生物实验中比较实验的类型课件

生物实验中比较实验的类型比较实验是生物科学研究中至关重要的方法论基础，通过精心设计的对照与实验组，科学家们能够有效验证假设并得出可靠结论本课件将系统介绍生物实验中各种比较实验的类型、设计原则以及应用场景我们将深入探讨平行对照、交叉对照、拉丁方设计等多种实验方法的原理与技术细节，帮助您选择最适合研究需求的比较实验类型，提高实验结果的可靠性与科学性课程目标了解常用比较实验类型掌握各自设计与应用场景熟悉各类比较实验的基本概念、原理和特点，建立系统掌握不同比较实验的设计方的实验设计知识体系法和操作流程，明确各种类型实验的最佳应用情境学会选择合适的比较方法根据研究问题、样本特性和资源条件，能够独立判断并选择最适合的比较实验类型为什么需要比较实验排除主观偏见通过科学的对照设计，减少研究者主观因素对实验结果的影响，提高实验结果的客观性明确变量之间关系通过控制单一变量的变化，识别自变量与因变量之间的因果关系，排除混杂因素干扰数据更具说服力比较实验产生的数据更易于统计分析，结果更具有说服力和可重复性，更易被同行认可比较实验的基本概念实验组与对照组设实验变量与因果推重复性与统计显著置断性实验组接受特定处自变量（可控因素）通过多次重复实验获理，对照组不接受处与因变量（观察结取数据，使用统计方理或接受标准处理，果）间的关系是实验法分析结果差异是否两组的差异体现了处设计的核心通过控具有显著性，避免偶理的效果合理设置制单一自变量的变然因素导致的错误结对照组是确保实验结化，可以推断其对因论果可靠性的关键步变量的影响程度骤比较实验的基本流程明确问题与假设确定研究的科学问题，提出可验证的假设，明确实验的目标和预期结果问题设定的精确度直接影响后续实验设计的有效性选择合适的类型根据研究对象、变量特性和可用资源，选择最适合的比较实验类型，制定详细的实验方案选择过程需考虑多种因素包括样本特性、时间限制等设计实验步骤详细规划实验操作程序，包括分组方法、处理措施、数据收集方式和统计分析计划确保每个步骤都有严格的标准操作流程常见的比较实验类型总览交叉对照实验受试者轮流接受不同处理平行对照实验实验组与对照组同时进行拉丁方设计控制两个干扰变量的交叉排列配对/成对比较设计相似个体间的对比实验正对照与负对照实验验证实验系统的可靠性比较实验类型选择原则受控变量数量需要控制的变量越多，实验设计越复杂样本量多少样本量大小决定实验类型选择资源与时间限制根据可用设备和时间选择实验类型选择比较实验类型时，需要综合考虑实验的复杂度、可行性和结果可靠性变量越多，可能需要更复杂的设计如拉丁方；样本量受限时，交叉或配对设计更适合；而时间和资源的限制也是重要考量因素平行对照实验简介最广泛应用的类型同时设置多个组别平行对照实验是生物科学研究同时设置实验组和对照组，在中最基础、应用最广泛的比较相同条件下进行，只有研究的实验类型，适用于大多数实验目标变量不同，其他条件保持场景，是新手入门的基本方一致法可直接比较处理效果通过对比实验组与对照组的结果差异，直接评估处理因素的效果，结果解释直观明了平行对照实验主要特点分组随机、均衡化降低环境或个体差异干扰操作简便通过随机分配方法将受试对象分配到通过标准化实验条件，确保各组受试相比其他复杂设计，平行对照实验的不同组别，确保各组在基线水平上的对象在相同环境下进行实验，排除外操作相对简单直接，易于实施和管均衡性，减少选择偏倚的发生部因素的干扰理，适合各级实验人员使用随机化过程可采用计算机生成的随机严格控制温度、湿度、光照等环境因实验流程清晰、逻辑性强，便于培训序列或随机数表，保证分组过程的客素的一致性，减少非实验因素对结果新手实验人员掌握基本的实验设计理观性与公正性的影响念平行对照实验的设计步骤明确对照与实验组确定研究的目标变量，并据此设计实验组的处理方案设置合适的对照组，可能是空白对照、安慰剂对照或阳性对照，确保对照组