《教育科学研究方法》第六章

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教师通过“文旌课堂APP”生成签到二维码，并设置签到时间，学生通过“文旌课堂APP”扫描“签到二维码”进行签到。实验研究法第六章任务目标思政目标①培养勇攀高峰、敢为人先的创新精神。②培养追求真理、严谨治学的求实精神。③培养淡泊名利、潜心研究的奉献精神。知识目标①了解实验研究法的类型与特点。②熟知实验设计的原则、常用方式，以及实验结果的检验方法。③掌握实验的实施步骤。技能目标①能够根据教育教学实际，采用合理的实验设计方式。②能够熟练开展实验研究，并从多角度检验实验研究结果。思维导图章节导航实验研究法概述实验结果的检验实验的设计与实施第一节实验研究法概述美国著名教育家约翰·杜威于1896—1904年间创办了芝加哥大学实验学校，并且开展了近8年的教育实验。约翰·杜威在创办芝加哥大学实验学校之始，就十分明确地将这个学校定位为“真正的实验室”。约翰·杜威认为，学校应该是一个展示、检验和证实教育观点和原则的实验室。他希望能通过实践与实验发现教育教学中存在的问题，并提出解决措施，以及进行科学的检验，从而改革传统的学校教育模式。他通过开发新型课程和建设具有民主性质的学校共同体两大主要举措，将自己的教育主张付诸于教育实践中，并且不断地进行检验和修正。……（详见教材P125）案例引导

案例引导请思考：你认为约翰·杜威为什么这么重视实验研究？

实验研究法是研究者运用科学实验的原理和方法，以一定的教育理论和假设为指导，通过有目的地操纵某些教育因素或教育条件，然后观察教育措施与教育效果之间的因果关系，从中探索教育规律。

实验研究法是收集定量资料，进行量化研究的方法，在教育改革与发展中发挥着重要作用，现已成为教育科学研究领域中的一种十分重要的研究方法。一、实验研究法的类型0102实验室实验是指研究者在人为设定的条件下或人为高度控制的环境中，借助专门的实验仪器或工具，通过操纵自变量和控制无关变量，从而探究自变量与因变量之间关系的一种实验。它具有要求严格、操作复杂、费用高、耗时短、可重复验证等特点。自然实验是指研究者在自然状态下的教育情境中，通过人为控制或改变某些教育因素，探究教育现象之间因果关系的一种实验。它具有要求较低、易于实施、接近生活、控制无关变量难度较大等特点。（一）根据实验场所划分一、实验研究法的类型（二）根据实验目的划分（1）定性分析实验研究法是指研究者对未知的教育理论和教育方法进行探索的一种实验。它具有创新性、开拓性等特点。它主要研究教育理论体系中的根本性问题，其研究结果有着重要的理论意义和实践指导意义。1探索性实验是指研究者对已取得的研究成果进行检验、修订和完善的一种实验。它具有重复性、创新性等特点。它一般是在探索性实验的基础上进行的，是对探索性实验的再实验，其研究结果也有着重要的理论和实践指导意义。2验证性实验一、实验研究法的类型（三）根据自变量数量划分是指在一个实验中，研究者只操纵一个自变量的一种实验。它具有研究变量少、操纵容易、实验难度小等特点。1单因素实验2多因素实验是指在一个实验中，研究者需要操纵两个或两个以上自变量的一种实验。它具有研究变量较多、实验难度较大等特点。多因素实验不仅可以研究每个自变量的主效应，还可以研究自变量之间的交互作用。一、实验研究法的类型（四）根据实验控制程度划分

