第六讲 教育实验设计法.ppt

第六届教育实验研究第一节，教育实验研究综述1 .教育实验研究的含义2 .教育实验研究的特点和优缺点3 .借鉴教育实验研究历史发展的基本线索，从模仿自然科学实验的普通教育活动中分化发展而形成。 4 .教育实验研究的主要功能5 .教育实验研究的基本程序教育实验的准备阶段(教育实验研究的设计)教育实验的实施阶段教育实验的总结推进阶段。 第二节教育实验的基本类型1 .实验室实验和自然实验2 .探索性实验和验证性实验3 .单要素实验和多要素实验4 .前实验、准实验和真实实验， 第三节教育实验研究的有效度1 .教育实验研究的有效度的含义2 .教育实验研究的内在有效度3 .教育实验研究的外在有效性第四节教育实验的变量控制1 .教育实验变量控制的含义2 .教育实验变量控制的主要方法第五节教育实验设计的主要形式1 .一组前后的设计形式和优缺点2 .非随机控制组前后的设计形式和优缺点3 .随机控制组后的设计形式和优缺点4 .随机分配控制组前后的设计形式和优缺点5 .所罗门四组的设计形式和优缺点，第一节教育实验研究概述1，教育实验研究内涵1 .实验是一种研究情况，这种情况至少有一个参数，即实验变量2、教学实验研究是研究人员运用科学实验的原理和方法，以一定的教学理论和假设为指导，有意操纵某些教学因素和教学条件，观察教学措施与教学效果的因果关系，从中探索教学规律的研究方法。 二、教学实验研究的基本特征教学实验是获得知识、检验理论的特殊实践活动。 它具有实验的基本特征，能够自主探索、变革和创新，积极采用某些变革措施，发挥实验的“精制、重组、强化、模拟”作用，探索教学内外部规律的联系、因果关系，发展理论。 同时，教学实验与一般实验活动不同，是教学实践。 基本特征：1.因果性与历史研究、调查研究和相关研究区别开来，实验研究可以系统地改变条件，观察这些条件化引起的事物变化，明确事物发展过程中不同变量之间的因果关系。 历史研究就是研究过去发生的事件。 调查研究以收集和分析存在的客观事物和材料为直接认识任务，是对现状的认识把握。 相关研究假设命题的相关研究阐述了事物发生发展过程中各要素的相互关系，并说明了“两者之间存在着关系”。 只通过实验研究，就可以明确变量之间的因果关系，“如果是a的话，b”的正确性解释“为什么”，推论因果关系的逻辑。 2、自主变革的教学实验改变了现实，为了探索和创新，不要等待消极研究现象的自然发生，而应当要求。 因此，必须主动操纵参数的变化。 参数，即变化的措施条件。 控制自变量是指研究人员人为干预，控制现象发生的条件和过程，有意识地改变研究对象某一方面的条件，得到自己期望的结果。 3 .与控制性控制无关的变量，也称为控制变量，是指在实验中应该保持一定的变量。 在教学实验中，为了探索因果关系，确实需要排除其他无关因素的影响并将实验的其他条件保持不变，以验证变量y随变量x的改变。 否则，就不能表现假设中提出的因果关系，实验也没有有效度。 “控制”在教学实验中主要包括三个含义： (1)研究对外部因素和实验情况的控制能力，包括各种无关因素的控制。 (2)研究对实验操作参数的控制程度。 (3)研究实验设计过程中的控制成分，即实验设计如何控制无关变量。三、实验研究法的优势观察法、调查法对自然发生的现象进行描述、归纳、分析，不能积极操作和参与研究对象，排除原因和结果以外的第三变量的干扰是困难的，最终只能推测事物之间的因果关系可能难以确认的原因。 与观察法、调查法相比，实验优点：1.充分利用实验组与控制组的对比确定变量的协变关系2 .利用预测和后验测量掌握实验前后的情况，决定变量变化的时间序列3 .采用各种控制方法、技术改变研究对象的存在状态，排除无关因素的干扰与哲学方法相比，实验的优点在于：1.验证事物之间的因果关系不是思想的力量，而是事实；2 .验证事物之间的因果关系不是推理的逻辑，而是操作性的实践；3 .验证事物之间的因果关系不是定性的方法，而是定量的方法来证明、确认研究对象的因果关系的客观存在，再现研究过程四、教学实验方法的局限性1 .科学研究中的许多变量无法控制操作，无法用实验法进行研究。 原因和结果处于不同水平，许多原因无法直接观察，需要用事物的深层结构和内在机制来理解说明。 2、实验控制在实验状况和实际生活状况上存在若干差异，从实验状况得出的结论不能完全适用于实际生活状况，需要通过广泛的实践进一步验证。 