实验方法概述

第一节　实验方法概述

实验法是随着数学和自然科学的发展而在近代兴起的一种科学研究方法。它是通过人为地控制某些因素以揭示某些变量问的因果关系的方法。现在这种方法已越来越多地被用于包括教育在内的社会科学领域。

一、教育实验研究方法的含义

教育实验法的本意是研究者根据一定的目的和计划，在人为的严密控制条件下，有计划地操纵实验变量，对教育对象（被试）施加可操纵的教育影响，然后观测被试对象的各种变化即教育的效果，以此推断所施加的教育影响与教育效果之间是否存在因果关系的研究方法，是一种崇尚精确、要求规范的研究方法。

在进行教育实验时，根据实验设计难度的不同、系统操纵自变量的程度和内外效度的高低，特别是对无关变量控制的有效程度，可以把实验分为前实验、准实验和真实验三种不同水平的类型。真实验能够随机抽取与分配被试，被试者具有同质性，能够系统操纵自变量，严格控制无关变量，内部效度高，能够准确地揭示自变量与因变量之间的因果关系；准实验无法做到对被试者进行随机取样，一般按现行班级进行实验，能对一部分无关变量进行控制，但无法完全控制无关变量；前实验是无法随机分配被试，不能有效地控制无关变量，误差高，效度低，往往不能说明因果关系。严格说，只有真实验是真正意义上的教育实验。但是，鉴于教育本身的复杂性和开展教育实验的实际困难，目前一致认同的是，只要能在研究中做到操纵实验因子，确实地尝试改变现状，这样的研究（即前实验）也都把它笼统地称之为教育实验。

教育实验研究主要包括三个基本要素：①一定的理论和假设；②人为控制某些因素；③论证某种因果关系。

教育实验过程，通常是在科学的教育理论指导下，提出一个具有因果关系的假设，以这个假设为出发点选取被试，按照某种方式对被试实施处理和测量，最后通过统计分析确定所提出的假设是否成立，进而论证某一因果关系。

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“评价方式对学生学习的影响”的实验研究分析

“评价方式对学生学习的影响”这样一项实验研究，研究的问题是不同的评价方式对学生的学习会产生什么影响，研究中运用心理学和教育学的有关理论，提出的假设是“表扬和鼓励的评价方式比批评和指责的评价方式更能激发学习动机”。为检验这个假设，研究者选取了106名小学的学生为被试，对这些被试先进行一次测验，以测验成绩为基础，将被试分成四个相等的组，让四个组在四种不同的情况下进行难度相等的有理数运算的练习，每天15分钟，共进行5轮。这四种条件是：第一组为受表扬组，每天练习后老师予以表扬和鼓励，当众宣布受表扬同学的姓名。第二组为受训斥组。每次练习后，老师总是点名批评和训斥这一组被试，而不管实际做得如何。第三组为静听组，静听组既不受表扬也不受训斥，而是静听他人受表扬或受训斥。以上三个组都在一个屋子里进行练习。第四组被试是单独练习，既不受表扬也不受批评，也听不到别人受表扬和批评。在对实验结果分析的基础上，验证开始提出的假设是否成立，进而得出有关评价方式与学生学习成绩之间是否存在因果关系。

从以上实例中可以了解到，一项教育实验研究一般包括这样几个基本内容：实验的假设、被试、自变量、因变量、控制变量。

假设是研究者以一定的理论为依据，提出的有关教育问题的一个可能的论断，在上面的例子中就是“表扬比批评更能激发学生的学习动机”。

被试是作为实验研究的对象。上例中的被试是“106名小学学生”。

自变量是施于被试的某种变化的因素，可以是教材、教学方法、教学组织形式等。上例中的自变量就是“评价方式”。

因变量是由于自变量的变化希望引起的变化，也叫结果变量，是一种假定的研究者希望验证的结果，如学生的学习成绩、行为习惯、智力发展等。上例中就是“学生有理数运算的成绩”。

无关变量是可能影响实验结果的、自变量以外的各种因素，如研究对象、教师、教学环境等因素。在实验研究中为保证研究的有效性，需要对无关变量进行有效的控制。在上例中将被试分成四个相等的组，进行同样内容的练习等都是对无关变量的控制。

二、教育实验研究中的变量

教育实验研究的要义，就是通过各种变量关系的确认，去获得关于教育活动规律的认识。所谓“变量”，就是指在研究中会变化的各种因素。进行教育实验研究的目的是要确定研究中各种变量间的相互关系，人们一般把变量分为实验（自）变量、效果（因）变量和无关变量三大类，在开展实验前，进行研究设计时，研究者的任务就是要对这三种变量进行深入的分析并确定它们的相互关系。

在教育实验中，研究者对待三种变量的基本思路就是操纵实验变量，控制无关变量，测定效果变量。

“自变量”是由研究者主动操作而变化的变量，是能独立地变化并引起因变量变化的条件、因素或条件的组合。比如在学习内容、教学方法、惩罚方式、学习次数、活动方式等方面研究者要采取的变革措施。

