操纵实验措施也称操纵实验变量，是开展实验的核心内容。实验设计时要确定实验措施是什么？具体内容怎样？如何进行操作？这些问题是十分关键的。实验研究追求严密，而可能影响到其严密性的关键因素是界定变量。假如不同的研究者对同一变量有不同的理解，那么在对变量的操作、测量中，必然造成较大的误差。变量的界定要通过给出操作化的定义来实现。
所谓操作化定义，是指要把变量具体化为一些能够客观上易于观测的要项。如果研究者对事物或现象能够做出一些比较稳定的观测，那么这些观测也能够由其他观测者做出。这就防止了主观因素对变量理解的影响。例如，我们可以把学习态度操作化为学生按时交作业的比例、课堂主动参与的情况、出勤率等。
操作化定义从标准上可分为三种类型。
第一种操作的定义是根据引起该变量的操作来给出的。当该变量是某种现象或状态时，较适用此定义。例如家长的文化水平，我们常常把它定义为父母接受正规教育的平均时间（年）。该类定义的例子还有：把“学业不良”定义为最近学期末有两科以上主科不合格；把“学业负担过重”定义为学生每天花在学业方面的时间超过9个小时。
第二种操作化定义是以所解释的变量如何操作为依据二给出的。由于人是行为的主体，所以该类定义较适用于对人的描述。例如上述的学习态度，就是以学生的相应行为表现来定义。该类定义的例子还有：把“独立思考”定义为能提出与书本、老师不同的见解；把“爱好广泛”定义为课余时间从事的非学业活动种类的多样。
第三种操作化定义是由所解释的变量的静态性质来给出。例如“聪明学生”。可以定义为记忆敏锐、推理能力强、反应灵敏的学生。由于人的某些特性可以借助于相应的量表测量，所以当以这个特性来定义某变量时，可直接以量表的等第来定义。例如“聪明的学生”也可以以智力测验结果作界定，以IQ在130以上定义。
在对变量操作化的时候，我们还要结合考虑对变量进行测量的方式和工具。应选择易于准确度量的行为、表现作为变量操作化的要素。
三、观测实验结果
观测实验结果也称观测反应变量，是分析检测实验效果的重要依据，得用客观和科学的态度来评价实验的结果。如果只做实验而不设计观察结果的指标，犹如只种庄稼不收割一样。检测实验结果要考虑三个问题：一是从哪些方面来测定？二是在什么时间测定？三是用什么方法和工具来检测？在设计检测指标时要考虑客观性、有效性和全面性。再举青浦教改实验为例，实验开展后从三个方面检测效果：第一，学生学习成绩；第二，阅读能力测验，包括阅读成绩差异、平均阅读和解题时间、综合理解水平；第三，思维能力测验，包括成绩差异和解题的归纳能力等。
四、控制无关因素
控制无关因素是减小实验误差，提高实验可靠性的关键措施。无关因素也叫无关变量，是与实验的目的无关，但会影响实验结果的一些因素。控制无关因素的目的是要尽量减少与实验目的无关的因素对实验结果的影响，从而提高实验的效度。控制好坏与否决定着实验结果的误差大小。要控制无关因素需解决两个问题：一是找到哪些是该控制的无关因素；二是用什么方法加以控制。在经典的实验中常采用随机、消除、恒定、平衡、抵消等方法来控制无关因子，教育实验则主要用消除法和平衡法。消除法是去除无关因素对实验的影响，如用单盲法、双盲法消除实验对象的主观因素对实验的影响；用制订实验手册，提供详细说明书，来统一实验人员的操作行为，消除执行和参与实验人员的偏向或过失造成的误差。在无关因素消除有困难时，要采取无关的因子平衡来加以控制。所谓平衡是指使无关因子对实验班和对比班的作用相等，使其效果相互抵消。
五、分析实验措施和结果之间的关系
实验是在假设的引领下，控制实验的条件，然后观察对象的反应，进而分析实验因素的作用效果。例如该有这些反应吗？为什么会有这样的反应？这些反应是怎么产生的？这些反应和实验措施之间有什么关系？由此推断实验措施和结果存在什么关系，是必然的因果关系，还是偶然的联系。
（第三节）教育实验研究的操作设计
一、规划总体实验研究方案
研究方案的设计是否合理，将直接影响研究的质量。要进行研究方案的设计，就既离不开对学科知识的把握，也离不开对研究方法的思考，并将学科改革的设想与研究方法有机地融合在一起。必须指出，良好的实验设计标准可概括为提高实验效度。而实验的效度有两种类型：即内在效度和外在效度。内在效度涉及对结果解释的可靠程度，而外在效度则涉及结果的可推广程度。在每一个具体的实验中，效度都不会全有或全无，都必须予以考虑，并通过实验设计和实验方式来保证。
