实验法及其应用

体育科研方法之实验法及其应用上海体育学院1

内容纲要

一、实验法的特点、分类与功能

二、实验设计

三、实验的组织与实施

四、案例分析2第一节实验法的特点、分类与功能概念：实验法是根据研究目的，利用一定的科学仪器、设备等物质手段，人为地控制某种因素，运用所获得的数据进行探索与研究自然规律或社会现象的一种方法。3（一）实验法的特点1．注重论证因果关系

探索和论证体育运动现象中变量之间的因果关系是实验研究法的重要特征之一。2.可主动控制某些条件

研究者可以主动地控制研究过程，操纵研究中的某些条件。按照一定的假设，研究者可改变体育实践过程中的某些条件，实施某一变量。这种变量是研究者设计并人为的加入体育实践过程之中的。43.简化和纯化研究过程与研究对象

实验可以简化和纯化研究对象与研究过程，以此达到突出主要变量的目的。4.具有可重复性

实验行为的可重复性、实验结果的可再现性是科学实验的一项基本要求。实验如果不能够重复，实验就难于成为一种证明客观规律的可靠手段。5资料一：黄禹锡干细胞研究造假事件

韩国首尔大学调查委员会23日宣布，经过为期一周的调查，证实被称为韩国“克隆之父”的黄禹锡科研组发表在2005年《科学》杂志上的论文系“有意造假”。黄禹锡当日承认在编造科学数据过程中扮演了某种角色，宣布辞去首尔大学教授的职务，并向国民道歉。首尔大学是在2005年12月18日开始介入调查。12月23日首尔大学发表调查报告，11个胚胎干细胞的实验数据中，有9个系伪造。2006年1月10日首尔大学调查委员会公布最终调查结果显示，黄禹锡研究小组2004年发表在美国《科学》杂志上的干细胞研究成果与其2005年发表的论文一样属于造假，除成功培育出全球首条克隆狗外，黄禹锡所“独创的核心技术”无法得到认证，彻底终结“黄禹锡神话”。美国《科学》杂志2006年1月12日正式宣布，撤销韩国首尔大学科学家黄禹锡等人两篇被认定造假的论文。6资料二：陈进“汉芯”系列芯片造假事件

2003年2月，陈进研究团队推出“汉芯一号”，只不过是从美国原摩托罗拉半导体公司买回的芯片，雇人将芯片表面的原有标志用砂纸磨掉，然后加上“汉芯”标志“研制”而成，却因为其欺骗成功，被鉴定为“我国芯片技术研究获得的重大突破”。此后，在此基础上“汉芯”二号、三号、四号芯片相继问世，“汉芯”项目成为国家重点科技攻关项目，有关部门下拨大量课题经费，陈进成为上海交大微电子学院院长，并荣获“全国优秀科技工作者”、“教育部长江学者”等一系列称号。2006年1月，一神秘举报人在网上发布了“汉芯黑幕”一文，指责陈进弄虚作假，骗取国家上亿元无偿拨款。

2006年5月，上海交大向公众通报了“汉芯”系列芯片涉嫌造假的调查结论。调查显示，陈进在负责研制“汉芯”系列芯片过程中存在严重的造假和欺骗行为，以虚假科研成果欺骗了鉴定专家、地方政府和中央有关部委。陈进被撤销教授及上海交大微电子学院院长职务，教育部也撤销了陈进“长江学者”称号。国家科技部等有关部委决定追缴相应拨款和经费。7资料三：2007年陕西华南虎事件

2007年10月3日，陕西镇坪县农民周正龙声称拍到野生华南虎照片

，照片一经公布，引起民众极大的争议。包括中科院动植物学家傅德志等专家及大部分网民都质疑陕西存在华南虎，认为照片存在造假。世界权威科学杂志《科学》11月9日刊出极具争议的周正龙声称拍到的华南虎照片。在《科学》杂志“Randomsamples”(随机样本)栏目中，一篇题为“Rare-tigerphotoflapmakesfurflyinchina”(珍稀老虎照在中国闹得沸沸扬扬)的新闻稿报道了中国华南虎照风波，《科学》在该照片的右下角配了一句图片说明“Flatcat?”，意为“平面的猫科动物？”，表示对该照片的质疑。《人民日报》、中央电视台等国内主流媒体也高度关注此事件的进展情况。2008年6月，国家林业局、陕西省政府等通过1年多的调查，公布事件真相：周正龙用老虎画拍摄假虎照，已涉嫌诈骗罪被依法逮捕

