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三、实验设计的基本原则
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实验设计除了对实验对象、处理因素、观察指标做出合理的安排以外，还必须遵循实验设计的四个原则，即对照原则、随机原则、重复原则和均衡原则。
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1．对照原则
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有比较才有鉴别，对照是比较的基础。所谓对照就是要设立参照物，在实验分组时必须设立处理组和对照组。对照原则要求处理组和对照组除了处理因素外其他可能影响实验的因素应力求一致。对照形式有：
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（1）空白对照，又称正常对照，指不对受试对象做任何处理的对照。例如，实验组动物给药，而对照组动物不给药。
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（2）假处理对照，又称实验对照，指不进行实验特定的处理，其余处理相同的对照。例如，实验组动物做手术摘除卵巢，假处理对照组的动物只做开腹手术再缝合，而不摘除卵巢。
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（3）自身对照，指对照与处理在同一受试对象中进行，这种对照可以最大限度的减少抽样误差，但应考虑处理的后效应问题。
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（4）组间对照，又称互相对照，指处理组间互为对照。
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（5）标准对照，又称阳性对照，指用标准值或正常值作为对照。
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（6）历史对照，指用以往的研究结果或者历史文献资料为对照。但由于时间、地点和条件不同，差异相当大，动物实验中一般不用此方法。
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2．随机原则
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随机原则是指被研究的样本是从总体中随机抽取的，即在抽取时要使每一个样本有同等机会被抽取。随机抽样是缩小抽样误差的基本方法。随机抽样的方法很多，如抽签法、摸球法等，也可以查随机数字表来确定。
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3．重复原则
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重复是保证实验结果可靠性的重要措施。每一实验都应有足够数量的例数和重复次数，样本所含的数目越大或重复的次数越多，则越能反映给予变异的客观真实情况。但是样本例数很多或者实验重复次数很大，不但在实验上有一定的困难，而且也是不必要的。实验设计就是要使样本的重复次数减少到不影响实验结果的最小限度。
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4．均衡原则
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均衡即指各处理组非实验因素的条件基本一致，以消除其影响。
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四、常用的几种实验设计方法
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1．完全随机设计
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完全随机设计（completely random design）仅仅涉及一个处理因素（但可为多水平），故又称单因素设计。它是将受试对象随机分配到各个处理组中，观察实验效应。各个处理组例数可以相等，也可以不等，相等时效率更高。本设计的优点是简单易行，缺点是只能分析一个因素，不能分析多因素之间的关系。仅考察某因素的一个特定水平，需要给出定量观测值的标准值或理论值，方可进行假设检验。
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2．配对设计
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配对设计（paired design）是将受试对象按照一定条件配成对子，再随机分配每对中的两个受试对象到不同的处理组。配对设计的特点：数据成对出现，每对数据测自同一个个体（自身配对设计）、同一个来源的两个个体（同源配对设计）、条件相近的两个个体（条件相近者配对设计）。配对的两个数据分别在处理因素的两个不同水平作用下测得，用其差值的大小反映两种处理之间效应之差的大小。配对设计的缺点是在配对的挑选过程中，容易损失样本含量，并延长实验时间，对子之间的条件易发生变化。
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配对的因素是影响实验效应的主要非处理因素。例如将窝别、性别相同，体重相近的两个动物配成对子，人类实验中常将性别相同、年龄相近的两个人配成对子，这样可以提高各处理组间的均衡性。配对设计适用于：一个因素具有两个水平时的情况：⑴“不处理”与“处理”时，适合用自身配对设计；⑵“处理1”与“处理2”，若是无创伤性处理，可用自身配对设计，也可用两两形式的配对设计；若是有创伤性处理，只用于两两种形式的配对设计。
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