“因变量”是由自变量的变化引起被试行为或者一个因素、特质的相应反应的变量，它是研究中需要观测的指标。

“无关变量”是与某特定研究目标无关的非研究变量，也叫控制变量。由于它对研究结果将产生影响，所以需要在研究过程中加以控制。

在揭示各种变量关系和联系的教育实验研究中，一般认为，要确认A、B两变量中，A是B的原因（B是由A引起的），必须满足三个条件：第一，共变关系，即A变B也变。如果A变B未变，则不能肯定A是B的原因；第二，时间顺序，即A先于B变化，或与B同时变化。如果B先于A变化，则也不能肯定A是B的原因；第三，控制原则，必须在排除A之外的一切可能对B发生影响的情况下，才能确定A是B的原因。

三、教育实验研究方法的特征

调查、观察研究等方法，只能告诉我们“是什么？怎么样？”却不能告诉我们“为什么？”，也就是说，只能把教育的现状说清楚，最多提出一些问题，猜测一些原因，而无法弄清楚因果关系，不能告诉我们最确切的原因和规律。而教育实验法就是帮助我们找到因果关系的方法。所以，许多研究者认为，在实验研究中，研究者可以主动控制某些条件、可以重复进行操作，因而更有利于揭示和证明教育活动中存在的因果关系。

我们下面从一个例子来讨论教育实验方法的特征。

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上海市青浦县“大面积提高数学教育质量”的实验研究

上海市青浦县从1977年开始进行的一项持续十余年的数学教改研究。主要有四个阶段：三年教学调查（1977年10月～1980年3月）、一年筛选经验（1980年4月～1981年8月）、三年实验研究（1981年9月～1984年9月）、三年推广应用（1984年9月～1987年8月）。

“教学调查”阶段，在调查学生学习情况、班级特点、数学教师教学情况的同时，研究人员还调查了许多有志于数学教学事业的教师的教学经验，从中积累了160余项经验。

在“筛选经验”阶段，研究人员在一所中学挑选两个试点班和两个对照班开展研究。他们从工作实践出发，探索出一种经验筛选的方法。然后，经过一年约50次循环，他们选得4条比较有效的教学措施：

（1）让学生在迫切要求下学习；

（2）组织好课堂教学的层次；

（3）指导学生亲自尝试；

（4）及时提供教学效果的信息，随时调查教学。

在“实验研究”阶段，研究人员又将筛选出的四条经验概括为“尝试指导”和“效果回授”，并探索它们在教学过程中的作用以及在不同类型学校、不同程度班级中的可行性。他们的具体做法主要是：

1．调置实验班和对照班，并在此基础上设置对偶比较组

在初中入学时，将440名学生分成10个班，其中，实验班与对照班各为5个班。在分班时，学生的小学数学基础以及数学方法的思维能力水平经过预测，实验班与对照班学生预测成绩的平均分和分布状况几乎一致；同时，实验班与对照班教师的平均教学水平也比较接近。此外，实验班和对照班均采用全国通用教材，教学进度参照人民教育出版社编的教学参考书中的建议。

2．在实验班采取实验处理措施，在对照班维持一般教学方法

实验班运用“尝试指导”和“效果回授”的方法进行教学，对照班用一般方法教学。实验班的教学以培养学生获得和运用知识的能力为目标。其方法是将教材组织成一定的尝试层次，通过教师指导、学生尝试进行学习；同时又非常注意回授学习的结果，以强化所得的知识和技能。

3．对实验班和对照班进行相同的检测

在买验中，实验班的历次学期考试合格率、优秀率全部都高于相应的对照班。此外，在难度、区分度高于学期考试的单元考试中，实验班相对于对照班而表现出的提高从第一次就非常显著。第三个学年的三次阅读能力测验中，实验班与对照班的成绩差异非常显著。在三个学年的三次思维能力测验中，实验班与对照班的成绩比较情况是：第一次和第三次差异非常显著；第二次，差异显著。

这项实验研究表明：采用“尝试指导”和“效果回授”的教学方法，确实能产生更好的教学效果。

从这一案例，可以明显看出教育实验的特点：

教育实验的对象是一定群体的学生。他们是参与实验的主体，具有自主性、创造性，研究者必须尊重他们的意愿，发挥他们的积极性、创造性。这就意味着要更高、更严地控制教育实验条件，但又不能损害学生的身心健康。教育实验的被试是学生，教育者与实验者是合二为一的。

教育实验环境主要采用自然实验法，也就是在自然的、正常的教育教学活动中进行实验，使学生保持常态。其实验控制不如实验室实验那样精确、严密。

教育实验的周期较长。往往需要几年、十几年或几十年的反复实验，才能看到真正的效果，获得可靠的证据。

教育实验既要确认教育现象之间的因果联系，即旨在求真，又要探索有效的教育内容、方法、有力地促进儿童身心的健康发展，即旨在求善。它既要有求真作基础和前提条件，又要以至善为出发点和归宿，同时受到真理标准与价值规范的双重制约。