教育实验法

山西大学研究生学位课程论文

（2014 ---- 2015学年 第 1 学期）

学院（中心、所）： 教育科学 专 业 名 称： 心理健康教育 课 程 名 称： 教育科学研究方法 论 文 题 目： 教育研究方法——实验法

授课教师（职称）： 徐冰鸥（教授）

研 究 生 姓 名： 王琨、李鑫洁、牛羊 年 级： 2014级 学 号： 201421409006 201421409007 201421409009

成 绩： 评 阅 日 期：

山西大学研究生学院 2014年 12 月 31 日

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第八章 教育实验法

第一节 教育实验法概述

一、教育实验法的含义 二、教育实验法的起源 三、教育实验法的特点 四、教育实验法的功能 五、教育实验法的优缺点 六、教育实验的种类

七、教育实验法的一般步骤

第二节 教育实验研究的效度

一、教育实验的效度

二、教育实验研究效度的控制

第三节 教育实验研究的变量

一、变量及分类

二、自变量的控制 三、因变量的控制 四、无关变量的控制

第四节 教育实验设计

一、实验设计

二、实验设计分类分类

三、教育实验设计的一般步骤 四、教育实验设计类型

五、真实验设计与准实验设计 六、教育实验研究的意义 七、文献分享

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第一节 教育实验法概述 第二节 教育实验研究的效度

一、教育实验法的含义

教育实验研究是研究者按照研究目的，合理地控制或创设一定条件或因素，人为地干预、变革研究对象，从而验证假设、探讨教育现象成因，揭示教育规律的一种研究方法。

二、教育实验法的起源

在传统的教育研究中，思辨的方法一直占主要地位。教育实验法是在近代科学的发展，特别是心理学中试验方法的运用而逐渐发展起来的。

1879年，德国心理学家冯特创立了第一个心理实验室，他把教育学看作应用心理学，虽然有一定的片面性，但毕竟在教育学中导入了自然科学的研究方法。其研究范围包括儿童身心发展及学校中其他实际问题。

其后，冯特的学生梅伊曼和同代人拉伊创立了实验教育学。主张用实验的方法研究教育活动中儿童身心的状态，为教育研究提供了新的方法。

三、教育实验法的特点

1.教育实验对象的特点 严谨性。教育研究对象是人。人的身心特点、年龄特征等都会对教育实验过程产生影响，情况复杂多变。因而，对教育实验条件的控制，要求更高，更复杂。

伦理性。教育实验应尽量避免失败，不能损害学生的身心健康。 2.教育实验环境的特点

真实性。教育实验主要采用自然实验法，在自然、正常的教育教学活动中进行实验，以保证实验结果的可靠、真实。

全面性。自然实验法条件控制困难，干扰较多。实验过程要全面、辩证地考虑问题。 3.教育实验周期的特点 长效性。“十年树木百年树人。”几年、十几年、几十年的反复实验。

主动性、控制性。为了提高教育活动的效率，要主动变革教育条件，探索有效的育人途径和方法。

4.教育实验结果的特点

量化的模糊性。教育实验中，人的精神活动千变万化，多是在人脑中，不便直接观察，也不便精确测量，难以获得准确数据。应该定性和定量相结合。不能进行定量分析的问题，应进行定性分析，不能牵强附会。不能认为只有量化的教育实验才是科学的。教育实验的科学化不等于教育实验的量化。

四、教育实验法的功能

1.检验现有的教育理论和教学方法是否有效。

2.检验自己的设想是否正确，以丰富和发展已有理论。

3.检验他人的成果是否有效，以便在引进时改造、变通、发展。 4.为新的教育理论寻找可行的操作程序。

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五、教育实验法的优缺点 （一）优点

1.是教育科学研究中建立因果关系最好的方法。

实验研究方法一般是纵向的，自变量和应变量之间有时间先后。 能够严格控制无关因素对因变量的影响，能清晰地说明因变量的变化是由于自变量变化引起的。

2.获得自然条件下遇不到或难以遇到的情境

可以排除或抑制某些对研究有不利影响的因素。使研究者具有主动性。 3.可以重复验证

人为地改变条件，多次获得同一状态下的某些问题。从而提高研究的信度、效度。 4.提高研究的准确性和精密度 可以使研究者准确地、分别地研究事物的各个方面或组成部分。容易观察到某些特定因素的效果。 （二）局限

