信阳师范学院《教育科研方法》之《实验研究》

1、教育科研方法如何进行实验研究如何进行实验研究什么是教育实验v实验研究（实验研究（experimental study）是根据研）是根据研究目的，运用一定的人为手段，主动干预或究目的，运用一定的人为手段，主动干预或控制研究对象的发生、发展过程，通过观察、控制研究对象的发生、发展过程，通过观察、测量、比较等方式探索、验证所研究现象因测量、比较等方式探索、验证所研究现象因果关系的研究方法。实验研究是各类研究中果关系的研究方法。实验研究是各类研究中唯一能确定因果关系的研究。唯一能确定因果关系的研究。实验研究 v研究者有意识地操作一个变量（自变量），研究者有意识地操作一个变量（自变量），使它发生变化，并

2、且控制其他无关变量，然使它发生变化，并且控制其他无关变量，然后观察、测量这种变化是否会对另一个变量后观察、测量这种变化是否会对另一个变量（因变量）产生影响。实验研究基本上包括（因变量）产生影响。实验研究基本上包括选择一些被试，采取行动给他们一些刺激和选择一些被试，采取行动给他们一些刺激和观察行动所造成的后果、反应两个方面。观察行动所造成的后果、反应两个方面。 教育实验的分类 v 1、按实验目的，可以分为探索性实验、验证性实验和推、按实验目的，可以分为探索性实验、验证性实验和推广性实验；广性实验；2、按实验分析方法，可以分为定量研究实验和定性研、按实验分析方法，可以分为定量研究实验和定性研究实验

3、；究实验；3、按实验场所，可以分为现场实验（自然实验）和实、按实验场所，可以分为现场实验（自然实验）和实验室实验；验室实验；4、按实验自变量的多少，可以分为单因素实验和多因、按实验自变量的多少，可以分为单因素实验和多因素实验；素实验；5、按实验控制程度，可以分为前实验、准实验、真实、按实验控制程度，可以分为前实验、准实验、真实验；验；6、按实验被试选择的方式，可以分为单一被试实验和、按实验被试选择的方式，可以分为单一被试实验和成组实验；成组实验；7、按实验设计的组织形式，可以分为单组实验、等组、按实验设计的组织形式，可以分为单组实验、等组实验、轮组实验。实验、轮组实验。 教育实验的特点v 1、

4、假设为前提、假设为前提 整个实验过程就是围绕着验证假整个实验过程就是围绕着验证假设展开；设展开；2、需要控制条件、需要控制条件 没有控制就没有实验；没有控制就没有实验；3、能揭示因果关系、能揭示因果关系 实验的理论框架和操作程实验的理论框架和操作程序就是按照验证因果关系而设计的；序就是按照验证因果关系而设计的；4、可重复验证、可重复验证 这是实验研究成果推广运用的这是实验研究成果推广运用的必备条件，是评判实验优劣的标准之一。必备条件，是评判实验优劣的标准之一。 实验研究三要素v 一是对实验自变量（实验处理）的操纵；一是对实验自变量（实验处理）的操纵；二是对实验因变量（实验结果）的观察二是对实验

5、因变量（实验结果）的观察与测量；与测量；三是对无关变量的控制；三是对无关变量的控制；教育实验的优缺点v实验研究特别适合研究范围有限、研究假设实验研究特别适合研究范围有限、研究假设明确、概念界定清楚的研究，实验研究更适明确、概念界定清楚的研究，实验研究更适合于解释性研究，而不适合于描述性研究。合于解释性研究，而不适合于描述性研究。实验研究在教学研究中常用于教材教法的研实验研究在教学研究中常用于教材教法的研究、教学策略的选择、教学方式的运用上，究、教学策略的选择、教学方式的运用上，通过实验可以证实各种教学方法的适用情境，通过实验可以证实各种教学方法的适用情境，所产生的效果，以及优缺点等。所产生的效

6、果，以及优缺点等。 实验研究的优点 v （1） 能确立因果关系，认识事物的本质和规律；能确立因果关系，认识事物的本质和规律；（2） 能重复验证，研究结果客观、准确、可能重复验证，研究结果客观、准确、可靠；靠；（3） 能对变量进行控制，提高研究的信度；能对变量进行控制，提高研究的信度；（4） 能为理论的构建提供佐证和说明；能为理论的构建提供佐证和说明；（5） 能将实验变量和其它变量的影响分离开能将实验变量和其它变量的影响分离开来；来；（6） 省时、省力，节省费用；省时、省力，节省费用；（7） 严密的逻辑性是其它研究方法难以比拟严密的逻辑性是其它研究方法难以比拟的。的。实验研究的缺点 v（1） 应

