教育实验研究法演示课件

教育实验研究法,第一节 教育实验研究法概述,一、教育实验研究法的基本概念与特点二、教育实验的局限性三、教育实验研究法的基本类型,一、教育实验研究法的基本概念、特点与基本要素,实验法，就是按照特定的研究目的和理论假设，人为地控制或者创设一定的条件，从而验证假设、探讨现象之间因果关系的一种科研方法。教育实验研究，就是研究者根据一定的目的和计划，在控制条件下，对被试（教育对象）施加可操纵的教育影响，然后观测被试的变化及教育效果，以此推断所施加的教育影响同教育效果之间是否存在因果联系的一种研究。你了解哪些教育实验？这些实验的假设是什么？,福禄贝尔创办幼儿园拉伊和梅伊曼创办了实验教育学1930年美国“八年研究”1933-1941：30所中学与300所学院新课程改革中小学的校本课程开发,举 例,赫尔劳克（Hurlock，K.B.） 实验,他把加法计算的单一作业交给三个组的学生，对三组学生的处理是，第一组教师给学生以表扬，第二组教师给学生以批评，第三组教师对学生放任自流。结果受表扬的一组学生成绩最好，受批评的一组学生成绩次之，被放任的一组学生成绩最差。这一结果表明，评价者的态度影响学生的学习热情，从而导致学生成绩的差异。,教育实验研究的基本特点,教育性 揭示教育现象或教育行为之间的因果关系对因果关系的预先设想以假设形式表现出来 研究者可以操纵或控制某些变量，人为地创设一定的情境 可重复性 是一种特殊的实验 对象物质手段研究方法,实验法的三个要素,作为一种特定的研究方式，实验法有着三对基本要素。分别是：实验组与控制组；前测与后测；自变量与因变量。任何一项实验研究，一般都会涉及到这些基本要素。可以说，实验研究的这三种基本要素，构成了实验研究所具有的独特的语言。,（1）自变量与因变量自变量是引起其他变量变化的变量，故也称作原因变量。而因变量则称作结果变量。在实验研究中，自变量又称作实验刺激(experimental stimulus)，而因变量则往往是研究所测量的变量。实验研究的中心目标是探讨变量之间的因果关系，其基本内容是考察自变量对因变量的影响，即考察实验剌激对因变量的影响。与一般意义上的自变量有所不同的是，实验中的自变量通常都是二分变量，即它通常只有两个取值：有和无，即给予实验刺激或不给予实验剌激。,（2）前测与后测在一项实验设计中，通常需要对因变量(或结果变量)进行前后两次相同的测量。第一次在给予实验剌激之前，称为前测(pretest)。第二次则在给予实验剌激之后，称为后测(posttest)。研究者通过比较前测和后测的结果，来衡量因变量在给予实验刺激前后所发生的变化，反映实验刺激(自变量)对因变量所产生的影响。这种测量既可以是一次问卷调查，也可以是一项测验。,（3）实验组与控制组实验组(experimental group)是实验过程中接受实验剌激的那一组对象。即使是在最简单的实验设计中，也至少会有一个实验组。控制组(control group)也称为对照组，它是各方面与实验组都相同，但在实验过程中并不给予实验刺激的一组对象。控制组的作用是向人们显示，如果不接受实验刺激那样的处理，那么将会怎样，与实验组形成比较。在实验研究过程中，研究者不仅观察接受刺激的实验组，同时他们也观察没有接受实验剌激的控制组。并通过比较对这两组对象的观察结果，来分析和说明实验刺激的作用和影响。,二、教育实验研究的局限性,第一，只适合研究自变量数目少且便于操作的研究内容第二，人的主观因素有可能使研究获得的资料和结论受到干扰 第三，受到伦理和社会因素的限制 第四，样本容量有限，不可避免地存在误差,三、教育实验研究的基本类型,研究目的揭示变量之间质和量的关系 实验情境实验设计系统操纵自变量的程度和内外效度的高低,研究目的,探索性实验：提出新问题、验证新假设鉴别性研究：对原有的几种做法加以比较，以确定最优的方案 验证性实验：重复研究，验证一项研究在不同时间、不同地域或不同研究对象中是否会取得同样的结果,实验情境,实验室实验是在人为设计的环境下，严格控制外界条件进行的实验研究可推广性差（内在效能高）现场实验是在真实的教育情境中，尽可能地操纵自变量，控制无关变量，以探讨自变量和因变量的因果关系（外在效度高）,实验设计系统操纵自变量的程度和内外效度的高低,前实验：被试无法随机分配，对无关变量不能控制，但可以操纵变化自变量准实验：被试无法进行随机取样，强调对自变量进行操作控制，对无关变量有所控制真实验：随机抽取与分配被试，被试具有同质性；因变量、无关变量得到比较严格的控制；有实验组和对照组。