能有效验证实验假设随机分配受试对象使用科学的随机化方法将受试对象分配到不同组别，确保各组在基线特征上的可比性常用的随机方法包括简单随机化、区组随机化或分层随机化等，应根据实验需要选择统一实验条件除了研究的目标变量外，确保其他实验条件对所有组别完全一致包括环境条件、操作人员、测量方法等，最大限度减少混杂因素的影响，提高结果的可靠性平行对照实验的典型案例在植物生长实验中，研究者设置了施药组和不施药组进行对比两组植物种子来源相同，种植在相同的土壤中，接受相同的光照和水分条件唯一区别是实验组定期施加特定药物，而对照组则不施药或施加等量的水经过四周的观察记录，研究者测量了两组植物的生长高度、叶片数量、茎粗等指标，通过统计分析确定药物处理对植物生长的影响程度这种设计简单明了地展示了平行对照实验的基本原理平行对照数据收集与分析平行对照实验的优缺点优点缺点•操作简便，实验设计直观明了•对样本均质性要求高，组间基线差异会影响结果•结果解释容易，因果关系清晰•样本量需求大，小样本情况下统计效能不足•适用范围广，几乎适合所有类型的生物实验•无法控制个体差异带来的数据波动•便于统计处理，数据分析方法成熟•不适合研究复杂的交互作用和多变量关系平行对照实际应用举例基因编辑效果比较土壤处理对作物产量影响药物筛选与毒性评估在CRISPR-Cas9基因编辑研究中，设置农业研究中，将田地划分为若干小区，在药物开发过程中，将细胞培养板分为实验组使用特定sgRNA靶向目标基因，分别施用不同肥料或土壤调理剂，同时多组，分别添加不同浓度的候选药物，对照组使用非靶向sgRNA或空载体转保留不处理的对照区在生长季结束设置不加药物的阴性对照和标准药物的染通过测量基因敲除或修饰效率，评后，比较各处理组作物的产量、品质和阳性对照，评估药效和毒性估编辑系统的特异性和效率抗病性等指标交叉对照实验简介交叉设计原理受试对象角色互换12每个受试对象在不同时期分别接受不同处每个对象既是实验组又是对照组，减少所理，自身作为对照，减少个体差异影响需样本量，提高统计效力适用范围时间序列特性适用于研究暂时性、可逆转的生物效应，具有明显的时间顺序，不同处理间需设置43不适合不可逆或长期效应研究适当的清洗期避免残留效应交叉对照实验适用场景个体差异大时优先选择样本量受限情况当研究对象之间存在较大的基当可用的研究对象数量有限，线差异或异质性时，交叉设计无法满足平行对照实验的样本可以通过让每个受试对象自身量要求时，交叉设计可以减少作为对照，有效控制个体差异所需的样本数量，同时保持较带来的数据波动这在动物实高的统计效能特别适用于稀验和临床研究中尤为重要有物种或特殊患者群体研究药物效能对比临床广用在临床药物研究中，交叉设计被广泛用于比较不同药物或不同剂量的效果差异通过让同一患者在不同时期接受不同治疗，可以直接比较个体对不同药物的反应差异交叉对照实验设计要点设定足够的清洗期（washout）防止前一处理的残留效应影响后续实验顺序随机化分组平衡不同处理顺序可能带来的偏差考虑时期效应和序贯效应评估时间因素对实验结果的潜在影响交叉对照实验的设计需要特别注意处理之间的时间间隔清洗期的长度应基于前一处理的药代动力学或生物学效应持续时间来确定，确保完全消除前一处理的影响顺序随机化是防止序贯效应的关键，应确保不同处理顺序在受试对象中均衡分布交叉对照实验实例受试者第一阶段清洗期第二阶段组别A（1-10药物X14天无处理药物Y号）组别B（11-20药物Y14天无处理药物X号）在这个药物对比实验中，研究者招募了20名受试者，随机分为A、B两组A组受试者先服用药物X，经过14天的清洗期后再服用药物Y；B组则相反，先服用药物Y，再服用药物X每次用药后，研究者收集各项生理指标和主观感受数据通过比较同一受试者对两种药物的反应差异，排除个体差异因素，精确评估两种药物的效果差异这种设计特别适合评估药物的短期效应，如镇痛药、降压