1.需要花较多人力，往往受实验设备及其他实验条件的限制。 2.对实验所需要的对象和环境的控制难度大。

对象是人，要像自然科学实验那样严格控制是不可能的。 3.对进行实验的或参加实验的人员有一定要求。

有些实验要求实验者熟练地掌握实验法的有关技术，需要训练有素。 有些实验需要有关单位、学校的配合和协助。 4.研究结果存在适切性问题。 由于需要对情境进行一定控制，与真实的教育环境存在一定差异，所得结论有一定人为性，未必符合教育实际。

六、教育实验的种类

1.单因素实验/多因素试验（按自变量数量划分） 在中小学教育研究中，单因素实验是常见类型。 多因素试验常用于一些比较复杂的课题研究。 2.探索性实验/验证性实验（按任务不同划分）

探索性实验：探明造成某些现象的原因、操纵某些条件会引起什么效果。因子多，实验规模小，实验精度不高。为了探索一个新的教育规律或解决教育实践中的新问题。

验证性实验：以验证已取得的认识成果或实践活动方法为目的的实验。课题比较明确，有具体的假设和方案，为了验证假设是否成立、方案有怎样的效果。因素不多，实验规模大，控制要求高。

3.前实验/准实验/真实验（根据实验控制程度、内外效度划分）

前实验：缺乏控制无关因子的措施，内部效度较差。被试不是随机分配的，难以推广到总体。

准实验：没有随机分派被试、不能完全控制误差来源，内部效度有一定问题。不打破教学班原有编制，使学校的教学工作按正常秩序进行。应用最广。

真实验：随机分派被试、完全控制无关因子、内部效度很高。但是教育实验一般不能打乱正常教学秩序，大多是在确定的班级进行，随机抽样很难做到，对无关变量（如学生疲劳、学习兴趣等）也很难控制。应用受限制。

由于教育现象的复杂性，真正严格控制所有影响因变量的因素是很难做到的，所以教育实验不是严格意义上的实验，只能是准实验。

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4.实验室实验/自然实验 实验室实验：实验背景和变量相对容易控制，能够较清楚地观察自变量对应变量的影响。但许多内容无法在实验室中人工制造出来。

自然实验：在自然条件下进行的实验，不能完全控制无关变量。 5. 小规模实验/大规模实验

大规模实验：师生数量大、跨学区、跨地区，甚至遍及全国。

郭元祥认为，小规模实验是教育实验最有效的方式。小规模实验，保证实验过程中变量有序呈现、实验处理有效性，无关变量得到一定的控制。

七、教育实验的步骤 1．准备阶段

课题产生与选定 假设形成

进行实验设计。选择自变量，设计对无关变量的控制，规定对应变量的观测指标。 2.实施阶段

在控制无关变量的前提下，操作自变量，观察、测量并记录应变量的变化。 3.实验结果总结评价与应用推广阶段

（1）实验总结 将大量原始资料、数据归纳整理成易于处理和能够理解的统计图表，并进行必要的统计检验与统计控制。

运用科学原理与方法，对实验结果的原因进行解释。做出因果关系结论。

将实验探究过程与结果写成实验报告和学术论文。坚持定性与定量分析相结合。 （2）应用推广

任何教改实验总是在一定范围内有效。

实验成果推广应作整体规划，协调各方面力量，有步骤、分层次推进。避免一哄而上，造成大面积教育失误。

加强对实验教师的培训。

八、教育实验研究效度

1.内在效度：自变量与因变量联系的真实程度。表明因变量的变化多大程度来自对自变量的操纵。没有内在效度的实验研究没有价值。取决于对无关变量控制的程度。

影响内在效度的因素：

历史：实验期间，同时可能有其他事件发生。 被试成熟：实验期间心理或生理的变化 测验：前侧有助于后侧分数的提高 工具：前后测工具不同（如难易程度），测量者身心变化 统计回归：二次测量有向团体平均数回归的倾向。 差异的选择：未随机抽样和随机分派

