初等教育陈教育实验法

关于初等教育陈教育实验法教育科学系教育研究方法第一页，共八十二页，2022年，8月28日一、教育实验研究历史发展的两条基本线索（一）借鉴、模仿自然科学实验1901年梅依曼首次提出了“实验教育学”的名称1903年拉伊出版《实验教育学》（二）从一般教育活动分化发展而形成<瑞士>裴斯泰洛齐—新庄实验学校<英国>罗素--皮肯希尔学校<意大利>蒙台梭利--幼儿之家教育科学系教育研究方法第二页，共八十二页，2022年，8月28日二、教育实验研究的含义是研究者按照研究目的，合理地控制或创设一定条件，人为地变革教育对象，从而验证假设，探讨教育现象间因果关系的一种研究方法“控制”教育科学系教育研究方法第三页，共八十二页，2022年，8月28日概念的含义：一是教育实验必须揭示变量间的因果关系"教师的言语指导对小学生行为的影响"二是要主动变革研究对象，即让研究对象接受不同的实验处理，也就是对自变量进行操作。“高中化学新教材的实验研究”三是实验研究必须控制条件教育科学系教育研究方法第四页，共八十二页，2022年，8月28日操作自变量控制无关变量观测因变量6-1实验研究的逻辑框架教育科学系教育研究方法第五页，共八十二页，2022年，8月28日二、教育实验的特点（一）教育实验研究是一种科学实验活动（二）教育实验研究是一种特殊的实验活动教育科学系教育研究方法第六页，共八十二页，2022年，8月28日（一）教育实验研究是一种科学实验活动1.因果关系的推论2.自变量的操作3.控制无关变量教育科学系教育研究方法第七页，共八十二页，2022年，8月28日（二）教育实验研究是一种特殊的实验活动1.在实验研究的对象上：以人和人所从事的教育活动为研究对象2.在实验物质手段上：主要在教育和教学的自然环境状态中进行3.在研究方法上：强调定量研究与定性研究的结合教育科学系教育研究方法第八页，共八十二页，2022年，8月28日四、教育实验研究的主要功能（一）检验、修改和完善教育理论（二）促进教育实践的改革与发展（三）为新的科学理论假说应用于教育实践寻求操作程序教育科学系教育研究方法第九页，共八十二页，2022年，8月28日第二节教育实验的基本类型和程序一、教育实验的基本类型二、教育实验研究的基本程序教育科学系教育研究方法第十页，共八十二页，2022年，8月28日一、教育实验的基本类型（一）实验室实验与自然实验（二）探索性实验与验证性实验（三）单因素实验与多因素实验（四）前实验、准实验与真实验教育科学系教育研究方法第十一页，共八十二页，2022年，8月28日（一）实验室实验与自然实验根据实验进行的场所和情境来划分实验室实验是指研究者根据研究的需要经过专门设计的，人工高度控制的实验室内或模拟生活环境等实验场地进行的实验。自然实验是在自然常态下的教育情境中进行的实验。教育科学系教育研究方法第十二页，共八十二页，2022年，8月28日（二）探索性实验与验证性实验根据教育实验的目的和功能分探索性实验是指为了探索一个前人从未探索过的新的教育理论问题或教育实践中的新问题，从事的一种具有开创性的实验研究。验证性实验是以验证已取得的实验成果为目标，是对已取得的认识成果用再实践的经验来检验、修订和完善的一种实验。教育科学系教育研究方法第十三页，共八十二页，2022年，8月28日（三）单因素实验与多因素实验根据同一实验中自变量因素的多少分单因素实验是指同一实验中研究者只操纵一个自变量的实验，也叫单一变量实验。多因素实验是指在同一实验中需要操纵两个或两个以上的自变量的实验，也叫组合变量实验。教育科学系教育研究方法第十四页，共八十二页，2022年，8月28日（四）前实验、准实验与真实验根据实验控制程度和内、外效度的高低分美国教育实验专家坎贝尔和斯坦利根据实验变量的控制程度，将教育实验分为三类：前实验准实验真实验。教育科学系教育研究方法第十五页，共八十二页，2022年，8月28日前实验是最原始的一种实验类型，它是指对任何无关变量都不进行控制的实验。效度很差，尚未达到实验研究的起码要求。教育科学系教育研究方法第十六页，共八十二页，2022年，8月28日准实验准实验指在实验中未按随机原则来选择和分配被试，只把已有的研究对象作为被试，且只对无关变量作尽可能控制的实验。教育科学系教育研究方法第十七页，共八十二页，2022年，8月28日真实验真实验指严格按照实验法的科学性要求，随机地选择和分配被试，系统地操纵自变量，全面地控制无关变量的实验。教育科学系教育研究方法第十八页，共八十二页，2022年，8月28日二、教育实验研究的基本程序（一）准备阶段（二）实施阶段（三）总结推广阶段教育科学系教育研究方法第十九页，共八十二页，2022年，8月28日（一）准备阶段（1）选定实验研究的课题，形成研究假说（2）明确实验目的,构建实验的理论框架（3）确定实验的自变量。