Un piano sperimentale che offre alcuni vantaggi rispetto a quello a gruppo unico è quello a due gruppi. In tale piano vengono scelti casualmente due campioni di allievi, ad esempio due classi, ad una delle quali viene proposto l’insegnamento di una materia con un metodo ordinario e all’altra l’insegnamento della stessa materia con un metodo sperimentale. La scelta casuale da un certo grado di fiducia nel fatto che i due gruppi siano omogenei. I due cambiamenti nelle conoscenze ed abilità acquisite vengono monitorati mediante due prove per ciascun gruppo: la prova iniziale, che rileva il livello di partenza dei discenti e la prova finale, che rileva il livello conoscenze ed abilità raggiunto complessivamente dai discenti.

Fase | Esempio
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1. Selezione del gruppo sperimentale (G1) e del gruppo di controllo (G2) | Le classi 1A e 1B del liceo scientifico A. Volta
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2. Rilevazione del valore del fattore dipendente prima dello stimolo sperimentale (Si1 e Si2) | Test iniziale di profitto in matematica
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3. Attività di un gruppo condotta secondo il fattore sperimentale (Fs) e dell’altro secondo il fattore ordinario (Fo) | Didattica dell’analisi matematica con l’ausilio di un Cd-rom (1A), didattica frontale dell’analisi matematica (1B)
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4. Rilevazione del valore del fattore dipendente dopo lo stimolo sperimentale (Sf1 e Sf2) | Test finale di profitto in matematica
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5. Confronto tra il cambiamento del gruppo sperimentale (Sf1-Si1) e il cambiamento del gruppo di controllo (Sf2-Si2) per vedere quale dei due interventi ha prodotto il miglioramento più alto. | Se il numero di allievi della 1A che hanno avuto un cambiamento positivo è significativamente maggiore del numero degli allievi della 1B che ha avuto un cambiamento positivo, oppure se la differenza tra la media della 1A nel test finale e la media della 1A nel test iniziale è significativamente più alta della differenza tra la media della 1B nel test finale e la media della 1B nel test iniziale, si può concludere che l’ipotesi che l’introduzione della didattica assistita da Cd-rom abbia causato un miglioramento delle competenze in matematica degli allievi è corroborata.
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Una variante del piano sperimentale a due gruppi è quella che prevede l’uso del campione ciclico istituzionale (o ricorrente). In questo piano i trattamenti ordinario e sperimentale vengono applicati in due anni scolastici differenti su una data classe (ad esempio la 2C). Presupposto fondamentale è che l’assegnazione degli allievi a tale classe nei due anni scolastici sia del tutto casuale. Le due classi nei due anni scolastici successivi costituiscono cosi due gruppi sperimentali.