药等交叉对照数据分析方法交叉对照实验优缺点优点缺点•节省样本量，每个受试对象提供多组数据•可能存在残留效应，影响后续处理结果•控制个体差异，减少数据变异性•时间跨度长，增加受试者脱落风险•统计效能高，检测小效应更敏感•不适用于不可逆转效应的研究•适合研究个体内差异，如药物个体反应差异•数据分析较复杂，需考虑顺序和时期效应•受试者可比较不同处理的主观体验•要求受试对象特性在实验期间保持稳定交叉对照实际应用案例药物代谢速率研究饮食干预效果评估运动方案效果比较研究不同药物在体内代谢速率的差异，研究不同饮食模式对血糖的影响，受试评估不同运动方案对心肺功能的影响，受试者分别服用两种药物，间隔足够的者分两个时期分别接受低碳水饮食和低受试者分别接受有氧训练和阻力训练，清洗期，测量血药浓度-时间曲线，计脂饮食，每个时期持续4周，之间有2周每种训练持续8周，之间休息4周测量算药代动力学参数如清除率、半衰期的清洗期比较同一受试者在不同饮食最大摄氧量、肌肉力量等指标，比较两等，评估个体对不同药物的代谢差异模式下的血糖波动、胰岛素敏感性等指种训练方法的差异效果标拉丁方设计基本概念三个因素交叉排列实验设计命名由来拉丁方设计是一种高效的实验设拉丁方设计的名称源于古代数学计方法，可同时控制两个可能的家用拉丁字母排列成方阵，每行干扰变量（行因素和列因素）对每列每个字母只出现一次在实主要研究因素（处理）的影响验设计中，这些字母代表不同的这种设计在每个行和每个列中，处理方法，形成一种高度平衡的每种处理只出现一次，形成一个排列方式平衡矩阵结构资源节约优势与完全交叉设计相比，拉丁方设计显著减少了所需的实验单元数量，同时仍能控制两个潜在的干扰变量，在资源有限的情况下提供高效的实验方案拉丁方设计原理位置/天数第1天第2天第3天位置1处理A处理B处理C位置2处理B处理C处理A位置3处理C处理A处理B在拉丁方设计中，每行每列各处理只出现一次，形成完全平衡的实验安排如表所示，这是一个3×3的拉丁方设计，有三种处理A、B、C，考虑了位置和时间两个可能的干扰因素拉丁方设计特别适合处理量、行数和列数相等的情况例如，研究三种不同肥料对作物产量的影响，同时控制土壤块和灌溉时间的差异这种设计保证了主效应的估计不受两个潜在干扰因素的影响拉丁方设计实验步骤明确主处理因素和两协变量确定研究的主要因素（处理）以及两个需要控制的潜在干扰变量（行因素和列因素）主处理因素通常是实验的主要研究目标，如不同药物、不同肥料等；协变量则是可能影响结果但不是研究重点的因素，如位置、时间等构建拉丁方矩阵设计满足每行每列各处理一次原则的矩阵可以使用标准拉丁方模板或通过专业软件生成随机拉丁方矩阵大小应与处理数量相等，例如4种处理需要4×4的拉丁方行、列、处理完全随机分配对行、列和处理标签进行随机化，避免系统性偏差这一步骤通常需要使用随机数表或计算机生成的随机序列，确保实验设计的随机性和代表性，提高结果的可靠性拉丁方设计应用举例种子处理时间因素研究三种不同浸泡液对种子发芽率的控制不同播种日期可能带来的环境变影响化影响平衡设计位置因素每种处理在不同时间和位置均匀分控制温室内不同位置的光照和温度差布，消除干扰异在这个植物生长实验中，研究者使用3×3拉丁方设计研究三种不同种子处理方法的效果，同时控制了播种时间和温室位置两个可能的干扰因素每种处理方法在不同的时间和位置组合中只出现一次，确保了试验的平衡性和有效性拉丁方设计数据处理拉丁方设计优缺点优点缺点•高效控制两个潜在的干扰变量•结构要求严格，处理数必须等于行数和列数•与完全交叉设计相比大幅节约实验资源•不适合处理数量很多的大规模实验•实验单元数量减少，降低实验成本和工作量•无法评估行因素与列因素的交互作用•处理效应估计不受行列因素影响，结果更可靠•无法评估处理与行或列因素的交互作用•实验设计平衡性好，统计分析简洁有效•要求行列因素间无交互，否则影响实验结