010203是指研究者严格地操纵研究变量，并严格控制各种无关变量的一种实验。它具有实验效度较高、误差程度低等特点。但是，由于真实验需要高度控制研究变量，故研究结果很难推广应用在实际教育情境中。是指研究者对无关变量不进行控制的一种实验。它具有控制程度低、误差程度高等特点。它既可以作为正式研究前期积累资料的手段，又可用于发现自然存在的一些变量及其关系。前实验真实验准实验是指研究者不完全控制无关变量，在较为真实的情况下进行的一种实验。准实验对无关变量的控制比前实验严格，但不如真实验对无关变量控制得严格和充分。因此，准实验在教育实践中较为现实可行。教育思潮德国心理学家、实验教育学的创始人恩斯特·梅伊曼认为，以往的教育理论缺乏精确的数据依据，只是教育伦理的构造或个人教育经验的集合，这很容易出现错误的教育理论指导教育实践的现象。尽管实验研究法受到众多学者的重视，但是他们的教育科学实验思想只是以单独的文字性文章形式表现出来，且文章中涉及的问题也不具有普遍性和实践意义。因此，恩斯特·梅伊曼认为建立一种科学的、规范的实验研究法对教育学的进一步发展，特别是对各专业课教学方式的发展尤其重要……（详见教材P128）

二、实验研究法的特点特点（一）实验要与教育教学相结合

（二）受到实验标准与价值规范的制约（三）实验的周期性较长课堂总结实验研究法的类型实验研究法的特点第二节实验的设计与实施一、实验设计的原则（一）客观性原则

客观性原则是指研究者必须坚持科学的实验方法，坚持客观标准，尊重客观情况和事实条件，实事求是地制订出科学的实验设计。一、实验设计的原则（二）可行性原则可行性原则是指研究者在实验设计过程中，需要考虑所设计的实验方案是否切实可行。010203研究者需要充分考虑实验研究所需要的主客观条件，如人员队伍的专业性、研究资料、仪器设备、资金等，是否可以保证实验研究的顺利进行；研究者需要根据实际情况，确定切合实际的实验规模，保证实验不仅可以正常开展，还具有较好的代表性；

在能达到实验研究目的的情况下，研究者最好选择易操作、易实施、便于解释的实验类型。

一、实验设计的原则（三）有效性原则有效性原则是指研究者所设计的实验，需要能够有效地检验研究假设，解决研究问题，并使研究成果得到有效推广。研究者需要根据课题性质和具体的条件，设计出适合课题的实验研究模式，从而提高实验效率，并增强实验结果的有效性和真实性；研究者需要充分考虑各个研究变量，并能有效地控制无关变量，从而更好地观测因变量和自变量之间的关系，更好地解释实验结果；研究者需要将对实验影响较大的无关变量加以严格控制，对其他无关变量进行适度控制，尽量提高实验研究中的教育活动与实际教育活动的一致性。011010123一、实验设计的原则（四）创新性原则创新性原则是指研究者设计的实验需要在研究问题、研究方法等方面有所创新，从而使得实验研究具有创新性和价值性。010203研究者可以从研究问题方面进行创新，例如，可以选择一个亟待解决的问题，以弥补现有研究领域的空白之处或完善现有研究；研究者可以从研究方法方面进行创新，例如，通过采用不同的方法，从其他角度进行研究；研究者可以从研究对象或研究条件方面进行创新，例如，通过改变类似研究课题的研究对象或条件，在类似课题的基础上进行拓展性研究。二、实验设计的常用方式（一）单因素单组实验设计单因素单组实验是指研究者只对一组被试者实施实验处理，并测量由此而产生的实验效果的一种实验设计。它只有一个自变量和一组实验组，没有控制组。二、实验设计的常用方式（一）单因素单组实验设计是指研究者对一个被试小组实施实验处理，即研究者需要对自变量进行操纵，对因变量进行测量，并以测量分数对实验效果进行描述的一种实验方式。

单因素单组后测的具体表示方式为S（X—O）。1．单因素单组后测方式实验方式优点缺点适用范围单因素单组后测方式易于实施，操作简单缺乏控制组，没有前测结果作对比，没有控制无关变量常用于实验周期短、规模小、被试者选择合理等某些特定情况单因素单组后测方式的优缺点和适用范围单因素单组后测示例某所小学的语文教师拟对三年级学生进行一项实验研究，探究趣味阅读方式能否增加学生们的阅读兴趣。于是，这位语文教师选择了单因素单组后测实验方式。一年后，这位语文教师要求所有参与趣味阅读的学生完成一份阅读态度调查问卷（后测O）。实验结果表明，学生对阅读的态度是积极的。因此，这位语文教师认为，趣味阅读方式的实施对学生阅读产生了积极影响。【点评】这个研究结论并不能完全将学生阅读态度的改变归因于趣味阅读……（详见材料P131）

