教育研究方法（第2版）课件 第五章 教育实验研究

第五章教育实验研究第一单元

教育实验研究概述二、教育实验研究的基本类型三、教育实验研究的一般过程一、教育实验研究的含义与特征第一单元教育实验研究概述如何检验一种新教学方法的有效性？张老师有个教学方法改革的设想，想看看运用新教学方法的效果，他该如何检验呢？是的，他应该尝试使用一段时间新教学方法，看看学生的成绩是否有进步。那么怎么判断成绩是否有进步呢？我们会有不同的做法，如直接实施新教学方法，根据考试分数来判定学生的成绩是否提高了。这种做法缺乏严谨性，随意性大。那么如何改进？一、教育实验研究的含义与特征（一）教育实验研究的含义教育实验研究是研究者以一定的理论假设为指导，根据研究目的，合理地控制一些条件，创设一些条件，或人为地改变一些条件，进行教育实践，以验证理论假设，判断教育现象因果关系，认识教育规律的一种研究活动。其中，实验中涉及的一些条件或因素称为变量，教育实验研究就是要考察一些变量的改变会不会影响另一些变量的改变，前者称为自变量，后者称为因变量，其他变量称为无关变量。第一单元教育实验研究概述（一）教育实验研究的特征1.教育实验研究的根本特征是条件控制教育实验研究需要主动操纵自变量、控制无关变量并观测因变量可能的变化，以揭示变量间的因果关系。所以，教育实验研究的一个关键特征是条件控制，也就是非自然状态下的研究，通常要人工干预，人为地控制无关变量、操纵自变量。在教育实验中合理控制无关变量非常重要，因为无关变量如果没有得到有效控制，研究者将无法判断因变量的变化是否是由自变量的变化引起的，实验结果也就无法得到可信的解释，自变量与因变量的因果关系也就不能得到推断。问题讨论周老师用教学方法A教一个班，王老师用教学方法B教另一个班。一个学期后，周老师的班级在测验成绩上明显高于王老师的班级。这一结果能说明教学方法A好于教学方法B吗？为什么？第一单元教育实验研究概述2.教育实验研究旨在探索或验证教育现象中的因果关系教育实验研究的基本结构由控制无关变量、操纵自变量、观测因变量三个相互联系的部分构成，目的在于检验自变量与因变量之间的因果关系假设。只有把无关变量对被试的影响控制到最低程度，或者使无关变量在不同情境下对被试的影响保持相对稳定，才能更好地说明观测到的因变量的变化是由自变量的变化引起的，因果关系才能得到证明。3.教育实验研究通常需要实验假设在设计教育实验研究时，研究者事先需要以一定的科学理论和事实为依据，对研究中自变量与因变量之间的可能关系做出一种“假设性陈述”，即实验假设。教育实验研究就是通过实验结果来确认或否定假设，接受或拒绝假设。第一单元教育实验研究概述问题讨论教育实验法的精髓在于对实验条件的控制，控制是教育实验法不同于其他研究法的根本特征。对此观点你怎么看？第一单元教育实验研究概述一、教育实验研究的基本类型第一单元教育实验研究概述问题讨论不同类型的教育实验研究的使用范围和条件，并举例说明。第一单元教育实验研究概述三、教育实验研究的一般过程教育实验研究的一般过程通常分为准备、实施和总结三个基本阶段。可分为八个基本环节：选择研究课题、分析研究变量、提出研究假设、设计研究方案、实施实验研究、收集数据资料、统计分析数据、得出实验结论。包括选择实验设计模式、根据实验设计模式选择被试和自变量的控制方式等。需要说明的是，心理实验中许多是关于教育或学习的，其中许多仅是实验测量研究，我们不将之算作教育实验研究。教育实验研究是直接为了探求教育教学规律、提高教育教学质量的研究。心理学相关的研究多是对学习心理规律的探求，不直接服务于教育教学，只是间接地为教育教学提供一种理论基础。第一单元教育实验研究概述第二单元