选择被试和形成被试组，决定每组进行什么样的实验处理，并确定操作定义。（4）选择适合的测量工具并确定采用什么样的统计方法，从而明确评价因变量的指标。（5）选择实验设计类型，谋划好控制无关因素的措施，以最大限度地提高实验的内部效度和外部效度。教育科学系教育研究方法第二十页，共八十二页，2022年，8月28日设计1.课题2.有关的成果3.有关理论和概念4.假设（以及有关变量）文献检索阅读和思考演绎归纳验证8.研究成果5.预测7.测量手段6.实验设计操作化数据收集和分析操作定义汇入图7一2实验研究流程图教育科学系教育研究方法第二十一页，共八十二页，2022年，8月28日第三节教育实验设计一、教育实验研究的效度二、教育实验设计的一般步骤三、教育实验设计的基本类型教育科学系教育研究方法第二十二页，共八十二页，2022年，8月28日一、教育实验研究的效度（一）教育实验研究效度的含义（二）教育实验研究的内在效度（三）教育实验的外部效度（四）外在效度和内在效度的关系（五）提高实验效度的措施教育科学系教育研究方法第二十三页，共八十二页，2022年，8月28日（一）教育实验研究效度的含义效度指实验设计能够回答要研究的问题的程度。教育实验研究效度标示着教育实验研究结论的准确性和普遍性程度，是实验设计质量的评价标准。教育科学系教育研究方法第二十四页，共八十二页，2022年，8月28日（二）教育实验研究的内在效度内在效度：指自变量与因变量的因果联系的真实程度。即因变量的变化，确实由自变量引起，是操作自变量的直接成果，而非其他未加控制的因素所致。Y=X+1教育科学系教育研究方法第二十五页，共八十二页，2022年，8月28日关于内部效度学校I教师A方案1随机指定5年级1班男生学校I教师A方案2随机指定5年级2班男生教师A对两个班进行同样的体育技能测试16周两个方案的效果比较教育科学系教育研究方法第二十六页，共八十二页，2022年，8月28日学校I教师A方案14个班级能力随机分布学校III教师C方案34个班级能力按高低分布9周学校II教师B方案23个班级能力随机分布9周教师A出的试卷教师B出的试卷教师C出的试卷关于内部效度教育科学系教育研究方法第二十七页，共八十二页，2022年，8月28日内部效度指研究结果被精确估计的程度。如果一些无关因素与研究变量产生混淆，影响到研究结果，则研究就缺乏内部效度。关于内部效度教育科学系教育研究方法第二十八页，共八十二页，2022年，8月28日影响研究内在效度的因素1、历史2、成熟3、前测效应4、测量工具5、统计回归6、被试选择的偏差7、实验样本的流失8、选择与成熟的交互作用教育科学系教育研究方法第二十九页，共八十二页，2022年，8月28日1、历史在实验的过程中，与实验变量同时发生，并对实验结果产生影响的特定事件。研究者往往无法判断实验结果是由处理（自变量引起）还是特定事件引起。e.g.：传统教学法与创新教学法对学习效果的影响特定事件：创新教学法受关注，有专家听课，混进有意辅助活动（教材）教育科学系教育研究方法第三十页，共八十二页，2022年，8月28日2、成熟除了实验中的自变量可能使个体行为发生变化外，个体本身的内部历程发生改变，即个体生长和成熟也是使其行为变化的重要因素。特别是在以幼小的儿童为被试者而又采用单组前测后测实验的情况下，生长和成熟因素的影响就更大体育锻炼对身高的影响教育科学系教育研究方法第三十一页，共八十二页，2022年，8月28日3.前测效应研究者为了取得实验前被试的初始状态，常对被试实施前测，可能会积极或消极的影响实验处理实施后的测验结果。其中包括练习因素、临场经验、以及对实验目的的敏感程度，从而影响了后测的成绩。特别是前后两次测量时间较近，这一因素的影响就更显著。新的教学方法对学生英语阅读成绩的影响前测方法后测比较前测与后测差异，结果？教育科学系教育研究方法第三十二页，共八十二页，2022年，8月28日4、测量工具实验中测试手段技术或者工具的无效或者缺少一致性教育科学系教育研究方法第三十三页，共八十二页，2022年，8月28日5、统计回归指在取样时，选取某些特质位于两极端的被试。第一次测量平均值偏高者，第二次测量平均值有趋低的倾向（向常态分布的平均数回归）；第一次测量平均值偏低者，第二次测量平均值有趋高的倾向（也向常态分布的平均数回归）。教育科学系教育研究方法第三十四页，共八十二页，2022年，8月28日图6一2统计回归示意图教育科学系教育研究方法第三十五页，共八十二页，2022年，8月28日6.