。8（二）实验法的分类

根据不同的目的，不同的内容和方式，实验法可以分为以下几种类型。（见下表）

分类依据

实验类型按实验的控制程度前实验、准实验和真实验按实验的目的探索实验、鉴别实验和验证实验按研究条件的控制实验室实验和自然实验按实验中变量间的质、量关系定性实验和定量实验按实验中控制、操纵自变量的多少单因素实验和多因素实验91.前实验、准实验和真实验前实验是指可以进行观察和比较，但控制程度较弱的实验。（无随机分派被试，不能控制无关变量，难以很好的验证自变量和因变量之间的因果关系，内部效度低。）

准实验是指不随机分派被试，不能完全控制无关变量，只尽可能予以某种程度条件控制的实验。（部分控制无关变量，具有一定的外在效度。）

真实验是指能严格地随机分派被试，完全控制无关变量，能系统地操作自变量的实验。（能充分说明自变量和因变量之间的因果关系，具有很好的内在和外在效度。）102.探索实验、鉴别实验和验证实验探索实验是为了探索一个新的体育理论或解决运动实践中的新问题，从事具有开创性的研究实验。（提出新假设，检验新假设。）鉴别实验是比较两个或两个以上施加因素的实验研究。（通过比较，确定最优方案。）验证实验是对已取得的实验结果进行重复性研究的实验。（重复研究，进行验证。）113.实验室实验和自然实验实验室实验是指研究者根据研究目的在人为设计的环境中，严格控制外界条件进行的实验。自然实验法是在现实的体育教学、训练环境和条件下进行的实验研究。自然实验又分为运动现场实验和教学实验。（1）运动现场实验是指直接在运动训练场地所进行的实验，以应用性研究居多，但也包括基础性实验研究。（2）教学实验是指依据一定的理论假说，在体育教学实践中进行的合乎教学情境的控制方法，变革研究对象，探索体育教学规律的一种科学研究活动。124.定性实验和定量实验

(按实验中变量间的质、量关系)定性实验是指通过实验来判定实验对象的全部或部分属性或鉴别某些因素是否存在的实验方法。（实验结论将回答“是”或“不是”。）定量实验是指通过实验来测定某个实验对象的性质、组成及其他影响因素的数量值，揭示某些因素数量关系的一种实验方法。（通过实验来分析事物内在关系。）13资料：《不同的训练方法对纵跳高度影响的实验性研究》

作者研究了不同训练方法对下肢形态以及纵跳高度增长的效果。选择的受试对象是某中学初中二年级，年龄在14～15岁，未经系统训练男生115名。根据不同训练方法分为五个组：深蹲组、浅蹲组、半蹲组、综合组和对照组。每组20～25人，每周训练两次。各组训练的总次数相等，连续训练半年。训练前先进行大腿长、小腿长、大腿围、小腿围、足弓指数等下肢形态指标和纵跳高度的测定。然后，经过半年实验性训练，再测定变化数据。实验结果证明：

1.4种训练方法对下肢各指标和纵跳高度增长均有积极的影响。

2.训练后下肢几个指标与纵跳高度有明显的相关性。

3.半蹲训练、浅蹲训练对提高大腿前、后肌群以及大、小腿长度影响最大，其中半蹲训练对纵跳高度增长效果最好。145.单因素实验和多因素实验

(按实验中控制、操纵自变量的多少)

单因素实验是指在同一个（次）实验中所操纵的只是一种（个）新施加因素的实验。（变量少，操纵容易，实验难度较小。）

多因素实验是指在同一个（次）实验中需要操纵两种（个）或两种以上的新施加因素的实验。（操纵的实验因素较多，实验难度较大。）15（三）实验法的功能：一、检验现有体育教学训练及运动康复等理论的科学性、可行性，为改进体育教学、训练及健身过程与方法提供依据；二、为发现和揭示新的教学训练特点和规律提供必要的基础；三、对引进的体育教学、训练理论进行检验、变通、改造和发展；四、为新的体育科学理论假说应用于体育运动实践寻求操作程序。161.指标、因素和水平

通常把实验所要考察的结果称为指标；把影响指标的条件称为因素或因子；把因素在实验中所分的等级（或一个特定取值）称为水平。

（四）实验研究中的几个概念：17例如：为了探讨不同的训练方法对提高中学生100米运动成绩的效果，现将同年龄，各身体形态、运动素质基本相同的45名初一男生随机分成3组，每组15人，采取3种不同的重复训练方法进行训练。若用100m运动成绩来反映训练效果，那么，以上所述哪些分别是指标、因素和水平？答：100m运动成绩就是研究指标，采用的重复训练方法是因素，3种不同的重复训练方法是该因素的3个水平。18指标应具备的条件：

