广义的实验设计是指为指导实验而预先策划的计划，狭义的实验设计是指确定、安排在实验中建立的某些变量和可能存在的其他变量，如有机变量。具体来说，教育实验设计的内容主要包括：提出研究假设；确定自变量、因变量、控制变量；确立实验处理；确定实验设计的方案等。一般来说，针对实验中的各种变量、实验程序以及被试的分配进行安排，可以形成各种实验设计模式。在正式具体介绍它们之前，首先简要介绍一下实验设计中常用的符号及其意义。
X：表示一种实验处理，即研究者操作的实验变量（自变量）； X0，X1，X2等表示实验处理的不同水平。
O：表示实验处理前或后的一种观测或度量。
同一横行的X或O表示这些X或O作用于同一组被试。
自左至右：表示时间次序或先后。
R：表示被试已被随机选择、分配和控制。
M：表示把被试加以配对。
……：表示不等组间水平的线，由虚线所隔开的各组是非同质的，虚线表示不能随机选择和部署两组。
?：表示事后回溯设计中的自变量，是研究者不能操纵或改变的。
实验设计有很多模式，从不同的角度可以对实验设计模式做出不同的区分。本专题主要按照对实验控制的不同程度来划分实验设计模式，可分为前实验设计、准实验设计和真实验设计三种类型。下面我们分别来论述这三种实验设计的基本模式、主要优点和局限性。