在統(tǒng)計學中，常把“實驗因素、受試對象和實驗效應”稱為實驗設計的三要素，之所以這樣稱呼他們，因為他們是任何一項實驗研究所不可缺少的?，F(xiàn)扼要分述如下：

其一，實驗因素。所謂實驗因素，就是在實驗中，研究者希望著重考察的某些實驗條件。如在某項化學實驗中，溫度是一個重要的實驗條件，在不同的溫度下做實驗，其反應和最終的產(chǎn)物可能很不相同。在統(tǒng)計學上，習慣把溫度稱為此項實驗的實驗因素，而把溫度在各次實驗中的具體取值（如，20℃、40℃、60℃等）稱為溫度這個因素的不同水平。

為了盡可能減少各組受試對象的自身條件（稱為非實驗因素）對實驗結(jié)果的影響，在實驗設計時，常對重要的非實驗因素（如體重或動物窩別等）作有計劃的安排，便于在進行統(tǒng)計分析時，將其作用排除，以便更準確地評價實驗因素取不同水平時，對實驗結(jié)果的影響大小，這樣的因素稱為區(qū)組因素，如選“窩”作為區(qū)組因素，則不同窩就是不同的水平。由于對實驗因素和區(qū)組因素的安排和控制的方法不同，便產(chǎn)生了各種不同的實驗設計類型。

實驗因素的性質(zhì)、強度和施加方法等必須標準化，在實驗全過程中不應隨便改變。實驗因素的性質(zhì)可分為物理的（如針刺、射線、理療等）、化學的（如藥物、毒物等）和生物的（如細菌、病毒等）。

其二，受試對象。實驗因素的承受者被稱為受試對象。實驗因素必須作用于受試對象，這就需要結(jié)合專業(yè)知識確定選用什么作為本次實驗的受試對象。至于本次實驗應當用多少受試對象，仍需結(jié)合專業(yè)知識和估計樣本大小方面的統(tǒng)計知識來確定。

受試對象的同質(zhì)性必須予以重視。用動物作為受試對象時，要注意種屬、品系、年齡、性別、窩別、體重、營養(yǎng)和健康狀況等因素的影響；用樣品作為受試對象時，要注意品種、批號、有效期和用量等因素的影響；用人作為受試對象時，若選的是某病患者，則應注意正確診斷、正確分期和病情的正確判斷；若選的是正常人，他們至少應該沒有與所研究的問題有關的疾病。在設計實驗時，還應特別注意不要違反倫理道德和設法提高受試者的“依從性”。

其三，實驗效應。實驗效應就是實驗因素作用于受試對象后產(chǎn)生的效果，它是通過實驗中所選用的指標來體現(xiàn)的。所選用的指標要與反映的問題之間應具有較高的關聯(lián)性，判斷指標取值大小時，應具有較高的客觀性、特異性、靈敏性和精確性。因此，在選用指標時，應盡量多選定量指標或少數(shù)量化起來較為方便的定性指標。