Em qual fase do método estatístico se definem o plano amostral e o tamanho da amostra?

Planejamento.

Explicação:
Na fase de Planejamento define‑se a população‑alvo, critérios de inclusão/exclusão, o método de amostragem (ex.: aleatória simples, estratificada) e o nível de precisão/confiança que orienta o cálculo do tamanho amostral. São escolhidas as fórmulas apropriadas (p.ex., para proporção ou para média) e aplicados ajustes como a correção para população finita quando necessário.

Exemplo:
Calcular n para estimar uma média com margem de erro E = 2 unidades, desvio padrão estimado σ = 15 e 95% de confiança (z = 1,96):
\(n=\left(\dfrac{z\sigma}{E}\right)^2\)
\(n=\left(\dfrac{1{,}96\times15}{2}\right)^2=\left(\dfrac{29{,}4}{2}\right)^2=14{,}7^2=216{,}09\Rightarrow 217\) amostras (arredondando para cima).