果拉丁方设计常见误区行、列、处理不完全平衡随机化操作不足常见的错误是行列处理不均很多研究者忽略了拉丁方设计衡，导致某些处理在特定行或中的随机化步骤，简单套用标列中重复出现或缺失标准拉准模板正确做法是对行、列丁方设计要求每个处理在每一标签和处理分配进行随机化，行和每一列中恰好出现一次，这对于消除潜在的系统性偏差任何偏离都会破坏实验的平衡至关重要性忽视交互作用限制拉丁方设计假设行因素与列因素之间没有交互作用如果实际存在交互，但在设计中被忽略，将导致处理效应估计的偏差和错误结论拉丁方设计药物实验案例时间段/检测人员技术员A技术员B技术员C技术员D上午9点药物1药物2药物3药物4上午11点药物2药物3药物4药物1下午2点药物3药物4药物1药物2下午4点药物4药物1药物2药物3这个药物实验案例使用4×4拉丁方设计比较四种不同药物的抗菌效果实验控制了两个可能的干扰因素检测时间段和操作技术员每种药物在不同的时间段和技术员组合中只测试一次，确保了实验的平衡性通过这种设计，研究者可以排除时间因素（如实验室温度变化）和人员因素（如技术熟练度差异）对药物效果评估的影响，获得更加准确可靠的实验结果数据分析时使用拉丁方方差分析，分离出纯粹的药物效应成对比较实验简介配对原理随机分配根据关键特征将受试对象两两配对，配对后的对象随机分配到不同处理2减少组间差异组，保证公平性配对分析减少变异数据分析聚焦配对内差异，提高统计控制已知混杂因素，降低实验误差效能成对比较实验的设计步骤明确配对标准首先确定影响实验结果的关键变量，如年龄、体重、基因型等，这些变量将成为配对的依据配对标准的选择应基于已知的科学理论或预实验结果，确保选择的标准与研究结果有实质性关联进行受试对象配对根据选定的配对标准，将实验对象两两配对，使每对中的两个个体在关键特征上尽可能相似配对过程可使用匹配算法或统计方法如倾向得分匹配，确保配对的科学性和客观性配对后随机分配处理在每对受试对象中，随机决定谁接受实验处理，谁作为对照随机分配确保处理分配不受选择偏差影响，同时保持配对的结构优势随机化通常使用计算机生成的随机序列或投币等方法实现成对比较实验适用条件个体差异显著时已知关键协变量当研究对象之间存在较大的异质当研究者已经明确知道哪些因素性或基线差异时，成对比较设计会显著影响实验结果时，可以针可以有效控制这些差异带来的干对这些因素进行配对这要求研扰例如，在动物实验中，不同究者对研究领域有充分的先验知批次的动物可能存在遗传背景差识，能够识别最关键的混杂变异；在临床研究中，患者的年量龄、性别、疾病程度等因素可能影响结果样本数量受限在可用样本量有限的情况下，成对比较设计可以提高统计效力通过减少组间变异，使有限的样本能够检测到更小的效应量这在稀有疾病研究、珍稀动物实验或高成本实验中特别有价值成对比较典型案例双胞胎研究是成对比较的经典案例研究者招募了15对同卵双胞胎，每对中随机选择一人服用药物A，另一人服用药物B由于同卵双胞胎基因完全相同，这种设计可以最大限度控制遗传因素的影响，直接比较两种药物的效果差异另一个常见例子是左右手比较实验研究者在20名受试者的左右手分别应用不同的刺激或处理，然后比较反应差异这种自身对照设计控制了个体间差异，提高了检测敏感性类似的，配对小鼠实验根据体重、年龄和基因背景进行配对，减少组间变异成对比较数据分析成对比较优缺点优点缺点•有效控制已知协变量的影响•配对过程可能复杂耗时•减少组间偏差，提高数据可比性•配对标准的选择需要专业知识•提高统计效能，可用较小样本检测效应•不正确的配对可能引入新的偏差•特别适合个体差异大的研究•对未考虑的混杂因素无法控制•配对分析减少数据噪音，结果更精准•配对失败时数据分析复杂化成对比较实际应用临床疗效比较行为实验结果对照植物学研究在临床试验中，研究者根据患者的年心理学研究中，根据智商、性格特质或研究者选择基因背景相似的植物种子配龄、性别、