کنترل متغیرها
نمونهٔ بارز روش علمی، روش آزمایش است که در آن پژوهشگر، شرایط را به‌دقت، و غالباً در آزمایشگاه، کنترل می‌کند و دست به اندازه‌گیری‌هائی می‌زند تا روابط بین متغیرها را کشف کند. متغیر به خصلتی گفته می‌شود که مقادیر گوناگونی بتواند داشته باشد. برای مثال، هدف آزمایش ممکن است کشف ارتباط بین دو متغیر حافظه و خواب باشد (مثلاً بخواهیم مشخص کنیم که توانائی یادآوری خاطرات کودکی در نتیجهٔ بی‌خوابی کاهش می‌یابد یا نه). به‌همان اندازه که توانائی به‌خاطر سپردن به‌شیوهٔ نظامدار با میزان خواب تغییر کند، می‌توان نتیجه گرفت که به‌همان نسبت ارتباط منظمی بین این دو متغیر وجود دارد.
امکان کنترل دقیق متغیرها مشخصه‌ای است که روش آزمایش را از سایر روش‌های مشاهدهٔ علمی متمایز می‌کند. هرگاه آزمایشگر در پی کشف این نکته برآید که آیا توانائی یادآوری بستگی به میزان خواب دارد یا نه، برای کنترل مقدار خواب می‌تواند ترتیبی فراهم آورد که چند گروه آزمودنی شب را در آزمایشگاه بگذرانند. به گروه اول ساعت ۱۱ شب و به گروه دوم ساعت ۱ بعد از نیمه شب اجازهٔ خواب داده می‌شود، و گروه سوم تا ساعت ۴ بعد از نیمه شب بیدار می‌ماند. در مرحلهٔ بعد، آزمایشگر افراد هر سه گروه را همزمان، مثلاً ساعت ۷ صبح، از خواب بیدار می‌کند و همهٔ آنها را دوباره با تکلیف قبلی حافظه آزمون می‌کند تا معلوم شود که یادآوری کسانی که بیشتر خوابیده بودند بهتر است یا کسانی که کمتر خوابیده بودند.
در این بررسی مقدار خواب، متغیر مستقل (independent variable) نامیده می‌شود چون مستقل از کارهائی است که آزمودنی انجام می‌دهد (تعیین مقدار خواب آزمودنی با آزمایشگر است نه با خود آزمودنی). مقدار یادآوری، متغیر وابسته (dependent) نامیده می‌شود چون مقادیر آن نهایتاً تابع مقادیر متغیر مستقل فرض می‌شود. متغیر مستقل متغیری است که آزمایشگر آن را دست‌کاری می‌کند، و متغیر وابسته متغیری است که آزمایشگر آن را مشاهده می‌کند. متغیر وابسته تقریباً همواره شاخصی از رفتار آزمودنی است. برای بیان وابستگی متغیری به متغیر دیگر از عبارت تابعی است از استفاده می‌شود. برای مثال، در آزمایش مورد بحث می‌گوئیم که توانائی یادآوری آزمودنی‌ها تابعی است از میزان خواب آنها.
برای روشن ساختن تفاوت متغیر مستقل با متغیر وابسته به ذکر آزمایشی دربارهٔ تأثیر ماریجوآنا (marijuana) برحافظه می‌پردازیم. در یکی از این‌گونه آزمایش‌ها، پس از ورود آزمودنی‌ها به آزمایشگاه، به‌هریک از آنها مقداری ماریجوآنا به‌صورت شیرینی داده می‌شد. نوع شیرینی و دستورهائی که به آزمودنی‌ها داده می‌شد برای همه یکسان بود، اما مقدار ماریجوآنا برای هر گروه، متفاوت و به‌ترتیب معادل ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ میلی‌گرم تی‌اچ‌سی (THC)، مادهٔ فعال ماری جوآنا، بود.
از آزمودنی‌ها پس از خوردن ماریجوآنا خواسته می‌شد فهرست‌هائی از واژه‌های نامربوط به یکدیگر را به‌خاطر بسپارند. یک هفته بعد آزمودنی‌ها دوباره به آزمایشگاه آمدند و از آنها خواسته شد واژه‌هائی را که به‌یادشان مانده از حفظ بگویند. درصد واژه‌های به‌یاد مانده در هر گروه در (شکل ماریجوآنا و حافظه) نشان داده شده است. ملاحظه می‌کنید که مقدار یادآوری به‌صورت تابعی از مقدار مصرف ماریجوآنا در زمان مطالعهٔ فهرست‌ها، کاهش یافته است.
- ماریجوآنا و حافظه:
آزمودنی‌ها پس از مصرف مقادیر مختلف تی‌اچ‌سی که مادهٔ فعال ماریجوآنا است فهرست‌هائی از واژه‌ها را به‌خاطر سپردند. با آزمون‌های یادآوری (recall) که یک هفته بعد اجراء گردید میزان یادآوری مطالب به‌یاد مانده اندازه‌گیری شد. این شکل رابطهٔ بین مقدار داروی مصرفی (متغیر مستقل) و نمرهٔ یادآوری (متغیر وابسته) را نشان می‌دهد (نقل از دارلی - Darley و همکاران، a ۱۹۷۳).
آزمایشگران قبل از آمدن آزمودنی‌ها به آزمایشگاه برنامهٔ دقیقی تنظیم کرده، و به‌جز مقدار مصرف ماریجوآنا سایر شرایط را ثابت نگه داشته بودند، از جمله: محیط کلی آزمایش، دستورالعمل آزمودنی‌ها، مطالب حفظ کردنی، فرصت یادسپاری، و شرایط حاکم بر ارزیابی میزان یادآوری. تنها عاملی که در این چهار گروه متفاوت بود میزان مصرف ماریجوآنا، یعنی تغییر مستقل، بود. متغیر وابسته عبارت بود از مقدار مطالب به‌یاد مانده پس از یک هفته. مقدار مصرف ماریجوآنا به واحد میلی‌گرم تی‌اچ‌سی، و حافظه برحسب درصد واژه‌های به‌یاد مانده اندازه‌گیری شد. آزمایشگران، رابطهٔ بین متغیر مستقل و متغیر وابسته را به‌صورت نمودار ارائه کردند (شکل ماریجوآنا و حافظه). نکتهٔ آخر اینکه تعداد آزمودنی‌ها درحدی بود (۲۰ نفر در هر گروه) که منطقاً بتوان انتظار داشت در صورت تکرار آزمایش در گروه دیگری از آزمودنی‌ها نتایج مشابهی به‌دست آید. معمولاً از حرف n برای نمایش تعداد آزمودنی‌های هر گروه استفاده می‌شود. در مطالعهٔ حاضر، n برابر با ۲۰ نفر بود.
روش آزمایشی را خواه در آزمایشگاه یا خارج از آن می‌توان به‌کار گرفت. برای مثال، در مطالعات مربوط به چاقی، برای بررسی تأثیر روش‌های مختلف کنترل وزن، می‌توان این روش‌ها را در گروه‌های جداگانه و در عین حال شبیه یکدیگر به اجراء درآورد.
آنچه در روش آزمایش اهمیت دارد منطق‌کار است نه محل آن. برخی آزمایش‌ها نیز در آزمایشگاه‌های ویژه انجام می‌شود، و عمدتاً به این دلیل که کنترل ارائهٔ محرک‌ها و به‌دست آوردن اندازه‌های دقیق رفتاری مستلزم استفاده از ابزارهای بسیار دقیق است.