,一个记忆实验的分组设计,一个班学生，分成二组，第一组用想象背诵法，第二组用复述（机械记忆）法记忆1篇课文，每组背诵5次，再进行检测，考察哪种方法更有效。,教材改革教育实验,实验假设：实验教材比全国统一教材更适合本校小学数学教学。自变量：某实验班按照实验教材和教学指导书进行万以内计数教学，对比班按照全国统一的教材和教学指导书进行万以内计数教学；因变量：分段数学成绩；样本：小学一年级两个班各41人，条件控制：同一教师教学，作业练习时间统一，统一测试入学前数学能力和智力情况。,解题思维策略训练提高解题能力的实验,假设：系统进行解题思维策略训练可提高学生解应用题的能力。实验处理：实验组用自编教材，讲解6种应用题解题方法（简化法、图解法、结构训练法、联想法、假设法、对应法），每周3次，每次1节课，共7周21节课。控制组不讲，只做同样的练习。因变量：学生解应用题能力（操作定义：等值数学难题测验）条件控制：随机取样；同一教师教学；前后测相同（等值难题，测验时间与要求前后一致）；练习内容相同。,四、实验的逻辑和实验的条件（1）实验的逻辑如果我们根据某种理论命题得到两个变量之间存在因果联系的假设，或者我们根据经验事实和主观判断，推测现象X是造成现象Y的原因，即： XY。为了证明这一假设，我们首先观察Y的变化情况。即先测量在没有受到X的影响之前，Y的情况如何，然后，通过操纵某些条件，引入被看作自变量和原因的实验刺激，即引入X，接着再对引入X以后Y的情况进行测量，并比较前后两次测量的结果。如果前后两次的情况发生变化，则可以初步认为X是导致Y变化的原因，即检验了XY。这可以说就是实验研究的最基本的分析逻辑。,当然，这只是一种最简化的情形，同时，它也是一种最理想的情况。实际的教育科学实验的形式要复杂得多。一般情况下，任何两种事物或现象之间的关系，都会同时受到若干其他事物或现象的影响。要说明这两种事物或现象之间存在因果联系，实际上就意味着，人们要排除其他相关事物或现象造成因变量发生变化的可能性，即要排除其他各种因素造成因变量Y在前后两次测量中所得的结果不同的可能性。,可能性最大的一个影响因素是前测的影响，即人们第一次对因变量Y进行测量的行为本身对因变量就已经产生了影响。它使得在人们引入实验刺激（即引入自变量X）和在对因变量进行第二次测量(即后测)之前，因变量就已经发生了变化，因而人们带着前测情况的影响进行后测，从而使后测结果产生变化（或有所不同）。正是为了排除这种因素造成结果变化的可能性，需要有一个控制组。对这个控制组来说，它也接受前后两次对因变量Y的测量，但却不对其实施实验刺激，即不引入自变量X。这样，在“实验组和控制组这两组对象是相同的”的前提下，人们就可以从实验组前后两次测量之差中，减去控制组前后两次测量之差，从而得到仅由自变量X所产生的影响。这就是为什么实验研究的分析逻辑中必须有“实验组”、“控制组”这一对基本要素的原因。,注意上面所说的“在实验组和控制组这两组对象是相同的前提下”这句话的含义，自然就会提出另一个重要的问题：实验组和控制组的对象是否相同?以及如何使得或保证这两个组的对象相同?如果实验组和控制组这两组对象本身就不同，那么，对这两组对象进行前测和后测所得到的结果也会不一样，他们之间的测量结果实际上是不可比的。换句话说，由两组对象前后测之差相减所得到的，并不就是实验剌激X的影响，其中还夹杂着由两组对象本身的差异所造成的影响。