第6章 教育技术实验研究

,教育技术实验研究,尹睿华南师范大学教育信息技术学院E-Mail:littleyin79,请大家在下面的数字中，分别找出：第五个出现的数字是什么？颜色是什么？第十一个出现的数字是什么？颜色是什么？第十九个出现的数字是什么？颜色是什么？,6573432,3674469,1234349,4564597,6789033,1248068,1904873,1918735,5047921,1329586,5956836,8900071,3478732,6791840,8255590,3070005,5712142,1971146,3886360,8063527,6573432,3674469,1234349,4564597,6789033,1248068,1904873,1918735,5047921,1329586,5956836,8900071,3478732,6791840,8255590,3070005,5712142,1971146,3886360,8063527,6573432,3674469,1234349,4564597,6789033,1248068,1904873,1918735,5047921,1329586,5956836,8900071,3478732,6791840,8255590,3070005,5712142,1971146,3886360,8063527,6573432,3674469,1234349,4564597,6789033,1248068,1904873,1918735,5047921,1329586,5956836,8900071,3478732,6791840,8255590,3070005,5712142,1971146,3886360,8063527,一、实验研究的基本概念与特点二、实验研究的基本组成部分三、实验假设的建立四、实验模式的设计五、实验变量的操纵控制和测量六、准实验研究及其设计方法,一、实验研究的基本概念与特点,实验研究，就是根据研究目的，运用一定的手段，主动干预或控制研究对象，在典型的环境中或特定的条件下所进行的一种探索活动。它可以把某种特定因素分离出来，以便分析某一特定因素的效果；它可以使人观察到在自然条件下所遇不到的情况，从而扩大研究的范围；它便于测量，可从中获得比较可靠的研究成果；它可以重复验证。,二、实验研究的基本组成部分,实验者,实验对象,实验手段,操纵控制,刺激干预,信息收集,反应测量,为什么要开展实验？,影响因素分析事物规律探索应用效果分析,如何开展实验？,建立实验假设选择实验模式控制实验变量测量实验结果,三、实验假设的建立,假设是用已有的事实材料和科学原理为依据，对未知事实（包括现象间的规律性联系、事物的存在或原因、未来事件的出现）的假定的解释。假设确定了研究的方向与具体目标。同时，假设澄明了变量之间的关系，可以帮助研究者确定研究的重点，提示收集资料的方向与范围，并能提供研究结论的框架。假设验证的结果有两种可能性：一是假设被证实，这是通常认为的理想结果；二是假设被证伪，事实上这也是一种理想的结果。需要注意的是：假设被证伪，并不意味着研究本身的失败。假设的证实或证伪不取决于人们的主观判断，而只能是事实检验的结果，事实是检验假设的根本标准。,假设是对研究意图的一种具体化简要的描述，一种带有某种预测性的陈述。但是，它并不是研究者的一种主观臆测，而是建立在坚实的文献综述分析基础之上的。科学性推测性可检验性简明性,要表述一个研究假设，通常要包括三个基本成分：（1）研究主题的限制性条件它可包括研究个体对象的特征参数，或研究群体对象的特征参数，或研究环境的状态参数。（2）研究的自变量在研究过程中，研究者打算加以操纵控制的，并有计划安排变化的诸因素，它可以是刺激研究对象的输入因素，也可以是研究对象的结构因素。（3）研究的因变量在研究过程中，研究者打算进行观测、了解的有关研究对象如何对自变量做出响应变化的诸因素，它是研究对象的响应输出因素。,（1）存在式表述存在式表述的形式是“在C的条件下，A具有B的性质”。