3、实验过程本身就是理论假说的引导，研究对象的观测是必不可少的，从某种意义上说，实验是观察调查和理性思维的综合运用。 五、教育实验研究的主要功能教育实验研究超越了感性直观经验的界限，探索发现客观事物的内部联系和规律，并利用这些规律来预测和控制事物的发生和发展。 主要功能：1.检验、修改和完善教学理论，检验现有教学理论的科学性、先进性，改进教学教学的过程和方法。 通过提供有意义的可靠信息，筛选、改造、精制、发展和完善现有的教育教学理论。 为发现和揭示新教育的特点和规律提供了必要的基础。 通过教育实验，我们可以发现未知，开拓新的研究领域，加深对教育发展规律的认识。 2 .通过促进教学实践改革和发展的教学实验，人为创设某一系统和环境，在科学教学理论指导下改革教学内容和教学方法。 3、为了将新的科学理论假说应用到教学实践中而寻求操作步骤的研究者在提出完善的教学教学理论后，必须通过教学实验将理论转化为可操作的实验方案，才能切实发挥科学理论的指导作用。 通过实验，一方面寻求将这些理论具体化，应用于教育教学实践过程的操作步骤，另一方面实验结果进一步验证、充实和完善这些理论的科学性、先进性和可行性。 六、教学实验研究的基本程序教学研究全过程分为“准备-实施-总结推进”三个基本阶段。 这是一个相对稳定有序的结构序列。 1 .在教育实验的准备阶段教育实验是否成功，很大程度上取决于实验前的准备。 具体来说，(1)选定实验研究的课题，形成研究假说。 一般来说，一个实验应该被至少一个假设指导，阐述两个变量之间希望的因果关系。 (2)明确实验目的。 制定指导实验的理论框架。 为了使理论系统的分析接近客观现实，需要进行事前的调查研究，查阅相关文献，让课题组全体人员进行充分的讨论。 (3)确定实验参数。选择被实验者和被实验者组，决定每个组进行什么样的实验处理，决定操作定义。 (4)选择适当的测量工具，决定采用什么样的统计方法，明确评价因素变量的指标。 (5)选择实验设计类型，设法控制无关因素，最大限度地提高实验的内部有效性和外部有效性。 2、教学实验实施阶段按实验设计进行教学实验，采取一定的变革措施(实验处理)，观测其效果，记录实验得到的资料、数据等。 3、教学实验总结推进阶段是实验总结和评价阶段，研究人员的主要任务是分析处理实验得到的资料、数据，确定误差范围，以验证研究假设，最后得出科学结论。 在分析实验结果的基础上编写实验报告，全面表达实验过程和结论。 第二节教学实验的基本类型是教学研究中正确应用实验研究法，为了促进实验法的发展，必须科学合理地对教学实验进行分类。 掌握不同的分类标准，确定教学实验的类型、特点、操作程序、适用范围和条件是搞好教学实验的重要前提。 一、实验室实验和自然实验通过实验进行的场所分为实验室实验和自然实验。 1、实验室研究实验室实验是指研究人员根据研究需要设计的人工高度控制的环境下进行的实验。 这种实验的优点是严格分离实验中的各种变量，给出正确的操作和控制，提高研究结论的正确性和可靠性。 2 .自然实验的自然实验又称现场实验，是在实际教育状况下进行的实验。 二、确认性实验、探索性实验和验证性实验1 .确认性实验的目标主要是通过实验收集事实材料，确认研究对象是否具有研究假设内容的基本特征，推动教学实践的发展，也称为探究性实验。 研究问题来自实际，因此具有直接的实践意义。 实验强调了研究的应用价值，根据事实概述了经验法则，追求了最大限度的有效性。 这样的实验是在现场情况下进行的，研究方法有很大的试验性，操作程序不太规范。 因此，内在和外在的有效性都不高。 2 .探索性实验这样的实验包括具有预测作用的先行实验。 它以认识某教育现象和受教育者的个性发展规律为目标，通过揭示与研究对象相关的因果关系和问题，尝试构建一个理论体系，因此具有强烈的创新性。 探索性实验主要研究教育理论体系的根本问题，具有重要的理论意义和实践指导意义。 这样的实验是以专业研究者为中心进行的。 3、验证性实验以验证已经取得的实验成果为目标，通过再实践的经验验证、修正、完善已经取得的认识成果。 此类实验具有明显的重现性，在不同的环境条件下反复进行，不仅对实验条件进行了明确的分析，而且实验方案具有操作性，关注实验结果的应用普遍性，追求实验的高外在有效性。 三、单因素实验和多因素实验根据同一实验中参数因素的数量分为单因素实验和多因素实验。 