根據實驗的目的和提出的假設，來具體設計實驗的方法、步驟。在實驗的方法與步驟設計中，必須遵循以下幾條原則。
1、科學可行性原則
所謂科學性，是指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識基本知識和基本原理以及其它學科領域的基本原則。選題必須有依據，要符合客觀規律，科研設計必須科學，符合邏輯性。
在實驗設計時，要根據原理或者理論來假定結果，從實驗實施到實驗結果的產生，都實際可行。要考慮到實驗材料要容易獲得，實驗裝置簡單，實驗藥品較便宜，實驗操作較簡便，實驗步驟較少，實驗時間較短。
生物學實驗中，一種生命現象的發生往往有其復雜的前因后果，從不同角度全面地分析問題就是科學性的基本原則。如綠色植物新陳代謝中的物質代謝有各種細胞的參與，有各種物質在不同方面的變化。分析問題、設計實驗的全面性和科學性體現了邏輯思維的嚴密性。
2、對照與均衡性原則
實驗中的無關變量很多，必須嚴格控制，要平衡和消除無關變量對實驗結果的影響，對照實驗的設計是消除無關變量影響的有效方法。由于同一種實驗結果可能會被多種不同的實驗因素所引起，因此如果沒有嚴格的對照實驗，即使出現了某種預想的實驗結果，也很難保證該實驗結果是由某因素所引起的，這樣就使得所設計的實驗缺乏應有的說服力。可見只有設置對照實驗，鑒別處理因素與非處理因素之間的差異。處理因素效應的大小，重要的不是其本身，而是通過對比后得出的結論，消除和減少實驗誤差，才能有效地排除其它因素干擾結果的可能性，才能使設計顯得比較嚴密，所以大多數實驗，尤其是生理類實驗往往都要有相應的對照實驗。
3、隨機性原則
隨機是指分配于實驗各組對象（樣本）是由實驗對象的總體中任意抽取的，即在將實驗對象分配致各實驗組或對照組時，它們的機會是均等的。如果在同一實驗中存在數個處理因素（如先后觀察數種藥物的作用），則各處理因素施加順序的機會也是均等的。通過隨機化，一是盡量使抽取的樣本能夠代表總體，減少抽樣誤差；二是使各組樣本的條件盡量一致，消除或減少組間人為的誤差，從而使處理因素產生的效應更加客觀，便于得出正確的實驗結果。
4、可重復性原則
同一處理在試驗中出現的次數稱為重復。重復的作用有二，一是降低試驗誤差，擴大試驗的代表性；二是估計試驗誤差的大小，判斷試驗可靠程度。
重復、對照、隨機是保證實驗結果準確的三大原則。任何實驗都必須有足夠的實驗次數才能判斷結果的可靠性，設計實驗只能進行一次而無法重復就得出“正式結論"是草率的。
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