被试选择的偏差7.被试的缺失教育科学系教育研究方法第三十六页，共八十二页，2022年，8月28日8.选择和成熟的交互作用及其他研究中最忌讳的是变量的混淆，各种因素相互干扰相互作用，以至于无法确切的解释因变量的变化是因为自变量。进行教学法的改革实验，实验组的学生平均年龄比对照组大6个月，因此成绩的差异可能归因为年龄的原因而不是实验处理的原因教育科学系教育研究方法第三十七页，共八十二页，2022年，8月28日（三）教育实验的外部效度外部效度涉及教育实验研究结果的概括化、一般化和应用范围问题，表明实验结果的可推广程度。总体效度生态效度教育科学系教育研究方法第三十八页，共八十二页，2022年，8月28日关于外部效度总体样本教育科学系教育研究方法第三十九页，共八十二页，2022年，8月28日总体效度和生态效度总体效度指实验结果从特定研究样本推广到更大的被试群体中去的适用范围。生态效度指实验结果从研究者创设的实验情境推广到其他教育情境中去的范围。教育科学系教育研究方法第四十页，共八十二页，2022年，8月28日影响外部效度的因素1、测验与处理的交互作用2、选择和实验处理的交互作用3、实验安排的副效应（霍桑效应）4、多重处理干扰教育科学系教育研究方法第四十一页，共八十二页，2022年，8月28日（四）内在效度和外在效度的关系实验效度只是程度的问题，效度不会全有或全无。一般来说，内在效度越充分，结果推广度越大，研究越有价值。内在效度是实验质量的根本保证，是外在效度的先决条件，没有内在效度便无所谓外在效度。但内在效度高的实验并不一定具有较高的外在效度，二者往往难以都得到完全满足。教育科学系教育研究方法第四十二页，共八十二页，2022年，8月28日（五）提高实验效度的主要措施1.使用设计组加以平衡2.用随机、匹配，或者让被试组兼做自己的控制组以控制被试变量3.设计控制4.统计处理控制教育科学系教育研究方法第四十三页，共八十二页，2022年，8月28日二、教育实验设计的基本步骤教育科学系教育研究方法第四十四页，共八十二页，2022年，8月28日实例1步骤内容1研究课题：在中学进行计算机辅助教学（CAI）的效果分析研究假设：采用CAI与不采用CAI相比，对学生的学习成绩、学习兴趣方面将产生积极影响，但对学习态度、学习认知能力影响不显著2处理1：在数学课上采用CAI，课后上机对所学内容进行练习（每人累计上机练习10课时左右）处理2：按传统教学方式，只做书面材料的练习，不使用微机3目标总体：长春市中学高中一年级学生接近总体：长春市一所城市重点高中的一年级学生样本大小：80人抽样方法：在接近总体中随机指派2个自然班，将每个班随机分为实验组和对比组各20名。注意男女生人数相等。1.陈述研究的问题并提出研究假设2.确定实验处理1.列举群体、样本、实验单位、抽样方法及样本大小教育科学系教育研究方法第四十五页，共八十二页，2022年，8月28日步骤内容4因变量：学习成绩、学习兴趣、态度、认知能力因变量的操作定义：高一数学函数部分学习成绩测验；推理能力测验5采用的控制方法：（1）随机指派形成实验组；实验组、对比组数学知识、推理能力等初始状态前测，以保持2组均衡；（2）控制性别差异；（3）教学内容相同；（4）同一时间进行教学，作业相同，练习时间相等；（5）采用同样的后测；（6）设计了补充实验：在该校初三选一个班对照实验6实验设计：前后测等组设计，即

