La ricerca empirica in educazione nasce alla fine del XIX secolo, sotto il nome di Pedagogia sperimentale. Il termine viene coniato in Germania da Ernst Meumann, nel 1900, ma il primo a dare una definizione rigorosa del termine è Wilhelm Lay, nel 1903.
La Pedagogia sperimentale nasce in parallelo con la Psicologia sperimentale. In contrapposizione con la psicologia e la pedagogia filosofica, le due nuove scienze si pongono l’obiettivo di applicare i metodi delle scienze fisiche, con particolare riferimento allo schema sperimentale classico, allo studio dei fatti pedagogici e psicologici. Lo schema sperimentale utilizzato nelle scienze fisiche prevede l'intervento controllato mediante uno stimolo su una data situazione, congiunto alla rilevazione degli effetti di tale intervento. L’obiettivo è quello di fondare una scienza pedagogica e psicologica quanto più possibile slegata da giudizi di valore ed ancorata a procedure di controllo "scientifico" le quali garantiscano, per quanto possibile, l’oggettività dei risultati. In tal senso la pedagogia scientifica si contrappone anche alla pedagogia esperienziale, che parte da tentativi di innovazione sul campo senza preoccuparsi di definire procedure di controllo rigoroso dei risultati ottenuti ma basata su processi di valutazione di carattere prevalentemente soggettivo.