疾病严重程度和基线检查结教育背景配对受试者，研究不同教学方对，分别种植在添加或不添加某种营养果等进行配对，每对患者随机接受新药法或认知训练的效果差异通过控制个元素的土壤中通过比较每对植物的生或标准药物治疗这种设计特别适用于体差异，可以更精确地评估干预措施的长差异，精确评估该营养元素的影响，罕见疾病研究，可在有限样本中获得可实际效果排除种子质量差异带来的干扰靠结论正对照实验简介参考已知效果处理设置已知产生预期结果的对照组验证实验有效性2确认实验系统可正常工作提供比较基准3为实验结果提供参考标准正对照实验是一种在实验设计中加入已知产生预期正效应的对照组这种设计能够验证实验系统的有效性，并为结果解释提供参考框架例如，在药物筛选实验中，除了候选药物组和空白对照组外，还会设置一组含有已知有效药物的正对照组，确保实验系统能够检测到活性正对照实验设计确定实验组处理明确实验的主要变量和处理方法，确定需要研究的实验组条件这是实验设计的核心，需要基于明确的科学假设和预期结果设置负对照组设置不接受任何处理或接受安慰剂的负对照组，作为基线参考负对照组可以确定实验系统的背景值和基础反应水平选择合适的正对照选择一种已知能产生预期效应的标准处理作为正对照正对照的选择应基于公认的科学标准和先前的研究数据比对三组结果通过比较实验组、负对照组和正对照组的结果，全面评估实验处理的效果和实验系统的可靠性正对照典型案例抗生素敏感性检测在细菌抗生素敏感性测试中，实验组使用待测抗生素，负对照组使用纯溶剂，正对照组使用已知对该菌株有效的标准抗生素通过观察抑菌圈大小，可以判断待测抗生素相对于标准抗生素的有效性如果正对照组没有抑菌作用，则表明实验系统可能存在问题右图显示了一个典型的抗生素敏感性检测平板，其中央位置为细菌培养物，周围放置不同抗生素纸片清晰的抑菌圈表明抗生素对该菌株有效，而正对照组的标准抗生素产生明显抑菌圈，验证了实验系统的有效性另一个常见例子是PCR实验中的阳性对照研究者除了目标样本外，还同时扩增一个已知含有目标序列的模板作为正对照如果正对照能够产生预期的PCR产物，而样本没有，则可以确认阴性结果是真实的，而非PCR反应失败正对照在生物学应用基因编辑、转染效率对比免疫组化染色反应细胞毒性和活性测试在基因编辑或细胞转染实验中，除了目进行免疫组化染色时，除了目标组织切在药物毒性筛选实验中，使用已知毒性标基因外，还会同时转染一个已知高效片外，还会选择已知高表达目标抗原的化合物作为正对照如果正对照组细胞表达的报告基因如GFP作为正对照组织作为正对照如果正对照染色成功表现出预期的死亡率，而实验组细胞存通过观察报告基因的表达，可以判断转而实验组染色失败，则可以排除染色方活，则可以确信实验药物在测试浓度下染系统是否正常工作，为目标基因表达法本身的问题，确认是样本中抗原表达没有毒性，排除检测系统不敏感的可能或编辑效率提供参考水平低或不表达导致的结果性正对照优缺点优点缺点•验证实验系统的有效性和敏感性•某些领域缺乏公认的标准正对照•为实验结果提供参考标准和比较基线•增加实验复杂度和资源消耗•增强结果的可信度和说服力•可能需要额外的实验条件或设备•帮助识别假阴性结果•正对照选择不当可能导致误解•可以作为方法验证的质量控制•部分新兴领域难以设置合适的正对照负对照实验简介定义与目的防止伪阳性负对照是设置一组预期不会产负对照是防止实验产生伪阳性生任何效应的对照组，用于检结果的关键措施通过设置合测非特异性反应和背景信号适的负对照，可以确定实验观通过与负对照比较，可以确定察到的效应确实源于实验处观察到的效应是否为实验处理理，而非其他未控制的因素或的特异性结果，而非实验系统测量误差本身的特性基线参照负对照提供了实验系统的基线值，所有实验结果都应与这个基线进行比较正确的负对照设置是实验质量控制和结果解释的基础负对照实验设计设置无处理组加入溶剂或载体1最基本的负对照是完全不接受任