学前教科研方法与研究性学习课件 第7章第3节 实验设计

Quiet学前教科研方法与研究性学习认识学前教科研研究问题的选择及设计学前教科研方法教科研资料分析及成果表达模块一模块二模块三模块四Con目录Chapter模块三学前教科研方法Chapter第七章实验研究Chapter第三节实验设计（一）因素及其水平因素就是实验中的独立变量。因素的水平就是独立变量的取值数目。因素的水平既可以是数值的，也可以是性质类别的。如心跳次数50、75、100，就是3水平的；人的性别类别有男性、女性，就是2水平的。实验被试的数量及分组数目和因素数、水平数有关。如单因素2水平实验，一般样本数要达到60个，分2个组(每组30个)。一、实验设计应理解的概念（二）处理与处理水平的结合处理是独立变量的特定操作条件。处理水平就是自变量操作条件的交叉。（三）主效应、简单效应、交互作用主效应是实验中由一个自变量的不同水平所引起的变异。一个因素的水平在另一个因素的不同水平上变化趋势的不一致称为交互作用，一致时表明两因素相互独立。一个因素的所有水平在另一个因素的某一水平的变异称为该因素在某一水平的简单效应。一、实验设计应理解的概念（四）处理效应和误差变异处理效应是指实验的总变异中由自变量引起的变异，包括主效应、简单效应、交互作用。误差变异指不能由自变量解释的那部分变异，包括单元内误差和残差。其中，单元内误差是指接受同一实验处理的被试间的变异；残差是误差变异中除了单元内误差之外的误差。一、实验设计应理解的概念（一）根据自变量的分类根据自变量的多少，实验设计可分为单因素实验设计和多因素实验设计。单因素实验设计是指在一个实验中只有一个自变量、被试接受一个自变量的不同水平的实验处理。多因素实验设计是指实验中有两个或两个以上的自变量，被试接受自变量水平结合的实验处理。二、实验设计的类型（二）根据实验控制程度的分类按照对实验控制程度的不同，可以分为真实验设计、准实验设计和前实验设计三种类型。真实验设计是按照随机原则选择和分配被试，有控制组和对照组比较，能较好地控制影响内部效度的因素来源。准实验设计也叫类似实验设计，它与真实验设计类似，能在一定程度上控制一部分无关变量，但不能做到像真实验设计那样随机选择和分配被试。前实验设计不是严格意义上的实验设计，实际上是变量关系的一种描述，所以也叫自然实验设计，它能够为真实验设计、准实验设计提供参考。前实验设计虽然对无关变量不能控制，但可以操作自变量变化。二、实验设计的类型实验设计的关键是实验配组，就是把被试科学地分配到不同的组内，以达到对无关变量的最佳控制，避免被试间的差异影响实验结果。实验设计常用符号如下。三、实验设计符号（一）前实验设计前实验设计是在自然环境下操作自变量，然后观测因变量的值的一种实验。它比较适合不能在实验室状态下进行的研究，也就是对环境中干扰因素无法消除的研究。例如检验一种新的教学方法的效果，只能在自己的班里做实验，当条件不允许对幼儿(被试)进行实验分组时，就可以采用这种方法。四、实验设计模式（一）前实验设计从表7-3中可以看出，固定组比较设计具有较多的实验成分，是效度较高的前实验设计。整体来说，前实验设计效度差，不具备实验设计的充要条件。但它获取被试容易，操作简单，可以作为正式实验的准备，为假设的提出提供实践途径。四、实验设计模式（二）准实验设计准实验设计也是在自然环境下进行的实验，但对环境中部分干扰因素(无关变量)进行了一定程度的控制，因此增加了实验效度。它和真实验的区别就在于被试不随机配置分组，实验处理也不是随机化安排。四、实验设计模式（二）准实验设计准实验设计由于对分组要求没有真实验严格，因此它比较适合现实情况。例如研究中班幼儿合作行为差异，显然不能因为做研究而把全部中班幼儿打乱重新分班进行抽样；研究两个幼儿园早期阅读水平的差异，也不可能把样本班中的某个特殊幼儿排除在实验对象之外。进行准实验就可以在无法随机化安排情况下对实验样本进行处理并获得数据，如果在统计分析数据时方法得当，就可以通过统计处理消除误差，因此，准实验模式是教育研究进行实验研究的较好选择。