完善的實驗設(shè)計方案具備以下要素：實驗所需的人力、物力和時間資源；對實驗數(shù)據(jù)的收集、整理、分析等有一套規(guī)范的規(guī)定和正確的方法。而其中準確把握統(tǒng)計研究設(shè)計的“三要素和六原則”，是科學(xué)實驗設(shè)計的核心。

一、實驗設(shè)計的“三要素”

1、實驗對象：

    實驗所用的材料即為實驗對象。如用小鼠做實驗，小鼠就是本次實驗的實驗對象，或稱為受試對象。實驗對象選擇的合適與否直接關(guān)系到實驗實施的難度，以及別人對實驗新穎性和創(chuàng)新性的評價。一個完整的實驗設(shè)計中所需實驗材料的總數(shù)稱為樣本含量。較好根據(jù)特定的設(shè)計類型估計出較合適的樣本含量。樣本過大或過小都有弊端。

2、實驗因素：

    所有影響實驗結(jié)果的條件都稱為影響因素，實驗研究的目的不同，對實驗的要求也不同。影響因素有客觀與主觀，主要與次要因素之分。研究者希望通過研究設(shè)計進行有計劃的安排，從而能夠科學(xué)地考察其作用大小的因素稱為實驗因素(如藥物的種類、劑量、濃度、作用時間等);對評價實驗因素作用大小有一定干擾性且研究者并不想考察的因素稱為區(qū)組因素或稱重要的非實驗因素(如動物的窩別、體重等);其他未加控制的許多因素的綜合作用統(tǒng)稱為實驗誤差。較好通過一些預(yù)實驗，初步篩選實驗因素并確定取哪些水平較合適，以免實驗設(shè)計過于復(fù)雜，實驗難以完成。

3、實驗效應(yīng)：

    實驗因素取不同水平時在實驗單位上所產(chǎn)生的反應(yīng)稱為實驗效應(yīng)。實驗效應(yīng)是反映實驗因素作用強弱的標志，它必須通過具體的指標來體現(xiàn)。要結(jié)合專業(yè)知識，盡可能多地選用客觀性強的指標，在儀器和試劑允許的條件下，應(yīng)盡可能多選用特異性強、靈敏度高、準確可靠的客觀指標。對一些半客觀(比如讀pH試紙上的數(shù)值)或主觀指標(對一些定性指標的判斷上)，一定要事先規(guī)定讀取數(shù)值的嚴格標準，只有這樣才能準確地分析自己的實驗結(jié)果，從而也大大提高了自己實驗結(jié)果的可信度。

二、實驗設(shè)計的“六原則”

1、隨機原則：

    即運用“隨機數(shù)字表”實現(xiàn)隨機化;運用“隨機排列表”實現(xiàn)隨機化;運用計算機產(chǎn)生“偽隨機數(shù)”實現(xiàn)隨機化。盡量運用統(tǒng)計學(xué)知識來設(shè)計自己的實驗，減少外在因素和人為因素的干擾。

2、對照原則：

     空白對照組的設(shè)立——只有通過對照的設(shè)立我們才能清楚地看出實驗因素在當中所起的作用。當某些處理本身夾雜著重要的非處理因素時，還需設(shè)立僅含該非處理因素的實驗組為實驗對照組;歷史或中外對照組的設(shè)立一一這種對照形式應(yīng)慎用，其對比的結(jié)果僅供參考，不能作為推理的依據(jù);多種對照形式同時并存.

3、重復(fù)原則：

    所謂重復(fù)原則，就是在相同實驗條件下必須做多次獨立重復(fù)實驗。一般認為重復(fù)5次以上的實驗才具有較高的可信度。

4、平衡原則：

    一個實驗設(shè)計方案的均衡性好壞，關(guān)系到實驗研究的成敗。應(yīng)充分發(fā)揮具有各種知識結(jié)構(gòu)和背景的人的作用，群策群力，方可有效地提高實驗設(shè)計方案的均衡性。在實驗設(shè)計的過程中要注意時間上的分配，只有在時間上分配好了，才不會出現(xiàn)一段時間特別忙而一段時間特別閑的情況。

5、彈性原則：

    所謂空格，指的是在時間分配圖上留有空缺。適當?shù)目杖笔欠浅１匾?，只有這樣才能富有彈性的實施實驗計劃，并不斷地調(diào)整好自己的實驗進度。

6、較經(jīng)濟原則：

    不論什么實驗，都有它的較優(yōu)的選擇方案，這包括在資金的使用上，也包括人力時間的損耗上，必要時可以預(yù)測一下自己實驗的產(chǎn)出和投入的比值，這個比值越大越好，當然是以你所擁有的實驗條件作基礎(chǔ)的。