การวัดและประเมินผลที่ใช้ในสถานศึกษามีทั้งการวัดด้านกายภาพศาสตร์ และการวัดทางสังคมศาสตร์ ผู้สอนจึงต้องเข้าใจธรรมชาติของการวัดผลทั้ง 2 ประเภทเป็นอย่างดี ไม่เช่นนั้นการแปลความหมายอาจเกิดความสับสนกันได้ เพราะถ้าเป็นการวัดทางด้านสังคมศาสตร์อาจแปลความหมายไม่ชัดเจนและแน่นอนเหมือนการวัดทางด้านกายภาพศาสตร์ การวัดจำเป็นต้องมีการตรวจวัดหลาย ๆ ด้านและหลาย ๆ ครั้ง เพื่อให้ได้ผลที่น่าเชื่อถือยิ่งขึ้น การวัดและประเมินผลทางการศึกษามีลักษณะที่สำคัญ 5 ประการ ดังนี้
1. การวัดผลการศึกษาเป็นการวัดทางอ้อม (Indirect Measurement) คุณลักษณะที่ตรวจวัดในทางการศึกษา เช่นผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน สติปัญญา ความถนัด ความสนใจ บุคลิกภาพ เจตคติ ของผู้เรียนนั้น มีลักษณะเป็นสภาพทางจิตวิทยาในตัวนักเรียน เป็นนามธรรมที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรง เพราะไม่สามารถสังเกตเห็นหรือสัมผัสได้ วิธีการตรวจวัดจึงเริ่มโดยการแปลงคุณลักษณะนั้นออกมาเป็นพฤติกรรมที่วัดได้ สังเกตได้ จากนั้นจึงใช้เครื่องมือเป็นสิ่งเร้าแก่ผู้เรียน เพื่อให้ผู้เรียนตอบสนองโดยแสดงพฤติกรรมต่าง ๆ ออกมา ผู้สอนจึงสามารถตรวจวัดพฤติกรรมนั้น ๆ ได้ในเชิงปริมาณหรือเชิงคุณภาพแล้วแต่กรณี ผลที่ได้ผู้สอนจะนำไป อ้างอิงสรุปกลับไปยังคุณลักษณะที่ประสงค์จะตรวจสอบนั้นอีกครั้ง เราจึงกล่าวว่าการวัดผลการศึกษาเป็นการวัดทางอ้อม
2. การวัดผลการศึกษาเป็นการวัดที่ไม่สมบูรณ์ (Imperfect Measurement) การจัด การเรียนการสอนในชั้นเรียนเป็นการจัดตามเนื้อหาและจุดมุ่งหมายที่กำหนดไว้ในหลักสูตรระดับชั้นต่าง ๆ เนื้อหาและพฤติกรรมที่ต้องการให้เกิดขึ้นแก่นักเรียนจะมีอยู่มากมาย ซึ่งผู้ที่ทำหน้าที่วัดผลและประเมินผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนคงไม่สามารถตรวจวัดหรือทดสอบให้ครอบคลุมหรือครบถ้วนในทุกประเด็นของเนื้อหา และทุกพฤติกรรมที่ต้องการให้เกิดขึ้น เนื่องจากข้อจำกัดของเวลา งบประมาณ ค่าใช้จ่าย และสภาพการณ์ที่เป็นจริง ในทางปฏิบัตินั้นครูจะเลือกข้อสอบบางข้อที่เป็นตัวแทนของเนื้อหาและจุดมุ่งหมาย ดังนั้นการวัดผลการศึกษาจึงเป็นการวัดที่ ไม่สมบูรณ์ไม่ครบถ้วนทั้งหมด