教育实验研究设计二、教育实验研究的设计模式一、教育实验研究的基本逻辑一、教育实验研究的基本逻辑教育实验研究是通过控制无关变量、操纵自变量来观测因变量的变化，根据变化情况，推断自变量与因变量是否具有因果关系的研究，说明因变量的变化是由自变量的变化所引起的，就需要操控变量，即操纵自变量、控制无关变量和科学观测因变量，这是教育实验研究的三个关键行为。第二单元教育实验研究设计二、教育实验设计模式一般来说，教育实验设计有广义、狭义之分。广义的教育实验设计是指对教育实验整个过程的规划，包括提出问题、提出假说、确定实验的各种变量、选择被试、制订实施程序和方法、选择或研制评价技术方法等，这是一整套的计划方案。狭义的教育实验设计是指根据某一实验的具体目的、要求，对各种变量进行精心安排，以获取预期结果的一种模式。也就是说，狭义的教育实验设计的内容主要涉及选择被试的方法、安排自变量及其呈现方式、确定因变量的观测指标和观测方法、控制无关变量的具体措施、处理实验数据等。第二单元教育实验研究设计一、单组前后测设计（一）单组前后测设计模式单组前后测设计只有一组被试，接受一种实验处理（X），安排有实验前测（O1）和后测（O2），前后测结果之差为实验处理效应（O2-O1）。基本模式：O1X  O2（二）单组前后测设计的优缺点单组前后测设计的特点是非随机分配被试，无控制组，进行前后测，根据前测与后测的差异比较，进行归因分析而得出实验结论，属于前实验类型。优点：简单易行，方便操作。一个教师可以在其任课班级上进行这种实验，不需要求助别人。缺点：无法消除学生自然成长或成熟因素带来的影响，尤其是用时比较长的实验，其实验结果的说服力不够。方法技能二、不等组组前后测设计（一）不等组前后测设计模式不等组前后测设计也称非随机分派实验组和控制组前后测设计。在不等组前后测设计中，既有实验组又有控制组，且两组都有前后测。其中，O1和O3

分别是实验组、控制组的前测成绩，O2和O4分别是实验组、控制组的后测成 绩。基本模式：G1O1  X  O2G2  O3-  O4（二）不等组前后测设计的优缺点不等组前后测设计在教育实验中的应用最为普遍。优点：由于既有前测对照，又有后测的对照，实验结果解释起来相对有根据，实验研究的内在效度较高。缺点：前测可能使被试产生敏感或适应，即前测效应，也会影响实验研究的效度。方法技能三、等组后测设计（一）等组后测设计模式等组后测设计也称随机分派实验组和控制组后测设计。这种实验设计首先要将被试随机分组（R）。实验组和控制组通过随机方式选择和分配，在统计意义上是“相等”的，故称“等组”。实验组和控制组都只有后测，没有前测。基本模式：RG1 X  O1

RG2  -  O2（二）等组后测设计的优缺点优点：采用随机选择和分配被试后测设计，形成两个或两个以上的等组，能有效控制被试选择等因素对实验结果的影响。研究者设置控制组，进一步可以控制历史、成熟等因素对实验结果的干扰；只进行后测而不进行前测，可以消除前测和后测、前测和自变量的交互作用，避免前测效应，同时能够简化实验程序，节省人力、物力和时间。缺点：当然，不进行实验前测，也就无法进行实验处理前后差异比较。方法技能四、等组前后测设计（一）等组前后测设计模式等组前后测设计也称随机分派实验组和控制组前后测设计。这种实验设计首先要将被试随机分组（R）；对实验组与控制组均进行前测，然后实验组接受实验处理，控制组不予以实验处理；最后两组均进行后测。基本模式：RG1  O1 X  O2RG2  O3-  O4方法技能（二）等组前后测设计的优缺点优点：等组前后测设计与等组后测设计相比，有了前测，可以对实验组前后测的差异及控制组前后测的差异进行比较，为实验效果的解释增加了一份有力支撑，能够较充分地说明自变量的作用，因果分析可靠程度更高。缺点：进行前后测，相比只做后测，要花费更多的人力、物力和时间；前测也可能给被试带来后测的练习、熟悉和疲劳效应，以及前测与实验处理的交互影响作用，以致影响实验的内在效度。方法技能五、所罗门四组设计（一）所罗门四组设计模式所罗门（Solomon）四组设计也叫重叠实验设计，是等组后测设计和等组前后测设计的组合，将有无前测这一变量纳入实验设计之中。所罗门四组设计要求将被试随机分为四组，只对其中两组进行前测，另两组不进行前测，一个前测组和一个无前测组接受实验处理，另两个不接受实验处理。基本模式：RG1  O1X O2RG2  O3-O4RG3    XO5RG4     -O6方法技能（二）所罗门四组设计的优缺点优点：第一，采用此设计，研究者等于做了两个对比实验，即经由比较实验组RG1后测是否大于其前测及是否大于对比组RG2之后测，比较实验组RG3后测是否大于对比组RG4后测及是否大于对比组RG2之前测，而把实验效果检验出来；第二，除了可以检查“有实验处理与无实验处理是否有显著差异”和“有前测组与无前测组是否有显著差异”，还可以检查“测验与实验处理的交互作用效果是否显著”。缺点：找到四组同质的被试有些难度，实验程序复杂、被试的数目多也会造成数据分析相对困难。方法技能六、简单时间序列设计（一）简单时间序列设计模式简单时间序列设计是指对单组被试在实验处理前后分别进行间歇性的测量，观察这一系列测量分数在实验处理节点是否发生非连续性现象，以此推断实验处理是否产生效果。如果实验处理前、后有一个明显的不连续，则表明实验处理有效果。基本模式：O1 O2  O3  O4  X  O5  O6  O7  O8在简单时间序列实验设计中，用O1，O2，…，O8等表示在不同时间点对被试组的观测。（二）简单时间序列设计的优缺点优点：简单时间序列设计能够提供对“成熟”影响因素的控制，在某种程度上能够控制历史因素的影响，对测验效度的控制能够提供有利的条件。缺点：在多次前后测中数据的获取比较费时、费力，前测效应的影响可能会更严重。方法技能七、不等组后测设计（一）不等组后测设计模式不等组后测设计也称非随机分配实验组、控制组后测设计，其中，只有实验组接受实验处理，两组都有实验后测，但无前测。研究者可以通过对两组后测成绩的比较分析实验处理效果。基本模式：G1  X  O1G2  -  O2方法技能（二）不等组后测设计的优缺点不等组后测设计无前测，仅有后测，实验的结论是根据实验组与控制组的后测结果比较得出的。优点：由于没有前测，消除了前测对后测的影响，研究者可通过横向比较来判断自变量的有效性。缺点：控制组和被试都是非随机设置的，两组之间可能在实验处理之前就存在较大差异，研究者对无关变量的控制不严，从而影响实验效果的判断。由于教育实验一般不能打乱正常的教学秩序，大多教育实验都是在确定的班级、确定的学校中进行的，使得随机取样很难做到，对无关变量（如学生的疲劳、学习兴趣等）也很难完全控制，因此在教学实践中这种实验设计也常被应用。值得说明的是，在实际的教育实验研究中研究者很难做到随机分组，一般是选取水平相当的两个自然班分别作为对照班与实验班，通过前测无差异而视为“等组”设计。方法技能问题讨论你认为各种教育实验设计的使用范围如何？使用各种设计时分别需要注意什么？请为“问题导入”中张老师的教学方法实验做一个合适的实验设计。方法技能第三单元