1 .单一要素实验是指在同一实验中研究者只操作一个参数的实验，也称为单一变量实验。 由于单因素实验参数单一明确，操纵比较容易，实验难度较低。 2 .多因素实验是需要在同一实验中操作两个以上参数的实验，也称为组合变量实验。 这种实验操作的实验要素很多，实验过程复杂，变量观测内容也很多，整个研究都很困难。 四、前实验、准实验和真实实验1 .前实验是最原始的实验类型，它是不控制任何关系变量的实验。2 .准实验是指在实验中不按随机原则选择分配被实验者，只把现有的研究对象作为被实验者，并且尽量控制无关的变量的实验。 3 .真实实验是指严格按照实验法的科学要求，随机选择和分配实验对象，系统地操作参数，全面控制无关变量的实验。 第三节教学实验研究的有效性一，教学实验研究的有效性意味着实验设计应该回答的问题。 教学实验研究的有效性显示了教学实验研究结论的正确性和普遍性程度。 坎贝尔和斯坦利自1966年起运用内在有效性和外在有效性的概念以来，各国学者继承了这两种有效性，讨论了实验研究结果的正确性。 1 .内在有效性内在有效性是指通过与变量和变量相关联的因果推论有效性，即变量的变化来操纵变量的直接成果，并且不是其他未控制的要素。 内部有效性表示变量y的变化如何取决于参数X的有效性。 没有内在有效性的实验研究是毫无价值的。 因为内在的有效性决定了对实验结果的解释。 坎贝尔和斯坦利认为，这与教育实验的内在妥当性有关，或者成为内在妥当性的威胁。 影响内在有效性的因素： (1)偶然事件：实验进展过程中发生意想不到的影响因素变量事件。 (2)成熟度：时间对受试者的作用。 (3)测试：注意某测试对下一次测试的影响。 (4)测量手段：测量手段不统一的话，会产生错误的结果。 (5)统计回归：选择实验对象的误差，例如以极端的分数回归，会给今后的测试带来不良影响。 (6)实验进展过程中实验对象的选择差异：实验对象未被随机分配或未被选择，但一个因素作用产生了组的不平等性。 (7)实验偶然减员：随机选出的受试者脱离实验会产生不良影响。 (8)抽样：成熟度相互作用，抽样不一致导致成熟度不一致。 2、外在有效性外在有效性是实验结论的外推范围。 也就是说，教学实验研究结果的总结、一般化和应用范围问题表明了实验结果的普及程度，研究结果能否正确应用于其他非实验状况、其他变量条件和其他时间、地点、整体。 外在有效度分为整体有效度和生态有效度两种。 (1)总体有效性是指实验结果从特定的研究样本扩展到更大的受试者组的适用范围，严格来说，研究结果只扩展到样本的整体，即实验可以接受的整体。 (2)生态有效性是指从研究者创设的实验状况向其他教育状况扩展实验结果的范围。 坎贝尔和斯坦利认为，对外有效威胁主要有四个因素。 (2)采样偏差与实验处理的相互作用。 (3)实验安排的副效果。 (4)多路复用处理噪声。 内在有效性是外在有效性的必要条件，但内在有效性的研究结果不一定具有较高的外在有效性，内外有效性可能相互影响。 3 .结构有效性是参数结构和因子结构的明确定义。 影响结构有效性的因素： (1)单一操作偏差(2)对结构没有充分的说明；(3)实验环境中的假设推测等4 .统计结论的有效性是实验组与控制组之间是否存在差异的正确验证。 影响统计结论有效性的因素： (1)低统计能力；(2)违反统计测试假设；(3)测量的可靠性等。 第四节教学实验的变量控制一、教学实验变量控制的内涵教学实验变量控制，即无关变量的控制，是指控制教学实验中应保持一定的变量。在教学实验中，为了探讨因果关系，确证参数x引起了变量y的变化，必须排除外来无关变量的干扰，保证各方面的变量平等。 二、教学实验变量控制的主要方法与教学实验无关的变量很多，为了有效地控制变量，实验者必须选择合理的方法。 在教育实验中控制无关变量的主要方法是：1.随机选择，分配被实验者。 为了消除被实验者个体间的差异，通过随机的方法选择分配被实验者，可以有效地控制被实验者间的各种差异。 2 .设置控制组。 在实验中安装一个或一个以上控制群组以同时观测两个群组的因子(包括前向和后向)可常常消除或规定实验中因子的作用。 3 .采用双盲法。 所谓双盲法，是研究者在实验中不知道实验的主试验和意图，在一定程度上可以控制主试验的态度、被试验间参数的扩散等无关系变量。 4 .保持无关变量恒定。 对于这些难以完全