受试者流失：实验期间被试迁居、退学、死亡

强亨利效应：实验过程中，控制组的被试不甘示弱，力图与实验组竞争，从而超水平发挥，使实验效果不明显

多因素交互作用：以上几种因素交互作用

2.外在效度：涉及实验结果的概括化、应用范围问题。表明结果的可推广程度。 影响外在效度的主要因素：

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选择与实验处理的交互作用：取样偏差

测验与处理的交互作用：前侧提高了对后侧的敏感性

实验安排效应：实验情境对被试的影响。如动机、情绪、实验期望传递

多重处理的干扰：一个被试受两项及以上的处理，后一处理受前一处理的干扰 内在效度是外在效度的前提条件，但内在效度高不代表外在效度一定高。 提高内在效度可能会降低外在效度。提高外在效度可能会降低内在效度。

九、教育实验研究效度的控制

1.随机控制法

随机分派受试。控制无关变量的最佳方法。 2.物理控制法

注意实验情境的物理条件是否保持恒定，刺激的呈现是否标准，反应的记录是否客观一致。

3.排除控制法

设计实验时将可能影响结果的变量，预先排除在实验条件之外。 有效地控制无关变量，但结果缺乏普遍的推论性。 4.纳入控制法

弥补排除控制法的缺点。设计实验时将可能影响结果的因素当作自变量处理，成为多因子实验设计。

进一步了解变量间的交互作用结果。 5.配对控制法

使实验变量之外的其他变量发生相等影响。

选择同等特质的受试者配对，配对后再随机分派。

实验上很难使用：配对的变量超过两个时，找到几个变量同时相等的受试很困难。配对的变量虽然会相等，但其他因素未必相等。对于动机、态度等内在因素，无法找到可靠的根据进行配对。 6.测量选择控制法

把实验对象全部测量，根据测量结果，合理选择与分派

第三节 教育实验研究的变量

一、变量及分类

变量：是指与研究问题有关而且是可以操作或可以测评的可变因素或条件。研究变量包括三种：自变量、因变量和无关变量。 （一）自变量的定义

1.自变量是指由研究者选定并进行操纵，对被试产生影响的变量（采取的教育方法或措施），是研究者呈现给被试的刺激变量。

例如：有几种不同的教材，考察它对学生的学习影响有没有显著差异。在这里，教材就是实验自变量。

2.一个实验因子至少要有两种水平才能进行比较，否则其本身就不能构成实验因子。 （二）因变量的定义

. 因变量是由于自变量的变化而引起的结果或造成影响的因素，是一种结果变量。因变

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量必须具有一定的可测性。

在教育实验中，因变量往往与被试身心发展的水平、程度、状况有关（如对知识的掌握水平、能力发展、思想品德的发展程度、情感的发展、教学质量、学校效能等）。 （三）无关变量的定义

1.无关（干扰、控制）变量泛指除自变量以外一切可能对实验起干扰作用从而影响结果的因素。

例如：如进行几种不同教材的比较实验，教材之外的教师水平、学生原有基础、家庭辅导、学习时间等等一切可能影响教学效果的因素都是该实验中的无关变量。 2.无关变量主要体现在以下几方面（某种教法改革或单因子实验）

①态度（霍桑效应、约翰·亨利效应） ②成熟 ③经历

④已有的知识经验 ⑤能力水平

（四）三者之间的关系

在教育学实验中，研究者需要在理论假设的指导下，操纵自变量，控制无关变量，观测因变量，以揭示教育的因果关系，揭示教育与人的发展规律。

二、自变量的控制（自变量的确定，必须以研究的目的和假设为依据）

1.首先是对自变量的明确定义（如：确认自变量是否可以操纵）

可以操纵的自变量是指研究者能够控制、调节、操纵并且有规律地变化的条件（实验中的文字、声音、作业难度、时间等），不可操纵的自变量是研究者无法控制和改变的条件（性别、年龄、发展水平）。另外，在确定自变量时，要努力去寻找那些可以改变的变量。所谓可以改变的变量是针对那些相对稳定的变量而言的（如：弱智儿童）。 2.自变量要具有可操作性。

