ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: THỐNG KÊ SINH HỌC NGÀNH, NGHỀ: THÚ Y TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số 257/QĐ-TCĐNĐT-ĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017 của Hiệu trƣởng trƣờng Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Đây là giáo trình nội bộ của Trƣờng Cao đẳng nghề Đồng Tháp nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích lệch lạc hoặc sử dụng với ý đồ kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1 LỜI NÓI ĐẦU Thống kê sinh học, thuật ngữ này có thể đƣợc hiểu theo hai nghĩa: Thứ nhất: thống kê là các số liệu đƣợc thu thập để phản ánh các hiện tƣợng kinh tế - xã hội, tự nhiên, kỹ thuật. Thứ hai: thống kê là hệ thống các phƣơng pháp đƣợc sử dụng để mô tả các hiện tƣợng kinh tế - xã hội, tự nhiên, kỹ thuật.
Nói một cách tổng quát thống kê là hệ thống các phƣơng pháp dùng để thu thập, xử lý và phân tích các con số (mặt lƣợng) của các hiện tƣợng để tìm hiểu bản chất và tính qui luật vốn có của chúng (mặt chất) trong điều kiện thời gian và không gian cụ thể. Thống kê thƣờng đƣợc chia thành hai lãnh vực: - Thống kê mô tả(Descriptive Statistics): bao gồm các phƣơng pháp thu thập số liệu, mô tả và trình bày số liệu, tính toán các đặc trƣng đo lƣờng. - Thống kê suy diễn(Inferential Statistics): bao gồm các phƣơng pháp nhƣ ƣớc lƣợng, kiểm định, phân tích mối liên hệ, dự đoán. trên cơ sở các thông tin thu thập từ mẫu.
Một số thuật ngữ dùng trong bố trí thí nghiệm n đơn vị thí nghiệm (experimental unit): vật liệu à tác động một hoặc một số nhân tố là đo lƣờng các ảnh hƣởng của nó. nhân tố (factor) là nguyên nhân gây ảnh hƣởng đến các giá trị quan sát là bao gồm các mức độ khác nhau. nghiệm thức (treatment) có thể bao gồm các mức độ khác nhau của một nhân tố hoặc một phối hợp các mức độ của các nhân tố khác nhau mà ta muốn khảo sát ảnh hƣởng của nó trên vật liệu thí nghiệm. sai số thí nghiệm (experimental error) là tổng cộng các nguồn biến động không kiểm soát đƣợc.
Nguồn biến động luôn hiện hữu trong vật liệu thí nghiệm do phƣơng pháp thực hiện thí nghiệm hoặc do ngƣời làm thí nghiệm. Chắc chắn rằng, lần soạn thảo đầu tiên và chúng tôi cũng quan niệm rằng không một giáo trình hoặc bài giảng nào là hoàn hảo cả. Vì vậy, chúng tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của qúy vị để lần tái bản sau đạt yêu cầu cao hơn. Chúng tôi rất chân thành cám ơn! 2 CHƢƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Thống kê sinh học Mã môn học: MH 22 Thời gian môn học: 30 giờ (Lý thuyết: 14 giờ ; Thực hành: 16 giờ ) I.
Vị trí, tính chất của môn học - Vị trí của môn học: Môn học đƣợc bố trí ở vị trí số 23 trong chƣơng trình đào tạo cao đẳng nghề thú y. - Tính chất của môn học: Là môn học cơ sở trong chƣơng trình đào tạo cao đẳng nghề thú y. Giúp cho các em xử lý số liệu dự báo dƣợc một số biến cố có thể xảy ra. Mục tiêu của môn học - Nắm vững đƣợc các phƣơng pháp, thuật toán trong việc tổng hợp, phân tích và luận giải những dữ kiện.
- Áp dụng đƣợc các thuật toán để chứng minh tính đúng đắn của các dữ kiện, các biến cố. - Xử lý đƣợc các số liệu sinh học thu thập qua các thí nghiệm, nghiên cứu khoa học bằng phƣơng pháp thông kê. - Dự đoán, dự báo đƣợc một số biến cố, sự kiện sau khi đã có số liệu nghiên cứu khoa học và đã xử lý bằng phƣơng pháp thông kê sinh học. - Nghiêm túc, cẩn thận khi tƣ duy và xử lý số liệu thống kê.
