至于目标的可测量性，也是评价研究设计是否科学的重要依据。不可测量也就意味着目标的不可操作性。从科学研究的范式看，任何研究的目标在研究结束时都应该是可测量的。从上面的实例中可见，在研究结束的时候，就要看研究者提出了几种“方式”，确立了哪些“内容”和建立了什么“方法”，由此可以评价此研究的实际价值和意义。
五、研究变量的确定与操作
实验变量就是在实验研究过程中，需要进行操纵、控制和测量的诸因素。
理论假设的验证也常以有关变量的操纵、控制和测量予以具体化、操作化。
1.实验变量的分类
实验变量分为自变量、应变量和干扰变量。
（1）自变量。就是由研究者确定，人为进行操作控制，按实验要求变化的因素。例如，研究不同类型的多媒体教学软件对教学效率的影响，各种类型的多媒体教学软件就是自变量。
（2）应变量。应变量又称原因变量（因变量），是随着自变量的变化而变化的变量。自变量与应变量密切相关，存在因果关系。自变量是变化的原因，应变量是变化的结果。实验的结果是应变量。
（3）干扰变量。除了研究者操纵的自变量对应变量发生影响外，另外一些非实验因素也影响应变量，干扰研究者的正确判断，这类干扰因素称为干扰变量（非实验因素）。例如，研究者对实验对象的明示、暗示、诱导等；实验对象本身的态度、动机等；实验环境、设备的技术、操作问题等。
2.实验变量的操作
课题实验研究就是确定自变量与应变量的因果关系，并探求应变量随自变量的变化而变化的规律。实验方案的设计应全面考虑各种实验变量的关系，即如何去有意操纵自变量的变化，如何测评应变量随之发生的变化，如何控制、排除干扰变量，以使实验研究达到预期的实验目标。
（1）自变量的操作。实验研究中操作自变量，一要从引起实验对象变化的原因变量蕴含的几种因素中选择一个或几个因素作为自变量。例如，应用教育技术提高或促进实验对象发生变化的一类课题，“教育技术”包括不同类型的教学软件、不同教学手段和方法等，笼统地将“教育技术”作自变量是不妥的，应选择其中的一项或几项作为自变量。二要使自变量在实验中进行系统变化，变化差异应尽可能大。通常选择几个具有代表性的最佳值（最好包括两个极端值）作为实验条件。例如，一种多媒体课件的两种不同的教学方法，应有比较显着的效果差异。
（2）干扰变量的控制。实验研究中控制干扰变量的方法有：
①排除法。在实验设计时已可预见的干扰变量，如设备质量问题、实验教师操作不熟练等，可采取措施予以排除。
②恒定法。在实验设计时将可能影响实验的干扰因素保持恒定，使之在几次实验中完全一样。例如进行重复教学实验可采用恒定法。
③循环法。不同的实验对象，分别同样接受几种不同的实验刺激，使干扰变量的影响一样。例如轮组实验采用的是循环法。
④纳入法。把某种无法控制的干扰因素也作为自变量对待。例如，实验对象的年龄影响，可按年龄段，将实验对象分组受试，这样，实验对象的年龄因素就纳入自变量。
⑤盲试法。实验对象不被告知自己在受试（单盲法），或者连教师也不知道自己的教学班为实验班（双盲法），这样有利于消除实验师生的“实验心理”等主观态度因素的干扰影响。
（3）应变量的测评。应变量的测评方法有测验、问卷、观察、测量工具测量等。应在设计和实施中提高信度和效度，减少测量误差，减少误差对实验结果的干扰。
六、研究内容、对象的确定
1.研究内容的确定
研究内容是课题研究的具体操作项目，为验证课题的理论假设、达成研究目标服务。它是变量操作的载体，通过它实施自变量的操作、应变量的测评、干扰变量的控制，最终达成研究目标，验证理论假设。因此，研究内容要与研究目标、理论假设一致。研究设计时，一般根据理论假设和研究目标确定研究内容。当然也可以先有研究内容，再确定恰当的研究目标，但这多数是属于课题调整的情况。
2.研究对象的选择
教育研究是有目的、有计划地认识教育现象，探索教育规律的活动。为了提高教育研究的信度与效度，更好地探索教育现象，揭示教育过程的发展规律，必须用恰当的方法选取研究对象。如何确定研究对象的问题主要涉及抽样的要求与方法，这是制定研究计划的重要一环。善于进行科学的取样，也是科学研究的基本要求。