正是为了排除这种影响，实验研究又必须面对实验对象选择的问题。,通过一个假设的例子来具体说明实验研究的基本逻辑，以及实验的三组基本要素在实验中所扮演的角色。假设，研究者对某种新的教学方法的效果感兴趣，即他希望探讨：“新的教学方式”(自变量)与“学生成绩提高”(因变量)之间的是否存在因果关系？他选择了两个各方面情况都差不多的班级，并在开学初对这两个班级的学生进行了相同科目、相同试卷的测验(前测)。然后，在其中一个班级(实验组)按一种新的教学方式进行教学(给予实验剌激)，而在另一个班级(控制组)中，仍按照原来的教学方式进行教学。学期末，他再对这两个班级的学生进行第二次相同科目、相同试卷的测验(后测)，并对测量结果进行比较。如果两班学生后来的学习成绩相差无几，则说明新的教学方式(实验刺激)并没有起作用;如果只有实验组的成绩提高了，而控制组的成绩没变化;或者虽然两班学生的成绩都提高了，但实验组学生的成绩提高得更多，则可以看作是新的教学法所起的作用和产生的影响。,（2）实验的条件进行一项具体实验必须满足这样几个基本条件：必须建立变量之间因果关系的假设。实验研究的目标就是检验和证明因果关系。因此，变量之间因果关系的假设是实验研究的逻辑起点。在进行一项具体实验时，研究者必须事先建立起两个变量之间因果关系的明确的假设。同时，研究者应了解他所要引人的自变量是什么，他要测量的因变量是什么，特别是要清楚如何引入作为自变量的实验刺激。,自变量必须能够很好地被“孤立”。这即是说，所要引入和观测其效果的变量必须能够与其他变量隔离开，即实验环境能够很好地“封闭”起来。在许多实际研究中，这一点往往是最难做到的。比如，如果研究者希望研究电视节目对儿童行为的影响，他就必须从儿童所受到的家庭影响、学校影响、同龄群体影响和其他大众传媒影响中，严格地“孤立”出“电视的影响”这一因素，显然，这在实践上常常是相当困难的。,自变量(实验刺激)必须是可以改变的，同时也是容易操纵的。最简单的改变是“有”和“无”，对应的操纵则是“给予实验刺激”和“不给予实验刺激”；更为复杂的改变则是程度上的变化，比如刺激程度的“强”、“中”和“弱”以及刺激时间的长短等。,实验程序和操作必须能够重复进行。实验作为教育科学与自然科学在研究方法中最接近，而且程序和操作也最严格的一种研究方法，可重复性是必须具备的重要条件之一。从另一个角度说，实验的可重复性也是实验结果所具有的确定性（或信度）的重要基础。,必须具有高度的控制条件和能力。对实验对象(包括实验组和控制组)的严格控制，以及对实验环境的高度把握，共同决定着实验研究的结论的准确程度。可以说，控制是实验研究的本质特征，没有控制就没有实验。因为根据实验的基本逻辑，如果研究者在实验中缺乏适当的、准确的控制，他就无法确定实验所得到的结果究竟是由于他所假设的因素(自变量)所导致，还是由于一些其他未能加以控制的因素所导致。,第二节 教育实验研究中的变量,假设,被试,自变量,因变量,无关变量,教育实验变量的选择与确定,自变量：称刺激变量、输入变量或实验处理，是指在实验中实验者所操纵的、对被试者的反应产生影响的变量有效性、可操作性因变量：称反应变量、输出变量或实验结果，是指由操纵自变量而引起的被试的某种特定反应可变性 外依性、可测评性无关变量：称为干扰变量、控制变量，是指在实验中可能对实验结果产生影响的、自变量以外的因素潜在性、多样性,（一）自变量的选择与确定（二）因变量的确定与测量 （三）无关变量的消除与控制,无关变量的来源,第一，被试方面。主要包括：性别、知识基础、智力水平、学习方法、家庭背景、参与动机、有关经验、性格特点、当时的生理状态、焦虑等。第二，主试方面。主要包括：主试的年龄、性别、外表、言谈举止、态度、暗示、“实验者效应”等，如教师的业务水平、教学观念、教学策略、课外作业与辅导等。,第三，研究设计方面。主要包括：研究方法本身的不完善、研究被试选择不当、测量工具不完善、研究程序安排不合理等第四，研究实施环境方面。