在教育學史上，德國教育家赫爾巴特被認為是對教育學科學取向作出嚐試的第一人。1808年出版了他的《普通教育學》，一般認為，這是教育學形成獨立學科的標誌。他在此書中表明了建立科學教育學的誌向：“我曾要求教育者具有科學與思考力，我不把科學視為一副眼鏡，而把它看作一隻眼睛，而且是一隻人們可用來觀察他們各種事情的最好眼睛。”然而一般認為，在科學心理學（以1879年馮特創立心理學實驗室為標誌）尚未出現之前，教育學未能成為科學教育學。以後，拉伊和梅伊曼這兩位實驗教育學的先驅受馮特的影響，把實驗心理學的成果與方法引入到教育理論與實踐中來，創立了實驗教育學，提出廣泛采用觀察、統計和實驗等方法來闡明教育現象，才能獲得關於教育目的、手段和方法的正確可靠的認識，從而使教育學研究更趨精密化，成為一門嚴密係統的教育科學。將實驗方法引入教育學研究，是教育學的一大突破，標誌著它開始邁入現代。在學前教育領域，德國兒童教育家福祿培爾於1840年創立了第一所幼兒園，並創立了幼兒教育理論體係，這樣幼兒教育學逐步從教育學中分化出來了。在20世紀初世界各國廣泛興起的兒童研究運動中，不少心理學家和教育家把目光投向了幼兒教育領域，並著手進行了大量的實驗研究，取得了一係列研究成果，進一步推動了兒童研究運動。意大利兒童教育家蒙台梭利是開創幼兒教育實驗研究的先驅。
蒙台梭利於20世紀初在意大利羅馬貧民區創辦了“幼兒之家”，蒙氏關於幼兒教育方法的經典著作《蒙台梭利法》於1909年出版。蒙台梭利注重運用科學的方法了解兒童。她認為隻有了解兒童，才能教育他們。教師必須培養自己觀察兒童的願望和能力，如此，才能理解和追隨兒童的成長，“揭示並支配生命運動的規律”。她提出：“通過觀察兒童，教師將學會怎樣使自己成為一個理想的教育者。”蒙台梭利致力於在自然條件下研究兒童，進而采取適宜的教育方法——“安排一個適合兒童發展的環境”。通過觀察，她發現了有關兒童行為的一些極重要的而又未被前人所認識到的事實。例如，兒童在操作教具時，表現出高度的精神集中；兒童完成工作後並不是顯得很疲乏，而是表現出滿足和快活……蒙氏還致力於在不同條件下研究兒童及其行為表現，並加以重複驗證，例如，比較正常兒童與缺陷兒童對她的特殊教具的反應有什麽不同等。蒙台梭利主張觀察兒童的自然表現，並記錄下來。運用自然實驗法研究幼兒自此開始。