(一)实验组别设计

实验处理因素是决定设计方法的关键，这是指为研究目的而施加给动物的外部措施和物质，对单因素实验(一种处理因素)和多因素实验(2种及以上处理因素)需要采用不同的实验组别设计，当一种处理因素包含多个水平或等级时，如一种药物的不同浓度给药，相应地也有不同实验组别设计。

1.自身对照设计  是指在同一动物身上观察实验处理前后某个观察指标的变化，或观察接受处理与不接受处理的相关部位组织的不同变化的设计，前一种情况如观察动物用药前后的变化，后一种情况如使动物一侧肢体实验性骨折，另一侧正常肢体作为对照。该设计有利于消除动物个体间的差异，但不适用于在同一个体上反复多次进行实验和观察的情况，是单因素实验的一个特例。

2.配对设计  在实验前将动物按性别、体重或其他有关因素加以配对，以各因素基本相同的2个动物为一对，然后将这对动物随机分配于两组中，这样的设计可减少个体差异，同窝动物或者一卵双生动物往往用于配对设计，适用于仅有2个组(其中1个是对照组)的单因素动物实验。

3.随机区组设计  是配对设计的扩大，又称配伍设计。将全部动物按体重、性别及其他有关因素分成若干组，每组中动物的体质条件相似，数量则与拟划分的组数相等，称为一个区组，然后将每个区组中的每只动物随机分配到各个实验组或对照组，这种设计可以减少个体差异，并适用于有多个组的动物实验。

4.完全随机设计  是将每个动物随机分配到各组，完全随机设计的操作和统计都较简单，但在样本数较少时难以保证组间的一致性。

5.多因素实验设计  同时分析多种因素的效应，需要采用行列表设计、正交设计等较为复杂的设计方法。

(二)对照组的设置

对照组是进行统计检验的“基准”，是否正确设置对照组在很大程度上决定了对实验结果的科学解释，实验中常设的对照组有以下几种。

1.空白对照  对照组不给予任何实验处理因素，其状况反映了实验动物的“本底”。空白对照组是确定许多观察指标基准值的重要依据，如血糖、血浆总蛋白等血液生化指标。对于一些与时间有关的自发生理改变，如实验期间体重的增长、白细胞计数在一天内规律性的波动等，空白对照提供的信息在正确鉴别实验处理效应时非常重要。自身对照设计中，处理前的个体或者未接受处理的观察部位也可看作空白对照。

2.实验对照  对照组不给予实验处理，但给予和实验处理相同的条件，如假手术对照使动物经历和实验处理组完全相同的手术过程，包括麻醉、打开体腔、缝合等，但不进行结扎、切除、埋植等实验处理，用于鉴别处理条件(手术过程)对处理效应的干扰。随着对动物应激生物学的深入认识，一些以往被认为“刺激性很小或无”的常规实验操作如灌胃、注射、短时保定对动物正常生理状态的影响也逐渐被发现，因此需要通过设立相应的实验对照来鉴别操作过程对实验处理效应的干扰。

3.标准对照  用现有的标准方法或已知确切效果的常规方法作为对照，分为阴性对照(阴性结果)和阳性对照(阳性结果)。在新药的药效学研究中，往往采用已知确切疗效的药物或能引起标准反应的物质作为阳性对照，采用确定无效的物质或药物作为阴性对照，通过比较了解新药的疗效和特点。

4.溶媒对照  当给予动物的受试物质含有可能对动物产生影响的溶媒时，应设不含受试物质的溶媒对照，以鉴别溶媒的潜在效应。

5.历史对照和正常值对照  以本实验室或其他实验室过去的研究结果为对照，或以获得公认、被公布为“正常值”的结果作为对照，可以节省对照动物，但必须十分谨慎，由于不同实验室的研究条件不同，以其他实验室的结果作为对照的可靠性很低，即便是自己实验室以往的研究结果，也可能因为和当前实验的条件有所差别而降低参考价值，这些条件包括从动物到试剂、设备、人员、气候、时间等一系列因素。已公布的实验动物“正常值”如没有注明测定的各项条件如方法、试剂、动物等，则几乎没有可比性，由于目前大多数实验动物“正常值”范围都很宽而注释不详，参考价值通常都很低。

(三)预实验

预实验是指在正式实验前开展的初步实验，其目的是检查各项准备工作是否完善，验证实验方法和步骤是否可行，测试实验指标是否稳定可靠，初步了解实验结果和预期结果间的差距，从而为正式实验提供补充、修正的经验和线索。预实验使用的动物数量可以比正式实验少，但实验方法和观察指标应和正式实验相同。预实验有助于提高正式实验的成功率，减少盲目实验造成的资源浪费，并积累相关经验，是动物实验中不可缺少的重要环节，但预实验的结果不可归入正式实验的最后结果中一并分析。