A Brief Introduction to Biostatistics

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出版者:Prentice-Hall
作者:Jerrold H. Zar
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2008-03-28
价格:0
装帧:Paperback
isbn号码:9780139444555
丛书系列:
图书标签:
  • 生物统计学
  • 统计学
  • 医学统计学
  • 流行病学
  • 公共卫生
  • 数据分析
  • 统计方法
  • 生物医学
  • 研究方法
  • 入门教材
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具体描述

深入探索:现代生物学研究的基石——《生物统计学导论》 (注:此简介旨在勾勒一本全面、深入、面向现代生物学研究的“生物统计学导论”的核心内容与价值, 完全不涉及或提及您提供的书名《A Brief Introduction to Biostatistics》中的具体内容,而是侧重于构建一个假想的、内容详实的、符合行业高标准的教材或专著的介绍。 ) --- 导言:跨越鸿沟——从数据到洞察的桥梁 在当今科学飞速发展的时代,生物学已不再是单纯的观察与描述,而是深度依赖于精确量化、严谨建模和统计推断的前沿学科。从基因组测序的庞大数据海洋,到临床试验中对药物疗效的精细评估,再到生态学中复杂系统动态的模拟预测,生物统计学已经成为驱动现代生物医学和生命科学研究不可或缺的核心工具。 本书《生物统计学导论》(为行文方便,下文将使用此代称来指代一本高质量的生物统计学著作),旨在为生命科学领域的学生、研究人员以及从业者,构建一座坚实可靠的桥梁,使他们能够熟练地驾驭数据,并将其转化为具有生物学意义的、可信赖的科学结论。我们深刻认识到,许多研究者拥有卓越的生物学专业知识,但在面对复杂的实验设计、非正态分布的数据、生存分析的挑战或高维数据的建模时,往往感到力不从心。本书的目的正是要系统地、直观地解决这些痛点。 第一部分:统计思维与数据准备的基石 本部分着重于培养读者正确的统计思维模式,并为后续复杂的分析打下坚实的数据基础。 1.1 统计学在生命科学中的角色与伦理 我们将首先界定生物统计学的核心职能:描述变异性、量化不确定性以及进行推断。深入探讨统计学在科学发现过程中的地位,并详细阐述数据收集、报告和分析中的关键伦理考量,特别是针对人类受试者和动物实验数据的处理原则。 1.2 描述性统计与数据可视化 本书详细介绍了集中趋势、离散程度和分布形态的度量方法,重点关注如何选择最适合特定生物学数据的描述性统计量(例如,在处理非对称的分子浓度数据时,应优先考虑中位数而非均值)。在数据可视化方面,我们超越了基本的柱状图和饼图,深入探讨了直方图、箱线图(Box Plot)、小提琴图(Violin Plot)以及热力图(Heatmap)在揭示数据结构、识别异常值和展示多变量关系中的效用。 1.3 概率论基础与随机变量 为了理解推断的逻辑,读者需要掌握核心的概率概念。本章精炼了条件概率、贝叶斯定理在疾病诊断中的应用,并详尽阐述了生物学中常见的随机变量分布:二项分布、泊松分布(适用于稀有事件计数,如突变率或微生物数量)以及正态分布。特别强调了中心极限定理(Central Limit Theorem)在统计推断中的普适性与重要性。 第二部分:推断统计学——从样本到群体的科学判断 这是本书的核心部分,聚焦于如何利用样本数据对更广泛的生物学群体做出可靠的结论。 2.1 抽样分布与参数估计 本章详细讲解了点估计和区间估计的原理,特别是置信区间(Confidence Interval)的构建与生物学意义的解读。