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教育实验研究 1 案例分析 某研究者想探明教学方式与学生思维品质之间的因果关系 于是在一所小学随机选择了一个班作为实验班 并采用新的应用题教学方式实施教学 如以口算 每节课3分钟 练习培养学生思维的敏捷性 以自编应用题 一题多变 和解应用题 一题多解 培养学生思维的灵活性 以应用题归类教学培养学生思维的深刻性 等等 实验前后分别对该班进行了难度相当的测试 该班前后测试的平均成绩的差异被视为实验产生的效果 2 思考 该实验属于何种类型 研究者想证明什么样的研究假设 这一实验设计存在什么问题 3 第一节教育实验研究概述 4 一 教育实验的性质和基本特点 1 教育实验研究法概念是研究者按照研究目的 合理地控制或创设一定条件 人为地变革研究对象 从而验证假设探讨教育现象因果关系的一种研究方法 5 无论是哪一种教育实验 在以下几个方面是共同的 6 2 实验法的基本原理 首先以一个理论假设为起点 这个假设是一种因果关系的陈述 它假定某些自变量会导致某些因变量的变化 1 在实验开始时对因变量 进行测试 即前测 2 引入自变量 X 让它发挥作用和影响 3 在实验结束前再测量因变量 即后测 4 比较前测与后测的差异值检验假设 7 8 案例 如 评价方式对学生学习的影响 这样一项实验研究 研究的问题是不同的评价方式对学生的学习会产生什么影响 研究中运用心理学和教育学的有关理论 提出的假设是 表扬和鼓励的评价方式比批评和指责的评价方式更能激发学习动机 为验证这个假设 研究者选取了 名初中的学生为被试 对这些被试先进行一次测验 以测验成绩为基础 将被试分成四个相等的组 让四个组在四种不同的情况下进行难度相等的有理数运算的练习 每天 分钟 共进行 天 9 这四种条件是 第一组为受表扬组 每天练习后老师予以表扬和鼓励 当众宣布受表扬同学的姓名 第二组为受训斥组 每次练习后 老师总是点名批评和训斥这一组被试 而不管实际做得如何 第三组为静听组 静听组既不受表扬也不受训斥 而是静听他人受表扬或受训斥 以上三个组都在一个屋子里进行练习 第四组被试是单独练习 既不受表扬也不受批评 也听不到别人受表扬和批评 10 实验结果 受表扬组成绩最好 受训斥组次之 静听组又差一些 而控制组最差 这就验证了一个假设 有批评比无批评效果要好 表扬比批评效果要好 从以上实例中可以看出 一项教育实验研究一般包括这样几个方面 实验假设 表扬比批评更能激发学生的学习动机被试 106名四 五年级的学生 包括实验组和对照组自变量 不同的评价方式因变量 学生加法练习的成绩无关变量 教师 教学环境等都可看作无关变量 11 3 实验中的三对要素 12 1 教育实验中的三种变量 自变量 自变量 又称刺激变量 输入变量或实验处理 是由研究者主动操纵而变化的变量 是能独立地变化并引起因变量变化的条件 在实验假设和实验设计中 自变量是一种被假定为原因的变量 在实验过程中 自变量是由实验者或教师主动操纵的因素 在实际教育实验中 自变量往往就是那些改革措施 13 1 教育实验中的三种变量 因变量 因变量 是由自变量的变化引起被试行为或者有关因素 特征的相应反应的变量 它是研究中需要观测的指标 在实际教育实验中 因变量一般表现为学生的发展 比如学习成绩 兴趣 注意范围 动机 对学校的态度等等 14 1 教育实验中的三种变量 控制变量 控制变量 又称无关变量 是与某特定研究目标无关的非研究变量 它与具体实验目的无关 与实验所要检验的 被表述为假设的因果关系无关 但对结果可能产生影响 干扰研究者对自变量的操纵和对因变量的观测 干扰实验研究本身的效果 15 2 实验组和控制组 实验组 experimentalgroup 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 controlgroup 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展示 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 16 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 前测与后测 17 二 教育实验的分类依据控制程度来划分 斯坦利与坎贝尔 1963 前实验 无控制无关干扰因素的措施 准实验 不能随机分派被试 不完全控制误差来源 只是尽可能予以控制 真实验 18 依据控制程度来划分前实验 无控制无关干扰因素的措施 准实验 不能随机分派被试 不完全控制误差来源 只是尽可能予以控制 真实验 19 三 实验法的优点及局限 