Nội dung môn học 3 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ THỐNG KÊ SINH HỌC I. MỘT SỐ KHÁINIỆM 1. Thống kê(Statistics) Thuật ngữ này có thể đƣợc hiểu theo hai nghĩa: Thứ nhất: thống kê là các số liệu đƣợc thu thập để phản ánh các hiện tƣợng kinh tế - xã hội, tự nhiên, kỹthuật.
Thứ hai: thống kê là hệ thống các phƣơng pháp đƣợc sử dụng để mô tả các hiện tƣợng kinh tế - xã hội, tự nhiên, kỹthuật. Nói một cách tổng quát thống kê là hệ thống các phƣơng pháp dùng để thu thập, xử lý và phân tích các con số (mặt lƣợng) của các hiện tƣợng để tìm hiểu bản chất và tính qui luật vốn có của chúng (mặt chất) trong điều kiện thời gian và không gian cụ thể. Thống kê thƣờng đƣợc chia thành hai lãnh vực: - Thống kê mô tả(Descriptive Statistics): bao gồm các phƣơng pháp thu thập số liệu, mô tả và trình bày số liệu, tính toán các đặc trƣng đolƣờng. - Thống kê suy diễn(Inferential Statistics): bao gồm các phƣơng pháp nhƣ ƣớc lƣợng, kiểm định, phân tích mối liên hệ, dự đoán.
trên cơ sở các thông tin thu thập từmẫu. Thống kê sinh học(Biometry) Theo nghĩa hẹp, biometry bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp bios = sự sống và metron = đo đạc nên có ngƣời gọi đây là sinh trắc (biological measurement). Theo nghĩa rộng thì thống kê sinh học là khoa học về sự ứng dụng các phƣơng pháp thống kê để giải quyết các vấn đề của sinh học vì vậy biometry cũng còn đƣợc gọi là biological statistics hoặc đơn giản là biostatistics. Các phƣơng pháp thống kê bao gồm các bƣớc (1) bố trí thí nghiệm, (2) thu thập dữ liệu, (3) trình bày và tóm tắt dữ liệu, (4) từ các dữ liệu mẫu suy rộng ra tổngthể.
Trong giáo trình này chúng ta sẽ tập trung vào hai lãnh vực có liên quan mật thiết với thống kê sinh học. Đó là bố trí thí nghiệm (experimental design) và phân tích thống kê (statisticalanalysis). Mẫu và Tổngthể Trong thống kê sinh học các nghiên cứu thƣờng dựa trên quan sát riêng rẽ(individual observation), là những quan sát hoặc đo đạc tiến hành trên đơn vị mẫu nhỏ nhất (smallest sampling unit). Trong sinh học, đơn vị mẫu nhỏ nhất thƣờng là cá thể.
Nếu ta đo trọng lƣợng của 100 con chuột thì trọng lƣợng của mỗi con chuột chính là một quan sát.100 trọng lƣợng chuột đo đƣợc đại diện cho một mẫu của quan sát (sample of observations). Nếu chúng ta nghiên cứu sự thay đổi trọng lƣợng của một con chuột trong một thời kỳ xác định thì mẫu sẽ là tất cả các số đo trọng lƣợng của con chuột đó trong suốt thời kỳ nghiêncứu. Tuy nhiên, thuật ngữ “quan sát riêng rẽ” và “mẫu của quan sát” chỉ nêu đƣợc cấu trúc mà không nêu đƣợc bản chất của dữ liệu nghiên cứu. Giá trị thật sự đođƣợc thật sự bởi một quan sát riêng rẽ là một biến số (variable).
Trong một đơn vị mẫu nhỏ nhất có thể có nhiều hơn mộtbiến. Tập hợp tất cả các dữ liệu mà ta quan tâm nghiên cứu trong một lãnh vực nào đóđƣợcgọilàtổngthể(population)haycòngọilàtậphợpchính.Nếutachọn5 ngƣời để nghiên cứu số lƣợng bạch cầu trong máu họ và từ đó rút ra kết luận về số lƣợng 4 bạch cầu trong máu của toàn bộ loài ngƣời thì tổng thể chính là toàn bộ loài ngƣời. Thông thƣờng kích thƣớc của tổng thể (N) rất lớn, thậm chí là vô hạn. Tổng thể có thể đƣợc mô tả bởi các thôngsố (parameters)nhƣng thƣờng các giá tr ị này không thể xác định chính xácđƣợc.
