教学实验亦称“有控制的教学观察”。根据一定教学研究目的，在人为控制客观对象的条件下观察教学活动的一种研究方法。特点是：（1）能引起在非实验的自然条件下不易出现的教学现象，以供观察研究；（2）能在最有利条件下进行观察和对比，使观察更精密；（3）能给测量与计算提供方便条件，使所获结果更精确。通常按其组织形式分为三种：（1）单组形式。同一组受试者，分期接受不同实验因素影响，比较两种影响的效果。（2）等组形式。两个或两个以上条件相同的平行组，分别施加不同的实验因素影响或设控制组，以进行比较。（3）轮组形式。将几种实验因素影响轮换施加于两组或两个以上的组，按每一实验因素变化的总和相互比较。美国的桑代克和德国的莫依曼都是较早将实验方法用于教育、教学的心理学家。前者著有《教育心理学》，主要研究课题是学习问题、学习作业及个别差异问题；后者著有《实验教育学入门讲义》，注重的课题是儿童的发展与个别差异。中国最早的教学实验是 1919 年俞子夷在南京高等师范附属小学主持的设计教学法和 1923 年廖世承在东南大学附属中学进行的道尔顿制实验。