ID:
45182
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
48
CFU:
6
Url:
SCIENZE BIOLOGICHE/PERCORSO COMUNE Anno: 3
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (16/09/2024 - 20/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Biostatistica è il primo corso della laurea in Biologia nel quale gli studenti si confronteranno con l’analisi dei dati biologici prodotti da un esperimento oppure raccolti in natura. L’obiettivo principale è di capire prima di tutto l’importanza della statistica nello studio dei fenomeni biologici, e di fornire quindi le basi per impostare le analisi appropriate per quantificare l’incertezza e confrontare rigorosamente diverse ipotesi. Un credito del corso verrà dedicato all’utilizzo di un semplice software multifunzionale (Excel) per l’organizzazione e la rappresentazione grafica di semplici set di dati, e per svolgere alcune analisi di base.
Ogni argomento verrà insegnato facendo riferimento ad esempi concreti, di tipo biologico, naturalistico e medico. La biostatistica è infatti un mezzo per raggiungere un fine, che è quello di studiare e capire l’ambiente e gli organismi viventi, ed è solo attraverso una comprensione e una descrizione del contesto biologico che lo studente potrà apprendere le diverse tecniche statistiche.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- Elementi di base per la sintesi e la rappresentazione di un set di dati
- Concetti di errore di campionamento e distorsione
- La statistica inferenziale e la verifica delle ipotesi
- Elementi di base per l’analisi di variabili categoriche
- La distribuzione normale e i principali test parametrici per l'analisi di variabili numeriche
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
-Sintetizzare con appropriati indici i dati raccolti in un esperimento o sul campo
-Rappresentare graficamente i dati
-Quantificare l’incertezza associata ai parametri stimati
-Svolgere test statistici di base, specifici per diversi tipi di variabili e di studi, al fine di confrontare rigorosamente ipotesi scientifiche
-Capire i limiti dell’analisi statistica e identificare quando le condizioni di applicabilità dei diversi test sono violate
-Progettare un esperimento o un campionamento in modo tale da evitare i principali errori che potrebbero in seguito inficiare l’analisi statistica.
Ogni argomento verrà insegnato facendo riferimento ad esempi concreti, di tipo biologico, naturalistico e medico. La biostatistica è infatti un mezzo per raggiungere un fine, che è quello di studiare e capire l’ambiente e gli organismi viventi, ed è solo attraverso una comprensione e una descrizione del contesto biologico che lo studente potrà apprendere le diverse tecniche statistiche.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- Elementi di base per la sintesi e la rappresentazione di un set di dati
- Concetti di errore di campionamento e distorsione
- La statistica inferenziale e la verifica delle ipotesi
- Elementi di base per l’analisi di variabili categoriche
- La distribuzione normale e i principali test parametrici per l'analisi di variabili numeriche
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
-Sintetizzare con appropriati indici i dati raccolti in un esperimento o sul campo
-Rappresentare graficamente i dati
-Quantificare l’incertezza associata ai parametri stimati
-Svolgere test statistici di base, specifici per diversi tipi di variabili e di studi, al fine di confrontare rigorosamente ipotesi scientifiche
-Capire i limiti dell’analisi statistica e identificare quando le condizioni di applicabilità dei diversi test sono violate
-Progettare un esperimento o un campionamento in modo tale da evitare i principali errori che potrebbero in seguito inficiare l’analisi statistica.
Prerequisiti
Non sono previste propedeuticità. Sono richiesti gli strumenti di base logico-matematici acquisiti in qualsiasi scuola secondaria di secondo grado.
Metodi didattici
Il corso è organizzato in 40 ore di didattica frontale, durante le quali il docente impartirà le lezioni e svolgerà anche test statistici alla lavagna applicati a semplici data set di ambito biologico, e 8 ore dedicate all’utilizzo di Excel. Le ore di pratica con Excel verranno svolte in aula, e gli studenti potranno utilizzare i loro computer portatili o tablet. Il docente metterà a disposizione anche un certo numero di portatili per chi non dovesse averne uno proprio).
Verifica Apprendimento
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18). I due appelli di fine-corso sono scritti, e includono domande a scelta multipla o che richiedono brevi calcoli (circa 15), due o tre brevi casi studio dove è richiesta l’applicazione di un test statistico e due-tre domande inerenti all’uso di Excel. Gli altri 4 appelli durante l’anno (giugno, luglio e due in settembre) sono generalmente orali. Durante l’esame orale, come nel testo dell’esame scritto, il docente verificherà l’apprendimento sia dei concetti teorici che della loro applicazione a semplici analisi di dati.
Testi
Analisi Statistica dei Dati Biologici. Michael C. Whitlock & Dolph Schluter. Seconda edizione italiana condotta sulla terza edizione americana, Zanichelli. 2022.