（1）指标的有效性。所选择的指标必须与研究课题有本质性的联系，这是指标应该具备的首要条件。可以通过查阅文献或理论推导确定指标的有效性。

（2）指标的客观性。指标分客观指标和主观指标。客观指标是通过测量表示的结果，是用测量仪器实际观测到的客观存在的数据。主观指标是指被试叙述本人的主观感觉或实验操作者的主观判断。在实验设计时要尽可能选用能够客观记录和观测的指标。

（3）指标的精确性和灵敏性。在实验设计时都应给予充分的考虑。192．自变量、因变量和无关变量

变量是指与实验有关的，而且可以测试的可变因素或条件。它主要包括以下三类变量：（1）自变量，又称刺激变量或实验处理。它是一种被实验研究者主动操纵的原因变量，而且，通过它的变化来引起其他变量发生变化。（2）因变量，又称实验效应或实验结果。它是由于自变量的作用而产生变化的因素，这就是我们希望达到的研究目的。它往往通过观测指标反映出来。（3）无关变量，也称控制变量。它是指除自变量以外一切可能影响因变量的因素。由于它对实验结果可能产生影响，所以需要在实验过程中加以控制。20施加控制观测自变量无关变量因变量实验变量控制示意图

21

第

二节实验设计（一）实验设计的概念定义：实验设计就是进行实验的计划、构架和策略。目的：制定一个全面的、周密的、安排合理的、可操作性强的实验设计方案。主要解决这样几个问题：用什么样的设计适合你的研究课题，有利于验证研究假设；怎样才能较好地控制无关因素对实验效果的影响；如何有助于研究成果的鉴定和推广且经济有效。22（二）实验设计的效度

进行实验设计，首先必须考虑实验效度。

实验效度，就是指实验设计能够回答所要研究问题的程度。实验效度有两种：内部效度和外部效度。

1.实验的内部效度及其影响因素

内部效度就是指实验者所操纵的实验处理对因变量所造成影响的真正程度。实验内部效度的高低取决于对无关变量控制的程度高低。

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内部效度影响因素：(1)历史影响（或履历效应）(2)成熟(3)测验（或测试）(4)测量工具(5)统计回归（也叫中值回归）24内部效度影响因素：(6)取样偏差(7)被试的流失(8)竞赛效应(9)实验方法的扩散(10)交互作用

252.实验的外部效度及其影响因素外部效度：指实验结果的概括性和代表性。换言之，就是指实验所得到的结果能够应用于其他场合的程度。

影响因素：(1)对实验程序的描述(2)实验者的主观因素(3)时间因素(4)因变量的测量26(5)样本的代表性和样本含量

实验所选的样本具有典型性，能代表的总体范围越广，实验结果就越具有普遍意义，反之，就难以保证在更大的范围内推广。比如，实验样本若选择那些运动水平高的被试，那么所取得的成果也只能说明这种方法在这类被试中能收到好的效果，在一般的情况下能否取得同样的效果，就不得而知，也就不可能在更大的范围内推广（如青少年运动员）。样本含量是指参与实验例数的多少，习惯上也叫做样本大小。在体育科学研究中，根据不同的研究内容，对样本含量的要求不同。27通常，运动医学对新研制的中成药和西药疗效的研究，样本含量应不少于300例；对有关人体方面的研究，如运动饮料的饮用效果研究、运动伤病治疗方法的研究、某种练习手段对人体健康或增强体质效果的研究等，样本含量应不少于100例。对运动训练一般问题研究时，如教学方法、训练方法的研究，样本含量应不少于30例；若因客观条件限制，无法达到时（如研究国家女子排球队的有关问题，总共只有12名队员），至少样本含量也不能少于10例。如果样本含量少于10例，则因缺乏统计学意义而被视为该样本不具有代表性。28(6)霍桑效应（也叫宽慰效应）

霍桑是位于美国芝加哥城郊外西方电器公司的一家专门制造电话机的工厂，它的设备完善，福利优越，但工人仍愤愤不平，生产效率一直不理想。为此，美国科学院专门组织了一个包括照明实验、交谈实验、福利实验、群体实验等内容的实验。结果，美国心理学家梅奥从霍桑研究发现：原来假定的对工厂生产效率起影响作用的照明条件、休息时间以及薪水的高低与工作效率相关很低，而工厂内自由宽容的群体气氛、工人的工作情绪、责任感与工作效率的相关程度较大。即：在照明条件变坏和福利措施取消的情况下，实验组的生产量仍然上升。其原因就在于这些工人由于受到研究组和厂方的重视，使他们感到自己被公司看重，参与了公司重大问题的解决，从而产生了胜任感、成就感、自豪感，这些都激发了工人内在积极性，从而提高了工作效率。霍桑效应说明：当被试知道自己是在进行“实验研究”，就可能产生某种特殊的动力，致使实验取得好的效果，而在常态的情况下，就可能达不到这样的效果。293.提高实验效度的主要措施

