第五章--教育实验研究法

第五章教育实验研究法一、教育实验研究概述二、教育实验研究的类型三、教育实验的控制与效度四、教育实验研究设计导引：顾泠沅的“青浦实验”上海市青浦县“大面积提高数学教学质量”的研究四个阶段：三年教学调查（1977年10月——1980年3月）、一年筛选经验（1980年4月——1981年8月）、三年实验研究（1981年9月——1984年9月）、八年推广应用（1984年9月——1992年）。筛选出4条经验：①让学生在迫切要求下学习；②组织好课堂教学的层次；③指导学生亲自尝试；④及时提供教学效果的信息，随时调节教学。提出实验假说：运用“尝试指导”和“效果回授”等心理效应可以有效地提高教学质量。自变量是实验班所采用的实现“尝试指导”和“效果回授”等心理效应的教学方法。它大致可进一步具体化为“诱导——尝试——归纳——变式——回授——调节”等步骤。实验的因变量是“教学质量”。从横向上分解为学生三个方面的素质：考试成绩、阅读能力和思维能力。从纵向上分为学生在三个学年中的不同时间在这三个方面的表现。实验的无关变量及其控制措施：实验所要揭示的是教学方法和教学质量这2个因素之间可能存在的因果关系。不过，在教学实践中，与教学质量相关的因素肯定不只是教学方法这一种，还涉及许多因素，即无关变量（除自变量以外一切可能影响因变量、因而对实验可能起干扰作用的因素）：①学生之间的差异，②教师的教学水平，③教材，④教学进度。一、教育实验研究概述（一）什么是教育实验研究教育实验研究是操纵教育过程的某种因素（自变量）以引起教育结果（因变量）的变化，从而确定两种因素间因果关系的研究方法。（二）教育实验研究的特征1.实验组与对照组教育实验中，采用两组被试，其中一组接受实验处理，称为实验组；另一组不接受实验处理，称为对照组或控制组。2.操纵自变量自变量是由研究者安排的、被人为操控并引起因变量变化的变量，也称为实验变量、操作变量。可分为两种：操作性自变量（研究者可以主动加以操作的变量，如教学方法、教学环境、课堂互动）；非操作性自变量（研究者无法主动加以操作的变量，如被试的年龄、性别、社会经济地位、家庭结构等）。3.随机化指被试的随机选择和随机分配。4.无关变量的控制除自变量外，其他有可能对因变量产生影响的因素称为无关变量。研究中，应消除或减少无关变量的影响。实验法可以揭示事物之间的因果联系。一般认为，要确认A、B两变量中，A是B的原因（B是由A引起的），必须满足三个条件：第一，共变关系，即A变B也变。如果A变B未变，则不能肯定A是B的原因。第二，时间顺序，即A在B前变，或与B同时变化。如果B先于A变化，则也不能肯定A是B的原因。第三，控制原则，必须在排除A之外的一切可能对B发生影响的情况下，才能确定A是B的原因。观察法、调查法都是对自然发生的现象进行描述、归纳与分析，不能主动操纵、干预研究对象，不能排除原因与结果之外的变量的干扰，难以确认事物间的因果联系。实验不仅利用实验组与控制组的对比来确定变量的共变关系，用预测与后测来了解实验前后情况，决定变量发生变化的时间顺序，而且采用各种控制方法来改变研究对象的存在状态，排除了无关因素的干扰，从而满足了因果推论的第三个条件，成为揭示变量间的因果联系的有效方法。（三）教育实验研究的优缺点1.教育实验研究的优点能确立因果关系，认识事物的本质和规律；能重复验证，研究结果客观、准确、可靠；能对变量进行控制，提高研究的信度；能将实验变量和其它变量的影响分离开来；能为理论的构建提供佐证和说明。2.教育实验研究的缺点应用范围有限，有些问题难以用实验的方法来解决；影响实验结果的变数太多，难以控制所有的无关变量；需要较多的人力、物力、财力；对参与研究人员要求较高。（四）教育实验的特殊性教育实验是实验性的教育实践活动，又是教育性的实验研究活动，是实验性和教育性的统一。教育实验研究的教育性体现为1.实验者与教育者合二为一一个教育实验工作者不仅是实验的设计者、组织者、实施者，而且同时必须是一个教育者，必须在教育人的过程中研究教育。