运用科学实验的原理和具体方法来研究教育现象和问题，并试图揭示教育活动规律或某些教育内容、措施的有效性，是一种综合性的研究活动。（北京大学教育系主任陈向明）
研究的一般过程：原理、方法——现象或问题——规律、措施（启示：要学些教育心理学方面的知识，并以此来指导研究和教学。）
研究的一般功能：通过发现和证明事物之间的因果关系来发展和验证理论；通过尝试新的路径、方法或手段来改进实践。
一、产生
教育实验的产生有两条路径：
1、从自然科学实验经由心理学而引进教育领域。（具体的路径是：物理学——生物学——实验生物学和实验心理学——实验教育学）
这一过程中，杰出的表人物是德国心理学家梅伊曼和拉伊，美国心理学家桑代克等等。1901年梅伊曼第一次提出了“实验教育学”的名称，并进行了关于感觉（1902）、语言发展（1903）、智慧与意志（1907）、记忆（1908）和艺术欣赏（1914）方面的实验。拉伊则著有《实验教育学》一书。他们都主张要在对儿童生理、心理进行实验研究的基础上来阐明教育和教学方法。桑代克创立了教育心理学这门学科，使教育心理学从教育学和儿童心理学中分化出来，成为一门独立的学科。
2、从一般教育活动本身分化发展而形成的教育实验（即从事一些教育实验活动）。
这方面的代表人物有：瑞士的裴斯泰洛齐、美国的杜威。这些教育家在从事教育实验活动的过程中引进了自然科学特别是心理学的一些研究成果，如裴就提出了教育心理学化的主张。所有这些教育实验家中，声望最大的是杜威，他创办了芝加哥实验学校。
杜威：儿童中心、活动中心、经验中心；赫尔巴特：教师中心、课堂中心、教材中心。论著：《民主主义与教育》、《我们怎样思维·经验与教育》；《普通教育学》、《教育学讲授纲要》。
二、基本流程
| 流程 |
具体步骤 |
案例 |
| （一）实验的准备（确定实验方案） |
1、确定实验研究课题，明确实验研究假设。（界定清楚课题名称中的基本概念） |
研究课题：教学方式与思维品质之间的关系 基本概念：教学方式如“口算练习、应用题教学”；思维品质包括“思维的敏捷性、灵活性、深刻性和独创性” 研究假设：教学方式的改良能提升学生的思维品质 |
| 2、明确实验的理论基础，确定实验的理论假设。 |
理论基础：智力发展理论（能力的核心是智力，智力的核心是思维力，思维发展的重点是思维品质，而思维品质是在学生的学科能力发展过程中得到培养的）。 理论假设：以学科教学和学科能力发展来促进学生思维品质的提升。 |
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| 3、选择实验对象。 |
实验对象：（1）目标总体：北京市义务教育阶段二至八年级学生；（2）接近总体：北京市幸福村学区二至八年级的学生；（3）样本大小：420名学生，取样方法：每个年级选择2个自然班，一个为实验班，一个为控制班；（4）实验单位：每一个独立的学生。 |
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| 4、分解实验变量。 |
自变量：计算速度方面的要求、应用题“一题多解”方面的要求。 因变量：思维的敏捷性、灵活性、深刻性和独创性。（因变量的操作定义：在教学过程中观测四种思维品质的变化情况。） 无关变量：教师的教学时间、学生的练习量等。 |
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| 5、进行实验设计。 |
非随机分派一组控制后测设计：X1 O X2 O |
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| 6、选择或编制合适的统计测量工具和手段。 |
围绕思维的敏捷性、灵活性、深刻性和独创性这几个主要的因变量，设定一系列测定指标，并根据这些指标编制大量的测试题，作为检测、搜集信息的工具和手段。 |
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| （二）实施（按实验方案执行） |
1、操纵自变量。 |
实验处理1：控制班采用通常的教学方法。 实验处理2：实验班采取一系列实验措施，如以口算练习培养学生思维的敏捷性，以自编应用题（一题多变）和解应用题（一题多解）培养学生思维的灵活性，以应用题归类培养学生思维的深刻性。 |
| 2、控制无关变量。 |
如控制“学生的练习量”。 |
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| 3、观测因变量。 |
如观测：口算练习的正确率和速度，对多变、多解习题的反应，解题思路的自述及对应用题的分类等。 |
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| （三）总结和评价 |
1、统计分析，得出结论。（统计的基础上，对变量作相关分析、因果分析，得出实验结论。） 2、评价实验结论。（通过检验误差，分析实验的效度；必要的小规模重复实验以检验其外在效度。） 3、撰写实验报告。 |
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实验设计
※分类：A、单因素实验和多因素实验（析因设计P295）；
B、单组实验（组内设计）、等组实验和循环组实验（组间设计）；
C、前实验、准实验和真实验。
D、探索实验、改革实验、验证实验。
E、实验室实验、自然实验。
（一）前实验设计：基本模式：X O与O1 X O2
X为实验处理，即自变量，O为测验，即因变量。“X O”就是先进行实验处理，再对其结果作观察或测验。
其特点是：只操纵自变量。
（二）准实验设计：
其特点是：强调对自变量进行操纵，同时尝试对无关变量的控制（如控制组的引入、实验处理时序的设计、平衡设计等），但控制不够严格。（模式见表）
（三）真实验设计：其基本模式：R X O1 或R O1 X O2
R O2 R O3 O4
其特点是：强调对自变量、无关变量的严格控制（如所罗门四组设计），同时也对因变量进行严格控制（突出“被试”的随机选择、分组）。
内在效度：指自变量与因变量的因果联系的真实程度。内在效度表明的是因变量的变化在多大程度上来自自变量。
外在效度：指研究结果是否能被正确地应用到其他非实验情境、总体中去的程度，表明实验结果的可推广程度。分为两类：总体效度，指实验结果从特定的研究样本推广到更大的被试群体中去的适用范围；生态效度，指实验结果从研究者创设的实验情境推广到其他教育情境中去的范围。
内在效度的威胁因素有：历史、成熟、测验、工具、统计回归、被试选择、被试的缺失、选择和成熟的交互作用及其他。
外在效度的威胁因素有：选择与实验处理的交互作用效应、测验与处理的交互作用效应、实验安排的效应、多重处理的干扰。
三、发展趋势
如前所述，教育实验研究的内外效度是比较差的。因此，20世纪90年代中期以后，随着行动研究、叙事研究的盛行，教育实验研究日渐衰微。
现在，人们较为认同的观点是：教育实验不同于严格意义上的自然科学实验，是一种基于自然情境的“准实验”，其本质特征是在验证性基础之上的变革性和创新性。可见，教育实验研究在“相同”或“相类”的教育情境中还是会产生作用的。所以，在我们的教育教学中，可以尝试进行一些小规模的教育实验（自变量少一些，样本小一点，易于操控的实验）。
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