四、实验设计模式（三）真实验设计自然科学的实验设计通常指的就是真实验设计。在真实验设计中，被试有两个以上的分组，随机化安排实验处理和等数量随机分配被试，尽量消除实验场所的干扰因素，即对无关变量控制严格。真实验设计内在效度较高，适合严格的实验室研究。在教育科学研究中，主要用于实验室中进行的心理研究。四、实验设计模式（三）真实验设计四、实验设计模式多因素设计也称因素设计或析因设计，是指实验中含有两个或多个自变量(因素)的实验设计。其特点是：能把每个自变量的各种水平组合起来进行实验。在现实情境中，某种现象的变化或结果的产生，往往是许多因素互相作用的产物，绝对的一对一的因果关系极其有限。多因素设计的优点在于：它可将多个自变量糅合在一个实验设计中，不必对每个自变量进行设计，经济方便，并且可以研究自变量各个水平之间的交互作用，以及对因变量的综合影响。多因素设计比单因素设计能获得更多的信息，可使实验研究更加深入，并探索更为复杂的现象，同时使研究结果更加精确、可靠。五、多因素实验设计及结果解释多因素设计至少要有两个自变量，每一自变量至少要有两种水平，因此最简单的多因素设计称为2×2因素设计。多因素设计通常以数字来命名设计模式，阿拉伯数字的个数表示自变量的数目，数字的值表示自变量的水平。如2×3因素设计，在乘号前后各有一个数，意味着有2个自变量；前后数值分别为2和3，意味着前一个自变量有2种水平，后一个自变量有3种水平，该实验就是“二因素多水平实验”。在多因素设计中，随着自变量和水平的增加，分组的数目也在迅速增加。分组的数目是自变量每个水平的互相组合数，即数字的连乘积。如，最简单的2×2因素设计要分成4个组；3×3因素设计要分成9个组；2×3×2因素设计要分成12个组。五、多因素实验设计及结果解释例如，要研究幼儿是采取模仿学习方式好，还是用探究学习的方式学习效果好呢？如果用全部幼儿做对比实验，可能探究方法更好一点，但这里我们只考虑了学习方式一个因素，也就是单因素分析。但我们想知道，不同年龄段的幼儿用不同的学习方式学习，效果会不会不同呢？这类问题在教育中很普遍，也很值得探讨。要解决这个问题，我们需要设计一个2×2因素的实验，来探讨幼儿不同学习方法和不同年龄水平对认知成绩的影响。这个实验涉及两个自变量(因素)，一个自变量是学习方法(因素X)，它有两种水平X1和X2；另一个自变量(因素)为年龄水平(因素Y)，也有两种水平Y1和Y2。这个实验需要4个实验组，设计的基本模式如表7-6所示。五、多因素实验设计及结果解释表7-6中的O1、O2、O3、O4指实验分为4个组的每组样本观测值，其中O1是X1和Y1的组合处理观测值；O2是X2和Y1的组合处理观测值；O3是X1和Y2的组合处理观测值；O4是X2和Y2的组合处理观测值。通过不同的统计分析，可以对三种结果做出解释。五、多因素实验设计及结果解释（1）确定两种不同学习方法的处理效应，即在不考虑年龄因素影响时，哪种学习方式成绩好。（2）确定两种不同年龄水平的处理效应，即在不考虑学习方式因素影响时，哪种年龄段成绩好。（3）确定学习方法和年龄水平之间的交互作用，也就是说可以解决不同年龄段的幼儿用不同的学习方法所获得的学习效果好坏的问题。实验结果可能是：高年龄组的幼儿用探究学习法成绩更好，而低年龄组的幼儿用模仿法学习效果更好。五、多因素实验设计及结果解释上述第三种就是多因素实验要解决的问题，也是多因素实验优于单因素实验的地方。多因素设计比单因素设计要复杂，实验成本也会随因素增加成倍增大，但对结果的解释却更深入。当然，最关键的是，多因素实验研究通常要求研究者具备更高的实验设计、统计分析和数据处理水平。五、多因素实验设计及结果解释活动目标：1.培养设计实验方案的能力。2.训练分析研究报告的能力。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动活动步骤：下面给出的研究叙事，以实验研究方法为主，结合其他研究方法探究毅力的发生原因。请同学们认真阅读分析，在可能的条件下，请设计实验方案验证其实验结论。