（1）抽样的要求。抽出的样本，一是要具有代表性，能根据部分推断总体，即从样本得出的结论适用于全体研究对象。二是必须随机抽样，不能按研究者的主观意愿甚至达标愿望抽样。三是样本不能太小，太小难以推断总体；也不能太大，太大就失去抽样的意义。
（2）抽样的方法。常用的抽样方法有随机抽样、目的抽样和分层抽样三种。
①随机抽样。从总体中采用抽签或把研究对象编号后按逢单、逢双、逢五、逢十抽一；或根据随机数表的方法进行抽样。
②目的抽样（有意抽样）。根据特定的研究目的从研究对象中随机抽取样本。例如，研究实验对差生的心理影响，可从差生中随机抽样。
③分层抽样。从总体的不同层次或类型中，按相应比例随机进行抽样。
课题方案在对研究对象进行阐述时，要具体、明白地进行界定。这既关系到研究对象的选取和研究工作的开展，也关系到研究成果的推广适用范围。
如研究对象是学生，就应该说明是哪个地区、哪个学校、哪个年级（届）、哪个（哪几个）班的学生，共有多少人等；研究对象如果是教师的话，也应该说明教师的具体含义，是哪个地区（学校）的教师、哪个年龄段的教师或哪个年级（学科）的教师，等等。
七、研究方法的选择
1.课题研究的几种基本方法
（1）观察研究法
观察法作为一种独立的研究方法，首先形成于自然科学的研究。观察法中的观察可以分为实验观察和自然观察，或参与观察和不参与观察。实验观察是在对观察情境进行实验控制的条件下实施的观察；自然观察也被称为参与观察，是在对研究对象未加控制而处于自然状态下进行的观察。参与观察是指研究者将自己融入某一情境中进行观察，既是参与者又是观察者；不参与观察则是指研究者置身“境”外而只是作为一名观察者。科学教育研究的观察法强调的是自然观察和参与观察。
（2）实验研究法
实验研究含有一个或多个实验变量。由研究者人为地改变自变量和控制无关变量的干扰，来确定自变量对因变量的影响。根据被试是否随机指定，可以将实验研究分为真实验和准实验。真实验由于实验条件控制得比较好，所以研究结果比准实验更准确，但真实验与科学教育教学活动实际情况有比较大的差别，在研究结果的效用性上反而不如准实验好。
真实验法也叫实验室实验法或模拟实验法，要求被试是随机指定的，再将他们随机分成实验组和对照组，进行研究和对比。
对被试作随机处理在科学教育研究中常常遇到困难，这时就出现了准实验。准实验法也叫自然实验法，就是让被试在自然和正常的情况下（比如按自然班级组织教学）进行实验研究。
（3）调查研究法
调查就是在自然状态下，通过适当的方式对研究对象的心理现象和行为表现进行有目的、有计划、有系统的研究。调查研究中的变量是自然情境条件下存在的，而实验研究的变量是人为的。调查研究包括全面调查、抽样调查与个案调查，或问卷调查、访谈调查与测验调查等。调查研究法的最大好处是可以同时大样本地研究多个变量（实验研究法就比较难做到），且简捷方便。
有些调查研究只限于对现状的研究，我们称为现状调查；有些调查研究则希望确定变量之间的关系和影响，我们称为相关调查。
（4）文献研究法
文献研究法主要通过文献资料的查阅和分析来揭示教育现象本质和对课题进行论证的研究方法。文献是指采用文字、符号、声像和视频等手段来记载已有知识的一切载体，具体是指那些有参考价值的图书、报刊、会议记录、文件、学位论文、音响视听资料、胶片等。
（5）行动研究法
行动研究是实践者在自身的实践中进行的一种研究方式。它将实践行动和理论研究结合起来，通过研究加强对工作的理解，通过行动来改进工作。因此，这种研究方法越来越受到一线教师的欢迎。
行动研究法的主要特征。
①为行动而研究
为行动而研究指出了行动研究的目的。研究的目的不是构建系统的学术理论，而是解决实践工作者所处的情境遇到的问题。研究目的具有实用性，问题的解决具有即时性。
