實驗性研究設(shè)計主要用于實驗設(shè)計和臨床試驗設(shè)計之中。若按設(shè)計中涉及到的因素個數(shù)多少來劃分，可分為單因素設(shè)計和多因素設(shè)計兩大類，每一類中又可細分為具體的設(shè)計類型。單因素設(shè)計類型中一般包括“單組設(shè)計”、“配對設(shè)計”、“成組設(shè)計”和“單因素多水平設(shè)計”4類；多因素設(shè)計類型一般包括“配伍組設(shè)計”、“無重復(fù)實驗的雙因素設(shè)計”、“拉丁方設(shè)計”、“交叉設(shè)計”、“析因設(shè)計”、“含區(qū)組因素的析因設(shè)計”、“重復(fù)測量設(shè)計”、“正交設(shè)計”和“均勻設(shè)計”等。

2.5.2.1　單組設(shè)計的概況

所考察的實驗因素只取一個水平，通常是在一個特定的條件下，只觀測1組受試對象。如果只有一個定量的觀測指標，就只有1組數(shù)據(jù)；如果有k個定量的觀測指標，就有k組數(shù)據(jù)。其要點是：對這種資料進行統(tǒng)計分析時，必須給出標準值或理論值或總體均數(shù)。

2.5.2.2　配對設(shè)計的概況

全部實驗數(shù)據(jù)以成對的方式出現(xiàn)，同1對中的兩個數(shù)據(jù)，要么來自同一個個體（稱為自身配對設(shè)計），要么來自相同的母體（稱為同源配對設(shè)計），要么來自條件相近的兩個個體（稱為條件相近者配對設(shè)計）。如果一個實驗因素的兩個水平中，有一個是空白對照，另一個是真實的處理，則可采用配對條件最嚴的自身配對設(shè)計；如果一個實驗因素的兩個水平都是真實的處理，當易于獲得多對同源的受試對象時，應(yīng)首選同源配對設(shè)計；反之，可考慮選用配對條件最差的、條件相近者配對設(shè)計。但能否采用最后一種配對設(shè)計，要根據(jù)具體情況而定，千萬不要生搬硬套。若很難找到合適的配對條件（指各種重要的非處理因素），就應(yīng)改用下面的成組設(shè)計。由此可見，配對設(shè)計的要點是：所選擇的配對條件的確是最重要的非處理因素，而且，受試對象確實可以嚴格按此配對條件進行配對。

2.5.2.3　成組設(shè)計的概況

如果一個實驗因素的兩個水平都是真實的處理，又很難找到合適的配對條件，將全部受試對象進行配對時，應(yīng)按如下的方法進行：當實驗因素的水平與受試對象的分組無關(guān)時，就應(yīng)將全部受試對象完全隨機地分成兩組；當實驗因素的水平與受試對象的分組有關(guān)（如考察的實驗因素是性別、血型）時，就應(yīng)在定性因素的各水平組內(nèi)進行完全隨機化選取，從而形成兩個組。上述兩種分組方式所產(chǎn)生的結(jié)果，都稱為成組設(shè)計。成組設(shè)計的要點：不應(yīng)將符合配對設(shè)計的問題簡化為成組設(shè)計；應(yīng)根據(jù)實驗因素與受試對象的關(guān)系選擇合適的分配受試對象的方式；兩組樣本含量應(yīng)力求相等，從而可使標準誤差變小。

2.5.2.4　單因素k水平設(shè)計（k≥3）的概況

這個設(shè)計與成組設(shè)計完全相同，只是所考察的這個實驗因素的水平數(shù)大于2而已。

2.5.2.5　配伍組設(shè)計的概況

有時，實驗中只考察一個具有k水平的實驗因素，但根據(jù)專業(yè)知識得知：存在某個重要的非處理因素，若不考慮它，對全部受試對象進行完全隨機化分組，有可能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：即各組之間，在這個重要的非處理因素上均衡性很差。為了有效地消除或減弱它的影響，將全部受試對象按這個重要的非處理因素的水平取值由小到大排隊，依次將相鄰的每k個受試對象分成1組。然后，將每組中的k個受試對象隨機地分入k個實驗組中去。這樣的安排受試對象的方法，稱為配伍組設(shè)計。配伍組設(shè)計的要點：與配對設(shè)計的要點相似，即所選取的區(qū)組因素的確是最重要的非處理因素，而且，受試對象確實可以嚴格按此區(qū)組因素進行分組。

