廣義的實驗設計是指為指導實驗而預先策劃的計劃，狹義的實驗設計是指確定、安排在實驗中建立的某些變量和可能存在的其他變量，如有機變量。具體來說，教育實驗設計的內容主要包括：提出研究假設；確定自變量、因變量、控製變量；確立實驗處理；確定實驗設計的方案等。一般來說，針對實驗中的各種變量、實驗程序以及被試的分配進行安排，可以形成各種實驗設計模式。在正式具體介紹它們之前，首先簡要介紹一下實驗設計中常用的符號及其意義。
X：表示一種實驗處理，即研究者操作的實驗變量（自變量）； X0，X1，X2等表示實驗處理的不同水平。
O：表示實驗處理前或後的一種觀測或度量。
同一橫行的X或O表示這些X或O作用於同一組被試。
自左至右：表示時間次序或先後。
R：表示被試已被隨機選擇、分配和控製。
M：表示把被試加以配對。
……：表示不等組間水平的線，由虛線所隔開的各組是非同質的，虛線表示不能隨機選擇和部署兩組。
?：表示事後回溯設計中的自變量，是研究者不能操縱或改變的。
實驗設計有很多模式，從不同的角度可以對實驗設計模式做出不同的區分。本專題主要按照對實驗控製的不同程度來劃分實驗設計模式，可分為前實驗設計、準實驗設計和真實驗設計三種類型。下麵我們分別來論述這三種實驗設計的基本模式、主要優點和局限性。