教育实验设计的基本要素有自变量与因变量、实验组与控制组、前测与后测。

1、自变量与因变量。自变量是用来作用于实验对象并引起实验对象变化的变量。因变量是实验过程中实验对象在自变量作用下发生变化的变量。推断自变量与因变量之间的因果关系，必须同时满足三个条件。

第一，共变关系。即自变量和因变量共同发生变化，也就是自变量变化了，因变量随之发生变化。

第二，时间顺序。自变量变化在前，因变量变化在后，因变量的变化取决于自变量的变化。

第三，无关变量控制。只有对无关变量进行有效控制，才能确定因变量的变化是由自变量引起的。

2、实验组与控制组。实验组是实验过程中接受实验刺激的一组；控制组是实验过程中不接受实验刺激的一组，又称对照组。通过对两组观察结果的比较，来分析实验刺激的作用和影响。

3、前测与后测。是对因变量进行前后两次同质性测量，第一次在给予实验刺激之前，故称前测；第二次在给予实验刺激之后，故称后测。通过前测与后测对比，来确定实验刺激对因变量变化产生的影响。