例如，对于网络教学软件，清晰的导航设计具有帮助学生掌握知识内容结构的作用。条件因素C=网络教学软件自变量A=网络教学软件中的导航设计因变量B=学生掌握知识内容的结构,（2）条件式表述条件式表述的形式是“在C的条件下，如果有A，则有B”。例如，对于小学某年级的学生，在语文阅读课的教学中，如果开展情境式启发教学，能增强对词语语义的记忆和理解，使长期记忆效果（6个月后）达到标准以上。条件因素C=学生年龄学科科目自变量A=情境式启发教学方式因变量B=对词语语义的记忆和理解程度,（3）差异式表述差异式表述的形式是“在C的条件下，A和B之间存在差异”。差异可表示为AB或AB。例如，对于综合实践活动课，探究式教学方法的效果优于讲授式教学方法的效果。条件因素C=综合实践活动课自变量=教学方法的类型（A=探究式教学方法，B=讲授式教学方法）因变量=课程教学效果,（4）函数式表述函数式表述的形式是“在C的条件下，B随A的变化而变化”。例如，小学生在利用多媒体教学软件进行学习时，随着学习时间的增加，学生的注意保持率将逐渐下降。条件因素C=小学生利用多媒体教学软件进行学习自变量A=使用软件进行学习的时间因变量B=学生在学习中的注意保持率,四、实验模式的选择,（一）单组实验（二）等组实验（三）轮组实验,（一）单组实验,单组实验，是指同一实验因素X，只对同一组（或一个）实验对象O施加作用，然后测定对象所产生的变化，以确定实验因素的效果如何。单组实验通常采用前测与后测比较的方法来研究实验因素的效果。在未进行实验处理之前，先进行一次测量（称为前测），其结果为（Y0），在进行实验处理（X0）之后，再进行一次测量（称为后测），其结果为（Y），则整个实验结果C=Y-Y0。Y0XOYC=Y-Y0,（二）等组实验,等组实验，是指以两个或两个以上条件相同的实验组（等组）为实验对象（O1和O2，O1=O2），使之分别接受不同的实验因素的作用（X1和X2），然后将各个实验因素所产生的效果加以测量和比较。实验组：Y10X1O1Y1C1=Y1-Y10对照组：Y20X2O2Y2C2=Y2-Y20C=C1-C2=（Y1-Y10）-（Y2-Y20）,相等的含义是指除实验因素外，所有能影响实验的其他因素，实验对象的原有水平必须基本相同或相等。,（二）等组实验,通常有两种方法可以获得等组：随机取样法：从总体中随机抽取两组数目相同的样本分别作为实验组和控制组。测量配对法：在进行实验前，先把实验对象进行一次测量，并把测量结果按分数多少的顺序排列好，然后再按顺序位置，以如下的方法把对象分派到两组去。测量排列顺序1，2，3，4，5，6，7，8分派到甲组1458912乙组23671011,（三）轮组实验,轮组实验，是指把各个实验因素轮换作用于各个实验组，而各实验组条件并不均等；然后，根据各个实验因素作用所引起的变化总和来决定实验结果。C1=（YA1+YB1+YC1）/3，C2=（YA2+YB2+YC2）/3，C3=（YA3+YB3+YC3）/3实验结果为分别比较X1，X2，X3各因素的作用效果之间的差异情况，即比较C1-C2或C2-C3或C3-C1之间是否存在差异。,五、实验变量的操纵控制和测量,（一）实验研究中涉及的变量类型（二）实验变量的操纵（三）实验干扰变量的控制（四）实验反应变量的测量,（一）实验研究中涉及的变量类型,实验变量，即自变量。它是由实验者设计安排的，人为操纵控制的，有计划地变化的实验情境或条件因素。反应变量，即因变量。它是随着自变量的变化而变化的，是实验者需观察、测量、计算的变化因素。无关变量，即干扰变量。它是除实验者操纵控制而有计划地变化的实验变量之外，另外一些影响反应变量变化的其他干扰因素。它使实验者无法对所得的结果做出正确的判断和解释。,实验研究课题：问题探究式教学在初中数学“几何图形”教学中的应用研究自变量：X=问题探究式教学方法因变量：Y=初中生的数学学习效果Y1=初中生的几何思维水平Y2=初中生的问题解决能力Y3=初中生的数学学习兴趣Y4=干扰变量：学生由于实验时间的延续所引起的知识、技能与能力的增长,（二）实验变量的操纵,对实验变量有效操纵的原则是要有系统的变化，而且变化的差异要尽可能大。