实验设计的三个基本原则是
1.设置对照原则：
①空白对照；
②条件对照；
③相互对照；
④自身对照；
2.单一变量原则；
3.平行重复原则。

(1)设置对照原则:在实验设计中,为排除无关条件的干扰，常常要设立对照实验。通过干预或控制研究对象，以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。常见对照方法主要有:
①空白对照不给对照组任何处理因素。如:在研究甲状腺激素促进蝌蚪发育实验中,先取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只,分为两组放入容积相同的两个玻璃缸,加入等量的自然水和蝌蚪饲料◇一组加入甲状腺激素，另一组不加任何药品,就是空白对照。
②条件对照给对照组施以部分实验因素,但不是所要研究的实验因素。如：在上述空白对照的举例中，如果取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只，分为三组(编号甲、乙、丙)放入容积相同的三个玻璃缸，加入等量的自然清水和蝌蚪饲料;甲组加入甲状腺激素,乙组加入甲硫咪唑(甲状腺抑制剂)，是条件对照，丙组不加任何药品，是空白对照。
③相互对照不单设对照组,而是几个实验组相互对照。例如：验证植物根对矿质离子有选择吸收的特性,可把蕃茄和水稻分别培养在成分相同的培养液中,过一段时间后,测定培养液中各种矿质元素离子浓度的变化,就会发现蕃茄吸收 Ca 多,吸收 Si 少;而水稻吸收 Si 多,吸收 Ca 少。以上就是两个实验组的相互对照。
④自身对照对照和实验都在同一研究对象上进行。如：要研究植物根具有向重力性,茎具有背重力性,可把某一植株横放于培养基上,让其自然生长,经过一段时间后,便可观察到根向重力生长,茎背重力生长。这里，对照和实验都在同一个体进行，属于自身对照。
(2)单一变量原则:控制其它因素不变,只改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如探索温度对酶活性的影响时，只能改变反应的温度，其它如 pH 、酶浓度等因素就要完全相同且适宜。
(3)平行重复原则:对所做的实验在同样条件下,进行足够次数的重复,不能只进行1－2次便轻易得出结论。需要选择的实验材料的样本数（如植株的数目、种子的粒数、实验动物的个体数等)不能太少,否则实验的结果不足以反映出生物学现象的本来面目。任何一项生物学实验，要有科学性,都必须能够重复,都必须经得起重复。