实验设计的三大原则是指对照、随机和重复。原由Fisher氏提出，现被普遍接受。

1．对照  一般来说，实验都应有实验组（处理组）和对照组，对照组与实验组具有同等重要的意义。这是因为在实验中很难避免非实验因素的干扰而造成误差。用对照组的方法能比较有效地消除各种非实验因素的干扰所造成的误差。对照可分为：

（1）空白对照  不对受试对象作任何处理的对照。

（2）假处理对照（实验对照）  不进行实验特定的处理，其余处理相同。

（3）自身对照  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地减少抽样误差，应考虑处理的后效应问题。

（4）标准处理（阳性对照）  用现有的标准方法或典型同类药物作为对照。

（5）相互对照  处理组间互为对照。

（6）历史对照  用以往的研究结果或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，动物实验一般不采用。

2．随机化  随机含有是随机遇而定，也就是指被研究的样本是由总体中任意抽取的，即在抽取时要使每一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。

在实验中，对照组与实验组除某种特定处理因素不同外，其他非特定因素最好是完全一样、均衡。事实上完全一致和绝对均衡是不可能的，只做到基本上的一致和均衡，这主要通过随机抽样来完成。

随机抽样方法很多，如抽签法、摸球法等，也可查随机数字来确定。

3．重复  每一实验应有足够数量的例数和重复数，样本所含的数目越大或重复的次数越多，则越能反映机遇变异的客观真实情况，因此重复可反映实验结果的可靠性。但是样本例数很多或实验重复次数很大，非但在实验上有一定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。

实验结果的重现率至少要超过95%，这样做出假阳性的错误判断的可能性小于5%(P<0.05)。如果一定数量的样本就能获得P<0.05水平的实验，当然要比过量样本获得P<0.05的实验更可取。决定样本的例数取决于：

（1）处理效果  效果越明显所需重复数越小；

（2）实验误差  误差越小所需样本数减少；

（3）抽样误差  样本的个体差异越小，反映越一致，所需样本数就小；

（4）资料性质  计数资料样本数要多些，计量资料则相应减少。