2.教育实验的被试就是教育对象，是一定群体的学生学生是参与实验的主体，有自己的自主性、创造性，研究者必须尊重他们的意愿，发挥他们的积极性、创造性。“与儿童一起实验”，而不能损害儿童的身心健康。3.教育实验更多地是在真实的社会环境和学校环境里（而不是在专门的实验室）进行教育实验要受到政治、文化、民俗及其它大量的非科学因素的干扰，其实验控制不如实验室实验那样精确、严密。4.教育实验既要求真，又要求善教育实验要确认教育现象之间的因果联系，即旨在求真，又要探索有效的教育内容、方法，有力地促进儿童身心的健康发展，即旨在求善。它既要有求真作基础和前提条件，又要以至善为出发点和归宿，同时受到真理标准与价值规范的双重制约。二、教育实验研究的类型（一）实验室实验与自然实验按实验场地的不同，可把实验分为实验室实验与自然实验。实验室实验：在人为创造的高度控制的环境中进行试验。实验室实验能严格控制无关变量，有计划地操纵自变量，有效地观测因变量，从而获得精确的结果，但其结果的推广却受到限制。自然试验：在实际自然的情景中进行，只能尽可能地控制无关变量，但能较长时间地持续进行。实验时间较长，其结果便于推广。（二）探索性实验与验证性实验按实验的目的和功能可划分为探索性实验与验证性实验。探索性实验是指为了探索一个前人从未探索过的新的教育理论问题或教育实践中的新问题，从事的一种具有开创性的实验研究。验证性实验是以验证已取得的实验成果为目标，是对已取得的认识成果用再实践的经验来检验、修订和完善的一种实验。（三）单因素实验与多因素实验按实验操纵的自变量的多少可划分单因素实验和多因素实验单因素实验是在实验中只操纵一个自变量以观测其对因变量影响的实验。多因素实验是在实验中同时操纵两个或两个以上自变量并观测它们对因变量影响的实验。（四）前实验、准实验与真实验按实验变量的控制程度可分为前实验、准实验和真实验前实验是指不能随机分派被试，可以进行观察和比较，但对无关干扰和混淆因素缺乏控制，误差程度较高的一种实验。准实验是不能随机分派实验对象，无法像真实验那样完全控制误差来源，只尽可能予以条件控制。真实验是能随机分派被试，完全控制无关干扰来源，能系统地操作自变量的实验。相对于前实验和准实验，真实验的实验效度高，误差程度低。三、教育实验的控制与效度（一）教育实验的控制教育实验就是操纵自变量、控制无关变量、观测因变量的过程。1.自变量的控制自变量又称实验处理，是指由实验者操纵或选择的、对被试的反应产生影响的变量。一般分为4种：刺激特点的自变量（任务复杂程度、学习材料呈现方式、材料的意义性）环境特点的自变量（温度、是否有人在场、是否有噪音）被试特点的自变量（性别、年龄、教育水平、性格）暂时造成的被试差异的自变量（疲劳、焦虑、奖励、饥饿）如何控制自变量（1）对自变量下操作性定义操作性定义是根据可观察、可测量、可操作的特征来界定变量的含义。智力：在《韦克斯勒儿童智力量表》上的测量分数。阅读能力：用阅读测验表上中等难度的文章进行测验，要求阅读速度达到200字/分以上；辨别达到90%以上；理解达到80%以上；记忆达到70%以上为合格。旁观：注视别人的活动达2-3分钟以上，自己未参与。（2）确定自变量的水平数目、范围和各水平间的间距所选择的自变量的水平数目，要足以反映自变量和因变量的函数关系。自变量的水平至少要3个。确定自变量各水平之间的间距的原则是：走遍了的两个不同水平要能引起被试的不同反应。2.因变量的控制因变量又称反应变量，是指由自变量的变化引起被试的某种特定反应的变量。如何控制因变量？（1）对被试反应的控制在实验中，被试对自变量的反应可以是多种的，实验者必须把被试的反应控制在实验者所期望的特定方面。对被试反应的控制主要通过指导语。（2）选择合适的因变量指标好的因变量指标的要求：有效性，能有效反映自变量的变化可靠性，在相同的实验条件下多次测量结果应稳定一致客观化，能用客观方法进行观测并记录数量化，可以用数据或等级表示敏感性，能灵敏反映自变量的影响效果经济型，观测方法简便，省时省力3.