要提高实验的效度，必须进行实验控制。实验控制的内容、原则和方法如表所示。内容原则：“最大最小”方法实验变量变化差异最大选择差异最大的实验处理方法；明确界定实验变量并给出操作性定义。无关变量干扰结果最小平衡对消法。如排除法、随机法、配对法测量工具误差最小科学地选择、编制和使用测量工具，确保工具的效度和信度30

此外，在进行大型研究课题而需要多人分别进行各种指标的测试时，应通过预备性实验来制定详细的实施细则，并在正式测试之前举办学习班，以规范和统一测试工作的各项细节。同时，在选择研究工作所需要的测试仪器时，应选择测试精度能够满足或略超过研究工作所需要测试精度的仪器，并且在使用仪器进行测试之前，一定要对测试仪器进行认真的校验。31（三）实验设计的原则1．对照性原则几种常见的对照形式：①无处理对照。即不给对照组任何一般或特殊处理来进行观察。此种对照形式也称为空白对照。②不同方法的对照。即对照组采用的处理因素的性质、程度或形式与实验组不同。

③自身对照。即将自身的施加因素处理后的数据与其处理前的数据进行对照。322．随机化原则随机抽样方法一般采用下列五种方法：（1）完全随机设计的随机化方法将研究对象总体中的每一个个体依序编号，利用随机数字表及采用抽签或抛硬币随机抽样和随机分组。（2）配对设计的随机化方法先将条件相似的两个对象组成对子，各对子随机分成甲乙两组，再采用随机数表进行随机抽样。（3）机械抽样方法（亦称系统抽样方法）事先将研究对象的总体中的每一个个体依次编号，但在取样时，根据样本含量的需要，按始终固定的号码间隔进行取样。

33（4）分层抽样方法根据研究对象的某种特征，先把总体分成若干部分（称为“层”），确定各组各层应抽取的样本数量。然后，在每一层中分别采用纯随机抽样方法进行取样。（5）整群抽样方法先将总体划分为若干群体。例如，对一个学校来说，一个班级可视为一个群体；对全国高校来说，也可视一所学校为一个群体。然后，将每个群体依序编号，再按纯随机抽样方法进行取样。

在进行研究设计时，可以根据研究课题的具体情况选择其中一种，或者把几种方法结合起来使用。343．重复性原则

只有多次重复的实验才能显示实验的一致性和稳定性，并提高实验结果的可靠性和真实性，同时，也只有可重复和多次实验，其结果才具有可检验性和真理性。重复一个意思是指重复实验；另一个意思是指样本含量大小。4．均衡性原则均衡性是指实验组与对照组的样本含量和非处理因素的均衡一致。35

1.陈述研究假设

2.确定刺激变量

（四）实验设计的一般步骤研究假设就是根据一定的科学事实和科学理论对研究中的问题所提出的假定性的看法和说明

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3.选取样本

4.选择因变量及适当的测量手段

5.明确控制变量

6.选择实验设计类型（四）实验设计的一般步骤即列举实验研究的总体、样本、样本大小及抽样方法和实验对象。37一个完整的实验设计方案的内容：⑴实验题目⑵实验目的⑶实验日期与时间⑷实验对象⑸实验内容和方法⑹实验条件的控制⑺实验测试的指标⑻实验记录⑼数据统计处理方法⑽其他注意事项实验设计方案实例（见第四节案例分析）

38（四）实验设计的基本类型

按照实验中的变量以及无关因素控制水平，可划分为两大类。即：一类是单因素设计（仅含有一个自变量），另一类是多因素设计（包含有两个或多个自变量）。为了让大家更好的理解，下面我们以实验设计的层次和控制程度为标准，分前实验设计、准实验设计和真实验设计三种类型进行阐述。

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为方便叙述，在正式讨论几种基本实验设计类型之前，先说明将要用到的几个符号：S：表示实验对象即被试(Subjects).R：表示被试是已经过随机选择、分配和控制的(Randomassignmentofsubjectstogroups).X：表示一种实验处理(Treatment)，即实验的自变量.O：表示一次测试或观察，即实验的因变量的测量(Obsevation).这几个因素的不同安排方式，就构成了不同的实验设计。401.前实验设计前实验设计是对被试不做专门的选择和处理的设计，