二、实验设计的常用方式（一）单因素单组实验设计是指研究者对一组被试者进行第一次测量（又称“前测”，用O1表示），接着对被试者实施实验处理，随后对该组被试者进行第二次测量（又称“后测”，用O2表示）的一种实验方式。

单因素单组前后测的具体表示方式为S（O1—X—O2）。2．单因素单组前后测方式单因素单组前后测方式的优缺点和适用范围实验方式优点缺点适用范围单因素单组前后测方式可以观察实验前后效果没有控制组，不能有效地控制一些无关变量对实验的影响；前测经历可能会对后测产生影响，从而降低实验效果常用于被试者选择受限，且研究者对被试者充分了解，同时不存在严重影响实验的无关变量等情况单因素单组前后测示例一位教育研究者拟对某所小学四年级学生进行一项实验研究，探究一种新的英语教学方法能否对提升学生英语阅读水平有促进作用。因此，这位教育研究者在四年级第一学期开始时对作为被试者的小学四年级学生进行了英语阅读测验（前测O1），从而确定了学生的英语阅读水平。在新的英语教学方法实施两年后，这位教育研究者再次对这些学生进行了阅读测验并完成了后测O2。随后，这位教育研究者把学生阅读成绩进行了比较，发现学生英语阅读水平明显地提高，因此他认为这种新的英语教学方法是有效的……（详见材料P131-132）

二、实验设计的常用方式（一）单因素单组实验设计是指研究者对一组被试者进行一系列周期性的测量，并在测量的这一时间中间对被试者实施实验处理，然后通过比较实验处理前后分数的差异，揭示实验处理对被试者影响的一种实验方式。此外，人们常把前测分数称为基线水平。

单组时间序列的具体表示方式为S（O1—O1—O1—X—O2—O2—O2）。3．单组时间序列方式单组时间序列方式的优缺点和适用范围实验方式优点缺点适用范围单组时间序列方式在一定程度上控制了无关变量对实验结果产生的影响测量的次数较多，后边的测量会受到测量经验的影响；不能排除与实验处理同时发生的偶发事件的影响常用于无法选择控制组做比较的情况时间序列方式示例某所小学的某课题组想要考察榜样力量和强化作用对儿童劳动观念的影响，于是采用单组时间序列方式开展了实验研究。该课题组的教师选取了这所小学三年级某班30名学生作为被试者，具体的实验研究方案如下。（1）进行前测O1，确定基线水平。这个阶段的实验时间为四周，教师在每周五下午放学前对学生的劳动观念进行测量，共测量四次。（2）实施实验处理X。这个阶段的实验时间为两周，教师每天给学生讲一个关于劳动的小故事。当学生做出正确的价值判断……（详见材料P132-133）