1.根据以下“棉花糖实验”材料，请重新设计该实验方案。2.讨论第1个问题：该研究都用了什么研究方法？试分析其研究设计的基本路线。3.讨论第2个问题：从这个研究中还能发现可以继续研究的课题吗？是什么？棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动一、问题谁都知道毅力，但是毅力到底是什么呢？它又从何而来呢？当面临诱惑的时候，你的思想发生了什么变化才会拒绝诱惑呢？哥伦比亚大学的心理学教授沃尔特·米歇尔对此做过一番深入研究。米歇尔教授被公认为是研究“自我调节”的始祖。在20世纪60年代，米歇尔教授进行了一系列非常著名的实验，也就是如今通称的“棉花糖实验”。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动二、实验设计在实验中，米歇尔教授召集了数百名4岁的小孩，然后依次把每个人放在一个房间里，房间的桌上放着一块棉花糖或者饼干。他告诉小朋友他会离开房间一会儿，桌上的零食可以随时吃掉。如果能等到他回来的话，就会奖励额外的糖果和饼干。整个实验过程全程录像。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动三、实验过程这些实验的录像非常有趣。在短暂等待期间，孩子们的表现千奇百怪。有的用手盖住眼睛，转过身，故意不去看桌上的盘子。还有的不安地踢桌子，或拉扯自己的小辫子。一个留着小分头的男孩，小心翼翼地扫视了周围一眼，确定没有人在看他，于是伸手从盘子里拿出一块奥利奥饼干，掰开后舔掉中间的白色奶油，然后再把饼干合起来，放回盘子，脸上露出得意的笑容。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动四、追踪调查偶尔米歇尔会向他的3个同在比恩幼儿园上学的女儿打听她们朋友的情况。“大多对话像是晚餐时的闲谈”，他说：“我会问她们，‘简怎么样？埃里克怎么样？他们在学校还好吗？’”米歇尔开始注意到孩子们的学业成绩和他们等待棉花糖能力之间的联系。他让他的女儿给朋友的学习打分。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动四、追踪调查比较这些分数和原来的实验数据后，他发现了两者的相互关系。“那时，我意识到这个研究需要深入下去。”1981年，他给所有参加过棉花糖实验的653名孩子的父母和老师发去了调查问卷。那时，他们已经进入高中。他询问了他们的许多情况，包括制定计划、做长期打算的能力、解决问题的能力、和同学相处的情况，以及他们的SAT(美国大学标准入学考试)分数。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动五、结果分析（一）实验观察结果分析米歇尔教授离开后，有些小孩根本连一分钟也等不及。有些则可以等上20分钟。如何运用你的毅力(抵制诱惑)？通过实验观察，米歇尔教授发现小朋友使用的方法和策略有以下几种。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动五、结果分析（一）实验观察结果分析1.分散注意力通过对米歇尔教授的实验视频分析，你会发现许多熟悉的小动作:敲桌子，唱歌，数数，缠头发……这都是普通小孩子最常见的行为。米歇尔教授认为，小朋友们其实是在分散自己的注意力。无论诱惑何时出现，你只要转移注意力就行了。棉花糖实验研究分析与评价做中学：实训活动五、结果分析（一）实验观察结果分析2.冷静思考，理性思考抵挡诱惑的第二种策略稍微有些复杂，就是换个角度来看待眼前的诱惑。“对一个4岁小孩来说，她对棉花糖的第一印象就是好吃、有嚼头。”米歇尔教授说道。如果想抵挡诱惑，你就必须用冷静、理性的眼光来审视眼前的诱惑。如为了让小朋友抵挡棉花糖的诱惑，在离开房间前，米歇尔教授会让小朋友用不同的角度来想象桌上的零食。“我会让他们把这些棉花糖想象成棉球或者云朵。对这些4岁的孩童来说，这一招相当管用。他们会变得比