教育实验研究的实施二、教育实验研究的具体实施三、教育实验研究的解释一、教育实验研究的准备一、教育实验研究的的准备选择被试的方式需要考虑实验设计的类型，如采取等组前后测设计进行实验研究，就要求随机选取被试，随机分组，即将被试随机分配为实验组和控制组。01被试的选择和安排许多教育实验是以研究课题的形式来进行的。而一些小型的教育实验则可能由几位教师，甚至由一位教师独自来完成。但是，不管教育实验规模大小如何，教师都是开展教育实验工作的主要人员。02实验教师的选择和培训教育实验中的资料包括实验材料、实验测查工具等。实验材料是指在实验过程中根据实验目的，用于进行实验变量操控的相关材料。03实验材料的准备教育实验通常离不开实验设备。为保证实验中观察资料收集的精确性，研究者在实验中常需要多种工具。如果实验不需要环境准备，研究者则应尽量让实验环境与平时保持一致。04实验设备和环境的准备第三单元教育实验的实施二、教育实验研究的的具体措施（一）教育实验研究的施测教育实验研究通常有前测和后测，用来比较实验处理的效果。前测是在实验处理之前对被试进行的测量，后测是在实验处理之后对被试进行的测量。进行前测要注意以下问题：一是前测必须测出实验所研究的特质；二是前测要客观，尽量采用标准化的测验；三是在测量过程中，测量人员不要给学生任何暗示，以免造成偏向。进行后测时，需要指出的是：第一，后测要在停止实施实验后立即进行，这样可以避免被试受到其他因素影响而发生特质水平的变化；第二，后测和前测必须是同质测验；第三，保证后测和前测分数的同值性，即题量、题型和分值等的稳定性。第三单元教育实验的实施（二）教育实验过程的及时调控实验过程的调控，主要是指研究者要根据实验的目的，监督实验的进程，并且能够及时地发现问题，纠正偏差。收集和积累资料的过程也是一个不断检查、评价的过程。研究者最好随时收集、随时分析，应力争当日对收集的材料进行加工整理，对一些较突出的或较典型的事件、例子要及时记录、归类。同时，在实验研究和材料积累的过程中，研究者要注意随时对材料进行分析、思考工作，看已有的材料能否说明什么问题或可否就这些材料提出什么问题，是否能够形成一些观点、看法等。第三单元教育实验的实施（三）教育实验研究的资料收集研究者还要对实验进行的过程、实验因素引起的被试的变化、非实验因素的控制情况等相关资料进行收集，为实验积累珍贵的第一手资料。资料收集还有利于发现实验中存在的问题，改进实验工作。教育实验的过程和情境极其复杂，因此，资料收集的内容也是多方面的，包括数据资料和事实资料。不同的资料要采用不同的收集方法。数据资料主要采用表格的方式收集，即把通过实验所得的数据资料列表收集或填入事先拟好的表格中。事实材料主要通过文字的方式收集，即用文字来记述实验中所发生的一些事实情况。（四）教育实验数据的统计分析对于教育实验研究的数据，研究者通常使用统计软件如SPSS或Excel做差异显著性分析，从统计学意义上分析自变量对因变量是否有显著影响，第三单元教育实验的实施一个不等组前后测设计，采用了两个不同的实验处理X1和X2以及一个控制处理，对所有组进行了前测和后测。设计如下：G1 O1X1O2G2 O3X2 O4G3 O5 -O6（1）假如结果为：O1≠O2，O3≠O4，但O2=O4≠O6，O1=O3=O5，那么可做如下解释：两种实验处理都有影响，且X1和X2的影响相同。（2）假如结果为：O1≠O2，O1=O3=O4=O5=O6，那么可做如下解释：实验处理X1有影响，而X2不产生影响。案例分享问题讨论一个等组后测设计，采用了两个不同的实验处理X1和X2以及一个控制处理，对各组不进行前测，但对其进行两次后测，一次在实验处理完成后进行，另一次在两周后进行，用来确定是否存在延迟影响。设计如下：RG1  X1 O1O2RG2  X2O3O4RG3  - O5O6（1）假如结果为：O1=O3≠O5，但O2=O4=O6，那么做如下解释合理吗？解释：实验处理X1和X2有影响，但不存在长期影响；实验处理X1和X2有相同影响。（2）假如结果为：O1≠O3，O1≠O5，O3≠O5，且O2≠O4，O2≠O6，O4≠O6，但O1=O2，O3=O4，O5=O6，那么做如下解释合适吗？解释：实验处理既有短期影响，也有长期影响；实验处理X1和X2的影响有差别；影响有持续性，即短期影响与长期影响无差别。第三单元教育实验的实施第四单元