二、实验设计的常用方式（二）单因素等组实验设计单因素等组实验是指研究者对两个或多个被试组实施不同的实验处理，用被试组之间测量结果的差距来说明实验效果的一种实验设计。它只有一个自变量，有两个被试组，其中一个被试组为实验组，另一个被试组为控制组或对照组。二、实验设计的常用方式（二）单因素等组实验设计是指被试者被随机分配到一个实验组和一个控制组，研究者对实验组的被试者实施实验处理后，测量实验组和控制组的分数，并将后测分数从统计学的角度进行比较，从而推断实验处理效果的一种实验方式。单因素等组后测的具体表示方式为S1（X—O）；S2（—O）；其中S1表示实验组，S2表示控制组。1．单因素等组后测方式单因素等组后测方式的优缺点和适用范围实验方式优点缺点适用范围单因素等组后测方式一定程度地控制可能影响实验效果的无关变量如果实验组和控制组中被试者的差异太大，将会影响实验效果；由于缺乏前测，故不能准确解释实验处理的效果常用于实验组和控制组被试者无显著差异的情况，以及不能选择前测或前测可能影响实验效果的情况等单因素等组后测示例某所小学的数学教师想要研究数学学习方法指导对学生学习成绩的影响，于是采用单因素等组后测方式开展实验研究。该数学教师选取了这所小学二年级两个班级共60名学生作为被试者，其中一个班级被随机确定为实验组，另一个班级则被确定为控制组。具体的实验研究方案如下。（1）实施实验处理X。在二年级上学期，数学教师每周在实验组班级上一节关于数学学习方法的指导课，而在控制组班级则不开展任何数学学习方法的指导活动。（2）进行后测O2。学期结束后，数学教师对实验组班级和控制组班级学生的数学成绩进行测量，确定后测分数。……（详见材料P133-134）

二、实验设计的常用方式（二）单因素等组实验设计是指被试者被随机分配到一个实验组和一个控制组，研究者首先对实验组和控制组进行一次前测；然后，对实验组的被试者实施实验处理，而对控制组不进行任何的实验处理；最后，对两个被试组进行一次后测，并通过比较实验组和控制组前测和后测结果的变化情况来推断实验处理效果的一种实验方式。单因素等组前后测的具体表示方式为S1（O1—X—O2）；S2（O1—O2）；其中S1表示实验组，S2表示控制组。2．单因素等组前后测方式单因素等组前后测方式的优缺点和适用范围实验方式优点缺点适用范围单因素等组前后测方式该方式有实验组和控制组，可以有效地控制无关变量；通过对两组进行前测和后测，可以有效探究自变量和因变量之间的因果关系随机分配不能保证实验组和控制组的条件完全相同常用于小学实验研究单因素等组前后测示例某所小学的课题组想要探究体育运动对学生注意力的影响，于是采用单因素等组前后测方式开展实验研究。该课题组的教师拟选取这所小学一年级两个班级共60名学生作为被试者，具体的实验研究方案如下。（1）进行前测O1，确定基线水平。为了保证参与实验的学生注意力水平相近，教师对一年级所有班级进行了前测，确定不同班级学生注意力的基线水平。然后，教师从中选出两个注意力总体水平相近的班级参与实验研究，其中一个班级学生被随机确定为实验组，另一个班级则为控制组……（详见材料P135）

二、实验设计的常用方式（三）多重处理方式多重处理是指被试者被随机分配到三个以上的实验组和一个控制组，研究者对不同的实验组和控制组的因变量进行前测O1，然后对被试者实施不同的实验处理，最后对这些实验组和控制组的因变量进行后测O2的一种实验方式。它有多个自变量，多个实验组和一个控制组。

多重处理的具体表示方式为

S1（O1—X1—O2）；S2（O1—X2—O2）；S3（O1—X3—O2）；S4（O1—X4—O2）；S5（O1—O2）；

其中，S1、S2、S3和S4表示实验组，S5表示控制组。多重处理示例某所小学的课题组想要探究不同体育运动（足球、跆拳道、舞蹈、围棋）对学生注意力的影响，于是采用多重处理方式开展实验研究。该课题组的教师拟选取这所小学一年级五个班级共150名学生作为被试者，具体的实验研究方案如下。（1）进行前测O1，确定基线水平。为了保证参与实验的学生注意力的水平相近，教师对一年级所有班级进行了前测，确定不同班级学生注意力的基线水平。然后，教师从中选出五个注意力总体水平相近的班级参与实验研究，且其中四个班级学生被随机确定为实验组，剩余一个班级则为控制组……（详见材料P136）