Ｓ１（Ｏ－Ｘ－Ｏ）Ｓ２（Ｏ－－Ｏ）

4.确定因变量及适当的测量手段5.确定需要控制的无关因素、控制方法、控制过程和控制程度6.选择实验设计教育科学系教育研究方法第四十六页，共八十二页，2022年，8月28日三教育实验分组设计的基本类型1.实验设计用到的符号R：表示随机抽取被试，并随机分组G：表示组，实验组或控制组；X：表示实验处理或自变量；O：表示实验观测，包括因变量的测定……：表示虚线上面和下面的组不是等组。另外，字母后下标的数字表示次数，如O1，表示观测1，O2表示观测2；X1表示实验处理l，X2表示实验处理2。教育科学系教育研究方法第四十七页，共八十二页，2022年，8月28日2.组间设计与组内设计，两种不同的分组方法组间设计：把数目相同的被试分配到自变量的不同水平或不同的自变量上进行的实验组内设计：每个被试都要轮流分配到自变量的不同水平，或不同的自变量上进行实验教育科学系教育研究方法第四十八页，共八十二页，2022年，8月28日实验的设计课题“范文模仿在小学生作文训练中的作用”教育科学系教育研究方法第四十九页，共八十二页，2022年，8月28日(一)前实验设计1.单组后测设计单组后测设计，在实验设计中只有一个实验组，没有控制组，只实验一种实验处理，并且在实验处理之前不进行前测，然后通过后测得到该组的后测成绩，以推测处理效果。G

X

O教育科学系教育研究方法第五十页，共八十二页，2022年，8月28日2.单组前后测设计引入处理之前，对该实验组施行一次前测，通过前测的结果，获得有关该组的某些信息，并作为与实验处理的结果进行比较的基线，以此评估实验处理的效应。GO1

X

O2教育科学系教育研究方法第五十一页，共八十二页，2022年，8月28日单组后测设计相比，其优点有：1、增加了前测，可以在实验处理之前提供有关被试的基线信息和其他有关的信息。2、通过前测和后测，研究者可以得到同一被试在实验处理前后两次观测条件下行为变化的直接数据，能够明显地观测到实验处理的效果，并且在一定程度上归因于实验处理的效果。3、所用的一个实验组，自身兼作控制组，通常认为选择变量可得到适当的控制，同一的被试变量，如果在处理前后发生的变化出现显著的差别，则可在某种程度上初步推断这种变化是由处理引起的。教育科学系教育研究方法第五十二页，共八十二页，2022年，8月28日3.固定组比较设计固定组比较设计，又称静态组比较设计，是指利用在研究之前已经形成的两个原有整组，并仅对其中一组给予实验处理，然后对两组进行后测比较的一种研究设计。库科、坎贝尔也称之为非等控制组后测设计

G1XO1.............

