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１．试验设计的意义
在进行具体的试验之前， 先对与所要研究的问题有关的各个重要方面作一全面地了解和调查，从而制定出切实可行的试验方案。一个设计优良的试验方案的意义就在于它能用比较经济的人力、物力和时间，得到较为可靠的结果，准确地控制和估计误差的大小， 还可使多种试验因素包括在尽可能少的试验中，达到高效的目的。
一般来说，在试验设计中就应该明确写出以下内容：重点要考察哪些试验因素；选用什么样的设计方案控制重要的非试验因素的影响，以便有效地控制和估计试验误差；选用什么作为受试对象；试验效应应通过观测哪些指标来体现；如何根据指标的性质合理地收集试验数据； 将来处理这些数据可能需要运用哪些统计分析方法； 对于自己还不熟悉的统计方法应尽早与内行取得联系，求得帮助。在这些问题中，“试验因素、受试对象和试验效应”是试验设计中不可回避的问题，应当给予更多地关注。
２．试验设计的三要素
在统计学中，常把“试验因素、受试对象和试验效应”称为试验设计的三要素，之所以这样称呼它们，因为它们是任何一项试验研究所不可缺少的。现扼要分述如下：
所谓试验因素，就是在试验中，研究者希望着重考察的某些试验条件。如在某项化学试验中，温度是1个重要的试验条件，在不同的温度下做试验，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试验的试验因素，而把温度在各次试验中的具体取值（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（称为非处理因素）对试验结果的影响， 在试验设计时，常对重要的非试验因素（如体重或动物窝别等）作有计划地安排，便于在进行统计分析时将其作用排除，以便更准确地评介试验因素分别取不同水平时对试验结果的影响大小，这样的因素称为区组因素，如选窝作为区组因素，则不同窝就是其不同的水平。由于对试验因素和区组因素的安排和控制的方法不同，便产生了各 种不同的试验设计类型。
试验因素的性质、强度和施加方法等必须标准化， 在试验全过程中不应随便改变。试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）。
试验因素必须作用于受试对象，还需要结合专业知识确定选用什么作为本次试验的受试对象。至于本次试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（这个问题留到本节末尾再讨论）。
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、用量等因素的影响；用人作为受试对象时，若选的是某病病人， 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。
试验效应是通过试验中所选用的指标来体现的。所选用的指标与要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。
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