通常是一种在完全自然的条件下的研究，目的在于识别自然存在的变量及其关系。前实验设计的特点：这种设计不是严格意义上的实验，但它却是真实验设计的组成部分或重要内容，所以称为前实验设计。前实验设计对无关变量不能加以控制，但可以操纵自变量。这种设计有以下三种表现形式：

41（1）单组后测实验设计定义：是对一组被试先实施实验处理，然后进行因变量的测量，用测量的成绩来描述实验的效果。设计模式：S(X-0)特征：只有一组被试且不是随机选择，没有控制对照组，实验中只进行一次实验处理，有一次后测，用后测的结果作为实验处理的效应。局限性：这是一种最简单的、容易操纵、却很粗糙的设计方法。42(2)单组前后测实验设计定义：是对一组被试先进行前测，然后实施实验处理，最后进行后测。它又称单组比较实验、自身对照实验。设计模式：S(01-X-02)特征：只有一个被试且不是随机选择，没有控制对照组，仅有一次实验处理，有前测和后测，用前后测的差作为实验处理的效应。局限性：只有在研究者能够确定外部变异影响很小时才在实际中采用。

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(3)固定组比较设计

定义:是按自然组确定两组被试，其中一组接受实验处理，实验处理结束时，对两个组都进行后测试。基本模式：S1(X–O1)

S2(O2)特征：运用了不接受实验处理的控制组，以便与接受实验处理的实验组进行比较。实验组和控制组都是现有的自然组，如原有的教学班，或某个运动队，不是经过随机选择的，也未加任何控制选择偏向，两个组都有后测。局限性：由于没有前测，就很难说明：实验开始前两组被试是否相等，实验结果的差异不是由于两组被试实验前可能存在的差异引起的。442.准实验设计

准实验设计是在真实的体育教学、训练情境中，对实验过程进行某种程度的控制，但不能采用随机化方法进行被试分组的设计。在体育科学实验研究中，由于研究对象的复杂性，建立严格的随机化程序十分困难时，研究者常采用准实验的方法。准实验设计的特点：不能按照随机抽样原则抽取被试和随机分配被试于各种实验处理，一般是以原教学班或训练队为实验单位，具有一定的外在效度。但由于被试不是随机选择，对无关变量的控制仍然较差。准实验设计有多种类型，其中主要有以下三种形式：45(1)不等控制组前后测设计

定义：是有两个自然条件下的组(实验组和控制组)，先对两个组进行前测验，然后，第一个组实施实验处理，第二组不接受实验处理，经过一段时间的实验后，对两个组再进行后测验。基本模式：Sl(01–x-02)

S2(03--04)特点：有一个实验组和一个控制组。两个组不是随机抽样的样本，因此实验组与控制组不等，但实验处理可随机指派。还可以用匹配的方法，使两个组尽可能保持等价，如在被试的年龄、性别、测验成绩等方面两个组保持平衡，两个组都有前后测验。在实践中这种设计也运用的较广泛。局限性：没有分派被试，不能保证被试的代表性，前后测也有可能产生交互作用。46(2)时间序列设计

定义：是按一定时间间隔对一组非随机抽样的被试进行一系列测验，而把实验处理安排在这一系列测验的某两个之间。实验的效果是通过比较实验处理前后各个测验结果的差异得到的，一般可以安排性质一样的六次测验，将实验处理安排在第三次和第四次测验之间。

基本模式：S(01–02–03–x–04–05-06)（实际它就是单组前后测实验设计方法的一种扩大形式。）特点：可以用于无法选择控制组，并可周期性对被试进行同一测验的研究问题。能从整体上了解实验处理的作用，反复测试可以提高测试结果的可信度。局限性：实验中多次测试花费时间长，难度大，并可能会受周期性因素（如气候、情绪等）的影响。47(3)平衡设计

定义：也叫固定组的循环设计，或拉丁方设计。这种实验设计是在实验处理有几个因素和每个因素又有几个水平时，采用拉丁方格的形式来安排实验处理的顺序，使每一个组都接受各自不同的实验处理，力争使误差达到最小，以至于相互抵消。实验处理数×水平数=实验次（组）数。这是多因素、多水平实验设计的一种形式。基本模式:Sl(X1.1–01)S2(X1.2–02)…………S3(X2.1–03)

S4(X2.2–04)…………S5(X3.1–05)S6(X3.2–06)…………48

例如：研究3种运动饮料的组合对马拉松运动员“极点”出现时间的影响，就可以用平衡设计的方式来实验。用A、B、C、分别代表3种不同的运动饮料，将运动员分成六个组（甲１、甲２、乙１、乙２、丙１、丙２），每一组分别饮用3种运动饮料组合，但安排的次序不同，安排形式如下：

