教學實驗亦稱“有控制的教學觀察”。根據一定教學研究目的，在人為控制客觀對象的條件下觀察教學活動的一種研究方法。特點是：（1）能引起在非實驗的自然條件下不易出現的教學現象，以供觀察研究；（2）能在最有利條件下進行觀察和對比，使觀察更精密；（3）能給測量與計算提供方便條件，使所獲結果更精確。
通常按其組織形式分為三種：（1）單組形式。同一組受試者，分期接受不同實驗因素影響，比較兩種影響的效果。（2）等組形式。兩個或兩個以上條件相同的平行組，分別施加不同的實驗因素影響或設控制組，以進行比較。（3）輪組形式。將幾種實驗因素影響輪換施加於兩組或兩個以上的組，按每一實驗因素變化的總和相互比較。美國的桑代克和德國的莫依曼都是較早將實驗方法用於教育、教學的心理學家。前者著有《教育心理學》，主要研究課題是學習問題、學習作業及個別差異問題；後者著有《實驗教育學入門講義》，注重的課題是兒童的發展與個別差異。中國最早的教學實驗是 1919 年俞子夷在南京高等師範附屬國小主持的設計教學法和 1923 年廖世承在東南大學附屬中學進行的道爾頓制實驗。50 年代以來，有學科、專題和課程教材、教法，整體綜合，大、中、小、微型等各種實驗。
