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实验研究旨在探讨自变量和因变量之间的因果关系。同时，我们在第一章中就谈到，实验研究的关键特征是基于“研究假设”开展“实验比较”。因此，实验研究总是起始于对自变量和因变量的假设，然后比较假设中的自变量的变化对假设中的因变量产生的影响，并以此来验证或推翻假设。如果假设自变量的变化会引发假设因变量的变化，那么就能证实二者之间存在因果关系，二者就不再是假设中的自变量和因变量，而是真正意义上的自变量和因变量了。在证实这种因果关系存在前，不宜将假设自变量称为自变量。假设自变量，我们通常称之为“因素”（factor）。“因素”可以简单地理解为研究假设中的自变量。
在实验设计中，确定了因素，就确定了拟考察的自变量。那么，下一个关键步骤就是开展实验比较了。如前所述，实验比较是考察因素的变化对假设因变量的影响。因此，实验比较的前提是因素必须要发生一定的变化。例如，我们想考察性别对外语学习动机的影响——显然，这里的因素是性别。那么只有性别这个因素在实验中发生了变化，我们才能有机会观察这种变化是否会对外语学习动机产生影响。而性别这个因素通常的自然变化范围是男和女两个水平，因此我们就把男、女称作性别因素的两个水平。在实验中，我们一般会邀请一组男生受试和一组女生受试，分别测量他们的外语学习动机并进行比较，以确定性别因素的不同水平是否会对外语学习动机产生不同影响，最终确定性别因素和外语学习动机之间是否存在因果关系。因此，“水平”（level）是实验设计中因素作为一种假设自变量的不同赋值，是实验设计中开展实验比较以确定因素和假设因变量之间因果关系的核心设计环节。下面我们将通过实例介绍实验研究中因素的不同类型及其特点以及因素的两种水平设定类型。
因素的分类方法有很多，大多依据实验设计的特征或性质。这会给初学者带来一些难度和困扰。毕竟，理解依据实验设计的特征或性质所作的因素分类，首先需要对实验设计有足够的了解，或在理解因素分类时同步学习实验设计的方法。因此，我们在这里不介绍依据实验设计特征或性质的因素分类法。我们将从因素所指向的研究空白的性质进行分类，即对因素的探索将填补什么样的研究空白。我们将因素分为探索型因素、验证型因素和关联型因素。考察探索型因素的实验研究旨在挖掘因素的内涵和结构，即研究结果将最终对因素本身作出勾画和界定；考察验证型因素的实验研究旨在验证前人在理论研究中提出的该因素的内涵和结构是否存在实证基础，即研究结果最终将验证、修正或推翻前人提出的对该因素所作的理论界定；而考察关联型因素的实验研究旨在探索该因素和其他因素或变量的关系，而非探索或验证对因素本身的界定，研究结果将最终拓展我们对该因素和外部世界关系的认识。总之，考察探索型因素和验证型因素的实验研究关注因素本身的内涵和结构——前者探索新的界定而后者验证已有界定；而考察关联型因素的实验研究并不首要关注因素本身，而是聚焦该因素和其他因素或变量的互动。下面我们通过三个具体的研究案例来进一步介绍三种因素的特点。需要特别说明的是，这三个案例并非严格意义上的实验研究，我们只是通过它们来更好地呈现三种因素与不同研究空白的性质的关系。
探索型因素的研究案例： 高一虹等（2003）的《中国大学本科生英语学习动机类型》
摘要： 本文采取问卷的方法考察了中国大学本科生英语学习的动机类型。受试为全国30所大学的2,278名本科生。问卷包括30个有关为什么学习英语的问题，主要根据在多个省区采集的开放式反馈编制而成。我们用SPSS统计软件对数据进行了因子分析和多元方差分析，以探索动机的类型以及个人因素对动机类型的影响。因子分析得出七种动机类型，分别是：内在兴趣动机、成绩动机、出国动机、学习情境动机、社会责任动机、个人发展动机和信息媒介动机。多元方差分析表明，专业和英语水平对学习动机有显著影响。此外，专业与英语水平、年级与英语水平有交互作用。