何处使用实验组相同的溶剂或载体但不含理的组别活性成分盲法评估同等操作程序结果评估者不知道哪组是实验组哪组对负对照组进行与实验组完全相同的是对照组操作流程负对照典型案例在化学发光检测实验中，除了添加底物的实验组外，研究者还会设置一组不添加底物或酶的反应体系作为负对照通过测量负对照组的背景发光值，可以确定实验组的信号是否真实高于背景，避免误判低信号为阳性结果在生物转化实验中，负对照组通常包括不添加底物的组和添加底物但使用已灭活的细胞或酶的组这两种负对照可以分别检测是否存在非底物依赖的转化产物和非生物转化的化学反应产物，确保观察到的转化产物确实来自活性生物体的特异性作用负对照实验作用与必要性倍95%35%3高质量论文必含错误解释率引用率提升顶级期刊发表的实验研究中包含适当负对照未设置负对照导致结果错误解释的实验比例设计完善负对照的实验论文引用率提升幅度的比例负对照实验的主要作用是检查实验体系的可靠性并排除背景干扰它能有效防止研究者将非特异反应或背景信号误解为实验效应，增强结果的可信度如果没有合适的负对照，就无法确定观察到的效应是否真正来自实验处理负对照常见问题未设置导致结果解释偏差对照选择不当许多实验中完全忽略负对照的选择不合适的负对照物质或条设置，导致无法区分真实效应件，导致对照组本身产生非预和背景信号例如，药物筛选期效应例如，某些抗体实验实验中未设置溶剂对照，可能中使用非相关抗体作为负对将溶剂本身的细胞毒性误判为照，但该抗体可能有自身的交药物效应正确做法是同时设叉反应更好的方法是使用纯置不含药物的溶剂对照组IgG或血清作为负对照被动设置易忽略变量仅机械地设置负对照而不考虑实验的具体条件和可能的干扰因素例如，基因敲除实验中只设置空载体对照，忽略了载体本身可能的基因毒性应考虑多重负对照策略，全面评估不同因素的影响比较实验类型选择实例分析实验目标样本特点资源条件推荐类型理由比较3种肥料对水稻产量样本均质性好，数量充足有大片试验田平行对照简单直接，易实施分析影响评估2种降压药效果个体差异大，招募难资金有限交叉对照自身对照，减少样本需求研究4种培养基和3种温度实验单元有限设备制约重复次数拉丁方设计控制两个变量，节约资源对酶活性影响比较实验类型的选择应综合考虑研究目标、样本特性和资源条件例如，当研究各种肥料对农作物影响时，如果有足够的同质化试验田，平行对照是最简单有效的选择而在临床药物研究中，由于患者个体差异大且招募困难，交叉设计可以有效减少所需样本量比较实验常见误区与解决分组随机化不足问题主观选择分组导致基线不平衡解决方案使用计算机生成随机序列，实施盲法分组，确保各组基线特征可比协变量未考虑问题忽略重要混杂因素导致结果偏差解决方案事先识别关键协变量，通过分层随机化、匹配或统计调整控制其影响结果归因错误判断问题将相关性误解为因果关系解决方案设置多重对照组，排除替代解释，使用统计方法评估因果推断的可靠性总结与方法提升建议精通多种实验设计掌握各类比较实验的原理和应用场景灵活组合不同方法根据研究需要创造性地结合多种设计元素重视预实验和数据预分析通过小规模探索优化最终实验设计跨学科合作设计结合统计学和实验科学专业知识实验设计评审机制5实施前进行同行评议发现潜在问题提问与讨论学生交流典型实验疑问分享实际案例与心得探讨前沿研究方法现在是开放讨论的时间，请分享您在设欢迎分享您在研究中使用比较实验的成我们也可以讨论比较实验设计的最新发计比较实验时遇到的具体问题或困惑功案例或失败教训通过实际案例的剖展趋势，如混合设计方法、自适应实验我们可以一起探讨多种实验类型的选择析，我们可以更深入地理解不同比较实设计等前沿技术的应用这些新型方法依据、常见陷阱的规避方法，以及如何验类型的适用情境和操作注意事项，帮如何结合传统比较实验类型，在提高研根据实际研究条件选择最佳的比较实验助大家在未来的研究中做出更科学的实究效率和可靠性方面有哪些创新？设计验设计。