Contenuti
Il corso prevede 48 ore di didattica, ci cui 8 di esercitazioni mediante il foglio elettronico Excel. Il corso sarà accompagnato da molti esercizi durante i quali lo studente applicherà ad esempi di ambito biologico i metodi statistici imparati.
PARTE INTRODUTTIVA (circa 15 ore)
Statistica e campioni
Popolazioni e campioni. Il campionamento casuale. Correttezza e precisione. Tipi di variabili. Studi osservazionali e sperimentali, variabili di confondimento. Il contributo dei biologi allo sviluppo delle tecniche statistiche.
Basi di statistica descrittiva
Distribuzioni di frequenza. Istogrammi e diagrammi a barre. Visualizzare graficamente più variabili. Indici di posizione e indici di dispersione.
I concetti di base della statistica inferenziale
Distribuzione campionaria. Incertezza di una stima e il concetto di intervallo di confidenza. Basi di probabilità. Regole della somma e del prodotto di probabilità. Test di ipotesi. Il p-value. Distribuzione nulla. Errori di primo e di secondo tipo. Test bilaterali e unilaterali. Significatività statistica e biologica. Pseudoreplicazione.
TEST E ANALISI (circa 25 ore)
L’analisi dei dati di frequenza
Distribuzione binomiale e test binomiale. Errori nella stima delle proporzioni. La statistica test chi quadrato e la sua distribuzione. Il test del chi-quadrato e le sue assunzioni. Test sulla distribuzione di Poisson. Test sull’associazione tra variabili categoriche. Odds ratio.
Inferenze variabili con distribuzione normale
La distribuzione normale e normale standardizzata. Distribuzione della media campionaria e teorema del limite centrale. La statistica test t e la sua distribuzione. Il test t applicato ad un campione, a due campioni e a dati appaiati. L’ANOVA e il confronto tra medie di più di due gruppi. Accenni all'analisi della varianza a due criteri di classificazione Le assunzioni del test t e dell’ANOVA. Analisi della correlazione e della regressione.
Alternative ai test che assumo la distribuzione normale dei dati
Trasformazione dei dati. Test non parametrici. Test dei segni. Test di Mann-Whitney. Assunzioni dei test non parametrici.
Basi di disegno sperimentale e strategia del campionamento
Come ridurre la distorsione e l’errore di campionamento. La scelta della dimensione campionaria. Il problema dei test multipli. Errori durante gli esperimenti e durante l’analisi dei dati.
PARTE INTRODUTTIVA (circa 15 ore)
Statistica e campioni
Popolazioni e campioni. Il campionamento casuale. Correttezza e precisione. Tipi di variabili. Studi osservazionali e sperimentali, variabili di confondimento. Il contributo dei biologi allo sviluppo delle tecniche statistiche.
Basi di statistica descrittiva
Distribuzioni di frequenza. Istogrammi e diagrammi a barre. Visualizzare graficamente più variabili. Indici di posizione e indici di dispersione.
I concetti di base della statistica inferenziale
Distribuzione campionaria. Incertezza di una stima e il concetto di intervallo di confidenza. Basi di probabilità. Regole della somma e del prodotto di probabilità. Test di ipotesi. Il p-value. Distribuzione nulla. Errori di primo e di secondo tipo. Test bilaterali e unilaterali. Significatività statistica e biologica. Pseudoreplicazione.
TEST E ANALISI (circa 25 ore)
L’analisi dei dati di frequenza
Distribuzione binomiale e test binomiale. Errori nella stima delle proporzioni. La statistica test chi quadrato e la sua distribuzione. Il test del chi-quadrato e le sue assunzioni. Test sulla distribuzione di Poisson. Test sull’associazione tra variabili categoriche. Odds ratio.
Inferenze variabili con distribuzione normale
La distribuzione normale e normale standardizzata. Distribuzione della media campionaria e teorema del limite centrale. La statistica test t e la sua distribuzione. Il test t applicato ad un campione, a due campioni e a dati appaiati. L’ANOVA e il confronto tra medie di più di due gruppi. Accenni all'analisi della varianza a due criteri di classificazione Le assunzioni del test t e dell’ANOVA. Analisi della correlazione e della regressione.
Alternative ai test che assumo la distribuzione normale dei dati
Trasformazione dei dati. Test non parametrici. Test dei segni. Test di Mann-Whitney. Assunzioni dei test non parametrici.
Basi di disegno sperimentale e strategia del campionamento
Come ridurre la distorsione e l’errore di campionamento. La scelta della dimensione campionaria. Il problema dei test multipli. Errori durante gli esperimenti e durante l’analisi dei dati.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
SCIENZE BIOLOGICHE
Laurea
3 anni
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Persone
Persone
Docenti di ruolo di Ia fascia
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