二、实验设计的常用方式（四）轮组实验方式轮组实验是指研究者对不同的被试组，按照不同的顺序，轮流实施不同实验处理的一种实验方式。

轮组实验的具体表示方式为S1（O1—X1—O2—X2—O3）；S2（O4—X2—O5—X1—O6）。二、实验设计的常用方式（四）轮组实验方式轮组实验中的每个被试组都接受了不同的实验处理（X1、X2），但每个被试组接受实验处理的实施顺序不一样。其中，第一组被试者S1先接受实验处理X1，再接受实验处理X2；第二组被试者S2先接受实验处理X2，再接受实验处理X1。实验结果是将两组被试者实验处理X1和实验处理X2的效果相加，然后再对两种实验处理效果进行比较。实验处理X1的总效果为（O2−O1）+（O6−O5）；实验处理X2的总效果为（O3−O2）+（O5−O4）。轮组实验方式的优缺点和适用范围实验方式优点缺点适用范围轮组实验方式无关变量对实验的影响在轮组实验的过程中可以相互抵消，从而减少实验误差轮组实验周期较长，实验次数多，操作较为麻烦常用于自然情景下的实验轮组实验示例某所小学的语文教师想要研究小说和诗歌两种不同的课外阅读材料对学生阅读能力的影响。该语文教师拟选取这所小学六年级两个班级的学生作为被试者，采用轮组实验开展实验研究，具体的实验研究方案如下。（1）进行前测O1，确定基线水平。该语文教师首先对六年级所有学生进行一次阅读能力测量，确定基线水平，了解学生阅读能力的基本情况。然后，该语文教师从中选出两个阅读能力相似的班级作为两个被试组，分别为A班和B班……（详见材料P137-138）

三、实验的实施步骤01（一）明确实验研究的课题明确实验研究的课题是开展实验的第一步。研究者需要明确所要研究的问题，选择一个既符合教育改革与发展需要，又适合研究者知识和能力水平及客观研究条件的课题。02（二）确定研究变量一项完整的实验主要包含三个基本要素，即自变量、因变量和无关变量。一项高质量的实验要求研究者在进行实验操作之前，不仅能选择符合实验目的的研究变量，还能有效地操作和控制这些研究变量。三、实验的实施步骤03（三）确定研究对象研究者需要根据实验目的和要求确定研究对象。研究者在进行实验之前，需要确定研究对象的总体，然后选择合适的取样方法，合理安排样本容量的大小，进而选出具有代表性的样本作为研究对象。（四）选择实验设计类型研究者需要根据研究对象的实际情况、实验环境、主客观条件等，选择合适的实验设计类型，从而保证实验的可靠性和可推广性。04三、实验的实施步骤05（五）形成实验研究方案是指整个实验过程的策划书。一个完整的实验研究方案包括：①研究问题；②研究目的；③实验的理论基础；④研究对象；⑤实验设计方式；⑥研究变量；⑦实验的具体步骤及时间安排；⑧人员安排及分工；⑨实验的主客观条件。（六）实施实验是指研究者按照实验研究方案收集研究资料的过程。研究者需要落实实验的各项措施，严格按照实验程序操作，做好各项实验记录，进行因变量的测量，随时对取得的数据进行初步的整理、分类与分析。06三、实验的实施步骤07（七）撰写实验报告撰写实验报告是实验研究的最后一步，其主要目的是将实验结果以书面语言的形式反映出来，便于研究者汇报交流。研究者需要将实验结果进行归纳与总结，撰写实验报告，形成研究成果。

实验报告一般包括题目、引言、研究方法、研究结果分析、结论、参考文献、附录等内容。课堂总结实验设计的原则实验设计的常用方式实验的实施步骤第三节实验结果的检验一、从实验程序上检验