无关变量的控制在实验中，除自变量之外，会对因变量产生影响的一切因素称为无关变量。如何控制无关变量？（1）随机化实验中的随机化包括抽取样本的随机化和分组的随机化。一般适用于被试人数较多的情况。（2）恒定使无关变量在所有实验处理条件下都处于相对恒定的水平。不同的实验场所、时间、实验者等条件都可能对实验结果产生影响，控制它们的有效方法是使它们在实验过程中保持恒定不变。（3）将变量纳入实验设计针对某些无关变量影响无法排除的情况，将其作为一种实验变量，纳入实验之中，使之有系统地变化，并分析它的效应及其与因变量的交互作用。（4）配对法是通过对被试在某个与因变量有关的无关变量的匹配在控制无关变量。具体做法是：首先认定与因变量有明显关系的变量，然后决定所要控制的变量，并据此选择同等分数或相同特质的受试者配对。配对后，再以随机分派的方式，将其中一个分派到实验组，另一个分派到控制组。（5）被试内设计是指每组被试均接受所有自变量水平的实验处理。（6）对照组平衡法实验设计中使用对照组，对照组在被试特征方面与实验组尽量同质，从而平衡无关变量的影响。（7）统计控制法运用统计方法对实验数据作技术性处理，以消除无关变量在实验结果中的影响。例如，进行几种有关语文教法的实验，在不同教法处理实施时，学生投入了不等的自修时间，作为无关变量的自修时间便可能对实验结果产生影响。对此，可以在统计分析时，把它作为一种协变量，通过调整各组均数和F检验的实验误差项，将协变量的影响从实验总效应中分离出来（即协方差分析），从而控制自修时间对实验结果的影响。（二）教育实验的效度实验效度指实验结果的准确性和有效性的程度。它是评价教育实验是否具有科学性和有效性的重要指标。实验效度包括内部效度和外部效度。1.内部效度又称内在效度，指实验结果是否真实地反映了自变量与因变量之间的关系。如果因变量的变化确实是由特定的自变量而不是由其他无关变量引起的，那么实验的内部效度就高。影响实验内部效度的因素（1）成熟因素在实验过程中，随着时间推移发生在被试生理或心理上与自变量无关的任何系统变化成为成熟因素。这些变化与特定的外界条件无关，但可能与自变量的影响混淆，使实验结果难以解释。对于年龄较小的被试，实验时间越长，自然成熟的影响越大。（2）历史因素在实验过程中，除实验处理外，对实验结果产生影响的特定事件称为历史因素，它对实验结果的影响会与自变量的影响相混淆，使实验结果不好解释。（3）前测效应被试在经过前测后，熟悉了测验的内容和形式，使被试在后测中表现较好，即使没有实验处理，也可能因前测经验的影响，而导致后测成绩的变化。（4）分组偏差（差异性选择）是指在被试分组的过程中导致各组被试特征有明显的差异。分组偏差使得不同被试组在实验处理前就存在明显差异，会与实验处理的影响相混淆。（5）被试缺失是指在实验过程中被试的更换、淘汰或中途退出，或者其他原因造成被试材料丢失，导致被试组的差异，从而造成实验结果的偏差。（6）测量工具的不稳定性（工具效应）是指因测量工具不稳定而造成实验结果的误差。对被试进行前测与后测，后测成绩的提高可能是测量工具不稳定造成的，而非自变量的影响。（7）态度效应（霍桑效应）是指实验中如果任何一组被试意识到自己受到了特殊关注，态度就会产生影响，从而会影响实验的结果。（8）统计回归效应是指第一次测量获得极端分数者，第二次测量就会出现测验分数向平均数靠近的倾向。这样，被试在实验处理前后的测验分数的变化可能不是由实验处理引起的，而是由统计回归效应引起的。提高内部效度的关键是无关变量的控制。2.外部效度是指实验结果的可推广程度，即实验结论能够普遍推论到样本来自的总体和实验以外的情景与条件中去的程度。影响实验外部效度的因素（1）被试样本缺乏代表性外部效度的获得取决于被试取样的代表性。（2）实验情景的人为化实验情景与现实情景差别越大，实验外部效度就越低。（3）实验安排的反作用效果由于实验的