7、用范围有限，有些问题难以用实验的方法应用范围有限，有些问题难以用实验的方法来解决；来解决；（2） 可能会有人为造作的痕迹，实验的结果可能会有人为造作的痕迹，实验的结果不一定就是现实的结果，缺乏生态效应；不一定就是现实的结果，缺乏生态效应；（3） 可能会受到法律和伦理道德的限制，如可能会受到法律和伦理道德的限制，如个人隐私、可能造成的身心伤害等；个人隐私、可能造成的身心伤害等；（4） 影响实验结果的变数太多，难以控制所影响实验结果的变数太多，难以控制所有的无关变量。有的无关变量。 实验设计的概念 v实验设计是实施实验过程的基本蓝图。实验设计通常要综合考虑以下内容：研究假设，实验变量，被试的选择与

8、分配，实验采用的组织模式，统计处理方法，具体实施步骤等。 实验变量的选择与控制 v在“研究变量和研究假设”部分已经讲过实验研究的效度实验研究的效度 v研究效度是指研究的有效性和真实程度，是研究效度是指研究的有效性和真实程度，是指研究结果的可靠性（指研究结果的可靠性（reliability）和普遍性）和普遍性（generalizability。）通俗的说就是一个测。）通俗的说就是一个测验如果能测出来预期测量的能力或特质时，验如果能测出来预期测量的能力或特质时，这个测验就有效，否则就是无效。科学研究这个测验就有效，否则就是无效。科学研究最怕的就是失去效度，尤其是实验研究。最怕的就是失去效度，尤其是

9、实验研究。研究效度 v研究效度涉及两个概念：其一，研究结果是否真实研究效度涉及两个概念：其一，研究结果是否真实可信？研究结果是否是由所操纵的变量引起？称之可信？研究结果是否是由所操纵的变量引起？称之为内在效度（为内在效度（internal validity），即研究结果能否），即研究结果能否被明确解释的程度；其二，研究结果是否具有代表被明确解释的程度；其二，研究结果是否具有代表性并能解释一般的情形？研究结果有多大的概括性？性并能解释一般的情形？研究结果有多大的概括性？称之为外在效度（称之为外在效度（external validity），即研究结），即研究结果能否被推广到更大范围的程度。果能否被

10、推广到更大范围的程度。影响内在效度的因素v一般来说，除了研究变量以外，所有的可能影响研一般来说，除了研究变量以外，所有的可能影响研究结果的因素都是对内在效度的威胁。研究中最忌究结果的因素都是对内在效度的威胁。研究中最忌讳的就是变量混淆，以至于无法解释研究结果。影讳的就是变量混淆，以至于无法解释研究结果。影响研究内在效度的因素很多，最经典的是概括是坎响研究内在效度的因素很多，最经典的是概括是坎贝尔和斯坦利贝尔和斯坦利1963年提出的影响研究内在效度的年提出的影响研究内在效度的8个因素个因素 ，以及，以及1979年库克和坎贝尔加以补充的一年库克和坎贝尔加以补充的一些因素些因素 。综合起来有以下一些

11、：。综合起来有以下一些：影响内在效度的因素v偶然事件（偶然事件（History） 成熟的过程成熟的过程 (Maturation) 前测效应前测效应(Testing)测量工具测量工具 (Instrumentation)影响内在效度的因素 统计回归统计回归 (Statistical regression)被试选择的偏差被试选择的偏差 (Selection biases)实验样本的流失实验样本的流失 (Experimental mortality)选择与成熟的交互作用选择与成熟的交互作用 (Interactions of selection and maturation)因果方向不明因果方向不明 (

12、Ambiguity about the direction of causal inference)影响内在效度的因素v实验处理的扩散实验处理的扩散 (Diffusion of treatments)补偿性均等补偿性均等 (Compensatory equalization of treatments) 补偿性的竞争（补偿性的竞争（Compensatory rivalry）自暴自弃（自暴自弃（Demoralization）影响外在效度的因素v外在效度外在效度(external validity)是指研究结果的代表性是指研究结果的代表性或普遍性。具体说来，就是指研究结果是否可以推或普遍性。具体说

13、来，就是指研究结果是否可以推广到类似情景中去的程度。如果能在实际研究以外广到类似情景中去的程度。如果能在实际研究以外的更大的范围获得相似的结果，研究的外在效度就的更大的范围获得相似的结果，研究的外在效度就高，研究结果的解释与推论范围越广，研究的外在高，研究结果的解释与推论范围越广，研究的外在效度越高；如果一个研究在相似的情景中难以重复，效度越高；如果一个研究在相似的情景中难以重复，研究结果不能推广运用到现实世界，那么，这个研研究结果不能推广运用到现实世界，那么，这个研究的外在效度就低。究的外在效度就低。影响外在效度的因素 v取样的偏差取样的偏差 被试与实验处理的交互作用被试与实验处理的交互作用