本研究考察了中国大学本科生英语学习的动机类型。在这项研究之前，已有很多关于学习动机的经典理论。但研究者认为，虽然这些理论提供了很好的借鉴，但学习动机作为一项学习者个体因素，应当更关注它的个性特征。因此，有必要开展研究专门探索中国大学本科生英语学习者的学习动机特点，并对他们的学习动机作出个性化的界定。
因此，研究者首先从多个地区“自下而上”地收集了开放式反馈，初步探索了中国大学本科生英语学习动机的特点，并基于反馈编制了问卷。这个问卷包括30个问题，但并没有预置内在结构，即研究者此时并不确定这些问题是否可以分为若干类型。之后，研究者使用分层抽样的方法，对全国30所大学的2,278名受试展开了问卷调查。研究者使用因子分析的方法，对问卷调查的数据进行了统计分析，他们将问卷中的问题分为了七种类型，并根据问题的具体内容将它们归纳为内在兴趣动机、成绩动机、出国动机、学习情境动机、社会责任动机、个人发展动机、信息媒介动机七种。因子分析是通过统计的方法探索或验证具体现象之间的关联，并将具有统计意义关联的具体现象聚合成一个个类型。这七种动机类型就是根据30个反映不同具体现象的问题的相互关联分析出来的。因此，这项研究将学习动机作为探索型因素，挖掘学习动机在中国大学本科生群体中的内涵和结构，最终对他们的英语学习动机作出了勾画和界定。当然，研究者还探索了学习者的专业和英语水平对他们学习动机的影响。而在这部分研究中，学习动机就不再是探索型因素，而是关联型因素，因为研究者探索了它和其他因素（专业、年级、英语水平）之间的关系。
可见，探索型因素通常会出现在重构某一概念的研究中，通过“自下而上”的方式对这一概念进行再次挖掘和重新界定。而这种概念重构的需要常常是由情境迁移引发的。例如，前人对学习动机概念的界定往往基于西方国家学习者的特点，而中国学习者有自身的特点，因此需要对学习动机的概念在中国的学习情境下进行重构。当然，在某些情况下，研究者也会提出一个前人从未提出过的概念，并对其内涵和结构进行探索。
验证型因素的研究案例： 文秋芳等（2010）的《我国外语类大学生思辨能力量具的修订与信效度检验研究》
摘要： 本研究依据先导测试结果，对此前使用的自制思辨能力量具进行了认真修订，并在12所高校17个文科专业2770名学生中开展测试检验其信效度。研究结果表明，修订后的量具基本符合要求，总体难易度达到。61，区分度为。31，内部一致性为。70。效度证据有3条：（1）该量具能有效区分生源质量不同的12所高校；（2）该量具能基本区分3个年级学生不同的思辨水平；（3）思辨能力测试成绩与英语专业四级笔试成绩呈显著正相关。
本研究的研究者在前期研究中自制了思辨能力量具，即对思辨能力这个因素作了勾画和界定，并开发了测量它的工具。因此，研究者需要通过实证数据来检验这个量具的质量，即量具的信度和效度。检验量具的信度和效度，实质上就是对因素进行验证，属于考察验证型因素的研究。研究结果发现，思辨能力量具的总体难易度、区分度、内部一致性等重要指标均较好，说明量具基本符合要求。同时，量具的测试成绩能够较好地区分不同年级的学生和不同学校的学生，说明量具能够反映不同年级和不同学校学生的思辨能力差异，符合研究者对思辨能力因素的一些理论估计。另外，量具的测试成绩也和英语专业四级笔试成绩呈显著正相关关系，佐证了研究者预先估计的思辨能力和语言能力之间的关联。基于上述对量具信度和效度的检验，研究者验证了先前对思辨能力因素的勾画和界定，为思辨能力这一验证型因素内涵和结构的理论界定提供了实证基础。
除了此类专门为验证某一因素内涵和结构的研究外，验证型因素还经常作为若干因素之一出现在研究中。也就是说，有些研究专门验证某一因素，即验证型因素是其研究的唯一因素，如上述分析的案例；而在有些研究中，验证型因素只是被考察的因素之一。例如，我们要考察学习策略、外语水平和学习动机三个因素对外语阅读速度的影响。假设我们已有成熟的学习策略和外语水平量具，即前人研究已经在理论上作了明确的界定，在实证上进行了扎实的检验工作；而学习动机这个因素只有理论界定，没有实证检验。那么在这项研究中，我们就需要首先对学习动机的理论界定进行实证检验，即将其作为验证型因素进行考察，之后才能开展其他研究步骤。
关联型因素的研究案例： 王初明（2004）的《自我概念与外语语音学习假设》
