研究变量的确定和无关变量的控制方法

1、第三节 研究变量的确定和无关变量的控制方法一、变量的定义和类型1.何为变量变量是不同的个体具有不同的价值和条件的特征。与变量相对的概念是常量。常量是一个研究中所有个体都具有的特征或条件。在教育研究中，问题的描述本身通常仅仅提供研究的大致方向。它往往不包括所有具体的信息。因此，在我们更具体清晰地表述研究问题和整体研究方面的具体信息时，我们需要使用一些基本的概念，这些概念就是常量和变量。在教育研究中，常量不是要研究的内容，研究要探讨的是变量之间的关系。一项研究通常至少涉及两个变量之间的关系。例如，如果我们想比较两种不同的教学方法对5年级学生学科成绩的影响，那么，这当中，年级水平就是一个常量，因为每

2、个被研究的个体都是5年级学生，而教学方法和教学方法实施后进行学科测验所得的分数则是变量，且是此项研究所要研究的主要变量。但是，这项研究中涉及的变量却并不是仅仅这两个，就被试来说，除学科成绩外，智力水平、学习动机、兴趣爱好、能力等因素在质和量上可能都是不同的，都是存在差异的，而且这些变量交织在一起，都可能对研究结果产生影响。鉴于教育研究中往往涉及多个变量及其相互关系，且每个变量由于研究性质、目的的不同而在研究中的作用也不一样，有必要对变量加以分类。2.变量的类型在教育研究中，最重要的、应用最广泛的变量是自变量、因变量和无关变量：（1）自变量，又称刺激变量。是引起或产生变化的原因，是研究者操作的假

3、定的原因变量。当两个变量存在某种联系，其中一个变量对另一变量具有影响作用，我们称那个具有影响作用的变量为自变量。例如，研究不同的教学方法与学业成绩的关系，采用不同的教学方法后，学生的学业成绩发生了变化，这当中，教学方法就是该项研究中的自变量，是研究者要操纵的变量。（2）因变量。因变量又称反应变量，也称依变量。是受自变量影响的变量，是自变量作用于被试后产生的效应，是研究者要测定的假定的结果变量。当两个变量存在某种联系，其中一个变量对另一个变量具有影响作用，我们称那个被影响的变量为因变量。例如，我们想研究噪声对学习效果的影响，噪声就是自变量，研究者可以通过改变噪声的时间或程度来操纵这个变量。而学习

4、效果则是因变量，它是噪声这个自变量作用于被试后产生的效应，是研究者要测量的结果变量。（3）无关变量。无关变量有时也称控制变量。是指与特定研究目标无关的非研究变量，即除了研究者操纵的自变量和需要测定的因变量之外的所有变量。是研究者不想研究，但会影响研究进程的需要加以控制的变量。例如，研究两种不同的教学方法对学生学业成绩的影响，在这里教学方法是自变量，学业成绩是因变量，除此之外的其它各种因素，如教学时间、教学环境、学生的智力、原有的知识基础、家教辅导等都是无关变量。这些因素可能会干扰自变量与因变量的对应关系。当这些因素与教学方法（自变量）的作用混杂在一起时，往往导致人们难以确定两种教学方法效果的优

5、劣。如果研究者能有效地控制这些无关变量，研究结果就会比较明确可靠。二、定义研究变量1郑金洲、陶保平、孔企平，学校教育研究方法，北京：教育科学出版社，2003，60-65页。课题中的主要变量或概念一经确定，接下来就要给这些变量下定义，界定变量的含义。但是变量是有变化、有差异的因素，人们对它们的认识和理解往往不一致，解释也不尽相同。例如，什么是素质，什么是阅读能力等，不同的研究者都会有不同的看法。在研究中，变量或概念本身不会告诉研究者要搜集什么样的资料或怎样进行测量，这需要研究者给予变量以定义，赋予变量以意义。给变量下定义的目的在于提供变量的精确含义，便于他人理解，并作为研究者对变量进行操作和测量

6、的依据。给变量下定义的方法主要有两种：一种是抽象性定义，二是操作性定义。一般来说，当研究变量一经确定，先提示抽象性定义，然后下操作性定义。1.抽象性定义抽象性定义就是从抽象的概念意义上对变量共同的本质属性进行概括。词典中对名词术语的定义通常就是抽象性定义，其特点是用一个概念来界定另一个概念，在定义中直接概括被定义变量的性质或特征。下抽象性定义的方法主要有以下几种：（1） 经典的定义方法经典的定义方法即种差加属概念来界定变量。例如，教学是师生交往的过程这一经典定义中，教学是被定义的概念，过程则是邻近的属概念，而师生交往的则是种差。（2） 从文献中寻找合适定义的方法常用的变量或学术性概念一般都有通