G2O2教育科学系教育研究方法第五十三页，共八十二页，2022年，8月28日优点：存在对照组，可以控制偶然、成熟、前测和后测工具不一致，因为两个组都会受到影响，因此这种影响可以抵消局限：不是随机选择，产生选择的偏差被试的缺失对实验的影响教育科学系教育研究方法第五十四页，共八十二页，2022年，8月28日（二）准实验设计1.不等控制组前后测设计是指在这种设计中包括一个处理组和一个对照组，并且既有后测也有前测，但两组不是按随机化原则和等组法选择的对等组。

G1

O1

XO2.........

G2

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如何比较两组的差异？O2—O4（O2—O1）—（O4—O3）教育科学系教育研究方法第五十五页，共八十二页，2022年，8月28日优点：存在对照组，可以控制历史、成熟、前测和后测工具不一致、统计回归等因素，因为两个组都会受到影响，因此这种影响可以抵消。提高了内部效度局限：不是随机选择，产生选择与成熟的交互作用前后测的交互作用教育科学系教育研究方法第五十六页，共八十二页，2022年，8月28日特点：有实验组与对照组两个组，不是随机抽样分组，因此两个组不等，但实验处理可随机指派；都有前后测。教育科学系教育研究方法第五十七页，共八十二页，2022年，8月28日2、时间序列设计时间序列实验设计是指对某个被试组或被试个体进行周期性的一系列测量，并在这一时间序列中的某一点上呈现实验处理变量，然后观察施加实验处理之后的一系列测量是否发生了非连续性变化，从而推断实验处理是否产生效果。

G

O1O2O3O4XO5O6O7O8教育科学系教育研究方法第五十八页，共八十二页，2022年，8月28日时间系列设计两种可能的结果：时间系列设计中，在引入作为自变量的实验处理之后，处理效果如何，通常以处理后在时间系列中测验数据发生的不同形式的变化，与引入实验处理之前在时间系列中作为基准线测量的前测数据相比较而加以分析。一般情况下，这种时间系列设计有两种可能的结果，即引入处理前后的数据可能有两种变化。一种是连续性的，另一种是非连续性的。教育科学系教育研究方法第五十九页，共八十二页，2022年，8月28日

O1O2O3O4XO5O6O7O8GF图时间系列设计研究的可能结果EDCBAA线处理后没有出现不连续性B线处理前后的成绩水平基本相同C线处理前后的变化趋势一致D线处理后的水平发生了高的变化E线也发生了高的变化，但不久又恢复到处理前的水平F线处理后的水平变化过一段时间才发生了G线处理后的水平发生了低的变化教育科学系教育研究方法第六十页，共八十二页，2022年，8月28日案例：例：一位小学语文教师想研究某种新的识字教学法能否提高教学效果，于是他连续地运用旧的教学法进行了四周的识字教学，并对每一周的教学效果进行检测。其操作程序：第一周教给学生50个生字；第二周教给学生50个生字，同时检测上一周的学习效果；第三周教给学生50个生字，同时检测第二周的学习效果；第四周继续教给学生50个生字，同时检测第三周的学习效果；第五周则改用新的教学方法教给学生50个生字，同时检测第四周的学习效果……依此类推，第五到第八周都采用新的识字教学法。如果以百分制记录检测的结果，则八周识字教学的效果记录如下表。教育科学系教育研究方法第六十一页，共八十二页，2022年，8月28日表识字教学法试验结果周次12345678检测分数3028354567708586教育科学系教育研究方法第六十二页，共八十二页，2022年，8月28日将上表所示的数据表示成曲线的形式，这样就能非常直观地看出引入新教学方法后的教学效果，如下图。

