教育教学的实验设计

教育、教学的实验研究设计张奇辽宁师范大学教育学院心理学系[e-mail]1引言：为什么要做实验研究？•教育和教学工作中我们会看到很多现象，诸如：他们考试总得高分;她上课讲的不多，可是学生们学得都很好等等。•这些现象会引发人们提出一些问题，诸如：他们为什么考试总得高分呢？她上课讲的不多，可是学生们怎么会学得都很好呢？等等。•为了回答这些问题，就要开展一些研究。研究的种类•思辨研究•经验研究•调查研究•自然观察的研究•有控制的观察研究——实验研究•所有研究的目的都是探索现象背后的原因。•不同的研究方法就是探索原因的方法不同。思辨的研究•思辨者凭借对自己相同经历的反省（反思）和观察到的个别现象，通过丰富的想象和富有逻辑的思考，得出自己的判断或结论.•针对上述问题可能得出自己的结论：他的智商一定很高。她的学生可能都很自觉。•思辨得出的结论（或答案）有可能是正确的，也有可能是错误的，但不能得出肯定的结论，所以，思辨的研究结论不可靠。•过于相信思辨的结论就是“迷信”。经验研究•研究者凭借自己积累的实际（实践）经验，通过对问题的思考得出结论。•针对上述问题，可能得出如下答案：他们学习一定都很努力。她可能有独特的方法。•经验研究的结论可能是正确的，也可能是错误的。经验研究得出的结论也不可靠。•过分相信经验就要犯“经验主义”的错误调查研究（1）——访谈•访谈研究：针对当事人的表现提出问题，根据当事人的回答得出结论。•访谈的种类：•1.结构访谈：有事先设计好的问题、时间和地点（场合）。•2.非结构访谈：随机提出问题。•3.深入访谈：不断追问事情的根源。•得出的结论个体差异很大，很难得出一般性的结论，影响研究结果的推广。调查研究（2）——问卷调查•针对要研究的问题，向被调查者书面询问一些有关的问题，根据被调查者的回答得出结论。•问卷调查的种类：开放问卷；封闭问卷；标准化的量表等。•问卷调查研究得出的结论是“众因一果”的结论，很难得出确切的因果结论。自然观察的研究•研究者在自然环境中观察对象的言行，并根据观察的结果下结论。•观察的种类：抽样观察；随机观察；定点观察；追踪观察；实地可查等等。•观察得到的证据是可靠的，但不一定真实的。观察得出的结论无法排除环境因素的影响，也得不出一因一果的因果结论。2什么是实验研究？•实验研究是在控制其他因素（无关变量/控制变量）的条件下，只考察（观察）一个（或几个）变量（自变量）对一个观测变量（因变量）的影响。•回答一个（或几个）自变量与因变量的因果关系。•得出在一定的条件下，具有明显因果关系的、一般的和可靠的结论。这样的结论经过实际的验证，可以推广。•实验就是实际验证，是缩小化的“实践检验”。3怎样设计实验：（1）单因素实验设计•实验中只有一个自变量和一个因变量。控制其他所有无关变量，考察一个自变量与一个因变量的因果关系。•自变量的每一种变化都称为一个“水平”，每一个水平的刺激都会引起因变量的不同变化。•如果自变量不同水平的变化引起因变量的变化之间差异显著，就可以推论出因变量的变化是由自变量的变化引起的。单因素实验设计举例小学生记叙文范文学习的实验研究实验设计了8种不完整范文和1篇完整范文。以三年级小学生为被试，分成10组，1个控制组，9个实验组。其中，1个实验组学习完整范文，其他8个组分别学习8种不完整范文。实验分为三个步骤进行：第1步：让所有被试写一篇同样题目的记叙文，评定成绩，对各组的平均成绩做差异检验。第2步：让各组被试分别学习不同的范文，控制组不学范文，老师安排其他作业。第3步：让各组被试重写同样题目的作文。评定各组的成绩，进行差异检验。作文成绩的评价指标分项指标记分分项一：文章结构记叙文六要素：时间，地点，人物，开头（事情的起因），经过，结尾（事情的结果）出现一处记1分分项二：文章内容1.事件经过是否完整、具体2.内容是否符合文章主题3.