我们强调了置信区间的宽度与研究设计、样本量之间的关系,并指导读者如何批判性地评估报告中声称的“精确性”。 2.2 假设检验的逻辑框架 我们将假设检验的流程分解为清晰的步骤:提出零假设与备择假设、选择检验统计量、确定显著性水平 ($alpha$)、计算P值,以及做出统计决策。我们力求用直观的类比来解释P值的真正含义,并严肃讨论“统计显著性”与“生物学重要性”之间的差异。 2.3 经典参数检验:t检验与方差分析(ANOVA) 本书对单样本t检验、独立样本t检验和配对样本t检验进行了详尽的数学推导和实际操作指导。更进一步,我们系统地介绍了单因素、双因素及重复测量方差分析(Repeated Measures ANOVA)在处理多组别比较和重复测量实验设计中的应用,并重点讲解了事后多重比较(Post-hoc tests)的选择策略,例如Tukey HSD和Bonferroni校正,以控制I类错误。 第三部分:非参数方法与关联性分析 生物学数据往往不服从正态分布,或者数据类型为等级或名义变量。本部分提供了处理这类复杂情况的强大工具。 3.1 非参数统计方法 当数据分布未知或样本量过小,无法满足参数检验的前提条件时,非参数检验是最佳选择。我们将介绍Wilcoxon秩和检验(Mann-Whitney U检验的替代)、Kruskal-Wallis 检验(ANOVA的替代)以及Spearman等级相关系数,并明确指出何时应优先选择这些方法。 3.2 相关性与回归分析 I:线性模型 本章深入探讨了变量间线性关系的建模。我们从皮尔逊相关系数(Pearson’s $r$)开始,过渡到简单线性回归和多元线性回归。重点在于回归系数的解释(斜率的生物学含义)、模型的拟合优度($R^2$的局限性)以及诊断性残差分析,确保模型假设得到满足。 第四部分:高级模型与特殊数据类型 随着研究复杂性的增加,需要更精细的统计工具来揭示潜在的机制。 4.1 关联分析:卡方检验与逻辑回归 针对分类数据(例如疾病状态、治疗反应),本书详细阐述了卡方检验(Chi-square Test)和Fisher精确检验在分析列联表中的应用。在此基础上,我们引入了逻辑回归(Logistic Regression),这是预测二元结果(如生/死、患/未患)的基石。重点讲解了比值比(Odds Ratio, OR)的计算、解释及其置信区间的构建。 4.2 生存分析(Survival Analysis) 在临床研究和疾病进展研究中,时间至事件数据至关重要。本章将生存分析的理论基础——删失数据(Censoring)——介绍给读者。我们将系统讲解Kaplan-Meier曲线的绘制与解释、Log-Rank检验的原理,并深入探讨Cox比例风险模型(Cox Proportional Hazards Model),理解风险比(Hazard Ratio, HR)在评估治疗效果或预后因素时的核心价值。 4.3 实验设计原理 统计的有效性始于设计。本部分强调了预先规划的重要性,包括如何确定所需的样本量(Power Analysis)以避免“假阴性”结果。我们将比较不同设计方案的优劣,例如随机对照试验(RCTs)、交叉设计(Crossover Designs)以及配伍设计(Matching Designs),确保实验能够在资源允许的范围内,最大限度地获得可靠的证据。 结语:精通工具,服务科学 本书不仅是统计公式的汇编,更是一本指导研究者如何进行“负责任的数据科学”的实践指南。我们采用大量的真实生物学案例进行贯穿讲解,并提供主流统计软件(如R或Python中的特定库)的操作步骤,确保读者能够立即将所学知识应用于实际研究。掌握这些工具,意味着研究者能够更有效地评估文献、设计出更具说服力的实验,最终推动生命科学的进步。

