第十讲实验设计演示文稿

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视崖实验 吉布森和沃克
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（三）实验法分类与常见设计模式
1、根据实验操纵与控制的严密程度，分为 真实验和准实验。
真实验是指实验条件控制得比较严密的实验。准实验 是指由于实验条件限制，所控制的无关变量不如真实 验设计那样严密的设计。“准”即“类似于”、“接近 于”之意。
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实验组与对照组
概率抽样 随机化 配对
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实验法中的符号
X：表示研究者所操纵的实验变量；
O：表示观察分数或测量分数； R：表示受试者是随机选择和随机分派到各组；
…：表示由虚线所隔开的各组研究对象之间不相等； —：表示由实验所隔开的各组研究对象之间不相等； 由左至右：表示时间次序或先后；
除自变量和因变量之外，一切对实验结果产生 影响的变量，又称为控制变量。
来源及其内容
实验过程—顺序、前后测、时间、场地等 研究对象(往往是学生)—成熟水平、身心特征、性别、知识基础、个
性等
研究者(往往是教师)—教师期待、行为、个性等
统计因素
实验设计—自变量与因变量不合理
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2）无关变量的控制方法
第十讲实验设计演示文稿
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（优选）第十讲实验设计
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一、教育实验研究的基本概念 二、教育实验研究的基本类型 三、教育实验研究的设计与实施 四、教育实验研究的效度
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一、实验的概念
综合分析的思想 1、几个经典实验 1）斯金纳的刺激-反应实验
其他定义：处理
前测后测
变量 ——因变量
自变量——实验变量
控制变量
无关变量
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操纵自变量
1）自变量的含义
研究者要操纵的变量（变化的措施、条件/原因变量）
2）对自变量的要求
●自变量与现存的变量有本质的区别以及显著的差异。 ●自变量可以操作，即研究者可以进行操纵。 ●自变量可以观察，即人们可以观察到自变量的变化。
时间相同。
(2)具体实验步骤: 第一次实验：高一（2）班为对照班，用6分钟讲解实验的内容、方法、
步骤，然后给学生25分钟自己动手做实验；高一（3）班为实验班,实
施前,先让学生看有关实验内容的录像(6分钟),看录像时,对不清除的内容定
格பைடு நூலகம்适当讲解,同样给学生25分钟做实验. 30分钟后,两班进行测试,并发下调查题,考完后,两个班的卷子大乱,流
消除法；随机法；“盲被试”；统计控制； 纳入法；配对法等
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教育实验的基本原则
基本原则：“最大最小控制原则”，意思是 使实验变量产生最大变化，使其他干扰的变 量与误差产生最小的影响。
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教育实验的结构示意图
操纵
控制
其它因素 无关变量
自变量
被试
观测
因变量
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（三）所罗门四组设计
G1 O1 X O3 （实验组）
G2 O2 — O4 （控制组）
G3
X O5 （实验组）
G4
— O6 （控制组）
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（四）因素设计
因素设计——包含两个或两个以上的自变量， 并且自变量之间会发生相互作用 。
例：一名教师想了解两种不同的教材的教学效果， 一种新教材，一种旧教材（或江苏版；人教版）。 参加实验的学生能力各异，新旧教材对不同能力 水平的效果也可能不一致，也就是说教材类型和 能力水平可能产生交互作用。
件……
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（一）仅施后测的实验设计
G1 X O1 （实验组） G2 — O2 （控制组） 问题：这个进步是否由实验导致的呢？还是原 来这个班整体的作文水平就要略高于对照班？
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（二）前测—后测实验设计
G1 O1 X O2 （实验组） G2 O3 — O4 （控制组） 问题： 前测可能带有暗示作用，干扰实验效果。
自变量数目太多； 自变量水平间隔太小或太大
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（3）观测因变量
1）因变量的含义 2）因变量的观测 观测什么：可能的因变量：认知（成绩）、 情绪（心理
状态）、 技能（动作、心智）
如何观测： 观测的方式、过程、评定标准等
幻灯片 6
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（4）控制无关变量
1）无关变量的含义
2、根据实验自变量的个数，分为单因素设 计和多因素设计。
单因素设计是指只有一个实验自变量的实验设计。多 因素设计是指有两个或两个以上的实验自变量的实验 设计。
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3、根据接受实验群体的组织形式：单组设计、双组设计、循环组设计。
单组设计是指实验对象只有一组的实验设计。双组设计是指实验对象为两个组，一 个组为实验组，一个组为控制组。循环组设计中实验对象有多个组，各个组要轮换 成为实验组。
M1
M2
G1 O1 G2 O2
G3 O3 G4 O4
