实验设计的三要素

在统计学中，常把“实验因素、受试对象和实验效应”称为实验设计的三要素，之所以这样称呼他们，因为他们是任何一项实验研究所不可缺少的。现扼要分述如下：

其一，实验因素。所谓实验因素，就是在实验中，研究者希望着重考察的某些实验条件。如在某项化学实验中，温度是一个重要的实验条件，在不同的温度下做实验，其反应和最终的产物可能很不相同。在统计学上，习惯把温度称为此项实验的实验因素，而把温度在各次实验中的具体取值（如，20℃、40℃、60℃等）称为温度这个因素的不同水平。

为了尽可能减少各组受试对象的自身条件（称为非实验因素）对实验结果的影响，在实验设计时，常对重要的非实验因素（如体重或动物窝别等）作有计划的安排，便于在进行统计分析时，将其作用排除，以便更准确地评价实验因素取不同水平时，对实验结果的影响大小，这样的因素称为区组因素，如选“窝”作为区组因素，则不同窝就是不同的水平。由于对实验因素和区组因素的安排和控制的方法不同，便产生了各种不同的实验设计类型。

实验因素的性质、强度和施加方法等必须标准化，在实验全过程中不应随便改变。实验因素的性质可分为物理的（如针刺、射线、理疗等）、化学的（如药物、毒物等）和生物的（如细菌、病毒等）。

其二，受试对象。实验因素的承受者被称为受试对象。实验因素必须作用于受试对象，这就需要结合专业知识确定选用什么作为本次实验的受试对象。至于本次实验应当用多少受试对象，仍需结合专业知识和估计样本大小方面的统计知识来确定。

受试对象的同质性必须予以重视。用动物作为受试对象时，要注意种属、品系、年龄、性别、窝别、体重、营养和健康状况等因素的影响；用样品作为受试对象时，要注意品种、批号、有效期和用量等因素的影响；用人作为受试对象时，若选的是某病患者，则应注意正确诊断、正确分期和病情的正确判断；若选的是正常人，他们至少应该没有与所研究的问题有关的疾病。在设计实验时，还应特别注意不要违反伦理道德和设法提高受试者的“依从性”。

其三，实验效应。实验效应就是实验因素作用于受试对象后产生的效果，它是通过实验中所选用的指标来体现的。所选用的指标要与反映的问题之间应具有较高的关联性，判断指标取值大小时，应具有较高的客观性、特异性、灵敏性和精确性。因此，在选用指标时，应尽量多选定量指标或少数量化起来较为方便的定性指标。