优点 1 检验现有教育理论的科学性 先进性 并改进教育教学过程与方法 2 为发现和揭示新的教育特点和规律提供必要基础 3 对引进教育理论的检验 变通 改造与发展 4 为新的科学理论假说应用于实践寻求操作程序 20 二 局限1 教育研究适合于研究自变量数目较少且清晰 可以分解并加以操作的问题 2 人类行为相当复杂 很难以实验法探讨所有变量的关系 3 实验者与被试之间 容易产生互动 进而影响实验结果 4 真正的实验必须以随机抽样分配样本 这样容易干扰正常的教学活动 21 三 教育实验研究的一般程序 一 实验的准备阶段1 选定实验研究的课题形成研究假说2 明确实验目的 确定指导实验的理论框架3 确定实验的自变量4 选择适合的测量工具并决定采用什么样的统计方法 从而明确评价因变量的指标5 选择实验设计类型 确定控制无关因素的措施 以最大限度地提高实验的内部效度和外部效度 22 二 实验的实施阶段按照试验设计进行教育实验 采取一定的变革措施 实验处理 观测由此而产生的效应 三 实验结果的总结评价阶段要对实验中取得的资料数据进行处理分析 确定误差的范围 从而对研究假设进行检测 最后得出科学结论 23 第二节教育实验的效度与变量控制 24 一 教育实验的效度 实验效度 实验的有效性 是衡量教育实验成败优劣的关键性质量指标 美国学者坎贝尔和斯坦利在1963年对效度进行分类 内在效度 外在效度 25 一 内在效度 含义 实验者所操纵的实验变量对因变量所造成的影响的真正程度 内在效度表明的是因变量y的变化在多大程度上来自自变量x 有效性 一般说来 研究者对无关变量的控制越严谨 内在效度就越高 26 案例详解 主题 研究如何分配复习时间才能收到较好的复习效果研究假设 分散复习效果优于集中复习取样 一定数量的高一学生 按智力水平 外语水平分成四个等组控制条件 时间总量相同 复习内容相同 背诵同一篇外语课文 后测相同自变量 复习时间分配方式 处理1234 不同时间 每天 因变量 复习效果 统一测验的成绩 27 案例详解 问题在于实验处理的安排中忽视了一个重要变因 第四组被试背诵课文成绩较差 原因之一可能在于练习时间离统一测验的时间间隔较长 6天 从而形成较多的遗忘所致 因此 可改为 28 问题在于实验处理的安排中忽视了一个重要变因 第四组被试背诵课文成绩较差 原因之一可能在于练习时间离统一测验的时间间隔较长 6天 从而形成较多的遗忘所致 因此 可改为 29 内在效度的影响因素 30 影响因素举例 成熟 在实验持续时间比较长 被试身心发展与成熟程度发生了变化 容易与实验处理同时影响了实验效果 受试者在实验期间 不论生理或心理的都会产生变化 例如 变得更成熟 健壮 疲劳 饥饿 分心或没有兴趣等 这些改变都会影响实验结果 在新阅读教学方法实验的例子中 受试者也会因为年龄增长而在认识能力方面的自然发展和成熟 或词汇的自然增长 形成干扰实验处理的效果 使阅读能力的提高 难以单纯归因于新的阅读教学方法 31 影响因素举例 测验 在大多数的实验中 往往采用前后测的差异来推断实验效果 如果两个测验类似 则容易产生练习效应 影响实验的效度 许多教育实验研究为了比较实验前后的情况 往往在实验处理之前进行测验 但前测的经验常常有助于后测分数的提高 尤其是前后测验的题目基本相同时 因为 受试者在经过前测之后 会熟悉测验的技巧和内容 所以 即使没有实验处理的效果 也可能因前测的经验的影响 导致后测分数的提高 32 二 外在效度 1 含义 实验结果的概括性和代表性 具体来说 就是实验结果是否可推论到实验对象以外的其他受试者或实验情境以外的其他情境 2 分类 1 总体效度 指实验结果从特定的研究样本推广到更大的被试群体中去的适用范围 2 生态效度 指实验结果从研究者创设的实验情境推广到其他教育情境中去的范围 33 3 外在效度的影响因素 34 影响因素举例 实验安排效应 由于实验情节的安排 受试者知道自己正在被观察或正在参加实验 他 她 所表现出来的行为 通常与他 她 不知道在正在被观察或不是参加实验时 有很大的不同 这时 他们往往可能为投实验者所好 而改变正常的行为方式 努力表现试验者所期望的行为 以获得实验者的欢悦 但受试者在非实验情境的表现 可能与此完全不同 35 霍桑效应 霍桑工厂是美国西部电器公司的一家分厂 为了提高工作效率 这个厂请来包括心理学家在内的各种专家 进行了一次大规模的访谈实验 在约两年的时间内找工人谈话两万余人次 耐心听取工人对管理的意见和抱怨 让他们尽情地宣泄出来 这些工人由于受到高度关注和关心 结果 霍桑厂的工作效率大大提高 这种奇妙的现象就被称作 霍桑效应 36 二 教育实验的变量控制 教育研究中的三类变量 37 第三节教育实验的设计与实施 38 一 