因此，通常在实验设计时选择两个极端值，或取其最佳值，或选择几个具有代表性的值作为实验刺激的条件。若以教学方法作为实验变量时，则两种（或两种以上）教学方法应有显著的不同，实验才能取得成效。若以媒体的刺激量或刺激持续时间作为实验变量时，则要把刺激量或刺激持续时间分成几个等级，每个等级之间应有显著的不同，并且最好是包括有极端值的情况，即完全没有刺激或刺激时间为零的情况。,（三）实验干扰变量的控制,在实验过程中，有许多无关因素干扰实验过程，影响实验的结果，这些干扰因素，根据其显现的状态可分为两大类：外扰变量：这是指除了预定的实验变量之外，一切可能影响实验结果的、可以明确辨认的外在因素，如受试者的年龄、性别、身体机能（视力、听力）等。中介变量：这是指除了预定的实验变量之外，可能对实验结果发生作用的内在因素。它不能直接被观察辨认，只能凭个体外显行为的线索去推知这种干扰的存在，如受试者的动机、性格、态度等。,（三）实验干扰变量的控制,1、恒定法2、纳入法3、平衡法4、循环法,1、恒定法,在设计实验时，为了将可能影响结果的干扰因素排除在实验条件之外，可使之保持恒定。例如：实验者考虑到某一实验结果，会受学生年龄的影响，因而可采用在单一年龄区间（如1920岁）内进行实验，以排除年龄因素的影响。从实验研究的价值来看，使用恒定法后所得的研究结果缺乏普遍的推论性，因而其外在效度是较低的，故在实验设计时，恒定法并不常用。,2、纳入法,把影响实验结果的某种干扰因素也当作自变量来处理，同样安排它作系统的变化，并且观察、测量、记录和分析行为反应与这一因素的关系。例如：研究某种教学媒体对学生理解知识所产生的影响时，如果考虑学生的年龄对于媒体所传递的信息的感知能力有所影响，则在实验设计时，把受试者的年龄因素包括在内，当作自变量处理。把学生按一定的年龄区间分组受试。使用纳入法后，所得的研究结果其外在效度便可提高。,3、平衡法,利用数学概率原理，将参加实验的受试者用随机抽样与随机分派的方式进行分组。通常的做法是：先用随机抽样的办法（可用编号抽签决定，或使用乱数表决定），在总体中先抽取受试样本，然后再用随机分派的方式，把样本编入实验组与控制组内，或分派到各个不同的实验组内。使用平衡法，可以使各组受试者所具备的各种干扰因素机会均等，互相平衡而抵消，这就不致产生系统性的偏差。在理论上，这种方法是唯一能有效地控制所有无关变量干扰的方法。,4、循环法,考虑到受试组个人条件因素会对实验结果产生影响，在设计时，可把同一受试组接受几种实验处理，每个受试者都重复接受几种不同的实验条件。在各种实验条件之下，受试者个人条件因素基本不变。这样可以认为受试者个人条件因素对各个实验处理结果的影响机会均等，从而排除了干扰。,（四）实验反应变量的测量,为了比较“传统班级课堂讲授”与“网络自主学习”两种不同教学方式的效果，研究者设计了一份实验研究方案，请小组合作，共同找出该方案中的错漏之处，并加以修改，形成一份完整的实验方案。,六、准实验研究及其设计方法,（一）准实验研究的概念与特点（二）准实验研究设计的方法,（一）准实验研究的概念与特点,准实验研究是指在无须随机地安排被试时，运用原始群体，在较为自然的情况下进行实验处理的研究方法。与真实验研究相比，准实验研究具有如下特点：降低控制水平，增强现实性研究进行的环境不同内在效度较低，而外在效度较高,（二）准实验研究设计的方法,1、不相等实验组对照组前后测准实验设计2、时间系列准实验设计,1、不相等实验组对照组前后测准实验设计,需要安排两组被试作为实验组和对照组进行研究，但又不能按照随机化原则重新选择被试样本和分配被试。实验组：Y1XOY2对照组：Y3Y4当两组的前测结果基本相同时，也就是两组成绩在统计上没有显著差异时，可以直接对两组被试的后测结果进行差异显著性检验。当两组的前测结果有显著差异时，要先求出实验组与对照组各自的实验效果（即进退数Y2-Y1与Y4-Y3），然后对