  实验的时间，地点要安排合适，工作人员要固定，并参加一定培训，以保证实验正常进行。

（十一）成果鉴定及撰写学术论文  这是整个研究工作的最后阶段，国家项目应由同行专家召集认证会议进行评估。个别选择题可以撰写学术论文发表自己的研究成果，根据理论分析的实验结果，理清事情，并提出自己的观点和新的学术观点。一些重要的个人研究成果，也可以申请有关部门鉴定和国家专利。

二、实验方案的拟定

（一）实验方案的基本概念  实验方案是根据实验的目的和要求进行比较的一组实验的通用术语。 实验方案是整个实验工作的核心部分，因此需要认真考虑和阐述。实验方案可根据因素数量分为单因素实验方案和多因素实验方案。

1.单因素实验方案  单因素实验（single-factor experiment）是比较整个实验中不同水平的一个实验因素的实验。单因素实验方案由各级实验因素组成。这是最基本和最简单的实验计划。例如，将4剂量的土霉素添加到猪饲料中用于饲养实验。这是一个4级的单因素实验，加入4剂土霉素，也就是说，这个因素的4个水平构成了实验项目。

2.多因素实验方案  多因素实验（multiple-factor or factorial experiment）是在同一实验中同时研究两个或更多个实验因素的实验。多因素实验方案由实验中所有实验因素（即处理）的水平组合组成。多因素实验方案分为两类：完整方案和不完整方案。

（1）完全方案  在列出因素水平组合（即处理）时，要求每一个因素的每个水平都要碰见一次，这时，水平组合（即处理）数等于各个因素水平数的乘积。例如以3种饲料配方对3个品种肉鸭进行实验。两个因素分别为饲料配方（A）、品种（B）。饲料配方（A）分为A1、A2、A3水平，品种（B）分为B1、B2、B3水平。共有A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3共3×3=9个水平组合（处理）。这9个水平组合（处理）就构成了这两个因素的实验方案。根据完全实验方案进行的实验称为全面实验。综合实验不仅可以考察实验因素对实验指标的影响，还可以考察实验因素之间的相互作用，选择最优级别组合，揭示事物的内在规律。多因素综合实验的效率高于单因素实验的效率。综合实验的主要缺点在于，当一些因素和水平超过横向组合（处理）的数量太多时，使得在实验中，人力、物力、财力资源、网站等都很难承受，实验错误不易控制。因此，要综合考虑因素的数量和水平。

（2）不完全方案  这也是一个多因素实验方案，但它与多因素实验的完整方案不同。它将某些水平的实验因素组合在一起形成几个水平组合。本实验的目的是探索一些水平组合在实验因素中的作用，而不是研究实验因素对实验指标的影响和相互作用。在所有水平组合中选择部分水平组合称为不完整方案。根据不完整的方案进行的实验称为部分实验。动物实验（animalexperiment）和正交实验（orthogonal experiment）和综合实验（comprehensiveexperiment）属于部分实验。

综合实验是由主导因素和相互关联因素建立起来的一系列实验，水平组合是实践证明的优秀支持水平。正交实验是在所有水平组合中选择水平组合的代表性部分。

一个全面，完善的实验计划，不仅可以节省人力、物力、最快完成实验任务、并且可以得到正确的实验结论。如果编程不合理、因素选择的层次不恰当、实验方案包含横向组合的针对性或代表性差，实验不会因结果而产生，甚至会导致实验失败。因此，实验计划的制定在整个审判过程中占有极其重要的地位。

（二）拟定实验方案的要点  为了拟定一个正确的、切实可行的实验方案，应从以下几方面考虑：

1.根据实验的目的、任务和条件挑选实验因素  在制定计划时，要正确掌握生产中存在的问题，认真分析实验的目的和任务，抓住重点。首先，我们应该大力选择影响实验指标的关键因素。如果只检查一个因素，则可以使用单因素实验。如果检查超过两个因素，应使用多因素检验。如果猪饲料中添加一些微量元素的饲养实验，在编制实验计划时，加入一定量的微量元素进行处理并不添加微量元素的控制，以获得单一因子二处理实验程序；或者添加不同剂量的微量元素的实验和对照而不添加微量元素，获得包含多种实验的单因素实验方案。安排了双因素实验方案，对不同种类的微量元素和不同品种的猪进行饲养实验。应该指出的是，一个研究的因素不应该太多，否则实验次数太多，考虑过分庞杂，实验干扰因素难以控制。很有必要用简单的解决方案来实现复杂的解决方案。

       2.根据各实验因素的性质分清水平间差异  每个因素的水平可以根据不同受试者和因素的特点以及动物的反应能力来确定，以便使实验效果显示出来。

（1）水平的数目要适当  层次太多，不仅难以体现层次之间的差异，还会增加处理次数，层次过小，容易漏失一些好的信息，从而使结果分析不全面。

       （2）水平间的差异要合理  有些因素可以反映不同实验方法的效果，只是数量级差异很小。如饲料中添加微量元素。其中一些需要很大的差异来反映不同的处理效果，如饲料用量。

（3）实验方案中各因素水平的排列要灵活掌握  一般可采用等差法（即等间距法）、等比法和随机法3种。我们结合肉牛埋植玉米赤霉醇为例说明。

       等差法是指各相邻两个水平数量之差相等，如赋形剂（不含玉米赤霉醇）各水平的排列为：10mg、20mg、30mg，其中20mg为中心水平，向上向下都相隔10mg。

       等比法是指各相邻两个水平的数量比值相同，如赋形剂各水平的排列为7.5mg、15mg、30mg、60mg,相邻两水平之比为1:2。

       随机法是指因素各水平随机排列，如赋形剂各水平排列为15mg、10mg、40mg、30mg各水平的数量无一定关系。

       3.实验方案中必须设立作为比较标准的对照  动物实验的目的是通过比较来区分实验效果。为了实现这一目标，实验计划应包括审判处理和比较控制。没有实验可以缺乏控制，否则它不能显示实验的效果。根据研究的目的和内容，我们可以选择不同的控制形式。例如，添加饲养实验的微量元素，添加微量元素进行处理，不添加微量元素进行控制，这种控制是空白控制。几种微量元素的比较实验加法，每次实验都可以比较，不需要设置控制。当实验动物的生理和生化指标时，应将数据与动物的正常值进行比较，并将动物的正常值称为标准对照。在杂交实验中，必须用父母的控制来确定杂种优势大小。另外，还有一个控制自己的，就是实验和控制在同一个动物身上，比如患者使用前后药物的生理指标进行比较。

       4.实验处理（包括对照）之间应遵循唯一差异原则  这是指加工之间的比较，除了实验加工不同外，所有其他条件应尽可能一致或一致，以便它具有可比性，以便在可靠结果的处理之间进行比较。例如，开展不同品种猪的育肥对比实验，所有受试猪除品种不同外，其他如性别、年龄、体重等应保持一致，饲料和饲养管理条件应相同，以便准确评估品种的质量。

5.有的实验要设置预试期  所谓的预试期是在正式实验开始之前根据实验设计进行的过渡实验，为正式实验做准备。通过喂养，动物适应新的环境，不合适的实验动物被调整和消除，并且实验人员熟悉操作方法和程序。预试期周期的长短可根据具体情况确定，一般10-20天为宜。在预试期要实验的动物数量应该比正式实验所需的数量更多。