14、研究变量与情景的叙述不清研究变量与情景的叙述不清 重复测验的干扰重复测验的干扰 实验安排的反作用实验安排的反作用影响外在效度的因素v新颖的干扰新颖的干扰实验者效应实验者效应特殊事件的影响特殊事件的影响因变量的测量因变量的测量时间效应（时间效应（the effect of time）内在效度与外在效度的关系v效度是研究设计必须考虑的问题。效度只是程度上效度是研究设计必须考虑的问题。效度只是程度上的问题，是高与低的问题。效度不会全有或全无。的问题，是高与低的问题。效度不会全有或全无。内在效度是研究设计的基本要求，是研究质量的根内在效度是研究设计的基本要求，是研究质量的根本保证，是外在效度的先决条件

15、。没有内在效度便本保证，是外在效度的先决条件。没有内在效度便无所谓外在效度，因为一个研究本身不科学、不精无所谓外在效度，因为一个研究本身不科学、不精确，内在效度很低，即使它再容易推广、再现，外确，内在效度很低，即使它再容易推广、再现，外在效度再高，也不能正确解释问题现象，也不可能在效度再高，也不能正确解释问题现象，也不可能有什么实际意义。一般来说，内在效度越充分，结有什么实际意义。一般来说，内在效度越充分，结果的可推广度越大，研究也越有价值。正如有位科果的可推广度越大，研究也越有价值。正如有位科学家的名言：知道原因的失败，优于不知道原因的学家的名言：知道原因的失败，优于不知道原因的成功。成功。

16、提高研究效度的措施v随机化控制随机化控制设对照组控制设对照组控制对外部情境的控制对外部情境的控制对人为因素的控制对人为因素的控制研究设计模式的控制研究设计模式的控制实验设计的类型实验设计的类型 v X 表示实验处理或自变量表示实验处理或自变量- 表示无实验处理表示无实验处理O 表示实验观测，包括因变量的测定表示实验观测，包括因变量的测定G 表示组，实验组或控制组表示组，实验组或控制组 R 表示被试已作随机分配表示被试已作随机分配 表示虚线上面和下面的组不是等组表示虚线上面和下面的组不是等组v字母后的数字表示次数，如字母后的数字表示次数，如O1表示观测表示观测1，O2表示表示观测观测2；X1表示

17、实验处理表示实验处理1，X2表示实验处理表示实验处理2。上。上下两组纵向对齐的下两组纵向对齐的O表示观测同时进行。表示观测同时进行。 单组设计、等组设计和|轮组设计v 1、单组设计：、单组设计： G O1 X O2v2、等组设计：、等组设计： RG O1 X O2RG O3 - O4v3、轮组设计：、轮组设计： G1 X1 O1 X2 O2 X3 O3G2 X2 O4 X3 O5 X1 O6G3 X3 O7 X1 O8 X2 O9前测和后测设计 v1、 单组后测设计：单组后测设计： G X O1 2、 单组前单组前-后测设计：后测设计： G O1 X O2v3、 等组后测设计：等组后测设计：

18、RG O1 X O2RG O3 - O4v4、 等组前等组前-后测设计：后测设计： RG O1 X O2RG O3 - O4时间序列设计 v1、 单组时间序列设计单组时间序列设计G O1 O2 O3 O4 X O5 O6 O7 O8 2、 多组时间序列设计多组时间序列设计G1 O11 O12 O13 O14 X O15 O16 O17 O18G2 O21 O22 O23 O24 - O25 O26 O27 O283、 等值时间序列设计等值时间序列设计G O1 X1 O2 X2 O3 X1 O4 X2 O5 4、 多次随机插入设计多次随机插入设计G O1 O2 O3 X O4 O5 X O6 X

19、 O7 成组设计和单个被试设计v1、 成组设计（一组被试与另组被试的比较实验设成组设计（一组被试与另组被试的比较实验设计）：计）：G1 O1 X O2G2 O3 - O4v2、 单个被试设计（以一个被试为对象的实验设单个被试设计（以一个被试为对象的实验设计）：计）：A B设计设计vABA设计设计vABAB 设计设计单因素设计和多因素设计v1、 单因素设计（一个自变量的实验设计）单因素设计（一个自变量的实验设计）RG1 O1 X1 O2RG2 O3 X2 O4v2、 多因素设计（二个以上自变量的实验设计）多因素设计（二个以上自变量的实验设计）2X2因素设计（其中因素设计（其中Y表示另一个自变量）表示另一个自变量）RG1 X1 Y1 O1 RG2 X2 Y1 O2RG3 X1 Y2 O3RG4 X2 Y2 O4前实验设计准实验设计真实验设计v 1、 前实验设计前实验设计单组后测设计：单组后测设计： G X Ov单组前单组前-后测设计：后测设计： G O1 X O2v非等组后测设计非等组后测设计 G X O1G - O2v2、 准实验设计准实验设计非等组前非等组前-后测设计后测设计 G O1 X O2G O3 - O4v时间序列设计时间序列设计 G O1 O2 O3 X O4 O5 O6 O