教育实验研究效度二、教育实验研究的外在效度一、教育实验研究的内在效度一、教育实验研究的内在效度教育实验是获得教育知识、检验教育理论的一种特殊实践活动。如何检验一项教育实验研究所得到的结论是否准确可信？这就涉及效度问题。教育实验研究的效度（validity）是指实验研究结果的准确性、有效性的程度，是实验研究质量的评价指标，一般分为内在效度和外在效度两种。内在效度一般要回答的问题是：实验研究的结果是否准确反映了因变量的变化是由自变量的变化引起的？第四单元教育实验研究效度（一）内在效度的含义内在效度是指实验结果准确反映自变量与因变量因果联系的程度，即“因变量的变化是操作自变量的直接结果，而非其他未加控制的因素所致”的准确程度。内在效度表明的是“因变量Y的变化是由自变量X的变化引起的”准确程度。内在效度与无关变量的控制有关，反映了实验过程的可靠性和研究结论的准确性、实验结果的可解释程度。可以说，没有较高内在效度的实验研究是没有价值的。案例分享研究者想考查单词的音节数与单词学习难易程度之间的关系，他在实验中选取了1，2，3三个音节的单词让学生学习，并以正确回忆率作为因变量指标。他发现被试学习的单词音节数越多，正确回忆率越低，于是得出结论，认为单词的音节数是导致学习难易程度的因素。你认为，他得出的结论正确吗？第四单元教育实验研究效度（二）影响内在效度的因素影响教育实验研究内在效度的因素很多，坎贝尔和斯坦利认为，有以下八种因素影响教育实验研究的内在效度：历史01自然成熟02前测效应03测量手段或标准04统计回归05被试选择06被试流失07选择与成熟的交互作用08第四单元教育实验研究效度二、教育实验研究的外在效度外在效度要回答的问题主要有：实验研究结果是否具有代表性且能解释一般的情形？实验研究结果的概括性有多高？在其他相似的情境中能否验证实验研究结果？实验研究结果能在多大范围推广？（一）外在效度的含义外在效度是指实验研究结果能够推广到更广泛的人群和更一般的情境中的程度。外在效度涉及实验研究结果的一般化和应用范围问题，是反映实验研究结果可推广程度的指标，即实验研究结果能被推广应用到其他非实验情境和人群中的程度，也就是实验研究结果的普遍性和适用性。外在效度又分为总体效度和生态效度两类。总体效度指实验研究结果从特定的研究样本推广到更大的群体中的程度。生态效度指实验研究结果从研究者创设的实验情境推广到其他教育情境中的程度。第四单元教育实验研究效度（二）影响外在效度的因素由于教育实验研究外在效度主要是指实验结果的人群推广程度和情境条件推广程度，所以影响因素主要有以下三个方面：抽样偏差01实验安排的副效应