自变量是由主试操纵的一些措施，如果模糊不清，就无法准确操作，因此，对自变量要下出准确的操作性定义（用明确、统一、可以量化的术语，对自变量进行严格的规定）

例：对学生进行表扬或批评的作用的实验

三、因变量的控制

对被试施加自变量后，引起了因变量的变化，这种变化需要明确的评价指标加以衡量，有了明确的评价指标，并在实验的各阶段按照这些指标进行观察、测试，才可能对实验的假设做出解释。

在确定这些指标时，必须注意以下几点：

1. 指标与实验目的要密切相关。如实验是以培养学生劳动习惯为目的，则必须有衡量其劳动习惯变化情况的指标。

2.指标必须具有一定的客观性。如以客观题型测试所取得的成绩等作为评价指标，而一些主观材料如社会、家长、学生的反映等可作为分析结果时的参考。

3.指标必须具有一定的区分度。即自变量的变化能明显地反映在因变量指标的变化上。 例如“中学数学自学辅导”教学实验，规定了四项评价因变量的指标：数学成绩，自学能力水平，自学能力的迁移水平，各科成绩发展水平。

四、无关变量的控制 教育实验中，无关变量较大地影响着结论的准确性，只有加强对它们的控制并对结果进

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行适当的统计处理，才能将这种影响减少到最低限度。 1.对被试的控制

首先，被试必须处在自然状态之下，不能使他们了解自己是某一实验的对象，特别不能使他们了解实验的自变量，否则就可能造成由于他们对实验自变量的偏向而影响实验的结果。

在等组实验中，最重要的就是尽可能使各组被试等质（随机分配）。 指导语控制;主试对被试者的态度规范化；双盲实验法等 2.对环境的控制

要防止各种偶然因素对实验结果的影响。例如单组和轮组实验中，各阶段的实验必须在同样的环境下进行，如果第一阶段在一个十分安静的教室中进行，而第二阶段却在一个环境嘈杂的教室中进行，显然就出现了条件不等。在等组实验中，各等质组所处环境也应相当。 采用恒定法、抵消法、平衡法等来控制无关变量。 3.对统计方法的控制

运用统计方法对实验数据作技术性处理，以消除无关因子在实验结果中的影响。 4.对主试的控制

在等组或轮组实验中，各组主试若不是同一人选，则必须注意他们各方面条件的对等，如教育思想、业务水平、工作态度等必须相当，更不应出现有的主试担任某一被试组的班主任，而其它主试却不担任班主任等差异现象。

对主试进行培训，使其掌握实验的要求，如时间因素也是影响实验结果的重要因素

对于一个实验，它的全过程所用时间往往是很明确的，如一个学期、一年、三年等等，但这并不是说在时间上不需要控制，因为实际上各被试组所用去的时间，可能是不等的，如实际教学、辅导、练习的时间，家长辅导的时间，都可能存在差异。这势必影响实验的结果。因此，对这些时间上可能出现的差异，也要进行严格的控制。

总之，对于无关变量的控制，是提高实验科学性的关键，凡与自变量无关而又可能影响因变量的各种因素，都要自觉的、尽可能的加以控制，更不允许出现那种将好的教师、好的学生集中起来，提供好的设备条件进行实验，然后与一般条件的学校或班级比较，这显然是违背了实验研究的本意，必须极力防止。

第四节 教育实验设计

一、实验设计

实验设计是指实验的操作方法，指根据实验研究课题的性质和实验研究所具备的主客观条件，对有关被试的选择和分组、自变量的操作、因变量的测量、无关变量的控制等问题所确定的具体操作程序。

