Les progrès de la technologie et des connaissances scientifiques sont souvent dus à des gains dans l’utilisation d’une conception appropriée des expériences. La compréhension de ce concept statistique permet aux chercheurs d’attribuer des relations de cause à effet et de supprimer les conjectures et les idées préconçues de l’analyse des résultats. Les questions commerciales et économiques demandent autant de soin que la recherche scientifique dans la conception des expériences.
Dans la conception scientifique des expériences, le chercheur tente de prouver l’énoncé logique: si X, alors Y. Le contraire doit également être démontré pour établir une relation de cause à effet: sinon X, alors pas Y. Intuitivement, nous comprenons , par exemple, qu’une plante a besoin d’eau pour vivre, et si la plante ne reçoit pas d’eau, elle mourra. Il existe donc une relation causale entre les besoins de la plante et l’eau.
Le chercheur tente de prouver les deux affirmations logiques en utilisant des groupes de contrôle. Idéalement, les mêmes sujets de recherche vivent simultanément les mêmes conditions expérimentales. Lorsque cela n’est pas possible, comme c’est souvent le cas dans les expériences biologiques, un deuxième groupe de sujets est apparié au premier groupe pour autant de facteurs que possible pour influer sur les résultats. L’efficacité d’un régime, par exemple, peut être testée en sélectionnant un groupe témoin similaire au groupe test en âge, revenu, niveau d’activité et nombre d’enfants. Dans des expériences plus critiques, la conception des expériences incorporera l’appariement réel des sujets individuels; c’est-à-dire que le sujet numéro 1A aura le même âge, le même sexe, le même niveau d’activité et le même poids de départ que le sujet numéro 1B, mais recevra le régime de test, tandis que 1A ne le fera pas.
Les plans factoriels permettent d’étudier plus d’une variable dans la même expérience, mais avec la même rigueur que les groupes témoins, en appliquant les mathématiques de la probabilité. Les percées génétiques accomplies par Mendel sont dues à des expériences et des observations factorielles. Dans ces expériences, deux ou plusieurs facteurs indépendants sont testés à deux niveaux ou plus. À titre d’exemple, les sujets peuvent être répartis entre trois variables indépendantes: régime normal, régime A ou régime B. Chacun de ces sous-groupes est à nouveau divisé en fonction de la durée du régime, soit trois semaines ou six semaines.
Les méthodes statistiques sont assez faciles à appliquer à la conception d’expériences dans le domaine des sciences naturelles. Dans les sciences sociales, qui incluent les études comportementales, elles sont plus difficiles. Dans l’étude de l’économie et des affaires, les sujets sont les personnes et les entreprises. Ces matières ne se prêtent pas du tout facilement à l’étude.
Les études marketing dépendent souvent de groupes de discussion, dont le soin dans la sélection est essentiel. La connaissance de la conception appropriée des expériences est nécessaire pour établir les critères de sélection. Les enquêtes, outil commun aux chefs de produits et aux groupes politiques, nécessitent également cette expertise dans leur conception.