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教育实验法 报告人 王琨 李鑫洁 牛羊 1 第三节教育实验研究的变量 一 变量及分类二 自变量的控制三 因变量的控制四 无关变量的控制 2 一 变量及分类 变量 是指与研究问题有关而且是可以操作或可以测评的可变因素或条件 研究变量包括三种 自变量 因变量和无关变量 3 一 自变量的定义 自变量是指由研究者选定并进行操纵 对被试产生影响的变量 采取的教育方法或措施 是研究者呈现给被试的刺激变量 例如 有几种不同的教材 考察它对学生的学习影响有没有显著差异 在这里 教材就是实验自变量 一个实验因子至少要有两种水平才能进行比较 否则其本身就不能构成实验因子 4 二 因变量的定义 因变量是由于自变量的变化而引起的结果或造成影响的因素 是一种结果变量 因变量必须具有一定的可测性 在教育实验中 因变量往往与被试身心发展的水平 程度 状况有关 如对知识的掌握水平 能力发展 思想品德的发展程度 情感的发展 教学质量 学校效能等 5 6 7 三 无关变量的定义 无关 干扰 控制 变量泛指除自变量以外一切可能对实验起干扰作用从而影响结果的因素 例如 如进行几种不同教材的比较实验 教材之外的教师水平 学生原有基础 家庭辅导 学习时间等等一切可能影响教学效果的因素都是该实验中的无关变量 无关变量主要体现在以下几方面 某种教法改革或单因子实验 态度 霍桑效应 约翰 亨利效应 成熟 经历 已有的知识经验 能力水平 8 一 三者之间的关系 在教育学实验中 研究者需要在理论假设的指导下 操纵自变量 控制无关变量 观测因变量 以揭示教育的因果关系 揭示教育与人的发展规律 9 10 11 二 自变量的控制 1 自变量的确定 必须以研究的目的和假设为依据 首先是对自变量的明确定义 如 确认自变量是否可以操纵 可以操纵的自变量是指研究者能够控制 调节 操纵并且有规律地变化的条件 实验中的文字 声音 作业难度 时间等 不可操纵的自变量是研究者无法控制和改变的条件 性别 年龄 发展水平 12 二 自变量的控制 另外 在确定自变量时 要努力去寻找那些可以改变的变量 所谓可以改变的变量是针对那些相对稳定的变量而言的 例如 弱智儿童2 自变量要具有可操作性 自变量是由主试操纵的一些措施 如果模糊不清 就无法准确操作 因此 对自变量要下出准确的操作性定义 用明确 统一 可以量化的术语 对自变量进行严格的规定 例 对学生进行表扬或批评的作用的实验 13 14 三 因变量的控制 对被试施加自变量后 引起了因变量的变化 这种变化需要明确的评价指标加以衡量 有了明确的评价指标 并在实验的各阶段按照这些指标进行观察 测试 才可能对实验的假设做出解释 在确定这些指标时 必须注意以下几点 1 指标与实验目的要密切相关 如实验是以培养学生劳动习惯为目的 则必须有衡量其劳动习惯变化情况的指标 15 三 因变量的控制 2 指标必须具有一定的客观性 如以客观题型测试所取得的成绩等作为评价指标 而一些主观材料如社会 家长 学生的反映等可作为分析结果时的参考 3 指标必须具有一定的区分度 即自变量的变化能明显地反映在因变量指标的变化上 例如 中学数学自学辅导 教学实验 规定了四项评价因变量的指标 数学成绩 自学能力水平 自学能力的迁移水平 各科成绩发展水平 16 四 无关变量的控制 教育实验中 无关变量较大地影响着结论的准确性 只有加强对它们的控制并对结果进行适当的统计处理 才能将这种影响减少到最低限度 控制无关变量可以从以下几个主要方面考虑 1 对被试的控制2 对环境的控制3 对统计方法的控制4 对主试的控制 17 1 对被试的控制 首先 被试必须处在自然状态之下 不能使他们了解自己是某一实验的对象 特别不能使他们了解实验的自变量 否则就可能造成由于他们对实验自变量的偏向而影响实验的结果 在等组实验中 最重要的就是尽可能使各组被试等质 随机分配 指导语控制 主试对被试者的态度规范化 双盲实验法等 18 2 对环境的控制 要防止各种偶然因素对实验结果的影响 例如单组和轮组实验中 各阶段的实验必须在同样的环境下进行 如果第一阶段在一个十分安静的教室中进行 而第二阶段却在一个环境嘈杂的教室中进行 显然就出现了条件不等 在等组实验中 各等质组所处环境也应相当 采用恒定法 抵消法 平衡法等来控制无关变量 19 3 对统计方法的控制 运用统计方法对实验数据作技术性处理 以消除无关因子在实验结果中的影响 20 4 对主试的控制 在等组或轮组实验中 各组主试若不是同一人选 则必须注意他们各方面条件的对等 如教育思想 业务水平 工作态度等必须相当 更不应出现有的主试担任某一被试组的班主任 而其它主试却不担任班主任等差异现象 对主试进行培训 使其掌握实验的要求 如时间因素也是影响实验结果的重要因素 21 4 对主试的控制 对于一个实验 它的全过程所用时间往往是很明确的 如一个学期 一年 三年等等 但这并不是说在时间上不需要控制 因为实际上各被试组所用去的时间 可能是不等的 如实际教学 辅导 练习的时间 家长辅导的时间 都可能存在差异 这势必影响实验的结果 因此 对这些时间上可能出现的差异 也要进行严格的控制 22 四 无关变量的控制 总之 对于无关变量的控制 是提高实验科学性的关键 凡与自变量无关而又可能影响因变量的各种因素 