اساس اين روش بر اصول يادگيرى اکتشافى استوار است؛ به اين معنى که در اين روش، مستقيماً چيزى آموزش داده نمى‌شود، بلکه موقعيت و شرايطى فراهم مى‌شود تا شاگردان خود از طريق آزمايش به پژوهش بپردازند و جواب مسأله را کشف کنند؛ به عبارت ديگر، روش آزمايشى فعاليتى است که در جريان آن، شاگردان عملاً با به کار بردن وسايل و تجهيزات و مواد خاصى درباره مفهومى خاص تجربه کسب مى‌کنند. آزمايش معمولاً در آزمايشگاه انجام مى‌شود، اما نداشتن آزمايشگاه مجهز يا وسايل مناسب در مدرسه نبايد دليلى بر عدم اجراى اين روش باشد. در بسيارى از موارد، براى انجام دادن آزمايش وسايل چندان پيچيده‌اى مورد نياز نيست و حتى اين‌گونه وسايل را مى‌توان با کمک شاگردان فراهم نمود. اين روش براى موضوعات علوم‌تجربى روش بسيار مناسبى است، ولى امروزه در روانشناسى و ساير علوم‌انسانى نيز از آن استفاده مى‌شود.
روش آزمايشى ممکن است به منظورهاى مختلفى بکار رود؛ مثلاً گاهى ممکن است اين روش به منظور آشنا کردن شاگردان با جنبه‌هاى عملى يک مفهوم و زمانى به منظور فراهم آوردن محيطى مناسب براى حل مسأله‌اى بکار گرفته شود. در هر صورت، معلم بايد جهت کلى فعاليت را مشخص کند و اطلاعات و راهنمايى‌هاى لازم را در اختيار شاگردان قرار دهد. روش آزمايشى مى‌تواند کيفيت يادگيرى را افزايش دهد و يک عامل بسيار برانگيزنده در فعاليت آموزشى باشد. اين روش مى‌تواند براى ارضاى حس کنجکاوى و تقويت نيروى اکتشاف و اختراع و پرورش تفکر انتقادى فراگيران بسيار مفيد باشد و در شاگردان اعتماد به‌نفس و رضايت‌خاطر ايجاد کند. روش آزمايشى مى‌تواند فعاليت‌هاى آموزشى را براى فراگيران جالب‌توجه و شيرين نمايد و در نتيجه، کمتر آنان را خسته و بى‌حوصله کند.
نقش معلم در اين روش هدايت شاگردان و نظارت بر کار آنان است. در آزمايش‌هايى که شاگردان با وسايل و مواد خطرناک سر و کار دارند، ممکن است به علت بى‌تجربه بودن شاگردان، ضايعاتى به دستگاه‌ها وارد شود؛ بنابراين، معلم بايد چگونگى کار با دستگاه‌ها را دقيقاً براى آنان توضيح دهد و بر کارشان نظارت داشته باشد و در موارد خاصى که احتمال بروز خطر زياد است يا دستگاه منحصر به فرد است، معلم بايد شخصاً به آزمايش بپردازد. البته در اين صورت، روش آموزش روش نمايشى خواهد بود، نه روش آزمايشي.
بسيار مشاهده شده است که معلم يا شاگردان وقتى که به آزمايش مى‌پردازند، به پاره‌اى از مسائل که رعايت آنها ضمن آزمايش لازم و ضرورى است توجه نمى‌کنند يا در بعضى موارد که معلم به آزمايش مى‌پردازد، جواب لازم را از آزمايش دريافت نمى‌کند. اين امر موجب نگرانى معلم و گاهى خنده شاگردان مى‌شود. به همين دليل، توصيه مى‌شود که پيش از آزمايش و در ضمن آن نکات زير رعايت شود:
۱. وسايل و ابزار آزمايش قبل از تدريس فراهم و سازمان‌دهى شود.
۲. قبل از آزمايش، براى اطمينان و گرفتن نتيجه مطلوب، آزمايش به صورت تمرينى انجام شود.
۳. هنگام آزمايش، وسايل مورد نياز روى جعبه آزمايش قرار داده شود.
۴. براى جلوگيرى از انحراف توجه شاگردان، وسايل اضافى در داخل جعبه آزمايش گذاشته شود.
۵. قبل از آزمايش، به وسيله پرسش، توجه شاگردان به جريان آزمايش جلب شود.
۶. آزمايش به گونه‌اى انجام شود که همهٔ شاگردان به راحتى بتوانند آن را ببينند.
۷. در ضمن آزمايش، از ساير روش‌ها، مثلاً روش سخنرانى نيز استفاده شود.
قبل از شروع آزمايش، معلم بايد براى هر چه بهتر کردن روش آزمايش نکات زير را رعات کند:
۱. ابتدا شاگردان را گروه‌بندى کند. گروه‌بندى بايد بر اساس امکانات و تعداد شاگردان صورت گيرد.
۲. مراحل فعاليت و وظايف اعضاى هر گروه را دقيقاً مشخص کند.
۳. روش صحيح انجام دادن آزمايش را به طور دقيق و روشن براى شاگردان توضيح دهد.
۴. وسايل موجود در آزمايشگاه را بر حسب نياز هر گروه بين آنان تقسيم کند.
۵. نکات ايمنى لازم را به شاگردان گوشزد کند.
۶. از شاگردان بخواهد که از نتايج آزمايش گزارش کتبى تهيه کنند. گزارش‌ها بايد مستقيماً حاصل مشاهده باشد و از روى نتايج آزمايش نوشته شود. البته نظارت و کنترل معلم در هيچ‌يک از مراحل آزمايش شاگردان نبايد قطع شود.
محاسن روش آزمايشى
۱. چون يادگيرى از طريق تجارب مستقيم حاصل شده است، يادگيرى با ثبات‌تر و مؤثرتر خواهد بود.
۲. شاگردان علاوه بر دست يافتن به هدف‌هاى آموزشي، روش آزمايش کردن را نيز ياد مى‌گيرند.
۳. در شاگردان انگيزه مطالعه و تحقيق تقويت مى‌شود.
۴. حس کنجکاوى شاگردان ارضا مى‌شود و آنان اعتماد به‌نفس پيدا مى‌کنند.
۵. نيروى اکتشاف، اختراع، و تفکر علمى در شاگردان تقويت مى‌شود.
۶. اين روش فعاليت‌هاى آموزشى را براى فراگيران جالب و شيرين مى‌کند و در نتيجه، آنان را کمتر خسته و بى‌حوصله مى‌کند.
محدوديت روش آزمايشى
۱. احتياج به وسايل و امکانات فراوان دارد، لذا در مقايسه با ساير روش‌هاى تدريس از نظر اقتصادى گران تمام مى‌شود.
۲. به معلمان آگاه و مجرب که خود با روش آزمايشى آشنايى داشته باشند، نياز دارد.
۳. نسبت به ساير روش‌ها ممکن است اطلاعات و معلومات کمترى در اختيار شاگردان قرار دهد و دامنهٔ لغات و مفاهيم آنان تقويت نشود.
۴. در صورت عدم کنترل، ممکن است به صورت غلط اجرا شود و اين روش غلط در رفتار شاگردان تثبيت گردد.