甲１

S1(A–01

–B–02–C–03)

甲２

S2(A–04–C–05–B–06)

乙１

S3(B–07–C–08–A–09)

乙２

S4(B–010–A–011–C–012)

丙１

S5(C–013–A–014–B–015)

丙２

S6(C–016–B–017–A–018)

49特点：实验组(次数)应与实验处理的个数相同，如有六个实验处理，就要进行六组(次)实验。每一个组都接受一种实验处理，但实验处理安排的顺序不同，通过比较各次测试成绩的平均数来说明不同实验处理之间的差别。上面模式中是3个因素,各有2个水平实验处理，因此，有3×2=6次（组）实验。如果是四个因素，每个因素又有两个不同的水平，就需要有4×2=8次（组）测试。优点：可以抵消由于不同实验处理的先后顺序对运动员产生的影响，使各个组接受的实验处理尽量是均衡的。局限性：对只有一组被试实施不同的实验处理时，前后可能会产生干扰乃至交互作用。同时，不管只有一组或多组被试时，实验难度都比较大。503.真实验设计

真实验设计是被试为随机抽样和随机分组，并且都有一个控制组的设计。即：在实验设计中分别设置了实验组和控制组（或称对照组）。真实验设计的特点：对实验的控制组一般不给予实验刺激（或称处理），而只对实验组给予刺激。设置控制组的目的是为了使给予实验刺激的研究对象（实验组）在因变量的变化上具有可供比较的参照标准，从而探索和判定事物产生的原因。这种设计不仅保证被试具有代表性，也对无关变量进行有效的控制，因此，具有很好的内在效度和外在效度。下面也分三种类型进行介绍：51(1)等组前后测设计

定义：这种设计是随机选取被试，并把被试随机地分成两个组，对两个组都进行前测，在实验组实施实验处理，在控制组用普通的方法，两个组都进行后测。特点：保证了实验组和对照组的均衡性和样本大小的一致性，是实践中被广泛运用的一种设计方法。基本模式：RS1(01–X-02)RS2(03--04)

（实际它既是对不等组前后测设计实验的一种扩展形式，也是对单组前后测设计实验的一种修正形式。）如《HiHiLo对国家女子中长跑运动员神经反应能力影响的实验研究》[天津体育学院学报，2006，(1)]52

为了探讨HiHiLo（高住高练低训）训练模式对运动员神经反应能力的影响，实验以14名国家女子中长跑运动员为研究对象，14名运动员平均年龄(19.35±2.479)岁，运动员等级为国家一级及以上。采用随机分配法将她们分为实验组和对照组，实验组进驻低氧仓接受HiHiLo，而对照组不进驻低氧仓，但其它生活、训练条件两组基本相同。进行每周训练6天，休息l天，持续4周的训练。结果发现：HiHiLo训练对增强脑及神经系统的抗氧能力在观测指标上的确有显著或一定效果；HiHiLo训练模式对运动员复杂的神经反应错误率有一定影响，而对简单反应类型出错可能性不大，说明两组差异主要是由低氧条件引起的。53定义：等组前后测设计还可以扩展到有两个实验因子的等组前后测设计。即有二个实验组，一个组运用方法1-X1，另一个组运用方法2-X2。基本模式：RS1(01-X1-02)

RS2(03-X2-04)特点：这种设计实际上是对两种不同方法的对比研究。操作方式与等组前后测验设计基本相同，只不过不是实验组与对照组进行对比，而是两个实验组互相对比。如《LoHi和HiHiLo训练对女子赛艇运动员运动能力影响的比较研究》（体育科学,2005,(11)）双因素等组前后测设计（等组前后测设计的扩展）

54(2)等组后测设计

定义：这是与等组前后测设计类似，只是缺少前测验的一种实验设计方法。特点：随机选择实验对象，并分成实验组和对照组，对实验组实施实验处理，而在控制组运用普通的方法，对两个组进行后测验。基本模式：RS1(X-01)

RS2(02)（固定组比较设计的一种修正和扩展形式。）优点：随机抽样可以提高外部效度。并且由于没有前测验，既可以节省实验的人力和物力，又可以避免前测与后测之间的交互作用，进而提高实验的内部效度。局限性：不能对被试的缺失加以控制。（特别是控制组的被试。）没有前测也可能出现两组等同性的偏差。

