实验设计是以概率论与数理统计为理论基础、合理安排实验的一种方法。研究如何高效而经济地获取数据信息，科学地分析处理，从而得出正确的结论。
有效地进行科学实验，必须用科学方法来设计，通常的实验设计有如下步骤：
（1）问题的识别和问题的提出方式。将问题阐释清楚并变为可接受的题目，需要弄清有关实验目的的全部想法。因此，清晰地提出问题对更好地理解现象和最终求得解答有重大帮助。
（2）因素和水平的选择。实验者必须选择在实验中准备用来处理的因素，以及在做实验时规定这些因素的水平。
（3）响应变量的选择。在选择响应变量时，应确信这一变量真正会对所研究的过程提供有用的信息。
（4）进行试验。谨慎监视实验的过程以确保每件事情都按计划完成，将观察到的现象与数据如实、准确地记录下来。
（5）数据分析。用统计方法分析数据，使得结果和结论都是客观的，而不是主观臆断。
（6）结论和建议。根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表推理等处理归纳出一般概括和判断，并用文字和图表等方法给出总结。
一项科学合理的实验设计应该能满足：实验次数尽可能少；实验数据便于分析与处理；能得到满意的结果。同时，实验设计应该遵循以下3个主要原则：
（1）随机化原则。将实验进行随机化处理，一是可以消除或减少系统误差，使显著性检验有意义；二是有助于均匀可能出现的外来因素的效应，避免实验结果中的误差。
（2）重复原则。即本实验在相同的实验条件下可以多次重复，并得出相同的结果。这是实验的科学性的体现。
（3）局部控制原则。指在实验时采取一定的技术措施或方法来控制或降低非实验因素对实验结果的影响。
遵循实验设计中的原则，再配合相应的统计分析方法，能够最大限度地降低实验误差。
实验设计是工科类研究生的主要科研活动，此过程涉及环节众多，要求时刻本着学术研究规范与科研行为准则，认真做好实验，不可弄虚作假，如果出现问题被核实，将是非常严重的学术不端事件，可能危及职业前途。
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