②在行动中研究
在行动中研究指出了研究的情境和研究的方式。行动研究的环境就是实际工作者所在的工作情境，行动并非是经过特别安排的或控制的场景。行动研究的研究过程，既是实际工作者解决问题的过程，是一种行动的表现，也是实际工作者学会反省，学习探究问题与解决问题的能力的过程。
③由行动者研究
由行动者研究指出了行动研究的主体是实际工作者，而不是外来的专家学者。专家学者参与研究扮演的角色是提供意见与咨询，是协作者。
行动研究的重要形式——案例研究。
教育案例研究法，一般是指选定典型的个人、教育事件、教育机构或团体为研究对象，以其变化、发展过程为研究内容，收集大量与研究对象有关的资料，进行全面、深入、细致的分析研究，探索造成某种特殊状况的原因，从中揭示发展变化的基本规律，并依次提出有价值的教育改进措施，完善研究对象发展的方法。
2.研究方法的选择
以上我们对教育科研的常用方法即观察法、调查法、实验法、文献法和行动研究法作了简要介绍。由于各种方法有各自的特点，不能互相代替，研究者要根据研究的目的、对象、内容及研究过程的需要，并结合研究者本人的条件来选择最适当的研究方法。一般来说，如果所研究的对象是研究者能直接观察到的，可用观察法；若只能间接了解的，可用调查法；已有设想或假说而不知结果如何时，可用实验法；对某一特定问题的解决，可用行动研究法；要了解过去的研究情况，可用文献法。此外，在进行教育科研时，往往在采用一种主要方法时，还要兼用其他方法。因此，从事教育科研不仅要掌握各种科研方法，还要善于选择和运用科研方法。
八、实验过程（实验步骤）编排
实验过程大致分为准备、实施、结题三个阶段。研究方案要做出课题研究任务与研究过程中的每一个阶段完成研究工作的时间安排。对研究时间的安排，要根据课题的大小、课题研究的内容和研究目标来确定，对课题研究的时间及各研究阶段的时间分配应当有充分的估计。研究实施步骤就是研究程序。对于研究的每一个步骤、每一个研究阶段的研究任务和具体要求、每个阶段需要的研究时间，不仅要使每一个研究者做到胸中有数，还要落实到科研课题的方案中。这样，研究者就可以严格按方案设计的研究实施步骤和时间要求开展研究工作，还可以督促自己，自我检查研究计划的完成情况，从而保证课题研究工作按时保质完成。课题的管理单位也可依据此研究步骤对课题研究的过程进行指导、检查、督促与管理。
准备阶段的主要内容为：
①选择课题和陈述假设；
②设计研究方案；
③搜集有关研究资料。
实施阶段的主要内容是具体对课题实施研究。这一阶段是整个课题研究的核心，因此必须对课题研究的内容和目标进行分解，由近及远、由浅入深地实施研究的步骤。每一步骤必须对所要研究的内容、要达到的目标和研究的方式方法具体化，使之具有可操作性。
结题阶段的主要内容有：
①整理和分析研究资料；
②撰写结题报告（研究报告、工作报告、实验报告）；
③申请结题。
九、研究成果及其表现形式
课题在完成了预期的研究任务后，必然会有最后的研究结论和研究成果，这些研究结论和研究成果用什么形式表现出来，需要在方案中进行设计。研究报告（实验报告、调查报告）和科研论文是中小学教育科研成果最主要的两种表现形式。对于比较大的科研课题，除了要有终结性成果形式，还应该有阶段成果形式、子课题成果形式和总课题成果形式等。研究成果还可以形成专着、教材、手册或音像资料等。在确定研究成果形式时，应明确参与者的责任和分工，以确保科研成果顺利而完备地得以体现。
十、课题研究的组织与管理
课题研究的组织与管理是课题研究工作顺利完成的保证措施。主要包括：课题研究小组的人员组成及其分工和职责、协作单位及其参与研究人员的职责和任务分工、保证课题研究工作顺利完成的基本条件与措施、课题研究所需经费等。对于综合性较强、涉及面较宽的课题，可以成立课题领导小组，其主要职责是参与协调、给予指导、保证课题研究活动的正常进行。必要时还可以聘请课题研究顾问，以加强对课题研究的指导。