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(3)多重处理设计

定义：是有三个或三个以上实验处理时的实验设计。（是双因素等组前后测实验设计的一种扩展形式。）特点：在研究具体问题时，当实验处理可能不止一个或两个，而有几种不同的处理方法(如程序化教学、常规教学等等)或水平(如大强度练习、中等强度练习、小强度练习等)时，为了确定不同的处理(x1、x2、x3……)对因变量的不同影响作用，就需要运用多重处理的实验设计。它有二种基本模式。

基本模式（1）：RS1(01-X1-02)

RS2(03-X2-04)

RS3(05-X3-06)

RS4(07-X4-08)

…………………

这是多个实验处理或水平分别施加给不同实验对象的一种形式。（多因素和多水平分别施加）如，研究不同的练习方法对弹跳力的影响。

56基本模式（2）:

RS1(01–X1-Y1-

…

-02)RS2(03–X2-Y1-

…

-04)………………

……

RS3(05–X1-Y2-

…

-06)RS4(07–X2-Y2-

…

-08)………………

……

这是多个实验处理或水平同时施加给同一实验对象的一种形式，又称为析因实验设计。（多因素和多水平同时施加）

优点：可以同时比较几种不同的实验处理因素和水平，从而提高实验研究效率，内外部效度较高。局限性：实验处理因素多，复杂程度较高，实施难度相对较大。

57例如：在无氧耐力运动训练中，要分别研究高强性间歇训练法和强化性间歇训练法对提高青少年运动员400米成绩的作用大小，同时又要考虑两种训练方法对运动员男女性别差异的影响作用，实验设计如下：

RS1(01–X1-Y1-02)RS2(03–X2-Y1-04)RS3(05–X1-Y2-06)RS4(07–X2-Y2-08)

其中，X1、X2代表高强性和强化性两种间歇训练方法，Y1、Y2代表男女两种性别。比较01和03，05、07可以分别检验男女各组实验前的等同性，实验后比较02和04、06

和08的差异可以检验高强性和强化性两种间歇训练方法对同性别运动员400米成绩的影响效果；并且还可以通过比较02和

06，

04和

08检验男女性别不同时，两种间歇训练方法对400米运动成绩的影响作用。58第三节实验组织与实施的一般程序实验组织与实施一般分为三个阶段：（一）实验的准备阶段1．选定实验研究课题，形成研究假设2.确定指导实验的理论框架3．明确实验的自变量及测试方法4．选择实验设计类型5．制定实验方案（二）实验的实施阶段（三）实验结果的总结评价阶段59陈述研究假设

确定自变量

选取样本

确定因变量及测量方法

明确控制变量

选择实验设计类型

实验的设计

实验程序的实施

收集、分析数据资料

撰写实验报告

进行重复实验或扩大实验

实验研究的一般程序示意图

60第四节实验法应用案例分析

案例一案例二案例三61

案例一田径运动技术心理定向——动作速度合成教学法之创新实验研究

[1][1]李振斌,王保成,周志雄.体育科学,2005,25(4):43~45.实验目的：为了探讨和创新田径运动技术教学理论与方法，有效提高田径运动教学训练质量。一、实验对象与方法实验对象为体育教育系学生，共76人。采用对比实验法：实验前测试了学生的运动素质和原始专项成绩。依据测试结果采用配对分组的方法将学生均衡地分为实验组和对照组。实验组采用专项动作速度合成教学法，对照组采用传统教学法。跳远教学实验从2001年2～7月；短跑教学实验从2002年9～11月；标枪教学实验从2003年3～7月。62二、教学实验设计（一）指导思想（二）教学步骤与方法三、实验测试与数据处理影片拍摄影片解析与数据处理

（以下结果与分析等其它内容的介绍略）63[分析]

该研究是典型的教学实验研究。研究者以体育专业体育系学生的跳远、短跑和标枪教学课为例，进行了长达3年的教学实践应用研究，提出了田径运动技术心理定向——专项动作速度合成教学法的理论与方法。实验研究中，采用了配对分组的方法将学生均衡地分为实验组和对照组，每组均为38人。实验组采用专项动作速度合成教学法，对照组采用传统教学法。这种实验设计属于等组前后测设计。其特点是：随机分组；实验组接受实验处理（专项动作速度合成教学法），对照组则不给予实验处理；两组均进行前后测。运用这种设计在操作时，除需遵循实验组与对照组的随机化原则和均衡性原则外，还要求对两个组进行前后测验的时间和内容都应该相同。64

这种设计的优点：由于利用随机分组分出两个等组，就可以控制“取样偏差”、“被试缺失”等因素对实验结果的干扰；都进行了前后测，便于作对照比较。如果在前后测之间这段时间内，有什么情况影响，或“成熟”、“测验”、“统计回归”等无关因素发生了干扰，则两组是相同的。

