實驗設計 

一、實驗設計的意義

實驗設計是科學研究計劃內關于研究方法與步驟的一項內容。在醫學科研工作中，無論實驗室研究、臨床療效觀察或現場調查，在制訂研究計劃時，都應根據實驗的目的和條例，結合統計學的要求，針對實驗的全過程，認真考慮實驗設計問題。一個周密而完善的實驗設計，能合理地安排各種實驗因素，嚴格地控制實驗誤差，從而用較少的人力、物力和時間，最大限度地獲得豐富而可靠的資料。反之，如果實驗設計存在著缺點，就可能造成不應有的浪費，且足以減損研究結果的價值。總之，實驗設計是實驗過程的依據，是實驗數據處理的前提，也是提高科研成果質量的一個重要保證。

眾所周知，科研工作者在進行醫藥方面的科學研究之前，需要制定完善的統計研究設計方案，那么什么樣的設計方案才稱得上是完善的呢？一般來說，完善的設計方案需具備以下幾個條件：實驗所需的人力、物力和時間資源；實驗設計的“三要素”和“六原則”均符合專業和統計學要求，對實驗數據的收集、整理、分析等有一套規范的規定和正確的方法。而其中準確把握統計研究設計的“三要素和六原則”，是科學實驗設計的核心。

二、實驗設計的“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系到實驗實施的難度，以及別人對實驗新穎性和創新性的評價。一個完整的實驗設計中所需實驗材料的總數稱為樣本含量。最好根據特定的設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計進行有計劃的安排，從而能夠科學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稱為實驗誤差。最好通過一些預實驗，初步篩選實驗因素并確定取哪些水平較合適，以免實驗設計過于復雜，實驗難以完成。

    3．實驗效應：實驗因素取不同水平時在實驗單位上所產生的反應稱為實驗效應。實驗效應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。要結合專業知識，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試紙上的數值）或主觀指標（對一些定性指標的判斷上），一定要事先規定讀取數值的嚴格標準，只有這樣才能準確地分析自己的實驗結果，從而也大大提高了自己實驗結果的可信度。

三、實驗設計的“六原則”

1. 隨機原則：即運用“隨機數字表”實現隨機化；運用“隨機排列表”實現隨機化；運用計算機產生“偽隨機數”實現隨機化。盡量運用統計學知識來設計自己的實驗，減少外在因素和人為因素的干擾。

2. 對照原則：空白對照組的設立——只有通過對照的設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立一一這種對照形式應慎用，其對比的結果僅供參考，不能作為推理的依據；多種對照形式同時并存。

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

4. 平衡原則：一個實驗設計方案的均衡性好壞，關系到實驗研究的成敗。應充分發揮具有各種知識結構和背景的人的作用，群策群力，方可有效地提高實驗設計方案的均衡性。在實驗設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。適當的空缺是非常必要的，只有這樣才能富有彈性的實施實驗計劃，并不斷地調整好自己的實驗進度。

6. 最經濟原則：不論什么實驗，都有它的最優選擇方案，這包括在資金的使用上，也包括人力時間的損耗上，必要時可以預測一下自己實驗的產出和投入的比值，這個比值越大越好，當然是以你所擁有的實驗條件作基礎的。