教育实验设计的一般步骤 1 陈述研究的问题并提出研究假设2 确定实验处理3 列举群体 样本 实验单位 抽样方法及样本大小4 选择因变量及适当的测量手段5 判定该实验需要控制的无关因素 选择控制方法 设计控制过程和预测控制的程度6 选择合适的实验设计并提出伴随这个设计的统计假设 39 一 教育实验设计的一般步骤 40 二 不同类型教育实验的设计 X 自变量 实验处理Y 因变量 实验处理Y1 Y2 实验组前测 后测的平均成绩Y1 Y2 控制组前测 后测的平均成绩R 随机分派MR 配对后随机分派虚线 上下两组未作等组化处理实线 上下两组为等组 相关符号与含义 41 一 前实验设计 前实验设计是指不能随机分组 对无关变量缺乏控制 内外效度较差的实验设计 三种形式 单组后测设计单组前后测设计非对等组后测设计 42 1 单组后测设计 只有一组非随机选择的被试 无对照组 只给予一次实验处理 有一个后测 以后测结果作为实验处理效应 其基本模式为 基本模式为 XY 43 单组后测设计案例 某种新的记忆方法对于提高中学生英语单词记忆效果的影响 实验假设 某种新的记忆方法对提高中学生英语单词记忆有好的效果 实验处理 在英语课上 教师运用这种新的记忆方法教授单词样本 高一年级一个班学生 因变量测定 高一英语学习成绩测验 后测 使用新的记忆方法教学后进行测试 44 评价 单组后测设计虽然简单易行 但因缺乏控制组和可比较的量数 许多因素会混淆结果 在一般的教育研究中 这种设计已甚少采用 不过 能认识其优缺点 对于从事更适当的实验设计是必要的 45 2 单组前后测设计 基本模式为 Y1 X Y2只有一组非随机选择的被试 无对照组 只给予一次实验处理 有前测和后测 用前后测的差异来作为实验处理效应 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则用t检验 以检验前后两次测验平均数的差异显著性 46 单组前后测设计案例 某种新的记忆方法对于提高中学生英语单词记忆效果的影响 实验假设 某种新的记忆方法对提高中学生英语单词记忆有好的效果 实验处理 在英语课上 教师运用这种新的记忆方法教授单词样本 高一年级一个班学生 因变量测定 高一英语学习成绩测验 前测 在传统教学方法下 对学生进行测试 后测 使用新的记忆方法教学后进行测试 47 评价 优点有前测 可以在实验处理前提供被试的某些信息 通过前后测 可以提供实验处理前后两次观测条件下行为变化的直接数据 能明显验证实验处理的效果 被试兼作控制组 便于估计被试个体态度对实验结果的影响 局限没有控制组 不能控制历史 成熟及统计回归 48 基本模式X Y2 Y2 在这种设计中 有一个组为控制组 一个组为实验组 在实验中对实验组施以自变量 控制组则做为比较组存在 实验结束后对各组进行后测 根据实验组与控制组因变量的差异 得出实验的结论 统计分析可采用独立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 49 固定组比较设计案例 小学数学教学使用学具的实验研究研究问题 探索学具在小学数学教学中的作用及使用方法 实验处理 1 实验班结合教材内容 注意选择和使用各种学具进行教学2 对比班仍然按普通的教学方法进行教学 样本 东北师大附小6个一年级班中通过摸底测验 确定2个实验班和2个对比班 因变量测定 基本的数学概念 基本的数量关系 思维灵活性和创造性等三方面内容的测验 50 评价 优点使用了控制组 成熟等因素受到一定控制 其它与实验处理同时发生的变量影响 则对两组产生的影响是一致的 可以得到抵消 可以控制历史因素 局限被试不是随机分配 没有前测数据 判断被试的同质性是困难的 无法控制被试的差异 51 小结 被试不是随机分配的 难以推广到总体 不能控制无关变量的干扰 难以确定实验效果就是实验处理作用的结果 52 二 准实验设计 准实验设计是在不能随机分派被试 无法完全控制误差来源时 尽可能加强条件控制的实验 不等控制组设计时间序列设计平衡设计 53 1 不等控制组设计 基本模式 Y1 X Y2 Y1 Y2 在这种设计中 至少有两个实验组 其中一个为控制组 实验前对各组进行测试 测试的结果做为前测成绩 实验结束后 再进行后测 通过各组后测成绩与前测成绩的差 判断自变量对因变量的作用效果如何 54 运用这种设计的一般步骤是 以班级为单位 将班级随机分派为实验组和控制组 对两组实施前测 实验组接受实验处理 而控制组则否 实验处理后 两组进行后测 55 比较 这种设计与固定组 静态 比较设计相比 惟一不同之处是 这种设计两组都有前测 而与等组前后测设计相比 区别则在于 这种设计不是采取随机方法分派受试者 所以实验组与控制组的各方面条件未必相等 