7、用的定义，研究者一般都能从专业的教科书、辞典、百科全书等有关条目中找到合适的定义。采用辞典条目的定义来界定一个名词或概念是最简单、最常用的方法。如，阅读能力辞典上的定义为“独立地从书面符号中获取意义的能力”。自信心的定义为“一个人对自身力量的充分认识和估计”。采用从文献中寻找合适定义的方法，要注意应尽可能引用权威文献上的释义。（3） 自行定义的方法有时没有现成的定义可以引用，研究者可以根据研究目的和研究问题的需要，对文献中的相关定义略加修改来作为自行定义，以下定义方式可供参考：例1.从变量的上位概念来界定：如，“智力”的上位概念是“能力”，智力的内涵和本质特征是认知的、抽象思维的，将智力的特质

8、作为上位概念的定语，智力就可以界定为“一个人的认识能力和抽象的思维能力”。例2.从变量的本质来界定：如，“适应”是有机体与环境之间的平衡状态。例3.用同义词或近义词来界定：如“愤怒”就是“激怒”；“有效的教学”可以解释为“有较好学习效果的教学”。例4.从变量的功能来界定：如，“创造教育”是鼓励学生充分思考、发挥创造力的教学。例5.从变量的前因与后果来界定：如，“挫折”是一种因追求目标受阻后所形成的情绪反应。抽象性定义可以对变量的基本性质进行概括、描述，可以涵盖变量的属性特征，便于与其它变量相区别。但是抽象性定义不能把概念与可观测的客观世界联系起来，研究中也无法据此来测量或操纵研究变量。例如，大

9、家都知道儿童与成人一样，具有创造能力，我们可以给创造能力下抽象性定义，如创新能力、独特的思维能力等。但创造能力的具体指标是什么？如何去测定？大家的意见可能会很不一致。又如，“阅读能力”被定义为“独立地从书面符号中获取意义的能力”，但什么是“独立地”，“书面符号”具体指什么，怎样才算“获取意义”，“能力”有哪些指标等，如果这些问题不解决，阅读能力是无法具体测量和操纵的。2.操作性定义操作性定义是根据可观察、可测量、可操作的特征来界定变量的含义，即从具体行为、特征、指标上对变量的操作进行描述，将抽象的概念转换成可观测、可检验的项目。从本质上说，下操作性定义就是详细描述研究变量的操作程序和测量指标。

10、在实证性研究中操作性定义尤其重要，它是研究是否有价值的重要前提。下操作性定义的目的是为了能客观准确地测量变量；为他人重复验证提供具体的做法；便于别人和同行之间的学术交流。用测量操作方法来界定一个名词或概念的最大优点是具有明确客观的标准。当我们讨论一个问题或交流有关信息时，彼此都在同一层面使用同一个概念，都清楚所用的概念意味着什么，不会产生误解或歧义。即使对某一个概念产生疑问，也可以通过重复测量操作定义予以验证。在教育研究中，之所以有许多说不清、道不明的问题，但大一部分是由于对所探讨的概念没有明确客观的操作性定义，大家在不同的层面上，从不同的角度，用不同的定义来探讨同一问题。这样的研讨肯定会产生

11、很多误解和歧义，很难获得一致的结果。下操作性定义的方法很多，主要有以下3种：（1） 条件描述法条件描述法通常是通过陈述测量操作程序来界定一个概念，是对所解释现象的特征或可能产生的现象进行描述，对要达到某一结果的特定条件做出规定，指出用什么样的操作去引出什么样的状态，即规定某种条件，观察产生的结果。例如，要给“饥饿”下一个操作性定义，饥饿是一种自身感受，那么怎样才算饥饿了呢？心理学家用条件描述法给饥饿下了一个操作性定义：“饥饿”是指连续24小时没进食物的状态。这样，每个人都能对饥饿进行实际操作了。下面再举几个例子：竞争关系两个以上的同伴，所处环境相似，大家都有相同的目标，但只允许其中一人达到目标

12、，这时同伴之间的关系为竞争关系。智力用韦克斯勒儿童智力量表（WISC-CR）测量所得的分数。自信心学术对即将到来的期终考试可能获得的分数的估计值。（2） 指标描述法指标描述法通常是通过陈述测量操作标准来界定一个概念，是对所解释对象的测量手段、测量指标、判断标准做出规定。例如，“青少年”可以界定为“年龄在7岁以上，18岁以下的人”。再举下面几个例子。发散思维对同一物体多种用途的设想能力，具体指标为在60秒内回答砖的用途达到10项以上。阅读能力用阅读测验表上中等难度的文章进行测验，要求阅读速度达到200字/分以上；辨别达到90%以上；理解达到80%以上；记忆达到70%以上。差生在标准化成就测验中的