12345678X图单组时间序列设计研究结果图示图中垂直虚线是引入新教学法的时间，即此前的四周使用传统的教学方法，此后的四周使用新的教学方法；两条斜着的虚线分别代表引入处理前后两个观测序列的回归线。从曲线在引入新的教学法前后的变化可以直观地看到新教学方法的作用。教育科学系教育研究方法第六十三页，共八十二页，2022年，8月28日对时间序列研究设计的评价：优点：1、可以较好的控制“成熟”因素对实验处理效果的影响。在O1~O8的系列测量过程中，相邻两次测量的时间间隔基本相同，可以认为在每个时间间隔内“成熟”的发展基本相同，“成熟”仅发生在O4~O5之间而不发生在其他时间间隔内应是一个小概率事件。2、可以有效的控制测验因素的干扰。由于每个被试的成绩都是经过反复测验而得到的一系列结果，这样就能够降低由于只做一次测验而出现的有偏样本成绩的概率，可以有效地减少测量偏差。教育科学系教育研究方法第六十四页，共八十二页，2022年，8月28日缺点：1、由于无对照组，因而不能有效地识别和控制伴随实验处理发生的偶发事件的影响，不能排除那些与实验处理同时出现的附加变量的影响。2、多次实施前测往往会降低或增加被试对实验处理的敏感性，从而在被试身上产生作用而影响其实验处理后的测量成绩。教育科学系教育研究方法第六十五页，共八十二页，2022年，8月28日优点：使实验处理的效应充分的显现缺点：（1）无控制组因此成熟、特定时间等无法控制（2）最后一次前测对第一次后测的影响教育科学系教育研究方法第六十六页，共八十二页，2022年，8月28日3、平衡设计实验条件平衡设计、固定组循环设计、拉丁方设计由于前一个实验处理往往会影响后一个实验处理的效果，而该实验设计的作用就在于提供对实验处理顺序的控制，使实验条件均衡，抵消由于实验处理的先后顺序的影响而产生的顺序误差，因而也可称之为抵消法设计教育科学系教育研究方法第六十七页，共八十二页，2022年，8月28日犹如拉丁字母构成的方阵。例如四组被试接受A、B、C、D四种处理，其实验模式为：教育科学系教育研究方法第六十八页，共八十二页，2022年，8月28日如：在一项关于比较A、B两种训练方法效果哪个更好的实验研究中，A、B两种训练方法哪个先做，都会对后做的效果产生影响。研究者可以采用一组按照A、B顺序实验，另一组则按照B、A顺序安排实验，最后将两组A的实验结果相加，两组B的实验结果也相加，再对A、B进行比较，得出结论。教育科学系教育研究方法第六十九页，共八十二页，2022年，8月28日每种处理即表中的字母在每一行和每一列都出现了一次而且仅出现了一次。像这样的一个方阵列就称为一个拉丁方。要构成一个拉丁方，必须使行数等于列数，并且两者都要等于实验处理的种数。教育科学系教育研究方法第七十页，共八十二页，2022年，8月28日(三)真实验设计1.实验组、控制组后测后测设计随机分组，实验组接受实验处理，控制组不给予实验处理，两组均进行前后测。

R1

O1XO2

R2

O3

O4教育科学系教育研究方法第七十一页，共八十二页，2022年，8月28日优点：由于利用随机分组分出两个等组，就可以控制选择、被试缺失等因素对实验结果的干扰；有前后测，便于做对照比较。局限：可能产生前测和实验处理的交互作用影响而影响外在效度。教育科学系教育研究方法第七十二页，共八十二页，2022年，8月28日2.实验组、控制组后测设计随机选择被试和分组，实验随机指定，仅实验组接受实验处理，两个组都只有后测，没有前测

R1X

O1

R2

O2教育科学系教育研究方法第七十三页，共八十二页，2022年，8月28日优点有对照组，可以控制偶然事件、成熟等因素影响随机选择，就可以控制选择偏差、选择偏差和成熟的交互作用等