一般地说，实验设计包括以下几方面内容：确定研究课题的名称，提出实验的假设，确定研究的目标，选择研究的对象，确定研究的组织形式，安排实验的研究过程。
二、确定恰当的实验配组设计
教育实验研究方法有三种分组模式：一种是单组实验法，即只对一个组进行实验，将实验情况的结果与非实验组进行对比观察，确定实验成效。第二种是等组实验法，是对各方面情况相同的两个以上的班或组，分别采取不同的实验措施，再来对比其效果。第三种是轮组实验法，这是把几个不同的实验措施按一定的排列次序，分别施加于几个不同的班或组，使每个班或组都有机会接受实验的措施，然后把每个因子的多次效果累计在一起进行比较。采用什么配组实验方法，要根据实际的需要和可能来确定。
这里着重介绍先后测量的等组设计，以了解配组设计的基本要求。先后测量的等组实验设计的基本思路是选择两个条件相等的班（或组）作为实验对象（或一个作为实验组，一个作为对比组），分别接受不同实验措施的作用，然后对结果进行测定和比较。
开展等组设计的实验要做好下述四项准备工作：①选择两个条件相等的班（或组）。条件相等是指学生的学习基础，学生成绩和家庭背景条件比较接近，无显著差异。
②由两个专业水平和教学能力相当的教师执教这两个班，或者由一位教师分别任教两个班。这是控制无关变量的一种方法。
③准备两种不同的教学方法，也就是不同的实验措施。
④两套以上的测试题，其中一套作为摸底测试，其余的则为效果测试。
在完成这四项准备工作中最困难的是使两个班的条件相等。为了尽量使等组的条件相等，可采用以下几种创设等组的方法：第一种叫随机化等组法。此方法适用于比较均匀的群体，在其中随机抽取对象，随机分配到两个组中去。实现分配后的两个组条件均等。
第二种是一般等组法。在实验前，对对象的某一特征（与实验内容直接相关的）进行测定，比较两个班的均数和标准差，进行平均数的差异显著性检验。如果检验结果表明两班的均数无显著差异，则表明两班学生在此方面的条件均等。如果检验结果发现存在显著性差异，则要在人员上作适当调整，将一些极端的学生删除，这种处理的意思是他们仍然参加实验的一切活动，但他们的成绩已不再列人统计数据之中。如果测试获得的资料是等第，则取两班中每一等第的相同人数即可。
第三种是对偶等组法。就是在两个班中选一对条件相等的对象，分别组成实验组和对比组。例如在某一学科改革实验中，分别从两个班中选取该科学习成绩、性别、学习能力相同的一对学生，组成实验组和对比组。在实验过程中统计和比较这两个结对学生的成绩差异。
三、安排实验的操作程序
完成等组后，就可以开始实验操作了。可以将实验操作程序用一个简易的图式表示如下：甲班：4（1下标）——A一4（1下标）’
乙班：4（2下标）——B一4（2下标）’
在图式中，4（1下标）和4（2下标）——表示实验开始前的摸底测试或基础测定。4（1下标）’和4（2下标）’是实验开展一定阶段后的效果测定。A和B表示两种不同的实验措施，或者一个是实验措施，另一个是传统方法。作为实验措施的对照，在实验过程中，摸底和效果测试都是同题测试。所以实验效果的分析可以将4（1下标）’和4（1下标）’作比较，进行统计检验。如果实验班的测试结果优于对照班，并且统计检验后发现有显著性差异，那么实验措施明显优于对照班的做法，实验的效果明显。
等组设计的实验中，实验班和对比班的研究同时分别进行，只需一个教学内容，且进行同题测验，使实验的周期短，安排简便，是一种颇为实用的研究方法。同时，由于实行等组设计，提高了实验的敏感性，增长显示实验措施微小影响的能力，使研究的误差变小，有利于发现问题。此外，等组设计也保证实验措施和结果之间关系的合理性，证明实验结果不是由实验前的差异或别的什么因素所引起的，是实验措施作用的效果。当然等组实验设计也有一定的缺点，在设计中要选择配置两个条件相等的组是比较困难的。一般情况下，只能做到两个组接近相等。
（第四节）教育实验研究的基本步骤
我们以“上海市青浦县‘大面积提高数学教学质量’的实验研究”为例，说明教育实验的操作步骤。
一、发现问题。选择课题
在实际的教育教学中，发现问题是为了解决问题，从而提出实验课题。“青浦实验”就是在发现了学生的数学成绩不佳时，提出了“大面积提高数学教学质量”的选题。
二、调查研究，建立实验假说
通过调查，寻找问题的原因，是实验者对自变量与因变量之间关系的推测与判断的过程。青浦实验在筛选经验阶段，找到了提高数学教学质量的有效教学措施，就是他们自己的教育经验。