56 评价 优点有控制组 有前后测 可以控制成熟 历史 练习效应 工具 统计回归等因素影响 局限不是随机分组 选择与成熟交互作用会降低实验效度 前后测交互作用 57 不等控制组设计举例 举例 记数教学的结构 定向教育实验某小学一年级两个班各41人 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 统计分析 实验班和对比班因变量增值比较 即O3 O4和 O3 O1 O4 O2 对两组增值分数平均差进行t检验以考核其差异的显著性 58 小结 从以上实验设计中可以看出 准实验设计因不能随机取样 使各样本之间存在很大差异 不易控制 但是 准实验设计不打破教学班的原有编制 可以使学校的教学工作按正常教学秩序进行 因此准实验设计是应用最广泛 最经常的一种教育实验设计 59 三 真实验设计 真实验设计 是指能随机分配被试到实验组和控制组 并对无关变量具有一定控制的实验设计 随机前后测有控制组设计随机后测有控制组设计索洛门四组设计 60 1 随机前后测有控制组设计 随机分组 实验组接受实验处理 控制组则不给予实验处理 两组均进行前后测 基本模式 Y1 X Y2R Y1 Y2 61 主要步骤 用随机方法选择受试者 并将其随机分派到实验组和控制组 R 实验处理前 两组都接受前测 O1 O3 实验组接受实验处理 X 而控制组则否 实验处理后 两组都接受后测 O2 O4 比较两组实验结果 O2 O1 一 O4一O3 62 随机前后测有控制组设计优点与局限 优点因为是随机分配 可以控制选择 被试缺失等因素 有控制组 可以控制成熟 练习 统计回归等因素 局限前测与实验处理产生交互影响 63 随机前后测有控制组设计 示例 题目 解题思维策略训练提高解题能力的实验试进行随机前后测有控制组实验设计假设 系统进行解题思维策略训练可提高学生解应用题的能力 实验设计模式 RS1 O1XO3RS2 O2CO4 64 随机前后测有控制组设计 示例 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20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 统计分析 对 O3 O4 O1 O2 进行显著性检验 即对实验组和对照组前后测成绩平均分数参数进行t检验 前测随机等组处理 65 2 随机后测有控制组设计 随机化选择被试和分组 实验组接受实验处理 两组均只有后测 基本模式 X Y2R Y2 66 随机后测有控制组设计优点与局限 优点消除前测与后测 前测与实验处理的交互作用 可以控制历史 成熟 练习与统计回归的影响 局限不能对被试缺失加以控制 67 随机后测有控制组设计 示例 电视教学对初一学生英语成绩的影响某校初一的两个班 按照入学成绩随机分成两个等组 随机指派一个为实验班 RS1 在实验班英语教学中使用电视教学 X 而对照班 RS2 按常规进行教学 C 其他条件均相同 一学期后 进行后测 比较电视教学与常规教学的效果 68 真实验设计 小结 从上面几种设计可以看到 真实验的实验效度很高 但是因为教育实验一般不能打乱正常的教学秩序 大多是在确定的班级 确定的学校中进行 随机取样很难做到 况且对无关变量 诸如学生的疲劳 学习兴趣等 也很难完全控制 因此在教学实践中真实验的应用受到限制 69 准实验和真实验设计的比较 从以上两种实验设计中可以看出 准实验设计因不能随机取样 使各样本之间存在很大差异 不易控制 和真实验相比实验效度较差 但是 准实验设计不打破教学班的原有编制 可以使学校的教学工作按正常教学秩序进行 因此准实验设计是应用最广泛 最经常的一种教育实验设计 70 教育实验设计举例 课题 解题思维策略训练提高初中学生解题能力的实验研究第一步 研究问题 以教学法形式进行解题思维策略训练的可行性 影响解题思维策略训练的主要因素 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 可以提高学生解应用题的能力 71 第二步 实验处理 处理1 实验组 用自编教材 讲解六种解应用题的方法 简化法 图解法 结构训练法 联想法 假设法 对应法 每周3次 每次一节课 共7周20节课 处理2 控制组 不讲 只练习 72 第三步 实验对象和取样方法 实验对象 XX学校某初中一年级两个班学生 取成绩最好的班和成绩最差的班 样本大小 94人 平均年龄13岁零3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 对被试学生进行30分钟的学习能力测验 15分钟的数学知识测验 30分钟的数学难题测验 把成绩相差3分内的学生进行