По логической структуре доказательства гипотезы различают линейный и параллельный эксперимент. Линейный эксперимент отличается тем, что анализу подвергается одна и та же группа, являющаяся и контрольной, и экспериментальной. В этом случае еще до начала эксперимента четко фиксируется все контрольные, факторные и нейтральные характеристики группы (или условия ее функционирования), и по истечении определенного, заранее заданного времени вновь измеряется состояние объекта по его контрольным характеристикам.

В параллельном эксперименте участвуют две группы: контрольная и экспериментальная. Их состав должен быть идентичен по всем контрольным, а также нейтральным характеристикам, которые могут повлиять на исход эксперимента. Характеристики нейтральной группы остаются постоянными на протяжении всего эксперимента, а экспериментальной – изменяются. Потом контрольные характеристики сравниваются и делаются выводы о причинах произошедших изменений.

В ходе параллельного эксперимента иногда применяется прием перекрестного исследования, когда экспериментальный и контрольный классы меняются попеременно местами, что способствует обнаружению изменений под влиянием экспериментальной системы мер, осуществляемой как самим исследователем, так и подготовленными им учителями и воспитателями.