Как и в других науках, эксперимент в психологии выдвигает перед исследователем необходимость вызвать изучаемое явление и повторить его некоторое количество раз, изменяя при этом условия, при которых это явление протекает. Исследователь может при этом не ограничиться простым описанием тех: результатов, которые получаются при изменении условий эксперимента, а дополнительно измерить их, установить и математически выразить, если это возможно и необходимо, характерные для данного явления психологические закономерности.
Например, изучая явления памяти, психолог, применяя метод простого наблюдения за учащимися на уроках, может собрать большее или меньшее число фактов, позволяющих ему судить, как происходит у них запоминание того или иного учебного материала, сравнить эти описания и сделать из них определённые выводы. Это будет систематическое, но простое наблюдение, которое позволяет охарактеризовать те или другие особенности процесса памяти учащихся, но не даёт никакого объяснения этих особенностей, не выявляет присущей им закономерности.
А между тем очень важно определить, что легче запоминается учащимися данного возраста: словесный или образный материал, данный в виде наглядных представлений, а также учебный материал, который предлагается учащимся для изучения целиком, или материал, который нужно изучать по частям.
Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо поставить соответствующее экспериментальное исследование: подобрать, определённое количество предметов для эксперимента, например десять слов и десять картинок, изображающих запоминаемые предметы. Далее необходимо подобрать испытуемых для участия в эксперименте, например — учащихся того или иного возраста, и предложить им заучивать в одном случае слова, в другом — картинки с изображением предметов.
При этом слова могут быть предъявлены учащимся в одном случае в письменном виде для заучивания с помощью зрительного восприятия, в другом — на слух. Можно разбить заучиваемый материал на части и запоминать его по частям; можно предложить заучивать весь материал сразу, целиком.
В процессе эксперимента проводятся необходимые измерения, отмечается количество повторений, необходимое для полного запоминания при различных условиях, фиксируется время, отмечаются и подсчитываются ошибки при воспроизведении заученного материала и т. д. В результате анализа полученных в эксперименте данных делают вывод о том, какие условия наиболее благоприятны для работы памяти.
Если исследованию подвергнуто большое число учащихся разных возрастов, можно более или менее точно установить, какими именно особенностями отличается память в том или ином возрасте. Экспериментатор вызвал явления памяти, заставив испытуемых запоминать, изменял условия, при которых протекало это запоминание, и в результате большого числа повторений, на основании анализа собранного материала вскрыл определённые закономерности процесса памяти.
В описанном примере эксперимент имеет лабораторный характер: он проводится в особых, специально подготовленных условиях, иногда с применением специальных измерительных или регистрирующих приборов, причём испытуемые отдают себе отчёт в том, что они специально приглашены в лабораторию, для участия в эксперименте. Всё это не может не отразиться на качестве эксперимента, придавая ему в известной степени искусственный характер. Лабораторный эксперимент является всё же весьма ценным методом исследования в психологии, позволяя вскрыть такие особенности психики и обусловливающие их закономерности, которые иным путём не могут быть вскрыты.
Однако в отдельных случаях условия лабораторного эксперимента могут вносить в течение исследуемых психических процессов настолько резкие изменения, что эти процессы приобретают совсем иной характер, далёкий от того, которым они отличались в естественных условиях той или другой деятельности. Это привело к необходимости применять в психологии так называемый естественный эксперимент, впервые введённый известным русским психологом А. Ф. Лазурским.
Естественный эксперимент сохраняет все черты экспериментального метода, применяемого во многих науках; он основан эта активном вмешательстве экспериментатора в течение психических процессов, которые вызываются у испытуемых в связи с поставленной задачей исследования; он допускает необходимые повторения и планомерные изменения, позволяющие лучше, чем при простом наблюдении, выявить исследуемые явления. Но всё это проводится в естественных условиях той или другой деятельности так, что испытуемые даже и не подозревают о том, что они подвергаются какому-то психологическому эксперименту.