摘要： 本文从自我概念的角度探讨英语语音对英语学习的影响。作者指出：虽然语音只是外语学习的一部分，但语音掌握的好坏影响学习者对自己整个外语学习能力的评价（即外语学习自我概念），进而影响外语学习成绩。语音学习对外语学习自我概念的影响包括语音学习对外语学习的促进或抑制作用，本文称之为“外语语音学习假设”。此假设在三项调查中得到支持。调查分布在不同省份和学校，受试类型不一样，但数据分析的结果却一致表明：英语语音自我概念和英语学习成绩之间存在显著相关，语音自我概念可以较好地预测英语学习自我概念。
本研究探索自我概念对英语学习的影响。因此，自我概念是本研究聚焦的因素。前人对自我概念有过不少相关的理论研究和实证研究，即对自我概念这个因素已在理论上加以界定，并通过实证研究验证、修正过这些理论界定。因此，研究者并没有将自我概念视为探索型因素或验证型因素。研究者考察了自我概念与英语学习的关系，即探索自我概念这个因素和另一个变量的关系，因此这是一项考察关联型因素的研究。研究者通过实证研究，发现学习者对自己英语语音学习的认知显著影响他们的自我概念，自我概念又进而影响英语学习。因此，本研究不仅探索了自我概念和英语学习的关系，还揭示了学习者对自己英语语音学习的认知和自我概念之间的关系。因此，自我概念就像一个中介变量，联结了学习者的语音学习认知和英语学习。可见，考察关联型因素的研究能更好地揭示所研究的因素和外部世界之间的复杂关系。需要特别指出的是，我们用上述三个研究案例来展示探索型因素、验证型因素和关联型因素的性质和特点，但这并不意味着某一项研究只能探索三种因素之一。有很多研究同时考察若干因素，且这些因素经常会涉及上述因素中的两种或三种。
因素的水平设定是实验比较的重要前提。只有考察一个因素的不同水平对假设因变量的影响是否存在不同，才能真正开展实验比较。因此，我们在阅读实验研究报告时应尤其注意去获取、理解与因素水平相关的信息。前面我们讲过，水平是实验设计中因素作为一种假设自变量的不同赋值。因此，解析因素水平的关键，就是观察一个因素（假设自变量）究竟被赋予了哪些不同的值。因素的赋值存在固有的自然水平赋值和人为的设计水平赋值两种情形。
自然水平赋值指某一因素可能的取值范围是既定的，是无法人为改变的。例如，性别就是典型的自然水平赋值的因素。性别的取值范围只能是男、女两个。因此我们说，性别因素只能设定为两个水平，即男、女。但有非常多的因素并非自然水平赋值的因素，它们的取值范围可以是人为设定的。例如，语言能力作为一个因素，我们可以根据研究需要，将它的水平设定为高、低两个，也可以将它的水平设定为高、中、低三个，甚至可以设定为高、中高、中低、低四个。
我们在阅读实验研究报告时，应当特别注意研究者是如何描述各个因素的水平设定的。下面我们选取一些研究案例来进行分析：
（1）家庭文化水平背景：以父亲受教育程度为代表，分为三级，即初级文化水平、中级文化水平和高级文化水平。初级文化水平包括文盲、小学和初中；中级文化水平包括普高、职高和中专；高级文化水平则包括大专及大专以上。（詹先君、洪民2015）
（2）在实验开始前，实验班和控制班的学生分别被随机分为四人小组。期间每次课堂都进行任务型小组活动，两个班在教材、学时数、授课程序、教学内容和教学进度等方面均相同。唯一不同的是，实验班接受了小组互动策略培训。（徐锦芬、寇金南2011）
不难看出，上述两个案例中的因素都不是自然水平赋值的因素，而是设计水平赋值的因素。案例（1）中的因素一目了然，是“家庭文化水平背景”，它的水平也很容易识别，即包括三个水平，分别是初级文化水平、中级文化水平和高级文化水平。而案例（2）中的因素就需要通过一定的分析才能显现出来：参加实验的学生被分进实验班和控制班两个班，两个班在教材、学时数、授课程序、教学内容和教学进度等各方面都相同，只是实验班接受了小组互动策略培训，而控制班没有接受这一培训。因此，两个班在“赋值”上的差异是接受小组互动策略培训与否，包括两个水平，一个水平为是，一个水平为否。也就是说，小组互动策略培训才是这项研究的因素。