当科学家有点像当侦探。科学家观察一个问题或困境，然后收集证据，形成结论。我们的社会依赖于科学家得出正确的结论。例如，科学家每年都开发一种新的流感疫苗来保护我们不生病。为了做到这一点，他们必须进行实验，找出那一年最可能影响人群的流感病毒株。一旦他们收集了足够的实验证据，他们就会研制出一种流感疫苗，这种疫苗将提供最有效的保护来抵御这些毒株。我们指望这些科学家得出正确的结论，开发出正确的流感疫苗来保护我们所有人免受疾病的侵害。但是他们如何确保他们找到的答案是正确的呢?
这就是实验设计的意义所在。
什么是实验设计?
实验设计就是对实验进行规划，确保实验结果客观有效。因为实验是科学发现的一个基本部分，所以设计好实验是绝对必要的。一个设计糟糕的实验不会提供任何证据来支持一个特定的结论，甚至可能指向一个错误的结论。
看看下面的图表，由新英格兰医学杂志该研究将20个国家获得诺贝尔奖的人数与人均巧克力消费量进行了比较。
该图显示了巧克力消耗量和诺贝尔奖得主之间的明显相关性。你可能会看到这张图表提供的证据，并得出结论，吃巧克力让你更有可能获得诺贝尔奖，甚至巧克力让你更聪明。
然而，该图没有考虑到其他可能影响获得诺贝尔奖的因素，如每个国家的教育标准，或可用的研究经费。这是一个将相关性误认为因果关系的经典例子。一个精心设计的实验可以解释这些其他因素，使用积极和消极控制来衡量巧克力是否真的影响获得诺贝尔奖的可能性。
你如何计划一个有效的实验?
第一步:问问题
所有的科学研究都始于一个你想要回答的问题。例如，吃巧克力能提高智力吗?
第二步:提出假设
你的假设是对研究问题的一个可测试的解释。你所设计的实验将提供证据来支持或反驳这个假设。注意不要把假设和预测混为一谈。预测就是你的想法将会发生在未来，而假设是一种可能的解释正在发生的现在。
一个假设可以是这样的:每天吃两盎司的巧克力可以提高智商。
第三步:选择实验模型
实验模型是你用来检验你的假设的技术和样本。换句话说，你要做什么测试，你要用什么测试对象。有些实验用细胞培养皿，有些用老鼠，有些用计算机程序，还有一些用人。这完全取决于你要测试什么!
有许多实验模型，您应该尝试选择最有效的一个为您的实验。
步骤4:定义变量
一旦你有了一个实验模型来测试你的假设，你需要定义你想要测量的变量。在一个实验中，一般有一个因变量和一个自变量。自变量由实验者控制。因变量是对自变量变化的反应。在我们的例子中，自变量是巧克力的消耗量，因变量是智商的测量变化。
步骤5:创建控件
实验控制可以让你更确定是自变量导致了因变量的变化。有两种对照:在积极的对照中，你期待已知的反应，而在消极的对照中，预期没有反应。阳性对照必须是已知的能够提高智商的治疗方法，比如经过验证的大脑训练练习，而阴性对照则完全缺乏治疗方法。
第六步:进行实验
现在是实验的时候了!对测试组、阳性对照组和阴性对照组进行测试，并记录结果。
步骤7:分析结果
查看结果数据并进行分析。你的数据是否支持你的假设?
第八步:重复!
一旦你在对照组中进行了实验，你就会知道你的假设是否正确——但这仍然不是证据!只有当实验是可重复的，并且经过多次重复实验的结果是一致的，我们才能得出结论。一旦你做了几次实验并观察到类似的结果，然后你可以分析数据并开始得出结论。
关于虚拟实验室仿真实验设计
学习如何设计科学实验的最好方法就是自己去尝试。在仿真实验设计，你将会有一天扮演一个药物侦探的角色。你的任务是设计并进行一项有效的实验，以查明一种新药是否会对肾细胞造成损害。
下面是您将在下面的模拟中涉及的主题的简要概述。
科学的方法
人类一直在努力解释自然现象。在第一个任务中仿真实验设计，你就这么做。科学的方法为形成和测试结论提供了一个实用的模板。使用它，您可以研究现象，获取新知识，或纠正和整合围绕您的实验的现有知识。
设计一个实验
在你的下一个任务中，你可以自由地从头开始设计你自己的实验同时在显微镜下检查人类肾脏细胞。您需要设计和执行实验的所有工具都可以在这个虚拟实验室．
你会:
选择一个实验模型:从酵母细胞、小鼠、人体样本或肾脏细胞系中选择正确的实验模型，设计一个科学合理的实验来测试可疑药物的效果。不要害怕犯错——在这个虚拟模拟中，你可以重复这个实验很多次，只要你想。
定义因变量和自变量:根据你的实验模型，作为实验者，你会操纵哪个变量?你要测量什么?
创建控件:阳性和阴性对照将帮助你得出结论，可疑化合物是否可能是报告的流行病背后的原因。你将会研究药物中化合物的作用，将其与只有缓冲液的阴性对照和含有已知会导致肾脏损伤的化合物的阳性对照进行比较。
执行实验:在阳性对照组、阴性对照组和实验组的基础上，利用实验设备观察各实验组因变量的变化。
分析结果并展示你的发现:看看你的数据，然后决定它是否支持你的假设。然后在与虚拟教授的会议上展示你的实验结果。
你准备好自己做实验测试一种可疑新药的副作用了吗?点击下面的按钮!