3. การวัดผลการศึกษาเป็นการวัดเชิงปริมาณ และการประมินผลแสดงเชิงคุณภาพ ในกระบวนการของการวัดผลที่ใช้เครื่องมือเพื่อตรวจวัดคุณลักษณะที่ต้องการจะแสดงผลในรูปของจำนวนหรือตัวเลข โดยเฉพาะการวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนที่ครูนิยมใช้แบบทดสอบเป็นเครื่องมือหลักในการวัดผลที่ได้คือคะแนน(Score) จากแบบทดสอบรวมกับคะแนนจากการวัดครั้งก่อน ๆ เพื่อใช้เป็นข้อมูลในการประเมินผลซึ่งผลการประเมินจะแสดงในเชิงคุณภาพ เช่น ผ่าน ไม่ผ่าน หรือประเมินเป็นระดับคะแนน A B C D E (ดีมาก ดี ปานกลาง ควรปรับปรุง ต้องแก้ไข)
4. การวัดผลการศึกษาเป็นการวัดเชิงสัมพันธ์ (Relative Measurement) จำนวนหรือ ตัวเลขที่ได้จากการวัดผลที่เรียกว่าคะแนน (Score) นั้นมีระดับการวัดได้สูงสุดในมาตราอันตรภาค ( Interval Scale) เท่านั้น ซึ่งเป็นมาตราการที่ไม่มีศูนย์แท้ (Non absolute Zero) หมายความว่า เลข 0 ในการวัดผลการศึกษาไม่ได้มีความหมายว่าไม่มีคุณลักษณะที่วัด เนื่องจากเครื่องมือที่ใช้วัดผลไม่สามารถจะวัดลงไปได้ครบถ้วนจนถึงจุดที่เป็นศูนย์แท้จริง เช่น ผู้เรียนที่สอบได้คะแนน 0จากการทดสอบด้วยแบบทดสอบฉบับหนึ่งไม่ได้หมายความว่าผู้เรียนไม่ได้มีความรู้ความเข้าใจในเนื้อหาที่เรียนไปเลย บอกได้เพียงว่านักเรียนผู้นี้ทำข้อสอบไม่ถูกเลยแม้แต่ข้อเดียว เพราะแบบทดสอบที่ใช้วัดผลไม่สามารถจะบรรจุเนื้อหาทั้งหมดทุกประเด็นที่ผู้สอนไว้ได้ แต่ใช้ตัวอย่างของเนื้อหาและพฤติกรรมมาสอบวัดเท่านั้น ดังนั้นในการจะแปลความหมายของผลการวัดทางการศึกษาจึงต้องคำนึงถึงความสัมพันธ์ระหว่างคะแนนที่ได้กับเกณฑ์ใดเกณฑ์หนึ่ง
5. การวัดผลและประเมินผลการศึกษาเป็นกระบวนการที่มีความคลาดเคลื่อน (Error of Measurement) การวัดผลทางการศึกษาเป็นการวัดด้านจิตวิทยาซึ่งมีตัวแปรที่เข้ามาเกี่ยวข้องมาก โอกาสที่จะเกิดความคลาดเคลื่อน (Error) หรือความผิดพลาดซึ่งมีอยู่สูง เนื่องจากผู้ดำเนินการวัดผลไม่สามารถควบคุมตัวแปรต่าง ๆ ได้ครบถ้วน ดังนั้นคะแนนที่ได้จากการวัด(Obtained Score) จะเป็นผลรวมของคะแนน 2 ส่วนคือคะแนนที่แท้จริง (True Score) กับคะแนนที่คลาดเคลื่อน (Error Score) โดยคะแนนที่คลาดเคลื่อนนี้อาจเป็นไปในทางบวกหรือทางลบก็ได้
ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นจากการวัดผลมีสาเหตุอยู่หลายประการ คือ
1) เครื่องมือที่ใช้วัดขาดความสมบูรณ์วัดไม่ตรงคุณลักษณะที่ต้องการ
2) ผู้จัดดำเนินการวัดผลขาดความชำนาญในการวัดผล
3) ความผันแปรของผู้เข้าทดสอบขณะสอบ
4) ความคลาดเคลื่อนในการคิดคำนวณในการรวมหรือกรอกคะแนน
5) ความคลาดเคลื่อนจากการสุ่มตัวอย่างเนื้อหาและพฤติกรรมไม่ถูกต้องตามหลักวิชา