13、分数低于个人智力所预测的成就分数一个标准误差的学生。（3） 行为描述法行为描述法通常是通过陈述测量结果来界定一个概念，是对所解释对象的动作特征进行描述，对可观测的行为结果进行描述。例如，心理学家为了用饥饿的小白鼠做实验，给饥饿下了一个行为描述的操纵性定义：指一分钟内压低杠杆10次以上而获取食物的小白鼠。只有达到这样行为频率的小白鼠才属于饥饿状态。再举下面几个例子。旁观注视别人的活动达2-3分钟以上，自己未参与。合作对别人的活动给予支持，并直接参与活动，成为其中一员。下操作性定义的基本要求是要提供观察或测量的标准，规定变量的操作程序，使抽象的概念成为可观察、可测量、可检验的项目。通常判断一个操纵

14、性定义是否具有较好的操纵性，可将这个定义向第三者描述，如果他表示理解这个变量的含义，并知道该如何去操纵、测量，那么这个定义往往是个比较好的操纵性定义。给变量下操纵性定义要注意以下几点：首先，对研究课题中的重要的变量要下操作性定义，如研究假设中涉及的变量，在整个研究过程中起关键性作用的新概念、新名词等。其次，应根据研究目的、内容以及变量的性质来下操纵性定义。操纵性定义要与变量的原意相符，要与抽象性定义的内涵和外延相符。再次，操作性定义的设计要具体、明确。所提示的测量或操纵必须具有可行性，要使别人能理解操作内容和过程并能重复验证，要使被解释的事物成为可以看得到、摸得着，可以测量的项目。操纵性定义的

15、指标成分应分解到能直接观测为止。最后，操作性定义在使用过程中应该是独特的，它是研究者为了研究需要而规定的特殊解释，并非是对变量的全面的、唯一的解释。例如，智力量表上测得的分数并非是某个学生智力的全部，但在这项研究中，研究者就把这测得的分数看做为该生智力的指标，用来代表该生的智力，这就是操作性定义的独特性。给变量下定义的实际过程中，抽象性定义可以涵盖研究变量所属的基本特征，解释范围较大，具有普遍性，但往往失之笼统，无法据此测量和操纵研究变量。操作性定义对变量的界定清楚明确，便于操纵和测量，但往往只能涉及变量的少数特征，具有明显的排他性，难以表达完整意义。比较理想的方式是先用抽象性定义描述变量的基

16、本特征，然后再用操作性定义规定操作程序和测量指标。三、无关变量的辨别与控制无关变量是一个相对概念，相对于一项研究的自变量和因变量关系而言。同一个因素，在某一项研究中是无关变量，而在另一项研究中却可能不再是无关变量。例如，学生的智力水平，在“教学方法A、B对5年级学生数学标准化测验成绩的影响”研究中是一个无关变量，但在“学生智力水平与阅读能力发展关系” 研究中却是自变量。因此，要在具体的研究中分析、辨别无关变量。由于无关变量可能混杂在自变量中影响因变量的变化，因而可能会对研究结果的内部效度构成威胁，这在实验研究中称为混淆。因此，必须要对无关变量的影响加以控制或消除，否则就无法确定因变量变化的根本

17、原因。一般而言，研究中的无关变量可能包括环境变量、程序变量和机体变量。环境变量和程序变量，主要包括物理环境的特点和由研究者的行为和特点引起的变量。例如，在关于两种不同教学方法的效果的对比研究中，农村和城市由于在社会环境、学校教学设施水平上的差异，对教学效果将产生影响，倘若对此不加以控制，就很难确定教学效果是由教学方法的差异引起的，还是教学环境的不同造成的。此外研究者的动机、个性、期望和社会交往技能等也可能构成研究的无关变量。例如在对中小学生进行有关师生关系的问卷调查时常常委托不同班级的教师协助发放问卷，而教师对师生关系问题的敏感程度，或顾及班级、学校的声誉，可能会对学生回答问题加以某种暗示，从

18、而产生无关变量。还有一种无关变量是机体变量，即被试固有的一些机体特征，如年龄、性别、智力水平等。也可能作为无关变量同自变量的影响发生混淆。针对种种无关变量，可采取的控制方法主要有：1.控制研究者的影响针对研究者的行为和特点可能对自变量效果造成的混淆，可采用两种办法：一是选择合适的研究者；二是使研究者保持恒定。合适的研究者可通过在研究进行前对其进行培训达到；而使研究者保持恒定就是说尽量由相同的研究者对不同的群体进行研究。此外，在研究中利用一些多媒体技术有助于减少研究者与被试的接触，从而消除研究者的影响。如利用录音机、录像机和计算机等手段来呈现指导语或要求被试完成的作业，并自动记录被试的反应。这在心理实验和一些网上调查项目中已经广泛应用。2.恒定法有些无关变量，如机体变量无法予以消除，那么可采用恒定法使其保持不变。这一方法常用在实验组和控制组设计中。例如，为了保持实验组和控制组在机体变量（如年龄、性别、智力水平）上保持恒定，研究者可从某一年龄段中选择、从某一性别中选择、从某一智力水平上选择实验组和控制组被试。由于实验组和控制组被试在机体变量上相同，所以两组在作业上的差