二、实验设计分类分类

实验控制程度：真实验设计、准实验设计 自变量数量水平：单因子设计、多因子设计

实验组织形式：单组设计、等组设计、不等组设计

因变量的观测：前测后测设计、循环设计

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三、教育实验设计的一般步骤：

1、陈述研究的问题并提出研究假设 2、确定实验处理

3、列举群体、样本、实验单位、抽样方法及样本大小 4、选择因变量及适当的测量手段

5、判定该实验需要控制的无关因素，选择控制方法，设计控制过程和预测控制的程度 6、选择合适的实验设计

案例：教师情绪状态对教学效果影响的实验研究 （一）问题的提出

教师的情绪状态是影响课堂教学效果的一个重要因素，快节奏的现代社会已使这一问题在教育教学中更加明晰地凸显出来。以往虽有研究者曾提出或关注过该领域的问题，但对二者之间关系的探讨缺乏实证性研究。本研究将以实验的方法科学论证教师的情绪状态与课堂教学效果之间的内在关系，具有一定的理论价值和较强的现实意义。 （二）理论假设

1、教师的情绪状态对教学效果有影响

2、教师的积极情绪状态有助于提高教学效果 3、教师的消极情绪状态降低教学效果 （三）自变量与因变量的说明 1、自变量：教师情绪状态 分三级水平：

正状态（精神饱满 面带微笑 富有激情） 负状态（精神颓废 面容憔悴 萎靡不振） 常态（介于正负状态之间） 2、因变量：教学效果 分三方面内容：

学习成绩（知识的掌握） 学生非智力因素（兴趣、动机） 教师情感体验（自我效能感） （四）实验过程

1、被试的选择：从某大学本科三年级学生中随机抽取150名同学进行实验。 2、被试的分组：将被试随机分为正状态、负状态、常态三个组。

3、实验的实施：同一教师、同一内容、同一教学环境分别在三个组上课 。 4、结果测查：

考试（考卷）

问卷调查 （学生课堂情感体验问卷调查表） 访谈（教师教学自我效能感访谈提纲）

（五）实验结果统计

1、三种状态下学生学习成绩 2、三种状态下学生非智力因素 3、三种状态下教师自我效能感 （六）实验结果分析

1、三种状态下学生学习成绩的比较 2、三种状态下学生非智力因素的比较

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3、三种状态下教师自我效能感的比较 4、三种状态下性别差异比较 5、三种状态下专业差异比较 6、三种状态下成绩差异比较 （七）实验的基本结论

1、2、3、——

（八）实验干扰变量控制的说明

四、教育实验设计类型 实验设计符号说明： X—一种实验处理； O—一次测试或观察；

R—被试被随机选择分配和控制； Ｓ：被试

（一）单组实验

概念：用单一实验组为研究对象，施加某一种或数种实验处理的实验设计。 1.单组后测设计

只有一个被试组且不是随机选择，对其先实施实验处理，然后进行因变量的测量，用测量的成绩来描述实验的效果。 设计方式是：Ｓ（Ｘ－Ｏ） 这是比较粗糙的一种设计方法，有许多无关因素对实验效果的影响可能无法排除，实验内在效度低。虽然简便易行，但因缺乏控制组和可比较的量数，许多因素会混淆实验结果。 案例：情景作文

一位语文教师深感小学生作文言之无物，于是设计了“情景作文”方法在班上试行，经一段时间后发现学生作文质量有较普遍的提高。

假设： 运用“情景作文”教学法可提高学生的作文质量 处理：在作文课上，教师运用“情景作文”法进行教学 因变量测定：作文测验 实验设计：单组后测 2.单组前后测验设计

对一组被试先进行前测验，然后实施实验处理，最后进行后测验。比较前后测的成绩来确定实验的效果——后测对前测具有显著性的增值作为实验处理的效应。（通常采用两个相关样本平均数差异的显著性检验，N>30用Z检验,N<30用t检验) 设计方式：Ｓ（O1－X－O2）

优点：相同的受试者都接受前测和后测，差异的选择和受试者的流失两因素可被控制 缺点;内在效度也很差，实验效果可能受到“历史”“成熟”“工具”以及选择与成熟的交互作用的干扰 情景作文

一位语文教师深感小学生作文言之无物，于是设计了“情景作文”方法在班上试行，经一段时间后发现学生作文质量有较普遍的提高。

假设： 运用“情景作文”教学法可提高学生的作文质量 处理：在作文课上，教师运用“情景作文”法进行教学 因变量测定：作文测验 实验设计：单组前后测

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