实验研究有一定的实验程序，而实验程序的科学性和合理性将影响实验结果的准确性。因此，研究者要检验实验结果，首先必须全面考虑实验的整个过程，检查实验过程的各个环节是否合理，如实验设计、取样、被试者分组、自变量的操作、因变量的测量、无关变量的控制等。二、用效度检验（一）内在效度内在效度是指自变量和因变量之间因果关系明确程度的一种指标。换句话说，内在效度实质上反映了实验结果的真实程度，即因变量的变化是由自变量引起的，不是由其他无关变量引起的。一般来说，内在效度越高、越充分，实验结果就越真实可靠。二、用效度检验（一）内在效度内在效度的高低取决于研究者对无关因素控制的程度。无关因素控制得越好，越能说明实验结果是由实验处理产生的。影响内在效度的因素具体内容如表所示。序号影响因素举例说明名称解析1偶然事件在实验中发生的研究者没有预料到的影响因变量的事件在相对较短的教学实验中，因突发地震，研究者不能对被试者进行教学2成熟程度在实验过程中，被试者随着时间的延续，其身心发生变化，会影响实验结果在某项学习实验中，两年后的被试者比两年前的被试者更容易理解学习内容3测验被试者在经过前测之后，会熟悉测验的技巧和内容，这样会对后测产生干扰在一次以逻辑推理能力为因变量的实验中，前测给被试者提供了一些线索给后测4测量手段测量手段不统一会产生错误的结果某项教学实验需要两位教师对两个班级的被试者进行后测，但是后测的程序和方法不统一5被试者差异被试者未能随机分配到各组，从而各组之间产生了不对等性某项教学实验中，实验组的被试者全部是成绩好的学生，而控制组的被试者却是成绩普通或较差的学生6被试者损失率实验中被试者的退出会对实验产生不良影响在不同类型的运动对身体健康影响的实验研究中，部分被试者发现运动很难而退出7取样与成熟交互作用由于取样不一样，被试者的成熟程度不一致在某项解决问题的实验中，研究者选取小学生和初中生作为被试者。在解决问题的过程中，小学生比初中生更容易产生疲惫、厌烦的心理内在效度的影响因素二、用效度检验（二）外在效度外在效度是指实验结果推广到全体研究对象（总体）的有效程度。换句话说，外在效度反映了实验结果对总体的真实性程度。研究者不仅要关心变量之间的因果关系，还要考虑实验结果在较大范围内的可推广程度，避免降低实验研究的意义。一般来说，外在效度越高、越充分，实验结果的可推广度越大，实验研究成果对教育实践的指导意义越大。二、用效度检验（二）外在效度影响外在效度的因素具体内容如表所示。序号影响因素举例说明名称解析1测验的交互作用前测提高了被试者后测的敏感性，有前测经验容易造成后测分数较好，因此前测的经验往往会限制研究结果的可推广性在一项劳动教育实验中，前测提示被试者按照一定的方式对实验处理做出反应，但实际上并未对学生进行前测，则实验结果就会出现问题2取样偏差和实验处理的交互作用研究者选择的样本应有利于对实验处理产生较佳的反应在一项有关教学方法的实验中，研究者选择了成绩较差的学生作为被试者。但对于成绩较好的学生而言，该教学方法不一定有效3实验安排的反作用效果由于实验情景的安排，被试者知道自己正在参与实验，因此，表现出来的行为与不知道正在参与实验者所表现出来的行为有很大的不同教师在常规课堂教学中补习式地实施阅读教学方案时，其实验效果不会再次产生4多重实验处理的干扰一个被试者受两项或两项以上的实验处理时，由于前面的实验处理带来的影响通常不易完全消除，导致几项实验处理间会相互产生干扰作用在教学方法的实验中，研究者对同一班级依次进行了3种不同的实验处理。其中，第2次和第3次教学方法的效果都摆脱不了第1次教学方法的影响外在效度的影响因素你认为“内在效度越低，外在效度也越低；内在效度越高，外在效度也越高。”这句话是正确的吗？请将你的看法与身边的同学进行讨论。

三、用实验系数检验实验处理所产生的效果一般是从前后测的差异，或不同实验处理结果的比较中来看的。因此，研究者可用实验系数来检验实验结果的可靠程度。

一般情况下，当实验系数接近1时，实验结果较可靠；当实验系数小于0.5时，实验结果不可靠。四、从理论层面检验实验结果及由此推出的理论都不是独立存在的，都与现有的教育理论有所联系。

研究者可以把实验结果及由此推出的理论，与已经确立的有关理论对照，进行检验。两者