2.5.2.6　拉丁方設(shè)計的概況

當實驗中只考察一個k水平的實驗因素，但同時又涉及兩個都具有k水平的區(qū)組因素，且它們之間不存在顯著性的交互作用時，應(yīng)選用拉丁方設(shè)計。此設(shè)計的要點是：實驗因素的水平應(yīng)采用隨機化法，排成一個拉丁方陣；兩個區(qū)組因素的選取和實施，都有與配伍組設(shè)計中的區(qū)組因素一樣的要求。

2.5.2.7　交叉設(shè)計的概況

當實驗中涉及到一個具有2水平的實驗因素（一般不含空白對照組），根據(jù)專業(yè)知識的需要，希望該實驗因素的兩個水平要先后作用于同一個受試對象，此時，就需要采用交叉設(shè)計。此設(shè)計可考察一個具有2水平的實驗因素，兩個區(qū)組因素（通常為受試對象和實驗順序）。此設(shè)計的要點是：實驗因素的某個水平作用于受試對象后，其實驗效應(yīng)將在不長的一段時間內(nèi)消失，觀測指標的取值會很快恢復(fù)到原先的水平，然后，才能施加第二種處理；對全部受試對象來說，前后兩次接受處理的時間間隔相等，實驗因素的兩個水平在條件相近的同1對受試對象之間交叉出現(xiàn)。

2.5.2.8　析因設(shè)計的概況

析因設(shè)計可用于涉及多個實驗因素的實驗場合，尤其適用于因素之間有復(fù)雜交互作用的實驗研究問題之中。其實驗條件數(shù)等于全部因素各水平數(shù)的乘積，在每種實驗條件下，至少要做2次獨立重復(fù)實驗。各因素在專業(yè)上的地位平等，做實驗時同時施加。此設(shè)計的要點是：因素水平之間全面組合；各種組合下要做重復(fù)實驗；因素地位平等，同時施加。

2.5.2.9　重復(fù)測量設(shè)計的概況

最常用的重復(fù)測量設(shè)計是：考察一個具有m水平的實驗因素，將受試對象隨機地均分成m個組，在k個不同時間點上，對每組中的n個受試對象進行重復(fù)測量，以了解接受不同處理后的受試對象體內(nèi)某些定量指標隨時間推移的動態(tài)變化趨勢。此設(shè)計常被醫(yī)學(xué)研究工作者不自覺地運用，因為在許多具體的實驗研究中，專業(yè)上要求研究者應(yīng)當對特定條件下的受試對象在不同時間點上進行重復(fù)觀測。其要點是：在k個不同時間點上從同一個受試對象身上重復(fù)觀測到的k個數(shù)據(jù)必須寫在同一行上，以便選用與該設(shè)計對應(yīng)的統(tǒng)計分析方法進行統(tǒng)計處理。

2.5.2.10　正交設(shè)計的概況

當實驗中擬考察的因素較多，因素的水平層次不太多（一般在2～4），但因素之間的某些一級交互作用必須考慮。此時，若選用析因設(shè)計，需要的實驗次數(shù)太多，研究者難以承受，選用正交設(shè)計是比較合適的。其要點是：選用合適的正交表，妥善安排交互作用列，注意：主效應(yīng)不應(yīng)與可能有顯著性意義的交互作用列重疊；正交表中剩余的空列不應(yīng)太少，否則，會因誤差項的自由度過小，而使結(jié)果不可靠。

2.5.2.11　均勻設(shè)計的概況

當實驗中擬考察的因素很多，其水平層次也較多時，即使用正交設(shè)計，仍感到實驗次數(shù)太多，此時，可考慮選用均勻設(shè)計。它以犧牲因素水平組合之間的正交性，僅強調(diào)實驗點在實驗空間中的均勻性為代價，來達到大幅度減少實驗次數(shù)的目的。此設(shè)計最適合用于對諸因素及其交互作用的重要性一概不知的大規(guī)模（或每做一次實驗，費用十分昂貴的）實驗研究之中，通過此設(shè)計進行因素篩選。當因素和水平的數(shù)目縮小后，再改用正交設(shè)計或析因設(shè)計，作詳細研究。其要點是：選擇合適的均勻設(shè)計表以及與之相匹配的使用表，并運用多元回歸分析方法處理實驗結(jié)果。