主要包括：温度、光线、声音、熟悉性、桌面好坏、房间阔窄等。此外，在研究实施现场发生意外事件第五，数据处理方面。主要包括：分类不合理、评分标准不统一或评分过失、统计方法使用不当等。控制无关变量的主要方法：消除法、恒定法（如同一时间、同一房间）和平衡法。,第三节 教育实验研究的一般程序,准备,实施,总结,一、实验的准备阶段,选择和确定实验课题 提出实验假设*选择实验模式和实验对象 制定实验方案*(1)问题的提出。(2)实验的理论基础和指导思想。(3)实验的对象和方法。(4)自变量与因变量的操纵。(5)实验的具体步骤。(6)实验的组织与领导,二、实验的实施阶段,要体现正面教育性 被试必须保持正常状态 必须认真考虑所采用的手段和技术会不会产生不科学的结论进行试探性的实验,三、总结阶段,整理实验资料统计分析实验结果撰写实验报告题目署名前言实验的目标与原则实验的内容实验的过程与方法实验的结果与分析讨论参考文献与附录,第四节 教育实验的操作模式*,实验设计是指实验的操作方法，指根据实验研究课题的性质和实验研究所具备的主客观条件，对有关被试的选择和分组、自变量的操作、因变量的测量、无关变量的控制等问题所确定的具体操作程序。实验设计符号说明：X一种实验处理；O一次测试或观察；R被试被随机选择分配和控制；：被试,教育实验设计,确定实验处理（自变量的变化）,列举总体、样本、实验单位、抽样方法及样本大小,确定因变量及适当的测量方法,陈述研究假设,判断需要控制的无关因素，控制方法、控制过程和控制程度,选择实验设计模式,案例：教师情绪状态对教学效果影响的实验研究,一、问题的提出教师的情绪状态是影响课堂教学效果的一个重要因素，快节奏的现代社会已使这一问题在教育教学中更加明晰地凸显出来。以往虽有研究者曾提出或关注过该领域的问题，但对二者之间关系的探讨缺乏实证性研究。本研究将以实验的方法科学论证教师的情绪状态与课堂教学效果之间的内在关系，具有一定的理论价值和较强的现实意义。二、理论假设 1、教师的情绪状态对教学效果有影响 2、教师的积极情绪状态有助于提高教学效果 3、教师的消极情绪状态降低教学效果,三、自变量与因变量的说明,1、自变量：教师情绪状态 分三级水平：正状态（精神饱满 面带微笑 富有激情） 负状态（精神颓废 面容憔悴 萎靡不振） 常态（介于正负状态之间） 2、因变量：教学效果 分三方面内容：学习成绩（知识的掌握） 学生非智力因素（兴趣、动机） 教师情感体验（自我效能感）,四、实验过程,1、被试的选择：从某大学本科三年级学生中随机抽取150名同学进行实验。 2、被试的分组：将被试随机分为正状态、负状态、常态三个组。 3、实验的实施：同一教师、同一内容、同一教学环境分别在三个组上课 。 4、结果测查：考试（后附考卷） 问卷调查 （后附：学生课堂情感体验问卷调查表） 访谈（后附：教师教学自我效能感访谈提纲）,五、实验结果统计 1、三种状态下学生学习成绩 2、三种状态下学生非智力因素 3、三种状态下教师自我效能感六、实验结果分析 1、三种状态下学生学习成绩的比较 2、三种状态下学生非智力因素的比较 3、三种状态下教师自我效能感的比较 4、三种状态下性别差异比较 5、三种状态下专业差异比较 6、三种状态下成绩差异比较七、实验的基本结论 1、2、3、 八、实验干扰变量控制的说明,解题思维策略训练提高小学生解题能力的实验研研究,研究问题：(1)以教学法形式进行解题思维策略训练的可行性；(2)影响解题思维策略训练的主要因素；(3)不同学习成绩学生解题思维策略特点及差异研究假设：专门系统地进行解题思维策略训练，可提高学生解应用题的能力。,实验组用自编教材，讲解6种应用题的方法(简化法图解法、结构训练法、联想法、假设法、对应法)，每周3次，每次1节课，共7周20节课。控制组不讲，只做练习。目标总体：某市小学六年级学生。接近总体：某市某小学六年级2个班(六年级中取学习成绩最好的班和最差的班)。 