DỮ LIỆU TRONG SINH HỌC (DATA INBIOLOGY) 1. Dữ liệu (Data) Các ghi nhận, mô tả hoặc các thuộc tính, sự kiện, các quá trình đều có thể hình thành một khối dữ liệu. Các dữ liệu thƣờng đƣợc đƣợc đo ở dạng thang số (numerical scale) hoặc phân loại thành nhóm (category) rồi sau đó mã hoá dƣới dạng số. Dƣới đây là một số thí dụ về dữliệu: (1) Huyết áp tối thiểu của tất cả các học sinh ở một trƣờng trung học đƣợc đo để xác định xem có bao nhiêu phần trăm học sinh có huyết áp tối thiểu trên 90 mm Hg.
Trong trƣờng hợp này dữ liệu là số đo huyếtáp. (2) Tất cả cán bộ viên chức của một công ty đƣợc yêu cầu báo cáo thể trọng hàng tháng để đánh giá hiệu quảcủa chƣơng trình kiểm soát thể trọng. Dữ liệu là? (3) Trong một nghiên cứu về giáo dục, tất cả các tài xế của một trƣờng đại học đƣợc yêu cầu trả lời câu hỏi “ bạn có lái xe khi cơ thể đã có rƣợu, bia hay không?”. Dữ liệu làgì? Việc thu thập đủ và đúng dữ liệu rất quan trọng.
Bạn không thể có một nghiên cứu tốt nếu không có các dữ liệu tốt. Trên đơn vị này, các đặc tính đƣợc quan sát hoặc đo đạc đƣợc gọi là các biến số (variables). Trong mỗi đối tƣợng nghiên cứu, các giá trị số gán cho biến số đƣợc gọi là các quan sát (observations) hay các biến(variate). Thí dụ: để nghiên cứu huyết áp của các sinh viên trong một trƣờng đại học, các nhà nghiên cứu đo huyết áp tối đa và tối thiểu cho từng sinh viên.
Huyết áp tối đa và tối thiểu là các biến số, số đo huyết áp là các quan sát, các sinh viên là các đơn vị quansát. Trong mỗi đơn vị, chúng ta thƣờng quan sát nhiều hơn một biến. Chẳng hạn, trong các sinh viên đã nêu trên, ngƣời ta nghiên cứu bệnh cao huyết áp ở 500 ngƣời. Ngoài các số đo huyết áp tối đa và tối thiểu, nhà nghiên cứu còn ghi nhận tuổi, chiều cao, giới tính, trọng lƣợng cơ thể.
Trong trƣờng hợp này, chúng ta có một bộ dữ liệu của 500 sinh viên với các quan sát đƣợc ghi nhận cho mỗi biến trong sáubiến của từng đơn vị quansát. Các thang đo này đƣợc xác định dựa vào thông tin giá trị đƣợc gán cho biếnsố. Thang đo địnhdanh 5 Đƣợc dùng để chỉ các thuộc tính. Các thuộc tính này đƣợc mã hoá bởi các con số dùng để phân loại đối tƣợng, giữa các con số không có giá trị hơn kém.
Thí dụ: khi khảo sát giới tính, 1 đƣợc dùng để chỉ nữ, 2 đƣợc dùng để chỉ nam. Thang đo thứbậc Đƣợc dùng để chỉ các thứ bậc của các đơn vị quan sát. Sự chênh lệch giữa các biểu hiện không nhất thiết phải bằng nhau. Thí dụ: khảo sát điều kiện làm việc của công nhân, ngƣời ta ƣớc lƣợng mức độ độc hại của chất amiăng (asbestos) đối với công nhân: (1) thấp, (2) trung bình, (3) cao.
Thang đo khoảng và thang đo tỉlệ Dùng khi các biến đƣợc đo ở những khoảng cách đều nhau, chẳng hạn nhiệt độ tính theo độ Celsius (thang đo khoảng) hoặc chiều cao tính theo cm (thang đo tỉ lệ). Giữa hai loại thang đo này có các điểm khácbiệt: - Thang đo tỉ lệ có giá trị zero thật.