叙事顺序是否条理清晰1-3级计分0-3级计分1-3级计分分项三：好词好句修辞手法（比喻，拟人，夸张，排比）；四字词语，成语；妙用的形容词出现一处记1分分项四：写作错误1.标点错误2.错别字3.用词错误4.病句出现一处记-0.1分出现一处记-0.25分出现一处记-0.3分出现一处记-1分前测结果的差异检验组别nMSD控制组309.85463.3546完整范文309.73623.1284补充开头式3010.12502.0866补充中间内容式309.13632.1474补充结尾式309.85623.0832补充中间内容和结尾式3010.06332.1236补充开头和结尾式309.75364.2975补充开头和中间内容式309.38542.4495补充记叙文要素式3010.03563.7553F=0.941,df=9,p0.05后测结果的差异检验组别nMSD控制组3010.14773.0066完整范文学习组3014.54773.7397补充开头式范文学习组3012.16332.7037补充中间内容式范文学习组3013.93331.8696补充结尾式范文学习组3015.38282.6265补充中间和结尾式范文学习组3012.89783.8544补充开头和结尾式范文学习组3013.35004.4386补充开头和中间式范文学习组3014.10323.4884补充记叙文要素式范文学习组3011.39693.1331F=7.777,df=9,p0.05讨论为什么学习范文就比不学的好？为什么补充结尾式范文的效果最好？•……结论学习范文就比不学范文的成绩好。学习完整范文的作文成绩不是最好的。学习补充结尾式效范文的作文成绩最好；学习完整范文的作文成绩居其次；学习补充中间式范文的作文成绩居第；……实验中对变量的控制•实验就是在控制条件下的观察。控制是实验的灵魂。•1.对自变量的控制：•在教育和教学实验中要明确自变量中变化的量和不变的量（范文的题目、总体内容不变，只有呈现内容多少的变化）。•自变量的划分：按数量划分；按类型划分。•自变量的呈现：控制呈现的方式、时间、场合、顺序等等。2对无关变量的控制•（1）对被试的控制：•明确影响因变量的被试因素（智商、动机、方法、性格、知识基础、学习成绩等等）。•控制对因变量有影响因素：•被试间保持相等（最好，但做不到）；•做差异检验，使不同个体之间无关变量的差异不显著（符合统计学要求）对实验中其他无关变量的控制•时间的控制（相同）•地点的控制（相同或相似）•环境的控制（相同或相似）•主试的控制（相同或相似）•指导语的控制（相同或相似）•……对因变量的控制•相同的测量（测试）指标。•相同的评价标准。•将评定者主观因素的影响降到最低水平。•测量（测试）时间最好相同。•测量的环境最好相似。•测量的顺序相同。课后作业题•有三种记忆英文单词的方法：第一种是重复背诵；第二种是想象单词指代事物的表象；第三种是对单词之间的关系进行联想。请您做出验证这三种方法哪种更好的实验设计。•请将设计方案的电子邮件发到[e-mail]作业中普遍存在的问题和不足•实验设计内容和格式不够规范。•被试选择标准不明确、不严格。•实验材料没有交代或交代不全面。•实验程序不明确。•评分标准过于繁琐。•将被试内设计与被试间设计相混淆。实验设计的基本内容（格式）•题目：三种英文单词识记方法的记忆效果•1.问题提出（研究假设）：三种方法的记忆效果不同。•2.研究方法•2.1被试：•2.2实验材料：•2.3实验设计：采用单因素被试间实验设计•2.3实验程序：•2.4评分标准：•3.结果分析：2.1被试•从某学校某年级中通过前测筛选被试90名或120名，男女生各半。•前测：让学生用20分钟识记20个英文单词（双音节词，词长6-8个字母），方法不限。20分钟后进行自由回忆测验（默写出识记过的单词）。每回忆出一个正确的单词记1分。取成绩为10分-12分的学生为正式被试。•将被试编号，并随机分为3组或4组，3个为实验组，1个为控制组。每组30人，男女生各半。