一、什么是实验变量
变量，是指一个事物所具有可以取两个或两个以上值的特征。自变量、因变量和无关变量是教育实验研究中必须明确的三类研究变量。自变量是能够独立地变化并引起因变量变化的条件和因素。例如，进行教学方法实验，实验设计中规定的教学方法就是实验的自变量。在实验设计时，自变量和因变量是在假设意义上区分的，即假设某一因变量受某些自变量的影响。其中，自变量是实验者按照实验设计的要求进行操纵的，它是实验所期望的现象产生和发展变化的条件和原因。因变量是随自变量的变化而变化的有关因素或特征。

二、自变量、因变量的选择与确定
某一教育现象可能受到多种刺激变量和机体变量的影响，反应变量也可以从多方面进行观测，因此，选择和确定实验研究中的自变量和因变量直接关系到实验的科学性和有效性。
（一）自变量的选择与确定
自变量的选择与确定需要考虑以下三方面的因素：
1.理论因素
理论因素是选择和确定自变量的最根本的方面。研究者应该结合研究目的和已有的比较成熟或得到公认的理论，对变量之间的因果关系作出假设，从而初步选择出自变量和因变量。例如，在教学实践中，某教师对幼儿的学习兴趣与学习成绩的关系产生了兴趣，在翻阅了大量的理论书籍后，提出了一个假设“当幼儿对学习的兴趣增加时，测量出来的学习成绩相应也增加”，其中，幼儿的学习兴趣是自变量，学习成绩是因变量。

2.实验设计因素
研究者要考虑实验设计中是否恰当地控制了各种无关变量造成的误差。例如，要研究不同性别的主试对被试完成某项任务的效果的影响，其中自变量是主试的性别，因变量是被试完成任务的效果。但是，经过分析不难发现，被试性别是影响其完成任务效果的重要无关变量之一，如果对此不加以控制，势必会影响实验结果的真实性。因此，研究者要将被试性别带来的变异从组内变异中分离出来，方法之一就是将被试性别也作为一个重要的自变量，这样，这一实验设计就成为两因素实验设计。
3.可行性问题
从理论上讲，实验设计将所有影响因变量的因素作为自变量加以操作时极其困难的。因为各因素的作用程度不等，对其平均地加以研究是不可行、不经济的。研究者应结合有关理论和假设，从中精选出主要影响因素加以研究。另外，教育研究中有些因素难以操纵，对难以操纵的变量一般将其作为无关变量加以控制，而不是作为自变量。
确定了自变量之后，接下来就是要确定自变量的水平，即自变量在量上的差异。自变量至少有两种水平：实验处理出现与不出现，或具有与不具有某种特征。在最初的探索性研究中，一般先设置这两种水平以判断实验处理是否对因变量有影响。如果有影响，再进一步在更多的自变量水平上揭示自变量与因变量之间的关系。选择自变量的水平要注意它们的代表性、典型性和概括性，这样才能揭示出真实的关系。
（二）因变量的选择与确定
因变量的选择要能灵敏地反应出自变量变化所造成的影响。一个好的因变量要满足以下几点要求：
1.因变量要具有有效性、敏感性和可信性
因变量的有效性是指实验中观测的因变量正是实验者要研究的符合研究目的的心理和行为反应。例如，要研究某一自变量对态度转变的影响，就应该使用态度量表，而不能使用智力测验。因变量敏感性与有效性直接相关，敏感的观测可以提供精确和完整的心理和行为反应的情况。可信性是指因变量观测的信度，即对同一被试重复观测的结果应是相同或相近的。造成因变量不可信的原因很多，研究者在选择因变量是应注意考虑这些原因，确定适当的因变量。

2.观测因变量的方式要适当
观测因变量有多种方式。一为行为测试，如错误率、反应时、对刺激的选择性反应、被试完成任务的时间等。二是言语测试，如被试对其解决问题中思维模式的描述和被试陈述他们对实验目的的了解，等等。（习得性无助实验）
如何选择适当的因变量并确定其观测方式呢？首先要参考前人有关研究中所用的因变量及选择的原因。其次，要考虑实验中的被试情况、自变量、实验程序、任务和所用仪器，这些因素将限定对因变量的选择，比如研究幼儿学习态度的转变，最好的测试方法是使用结构性的态度量表。第三，要考虑前面阐述的因变量的有效性、敏感性和可信性。

三、无关变量的控制
教育实验的基本目的是研究并揭示变量之间的因果关系，而其中的无关变量对事物之间的因果关系起着干扰和掩蔽的作用，它的存在对确定因果关系是不利的。因为无关变量的存在，我们将难以确定因变量的变化是自变量引起的，还是无关变量引起的。只有消除了无关变量的影响或者尽可能控制无关变量的影响，才能揭示事物之间的真正因果关系。
消除无关变量是控制无关变量的最主要、最理想、最基本的方法。消除无关变量的方法很多，因无关变量产生原因的不同而有所不同。如为了消除主试方面的无关变量，可加强对主试的训练，使其按规定程序操作；为了消除研究设计、数据分析方面的无关变量，可尽量完善测量工具，做到科学取样，分类合理，评分标准客观统一；为了消除研究实施环境条件和过程中的各种无关变量，可充分做好研究的各种准备工作，选择好研究场所，避免意外事情的发生。
另外，研究者还可以通过恒定法、平衡法等方法控制无关变量。恒定法就是采取一定措施，使某些无关变量在整个研究过程中保持恒定不变。这主要是针对一些无法消除的无关变量而采用的方法。平衡法就是对某些不能被消除，又不能或不便被恒定的无关变量，通过采取某些综合平衡的方式使其效果平衡而对它们进行控制的方法。