样本大小：94人，平均年龄12岁零3个月，其中实验班47人(男22，女25)，控制班47人(男24，女23)。,取样方法：对被选的2个班学生进行33分钟的学习能力测验，15分钟的数学基本知识测验，30分钟数学难题测验，把分数相差3分内的学生配对分组，删去4名条件相差太大的学生，随机分成2个等组，注意男女生人数大致相等。实验单位：每个独立的学生。因变量：学生解应用题的能力。操作定义：等值数学难题训练。,采用的控制方法：(1)随机指派形成被试组；(2)控制性别差异；(3)同一教师教；(4)前后测相同(等值难题，测验时间与要求前后测一致)；(5)练习时间相同。实验设计：实验组、控制组前后测设计。,实例1,实例2：以“复习时间分配与外语复习效果”为研究主题，进行一项教育实验设计,研究假设：分散复习效果优于集中复习实验处理：复习时间分配方式取样：一定数量高一学生，按智力水平、外语水平分成4个等组因变量测定：复习效果，统一测验成绩实验设计类型：多重处理设计 ：（）（） （）（） 控制方法：智力水平、原有成绩、复习时间总量、复习内容相同、后测相同,时间 1 2 3 4 5 6 7 8处理1：20 20 20 20 20 20 - 统处理2： 30 30 30 30 - 一处理3： 40 40 40 - 测处理4： 120 - 验,一、单组实验,概念：因素与水平（处理）1.单组后测设计2.单组前后测设计3.时间序列设计,1.单组后测设计,只有一个被试组且不是随机选择，对其先实施实验处理，然后进行因变量的测量，用测量的成绩来描述实验的效果。设计方式是：（）这是比较粗糙的一种设计方法，有许多无关因素对实验效果的影响可能无法排除，实验内在效度低。在某些特定的情况下，可以采用这种设计方法，如在无法设定控制组的情况下，而对因变量的测量有常模参照时，就可以用这一设计模式。,案例：情景作文,一位语文教师深感小学生作文言之无物，于是设计了“情景作文”方法在班上试行，经一段时间后发现学生作文质量有较普遍的提高。假设： 运用“情景作文”教学法可提高学生的作文质量处理：在作文课上，教师运用“情景作文”法进行教学因变量测定：作文测验实验设计：单组后测,2.单组前后测验设计,对一组被试先进行前测验；然后实施实验处理；最后进行后测验。比较前后测的成绩来确定实验的效果后测对前测具有显著性的增值作为实验处理的效应。设计方式：（O1XO2）,情景作文,一位语文教师深感小学生作文言之无物，于是设计了“情景作文”方法在班上试行，经一段时间后发现学生作文质量有较普遍的提高。假设： 运用“情景作文”教学法可提高学生的作文质量处理：在作文课上，教师运用“情景作文”法进行教学因变量测定：作文测验实验设计：单组后测前测：在原来作文教学方法下对学生的写作能力进行测验使用新方法一个月后进行写作能力测试,两个实验处理的单组前后测验设计,对一组被试先进行一种方法的前后测验实验。然后再对同一组被试进行另一种方法的前后测验实验。用两次所得的结果比较两种方法的优劣。设计的方式可以表示成：设计方式：（O1X1O2）（O3XO4）或（O1X1O2XO3）比较：（O3 - O2）- （ O2 - O1）单组前后测验设计由于只有一组被试，在研究中一些无关因素也没有得到很好的控制。,案例：文章的生字密度对学生阅读理解的影响,假设：阅读理解随着文章中生字密度的增加而下降自变量：生字密度实验处理：5：1；10：1因变量：阅读理解测验分数被试：二年级三班40名学生控制变量：文章的长度、文章主题的熟悉程度、文章类型、被试阅读能力等。实验设计：单组前后测设计,例1在学校C中，研究两种阅读方案（A和B）对3年级学生阅读成绩的影响。,研究假设：（1）对不同阅读成绩的学生，用方案A教学阅读成绩的平均增加分数与用方案B教学的平均增加分数之间没有差异。（2）按照原有的阅读成绩，对那些得分在后30%的学生用方案A来教，其平均增分大于用方案B来教的平均增分。（3）按照原有的阅读成绩，对那些得分在前30%的学生用方案B来教，其平均增分大于用方案A来教的平均增分。