2.2实验材料•实验材料分为“练习材料”和“正式实验材料”两部分。•练习材料是从某教材中选择的双音节英文单词10个，词长为6-8个字母。用于识记方法的练习。•正式实验材料从某教材中另选双音节英文单词20个，词长为6-8个字母。用于正式实验。2.3实验设计•采用单因素被试间实验设计。自变量是识记方法，分为3种：第一种是“重复背诵法”，让被试重复拼读英文单词；第二种是“表象法”，让被试在识记单词时想象出单词所代表的事物或动作的表象；第三种是“联想法”，让被试在识记单词时进行单词之间的联想，并尽可能将识记的单词联想成一个故事情节。因变量是英文单词的回忆成绩。2.4实验程序•实验在安静的教室内按下列程序分组进行。•（1）识记方法的学习和练习阶段•3个实验组分别由1名主试辅导（讲授）一种识记英文单词的方法。然后，被试用练习用的单词进行练习。最后，主试分别检查每个被试是否掌握了应该掌握的识记方法。•（2）正式实验阶段•3个实验组分别由1名主试主持在不同的教室内进行实验。实验材料打印在一张白纸上，发给每个被试。实验组的指导语：“请你用刚才学会的方法识记下面的20个英文单词，时间20分钟”。控制组的指导语：“请你识记下面的20个英文单词，时间是20分钟”。20分钟后，主试收回单词表。•（3）回忆测验阶段•指导语：请大家把刚才识记过的20个英文单词尽可能地默写在白纸上。默写时可以不按照原来的顺序。默写得越多越准确越好。你默写完单词、并认为自己确实再不能回忆出更多的单词后，请举手示意。时间不限。•待被试举手时，主试收回被试的答卷。•（4）评分标准：被试每正确默写（回忆）出1个单词，记1分。满分20分，计算每组被试的平均分和标准差，进行统计分析。3结果分析•将4组被试正确默写单词的平均值和标准差列于表1•表1正确默写单词的平均值和标准差组别nMSD1组3012.556.232组2913.896.563组3015.747.12控制组3010.236.58注：第2组有一名被试中途退出实验。3结果分析•以各组被试正确回忆单词数量的平均值为因变量，以组别为自变量（因素变量）做单因素方差分析。结果显示，各组均值之间差异显著，F(3,115)=12.36,p0.05.•事后分析结果显示，1组与3组之间差异显著（p0.05）；……单因素被试内实验设计样例•题目：•1.问题提出•2.研究方法•2.1被试：从某学校某年级中通过前测筛选被试30名，男女生各半。•前测：让学生用20分钟识记20个英文单词（双音节词，词长6-8个字母），方法不限。20分钟后进行自由回忆测验（默写出识记过的单词）。每回忆出一个正确的单词记1分。取成绩为10分-12分的学生为正式被试。•2.2实验材料：实验材料分为“练习材料”和“正式实验材料”两部分。•练习材料是从某教材中选择的双音节英文单词30个，词长为6-8个字母。用于识记方法的练习。每种方法用其中10个单词。•正式实验材料从某教材中选取同等记忆难度的双音节英文单词80个，词长为6-8个字母。用于正式实验。每种识记方法各用20个单词。•2.3实验设计：•采用单因素被试内实验设计。自变量是识记方法，分为4种：第一种采用自己常用的识记方法；第二种是“重复背诵法”，让被试重复拼读英文单词；第三种是“表象法”，让被试在识记单词时想象出单词所代表的事物或动作的表象；第四种是“联想法”，让被试在识记单词时进行单词之间的联想，并尽可能将识记的单词联想成一个故事情节。因变量是英文单词的回忆成绩。2.4实验程序•实验在安静的教室内按下列程序进行。•（1）常用识记方法的测试阶段•将20个单词打印在一张白纸上，发给每个被试。指导语：“请你用你常用的方法识记下面的20个英文单词，时间20分钟”。20分钟后，主试收回单词表。被试休息5分钟。•（2）第二种识记方法的学习和练习阶段•由1名主试辅导（讲授）第二种识记英文单词的方法。然后，被试采用练习用的单词进行练习。最后，主试分别检查每个被试是否掌握了该钟识记方