三、根据实际情况，设计实验
实验者在着手验证假说之前制定实验计划，其目的在于更科学、更经济地验证假说。实验设计一般包括以下因素：①实验变量的操作与控制，以确保实验者遵守实验要求操作不走样。
②因变量的观测方法、测量手段。
③无关变量的控制措施。
④实验对象的选择。
⑤实验的组织形式。确定是单组实验形式、等组实验形式或者轮组实验形式。最常用的一种实验设计是先后测验的等组（实验组与对比组）实验。
⑥实验数据处理方法的确定。
四、实验的施行
实验工作者按照设计的实验方案，操作实验变量，控制无关变量，观察、记录、测量反应变量，搜集实验信息的过程，也就是将实验方案物质化、现实化的过程。
五、资料的统计分析
对在实验过程中积累起来的资料，采用科学的统计方法进行统计分析。一般是先用描述的方法把反应结果的原始资料加以列表、图示或计算该资料的平均数、标准差和相关系数等，然后再用推断统计的方法来检验自变量与因变量之间的关系。
六、总结形成实验报告
反应一项实验的过程及结果并将其公布于世的文字材料，是教育科研成果的一种重要形式。
（第五节）教育实验研究报告
教师从事教育实验研究是教师成为学习者和研究者的一项有价值的实践活动，其成效表现为更深切地获得对教育活动规律的认识，能有目的、有计划地能动地解决教育工作中的关键问题，对提升教师专业素养起积极的推动作用。
就教育实验研究的物化形态成果而言，主要是形成教育实验研究报告。
教育实验研究报告，是在教育实验之后，对教育实验全过程及其结果进行客观、概括地反映的书面材料。由于实验分为探索性和验证性（决断性）两种，所以实验报告的表述方式也就有所不同，但实验报告的基本结构是相似的，一般都包括以下几部分。
一、题目
应以简练、概括、明确的语句反映出教育实验的对象、领域、方法和问题，使读者一目了然，判断出有无阅读价值。为避免题目冗长，可以加副标题，使主标题简练。
二、引言
简明扼要地说明实验课题的来源、背景，实验进展情况，实验对象和规模等，表明解决该课题的实际意义。
三、实验方法
这是实验报告的主要内容之一。目的是使人了解研究结果是在什么条件和情况下，通过什么方法，根据什么事实得来的，从而判断实验研究的科学性和结果的真实性与可靠性，并可依此进行重复验证。
关于实验方法，主要阐述：第一，怎样选择被试对象。被试对象的条件、数量、取样方式，实验时间及研究结果的适用范围；第二，实验的组织类型（方法）及采用这种组织类型的依据。是单组、等组还是轮组实验；第三，实验的具体步骤；第四，对无关因子的控制情况。
四、实验结果
实验结果中最重要的是提出数据和典型事例。数据要严格核实。要注意图表的正确格式。典型事例要能使人更好地理解实验结果，使实验更有说服力。要用统计检验来描述实验因子与实验结果之间的关系。对非单因单果的关系，要经过适当的设计与统计分析，判断影响实验结果的原因，并做出实验假说的验证。
五、结论
它是对整个实验的一个总结。下结论必须慎重，语言要准确、简要；推理要严密而有逻辑性。
六、分析与讨论
运用教育教学理论来分析和讨论与实验结果有关的问题。其主要内容有：第一，由实验结果来回答篇首提出的问题；第二，对实验结果进行理论上的分析与论证；第三，把实验结果与同类研究结果相比较，找出得失优劣；第四，提出可供深入研究的问题及本实验存在的问题。
七、参考文献与附录
案例点击小学三年级数学思维能力训练报告
一、问题的提出
能力包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力和创造能力，而“思维能力是智能的核心”。小学生升入三年级后，教学内容开始加深，学习成绩往往下降。为了防止这样的现象，我们试图在数学教学中对学生进行一些思维的训练，提高他们的思维能力。这时期的儿童已经开始具有抽象的推理能力，因此研究本课题的试验既有必要性，也有可能性，这就是我们的动机。
二、方法
1．选择实验对象
为了使实验具有代表性，特选择地区条件较好的徐汇区第一中心小学和地区条件较差的肇嘉浜路小学为试点，从各校选一个中等程度班级（三年级）的学生作为实验对象，另暗设一个控制组。
2．确定实验类型
根据基础知识测定结果，从实验组和控制组中按成绩分类各选20名学生进行标准等组实验。实验组共40名学生，分为甲、乙二组，控制学生……
3．控制条件
实验组除按实验计划规定的时间和训练内容进行数学思维训练外，其他一切教学活动均与控制组相同。
4．实验时间和实验步骤