教育实验研究作为教育研究的一种独特类型，通常包含三对基本要素。
　　(1)自变量与因变量
　　实验研究的目的是考察一个或几个自变量与一个或几个因变量之间的因果关系。自变量即变化的措施、条件，是引起其他变量变化的变量，也称原因变量。因变量也称结果变量。在一个实验研究中，自变量不止一个，每一个自变量有多种水平。如：一项实验自变量可以包括教学方法、教材、教学组织形式。教学方法可以有讲授法、探究式学习两种水平。教材可分为人教版、北师大版两种水平。教学组织形式可以有班级授课、小组教学两种水平。同样，因变量既可以表现为学生学业成绩提高，也可以是教师教学能力提高等多个方面。
　　(2)实验组与控制组
　　接受实验处理的一组称之为实验组，未接受实验处理的一组称之为控制组，或称对照组。控制组由一组与实验组尽可能相似的研究对象组成，与实验组同时接受测量，但不接受实验处理。控制组根据随机控制的程度可分为两种：一种是通过随机分配而形成的等值组，称为等值组或“真实”控制组；另一种是非随机分配而形成的控制组，称为不等控制组。
　　(3)前测与后测
　　在一次实验中，通常情况下需要对因变量进行前后两次相同的测量(也有的实验设计没有前测，如单组后测设计)，在实验刺激前的测试称为前测，实验刺激后的测试称为后测。教育实验的效果通常通过前测和后测的差异来作出解释。