都要自觉的 尽可能的加以控制 更不允许出现那种将好的教师 好的学生集中起来 提供好的设备条件进行实验 然后与一般条件的学校或班级比较 这显然是违背了实验研究的本意 必须极力防止 23 教育实验设计 24 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 分类实验控制程度 真实验设计 准实验设计自变量数量水平 单因子设计 多因子设计实验组织形式 单组设计 等组设计 不等组设计因变量的观测 前测后测设计 循环设计 25 教育实验设计的一般步骤 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 26 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 27 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 28 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 考卷 问卷调查 学生课堂情感体验问卷调查表 访谈 教师教学自我效能感访谈提纲 29 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 30 教育实验设计类型 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 31 一 单组实验 概念 用单一实验组为研究对象 施加某一种或数种实验处理的实验设计 1 单组后测设计2 单组前后测设计3 时间序列设计 32 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 虽然简便易行 但因缺乏控制组和可比较的量数 许多因素会混淆实验结果 33 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 34 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 通常采用两个相关样本平均数差异的显著性检验 N 30用Z检验 N 30用t检验 设计方式 O1 X O2 35 优点 相同的受试者都接受前测和后测 差异的选择和受试者的流失两因素可被控制缺点 内在效度也很差 实验效果可能受到 历史 成熟 工具 以及选择与成熟的交互作用的干扰 36 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 单组前后测前测 在原来作文教学方法下对学生的写作能力进行测验后测 使用新方法一个月后进行写作能力测试 37 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 38 案例 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 39 二 等组实验设计 等组设计是对两个或两个以上自然组 实验组与控制组 分别进行前后测验 科学化程度较高 设计方式 S1 O1 X O2 S2 O3 O4 分类静态组比较设计等组前后测设计等组后测设计所罗门四组设计不相等控制组设计 40 1 静态组比较设计 一班学生为实验组 另一班学生为控制组 给予实验组实验处理后 测验两班学生成绩 设计的方式 S1 O1 S2 O2 利 控制组比较 历史因素被控制如果两组年龄相同 成熟因素被控制没有前测处理 测验和工具因素被控制弊 两组实验对象条件不相等 差异的选择 选择与成熟的交互作用会影响实验结果 41 2 前后测验等组设计 最基本 最常用的一种设计方法 设计方法 随机选取被试 并把被试随机地分成两个组 实验组接受实验因子处理 控制组不接受实验因子处理 对两个组都进行前 后测验 设计的方式 RS1 O1 O2 RS2 O3 O4 R 代表随机选择样本 最主要规范 随机选择被试 进行分组 确保实验各组除实验处理不同外其他各方面的情况基本相同 使一切无关因子对各组的影响效果相等 并随机确定各组所接受的实验处理 42 在语文教学中 阅读技巧训练对于提高学生学习成绩的影响 实验假设 语文教学中 阅读技巧训练有利于提高学生学习成绩实验处理 实验班的语文教学中 在阅读材料前老师讲解阅读技巧控制班的语文教学中 在材料相同的情况下 不进行阅读技巧讲解样本 在高一学生中随机抽取100名 随机编成两个班 实验班和控制班前侧 在讲解阅读技巧前对两个班进行测验后侧 实验班在讲解阅读技巧后进行测试 控制班也同时进行测试条件控制 同一个教师 教学内容作业相同 学习时间相同 43 3 只有后测的等组设计 这种实验设计的方法与前后测验的等组设计类似 只是缺少前测验 具体的为 设计方式 RS1 X O1 RS2 O2 这种设计方法由于没有前测验 如果实验组与对照组有很大差异的话 就会影响实验的效果 研究者如果不能说明实验组和对照组无显著差异 就不宜运用这种设计方法 当不能选择适当的前测验或前测验可能影响实验处理的效果 并且样本之间无显著差异时 可以选择这种设计方法 配对分组 课本举例 44 4 所罗门四组设计 符号表示为 EG RMB1XMA1CG RMB2MA2EGRXMA1CGRMA2它由等组前后测设计和等组后测设计