真實驗，又稱標準實驗。該類型實驗的設計能夠隨機抽取與分配被試，被試具有代表性和同質性，能夠係統地操作自變量，嚴格地控製無關因素，能夠準確地揭示自變量與因變量的因果關係，具有很好的內外部效度。其基本模式有以下幾種。
（一）實驗組控製組後測設計
實驗組控製組後測設計也被稱為隨機等組後測設計，這種設計的基本模式如下。
1.實驗組控製組後測設計的基本模式
RG1 X O1
RG2 O2
這種模式具有以下特點：隨機選擇被試和分組，僅實驗組接受實驗處理，兩組均隻有後測，沒有前測。
2.實驗組控製組後測設計的主要優點
第一，能消除前測與後測、前測與自變量的交互影響，內在效度較高。能夠避免練習效應的影響，節省人力和物力。第二，由於隨機取樣、隨機分組以及設控製組，這種設計可控製曆史、成熟、測驗和統計回歸等無關變量的影響。
3.實驗組控製組後測設計的局限性
這種設計對所有的內在效度的影響因素都具有控製作用。從非實驗變量控製的角度來考慮，這種設計對教育實驗來說是相當理想的設計，但此種設計也具有某些不足，它的不足主要是它隻適用於一個實驗處理的實驗研究。在教育實驗中要操作的自變量往往不是隻有一個水平。比如，兩種教學方法、兩種教材的比較等，都是需要操作兩個以上的水平。同時，不能對被試的缺失加以控製。
（二）實驗組控製組前後測設計
1.實驗組控製組前後測設計的基本模式
RG1 O1 X O 2
RG2 O3 O4
這是一種最基本、最典型的實驗設計。其特點是隨機選擇被試，並把被試隨機分成實驗組和控製組，實驗組實施實驗處理，控製組不給予實驗處理，兩個組都進行前後測試，測定的結果如果有差異，就認為是實驗處理的作用。