从16世纪甚至更早的时候起，科学实验已经进行了几百年。实验是发现、检验和积累知识的工具。但是在费雪时代以前，实验带有科学家个人浓厚的独特风格，并没有科学的规范、程序，更谈不上实验设计。一流的科学家可以做出很有价值的实验，产生新知识；而不入流的科学家只是盲目地进行实验，虽然生产出一些数据，但对生产和积累知识没什么用处。此外，19世纪以前的科学家很少发表自己的实验结果，他们仅描述研究结论，并公布那些能证明此结论真实性的数据。至于实验过程和实验结果的科学性和可靠性我们不得而知。虽然科学是从发现问题、周密思考、观测与实验发展而成的，但究竟要怎样做实验，却从来没有被提及。经过多年的成功与失败，实验设计的理论和方法才发展起来。

1857年，奥地利统计学家孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822－1884）不知为什么突然对豌豆情有独钟，非要把豌豆及遗传规律弄明白不可。他在教堂的后花园内一块不到2400平方英尺的畦田上，对豌豆及和豌豆有关的属类进行了实验，一干就是八年。经过八个春秋的耐心实验、仔细观测、不厌其烦，终于从宝贵的实验数据中获得了具有普遍意义的遗传统计规律。孟德尔成功的诀窍之一就是在整个实验进程中，自始至终都闪烁着可贵的统计思想。孟德尔靠自己敏锐的直觉，无意中按照现代推断统计的初步原则，粗糙地进行了实验设计。也就是说要设计一种较少规模的实验，既要保持植物天然杂交的程序，具有一定的代表性，又要尽量简化不必要的过程和减少偶然的随机干扰，便于观察研究。费雪在1936年指出：孟德尔是在总结前人实验的基础上，已经从理论上预料到会出现什么样的数据，然后才去安排实验的，因而只需要不多的数据就得出完美的结果。但是孟德尔只是公布了能够证明结论的数据，而不是全部实验数据。1940年，费雪检验了孟德尔公布的数据，发现这些数据完美得像真的，根本没有展现应有的随机程度。

在孟德尔之后，统计实验有了很大的发展，以剑桥学派首要人物贝特森（William Bateson，1861－1926）教授为首的遗传实验学派主张在实验中贯彻样本统计推断思想，以园田小样本实验为基本方法。他们认为没有一定实验设计在事先指导，就是把数据收集得再多，也难说是很充分的，说不定还可能是没有价值的。如果事先有了精心的实验设计，就不需要大样本，其结果也能够接近理论预测水平。可见，贝特森学派的统计实验已接近现代推断统计。

以英国生物学家和统计学家皮尔逊（Karl Pearson，1857－1936）为首的生物统计学派以统计观察和描述作为进化和遗传的研究方法。他们认为：从大量信息中提取出的数据是得出一切正确结论的充要条件，其有效性是不可怀疑的。而仅仅做几个实验就推出全面的结论，在他们看来只是井底观天，是危险的。从大量观察中整理和计算出有说服力的数据才是实验的关键。因而生物统计学派在整理手段和计算手段上取得了很大的成绩，如卡方检验、相关法、回归法的发展和完善等。

自1919年起，费雪在卢桑姆斯坦德农业实验站工作了14年，在实验活动中，不断收集肥料、雨量、遗传、土质、细菌、收获量等资料。与孟德尔修道院的后花园的条件相比，实验的环境更不易控制。引起实验结果差异的因素主要有两个：一是在田间实验中，土质、光照等客观条件不同；二是实验方法不同。由于这两个因素往往同时起作用，因此，如何从总差异中分解出这两个因素各自的影响以及如何测定它们，是费雪所面临的问题。经过多年的努力，自1923年费雪陆续发表了关于在农业实验中控制误差的论文。首次提出了方差分析、随机区组、拉丁方等控制、分解和测定实验误差的方法。这样，费雪的主要实验设计方法在20至40年代完成。

1935年，费雪完成了在科学实验理论和方法上具有划时代意义的一本书《实验设计》。在书的第二章，费雪就提到了剑桥午后的品茶和那位美丽的女士。当时，费雪设计了各种可能的实验方法，来测试美丽女士能否分辨出不同的茶。问题是，如果美丽女士只是哗众取宠而没有真本领能分辨出不同的茶，那么拿一杯茶给她品尝，她也有50%的机会猜出这杯茶的调制方法；如果给她两杯茶，她还是有猜出的可能；如果给她两杯调制方法不同的茶，她可能一次全部猜错或全部猜对。如果美丽女士有真本事，确实能够分辨调制方法不同的茶，但她还有可能弄错，或是茶水和牛奶没有混合好，或茶水温度不够影响了味道，或她喝了很多杯以后感觉已经不太灵敏。总之，品了十杯茶，有可能会弄错一杯。在书里，费雪讨论了各种可能结果，描述了该准备多少杯茶，依照什么顺序拿给她，然后根据她回答的正确与否，计算出各种结果的概率。这就像笔者给学生出考卷一样，根据教学的内容，一份考卷应出多少道题，各类题的顺序如何，选择题的备选答案如何排列。总之，是为了让学生考出水平，让好学生可以得高分，让不好好学习、仅凭临阵蒙事的学生，可能蒙对一、两道题，但还是不及格。

费雪的成就引起了广泛关注，首先是农业科学家了解到实验设计的伟大价值。不久，费雪的方法成为农业科技上的主流学派，后来又被他的学生推广到其他科学领域。

来源：统计微讯