（4）按照原有的阅读成绩，对那些得分在中间40%的学生用方案A来教与用方案B来教其平均增分没有差异。操作性定义： 1.研究中包括的个体：所有C学校3年级的学生2.方案A：从Y出版社买来的材料以及活动建议3.方案B：从X出版社买来的材料以及活动建议自变量：阅读材料A和B因变量：阅读分数的增加,3、时间序列设计,是按一定时间间隔对一组被试进行一系列测验，而把实验处理安排在这一系列测验的某两个之间。实验的效果是通过比较实验处理前后各个测验结果的差异得到的。 设计方式是：（）特点：对一个非随机取样的被试组作周期性的一系列测量，观察在施以实验处理前后的一系列测量分数是否发生非连续性变化的现象，从而推断实验处理是否产生效果时间系列设计包含有重复测量，并且在多次测量之间插入一次实验处理,榜样和强化对道德判断的影响,某校一个班40人，在实验前，老师连续4次（1周1次）测量学生的 诚信观念，然后施加实验影响，即老师在1周内每天给学生介绍一个讲诚信的故事，当学生作出正确道德判断时，立即给予表扬（强化），1周过后连续4次（1周1次）复测学生的诚信观念。统计分析：比较前4次和后4次测试的结果是否 连续，如果有跳跃上升，则说明实验处理有效。,等组设计,等组设计是对两个自然组（实验组与控制组）分别进行前后测验，被试不是随机分配，实验处理随机指派。设计方式：S1（O1XO2） S2（O3 O4）比较方法：一是如果两个组前测没有差异，则通过比较后测成绩来说明实验处理的效果；二是如果前测不相等，则通过将两组前后测成绩的变化来进行比较，即O2 O1和O4 O3 比较，以此估计自变量的效果。S1（O1X1O2） S2（O3X2O4） S3（O5O6）比较：A（O2 O1）-（ O5O6 ） B（O4 O3 ） -（ O5O6 ） A&B（O2 O1）- （O4 O3 ） 这种设计方法在教育实验研究中被普遍采用。这种实验设计能够控制一些无关变量的影响，但是，不能保证被试的代表性。,等组设计举例：记数教学,样本：某小学一年级两个班各41人自变量：实验班按照实验教材和教学指导书进行万以内计数教学，对比班按照全国统一的教材和教学指导书进行万以内计数教学；因变量：分段数学成绩；条件控制：同一教师教学，作业练习时间统一，统一测试入学前数学能力和智力情况。,案例：文章的生字密度对学生阅读理解的影响,假设：阅读理解随着文章中生字密度的增加而下降自变量：生字密度实验处理：5：1；10：1因变量：阅读理解测验分数被试：二年级三班40名学生控制变量：文章的长度、文章主题的熟悉程度、文章类型、被试阅读能力等。实验设计：等组设计,循环组设计,循环组实验是以两个或两个以上条件不完全相同的个体或群体为实验对象，在其他条件保持不变的情况下，实验者将若干不同的自变量或同一自变量的若干不同水平，分期、轮流施加于各实验组，使因变量产生变化，然后分别对各个自变量引起的各种因变量的变化加以测量、评价并对其总和加以对比分析，以判断哪一个自变量最有效。 有不同组和不同的实验处理，每组按照不同顺序循环接受实验处理，比较各种实验处理的平均成绩。每组既是实验组，又是对照组。,第一轮实验实验一组： S1（O1X1O2）（O11）实验二组： S2（O3X2O4）（ O21 ） 第二轮实验实验一组： S3（O5X2O6）（ O12）实验二组： S4（O7X1O8） （ O22）比较方法：（ O11 + O12 ）（ O21 + O22 ）,讲授和讨论法的教学效果比较,某数学老师试图比较学生学习新课时使用两种方法的效果，于是在所教的同级两个班进行比较实验，第一个月，一班采用讲授法，二班采用讨论法，第二月两个班转换教学方法，在每个月结束时测试学习成绩。统计分析：比较各班使用不同方法的学业成绩，即计算2个班用同一方法所得成绩的平均分，进行差异检验。,真实验设计,真实实验设计是被试为随机抽样和随机分组，并且都有一个控制组的设计。这种设计不仅保证被试具有代表性