局限性：可能产生前测与实验处理的交互作用效果而影响外部效度。这里要特别说明的是：研究者对教学实验设计作了详细的阐述，对教学实验的指导思想、教学步骤与方法作了清楚的交代，因而实验研究的可重复性较好，具有一定的内部效度。但对测试指标的选择、后测的内容和时间没有作较详细的说明。由于教学实验历时时间长，对“竞赛效应”、“实验方法的扩散”等无关因素的控制难度较大，加上只有一个实验组和一个对照组，实验对象数量偏少，因而影响实验的外部效度。65案例二LoHi和HiHiLo训练对女子赛艇运动员运动能力影响的比较研究[2][2]高炳宏,王道,陈坚等.体育科学，2005,25(11):34.一、实验目的通过对13名优秀女子赛艇运动员5周LoHi(低住高练Livinglow-Traininghigh)和HiHiLo(高住高练低训Livinghigh-Traininghigh-TrainingLow)训练后相关生理、生化指标和运动能力指标的对比分析，探讨两种低氧训练模式对运动员运动能力的影响机制，为LoHi和HiHiLo这两种不同低氧训练模式在运动实践中的应用提供理论和实践依据。66二、研究对象以上海市赛艇队13名女运动员为研究对象，赛艇专业训练年限为4～7年。13名运动员被随机分为两组，即高练低住组(LoHi)7人，高练高住低训组(HiHiLo)6人。三、研究方法1.低氧训练计划和高度

LoHi组：即低氧训练+常氧专项训练，共5周，时间为2005年1月28日～3月lO日；低氧训练每周训练3次，每次l.5～2h；低氧训练时氧分压为15.4％，海拔高度相当于2500m，大气压为常压。

HiHiLo组：即低氧训练+低氧睡眠+常氧专项训练，共5周，时间为2005年1月28日～3月10日；低氧训练每周训练3次，每次1.5～2h；低氧睡眠每周6d，每天为晚8点至次日晨6点30分。低氧训练和睡眠时氧分压为15.4％，海拔高度相当于2500m，大气压为常压。每天低氧训练和专项时间安排：根据运动员训练需要，具体训练内容和计划制定，由低氧科研人员和教练根据需要共同完成。672.低氧训练内容与强度低氧训练的主要内容为陆上测功仪练习，主要包括：1)10km测功仪划；2)5km测功仪划；3)2km测功仪划。运动强度和量采取个体化的制定方法，主要根据运动员水平的高低和训练前运动员机能能力的测试结果来确定。强度主要以一般有氧耐力训练和有氧无氧混合性负荷为重点，血乳酸控制在3～5mmol，SO2在82％～90％。四、研究测试（一）实验测试流程与主要内容68（二）气体代谢和递增负荷运动能力测试1.运动方式2.运动强度的选择3.测试方法和仪器4.测试指标与方法（三）无氧代谢能力的测试1.运动方式2.测试指标（四）专项运动能力测试1.测试项目2.测试指标（五）低氧仪器设备（六）数理统计

（以下结果与分析等其它内容的介绍略）69

[分析]

该研究以上海市女子赛艇运动员为实验对象，把13名女子运动员随机分为两组，即低住高练组(LoHi)和高住高练低训组(HiHiLo)。并分别接受两种不同的低氧训练（自变量），实验后测试了相关指标进行对比分析，以观察实验结果（因变量的变化），验证实验假设。这种实验设计属于双因素前后测设计。它是等组前后测设计的扩展，其特点是被试随机分配，有两个实验处理（自变量），两个实验组都接受实验处理，都有前后测，这有利于对两种不同实验处理进行对比研究。操作方式与等组前后测设计基本相同，只不过不是实验组与对照组进行对比，而是两个实验组互相对比。本例中LoHi组与HiHiLo组进行对比分析，探讨两种不同低氧训练模式对运动员运动能力的影响机制。70

这种设计的优点：由于利用随机分组分出两个实验组，就可以控制无关因素对实验结果产生的干扰；都进行了前后测，便于作对照比较，因而实验的内部效度较高。该研究严格按照了实验研究设计的方案组织与实施，对实验方案作了清晰的说明，特别是对被试分组、自变量设置、观测指标确定以及无关变量的控制等方面作了详细的阐述。使用了先进的仪器、设备和科学的技术手段。

局限性：可能产生前测与实验处理的交互作用效果而影响外部效度。是否由此能推论出二种低氧训练模式可以在普通青少年运动员中推广也需要进一步论证。71案例三女大学生心血管功能对健身运动处方锻炼的