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用户评价

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这本书的章节组织和知识点推进的逻辑性,在我看来存在明显的断裂感。它在开篇部分花费了大量的篇幅来详述描述性统计——均值、中位数、标准差的计算方式,以及图形展示,占用了相当大的比例。随后,当它终于转入推断性统计的核心内容,如参数估计和假设检验时,过渡显得异常仓促和生硬。感觉就像是前半部分是一本为初中生准备的《数据入门》,而后半部分突然跳跃到了研究生级别的《高级推断》。特别是对于回归分析的介绍,从线性回归的简单形式突然跨越到广义线性模型(GLM)的提及,中间缺失了对模型假设深入检验(如残差分析的系统性介绍)的桥梁性内容。读者在学习完线性回归后,如果试图直接跳到生存分析或混合效应模型,会发现自己缺乏必要的铺垫知识,比如对异方差的深入理解和处理技巧。这种结构上的不均衡,使得全书的学习体验呈现出一种“高开低走”的状态:开篇冗余,核心部分支撑不足,最终无法形成一个结构严谨、层层递进的知识体系。如果能重新平衡描述性统计与推断性统计的篇幅,并确保每个统计工具都有其应有的前置知识铺垫,这本书的价值将大大提升。

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我对本书在生物统计学伦理和数据解读的批判性思维培养方面感到非常失望。统计学不单单是一套计算方法,它更是关乎如何科学、公正地解释生物学发现的关键。然而,这本书在讨论p值和置信区间时,似乎将其神圣化了,只是机械地传授如何计算和报告它们,却很少触及当下学术界对“p值滥用”的深刻反思。例如,书中没有深入讨论“显著性”与“临床意义”之间的鸿沟,也没有探讨在样本量过大时,即使微小的、不具临床价值的差异也可能得到统计学上的显著性。对于如何构建更稳健的研究设计以避免偏倚,以及如何透明地报告数据分析流程以增强可重复性,这些当代科研伦理的基石内容,在本书中几乎找不到影子。我需要一本能够教会我如何警惕统计陷阱、如何质疑研究结论的“侦探指南”,而不是一本只告诉我“如何得出结论”的“说明书”。这种对方法论背后的哲学和伦理考量视而不见的做法,使得本书的教育价值大打折扣,培养出的很可能是只会套用公式的“数据操作员”,而非具备独立科学判断力的研究人员。

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这本关于生物统计学的导论,初看起来似乎提供了一个坚实的起点,但深入阅读后,我发现它更像是一张地图的目录,而非真正的探索指南。作者在开篇部分对统计学的基本概念进行了概述,试图用一种看似通俗易懂的方式来引入诸如随机变量、概率分布和假设检验等核心思想。然而,这种“通俗”的背后,往往掩盖了对这些概念深层机制的解释不足。例如,当涉及到中心极限定理时,描述非常简洁,仅仅提到了“样本均值的分布会趋于正态”,但对于为什么会这样,以及它在实际生物学研究中意味着什么,都没有给出足够的篇幅去阐述。读者如果缺乏扎实的数学背景,很容易停留在表面的理解,无法真正掌握如何应用这些工具。更令人沮丧的是,书中对不同统计检验背后的假设条件描述得过于笼统,例如t检验和方差分析的适用性边界划分模糊不清,这在实际处理真实数据集时会造成极大的困惑。我感觉作者更侧重于“是什么”,而不是“为什么”和“如何做”。对于想要从零开始建立起严谨统计思维的初学者来说,这本导论提供的理论支撑显得有些单薄,更像是一本工具手册的说明书,而非一本引导思考的教材。它似乎默认了读者已经具备一定的数学直觉,否则,很多推导过程和结论的跳跃性会让人感到措手不及,很难构建起一个连贯的知识体系来指导未来的生物医学研究实践。

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对于一个渴求在生物医学领域应用统计学工具的实践者而言,这本书在案例分析的深度和广度上表现得尤为不足。它似乎更钟情于使用教科书式的、高度简化的“虚拟”数据集来进行示例讲解,例如“某药A与某药B在小鼠身上的平均疗效差异”。这些理想化的例子虽然易于理解统计公式的运作,却完全脱离了真实生物实验中数据的不对称性、缺失值处理、混杂变量控制以及数据异质性等复杂问题。我期待能看到更多关于如何处理真实临床试验数据、基因表达谱分析中的多重比较校正、或者流行病学研究中时间序列数据的分析思路。然而,书中对这些进阶应用场景的讨论几乎是蜻蜓点水,或者干脆缺失了。当真正面对一个包含上千个观测值和数十个协变量的真实数据集时,读者会发现这本书提供的“工具箱”里缺少了扳手和螺丝刀,只有一些理论上的锤子和钳子。这使得从书本知识到实际操作的跨越,变成了一个巨大的鸿沟。缺乏对主流统计软件(如R或SAS)操作流程的整合描述,也进一步削弱了其作为一本实用指南的价值,使得读者必须在学习理论的同时,另辟蹊径去摸索软件层面的实现路径。

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这本书的排版和插图设计,坦白说,给人一种上世纪末学术资料的复古感,但这种“复古”并未带来沉稳的学术气息,反而常常使信息传递效率低下。图表方面,我观察到一些关键的统计图形,比如生存分析中的Kaplan-Meier曲线,其坐标轴标签往往不够清晰,字体大小和图例的对比度也偏低,这使得在快速浏览或需要进行精确数据点识别时,必须花费额外的精力去辨认。更要命的是,许多公式的呈现方式显得非常拥挤,缺乏足够的留白来区分不同的变量和操作符,这对于阅读理解构成了不小的障碍。我记得有一段关于回归模型拟合优度评估的描述,作者在一个紧凑的段落里塞进了R平方、调整后R平方以及AIC/BIC的定义,但由于版面限制,符号的上下标经常挤在一起,导致我不得不反复对照书后的术语表才能确定某个希腊字母究竟代表什么参数。这种视觉上的疲劳,无疑会大大降低学习的积极性。如果作者能够在图文排版上投入更多现代化的设计思维,确保每一个图表都能够独立、清晰地传达信息,而不是成为阅读流程中的绊脚石,这本书的易读性会得到极大的提升。现有的状态,更像是一份赶在截稿日期前匆忙付印的讲义集,而不是一本精心打磨的教科书。

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