G5 O5 G6 O6
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准实验设计
准实验研究指实验直接运用于自然环 境或对象，而不是随机或配对安排被试。
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例：一项关于多种教学方法对生物考试成绩影响的实验研 究
平行班（4个班） 查阅： 1、班级中，男生和女生的比例是否大致相当。 2、上一年期末的成绩，1、2、4班大约相同，3班略高。 3、尽管现在的学校大部分不是按学生能力分班，但是其中
2、确定变量 自变量:电化手段与传统教学手段 因变量:教学效果
无关变量:教师、环境、测试内容、评分标准、时间、学生基础、学
生性别等
3、选择实验对象
高一两个班，男女生比例一致，学生背景、基础相似
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4、实施实验 (1)控制无关变量:同一教师执教；环境一样；测试、评分标准相同；
4、根据因变量的观测安排：后测设计、前后测设计等。 后测设计就是对被试在实验之前没有进行测量，仅在实验之后进行测量的
实验设计。前后测设计是指在实验之前和之后都对被试进行测量的实验设 计。
5、根据实验课题覆盖范围的大小：单科单项实验、综合 实验和整体实验
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教育实验举例
（一）单组实验实例
（3）无关变量：前后测 3、确定实验对象和样本：某小学五年级2班全体学生50名
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4、实验实施 （1）时间1个半月，周日为活动日。（2）家长会，对
被试和家长的同一要求。（3）活动后被试要写日记， 作文（二次活动后）（4）通过问卷前后测 发出问卷 50份，收回41份；（5）部分家访、学生谈话
随机选择工 人参与实验 等；实验对 照组
随机选择学 生；使用对 照组
？
是 是 不确定
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2、定义
定义：设计一个能够反应研究对象本质特征的情境，并使研 究对象尽量不受实验变量意外因素的干扰，然后对其施以处 理，以观察研究对象某种特性的变化，从而检验实验处理与 研究对象该某种特性之间的因果关系假说。
案例：小学高年级儿童“家庭一日小当家”活动实验研究 1、研究问题与假设 问题：探寻儿童家庭品德教育的有效途径
假设：儿童承担家务劳动有助于儿童品德素养的提高。 2、确定变量 （1）自变量
“家庭一日小当家”：当一天家，买洗菜、做饭、洗碗、整理房间、服侍长辈
（2）因变量（哪些、如何）（1）内容：家庭劳动教育（认识、情感、行 为）、照顾孝敬长辈（认识）、花钱（认识）（2）：观测方式：问卷调查、 辅以观察、访谈；（3）评价标准：等级
指导，实验班老师指导：教师师范、引导幼儿观察、想象、创造、启发、交流等。 （3)后测：两个半月的实验后后测。方法如前测，增加独创性指标。
5、实验结果：实验班在三项得分上高于控制班，有显著差异。
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（三）轮组实验案例
课题：电化手段在生物学实验教学中的应用
1、提出假设:电化手段有助于提高实验教学效果
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几种经典实验的比较
经典 实验 斯金 纳箱
霍桑 实验
哈佛 实验
科勒 实验
因果 前测 假说
自变量/处 理
证明 修正
没有灯光-声 响的学习成 绩
通常照明度 下的产量
灯光-声响 照明度
证明 平时成绩 期望
证伪 没有顿悟 饥饿
因变 量
学习 成绩
对照组
可重复
与外界隔绝 是 普遍白鼠
产量
学习 成绩 顿悟
3）自然成长因素 4）突发历史事件 5）实验性死亡 6）对照组的污染（溢出） （7）前测影响 （8）实验效应等
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二、实验设计
广义：实验设计是为指导实验而预先做的计划；
狭义：实验设计是确定、安排在实验中建立某些 变量所用的结构；
实验法的适用论题：
适用于范围有限、界定明确的概念与假设，并用 于检验假设。
水批改,得到成绩.
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第二次实验:处理方式相同,只是实验班和对 照班对调.
4.实验结果分析 两种教学手段的教学效果比较,具有显著性
差异.
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例：创建自主型作文教学模式 假设：自主性作文教学模式对学生作文水平的
影响 自变量：教学模式 因变量：作文水平 中间变量：学生能力、学生兴趣、教学实施条
同一横行的X或0：表示这些X或0是对同一组受试者的 实验处理。
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（二）常见问题及设计逻辑
（1）判断某种现象是否存在，某个因素是否起作用。 （例如顿悟实验、视崖实验）
作用X---被试O-----反应Y（1……n) Y与X关系？ （2）确定某一种因果关系的假说是否成立。 （皮革马利翁实验） （3）寻找影响某种事物发生或变化的因素。 自变量：T C E(学习成绩提高的三个影响要素）
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3）如何操纵自变量
●一是要使自变量发生合乎实验要求的变化。通常有两种 变化，一种是从无到有的变化。二是在“有”的基础上，
在形式上、层次上的区分。
●要把自变量具体化为几个可以操作的教育方案，并且加以 实施。
思考：在教育研究中，诸如学生特征因素能否操作？
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★选择自变量时需注意避免： 自变量过于含糊； 自变量无效；
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（一）实验设计的主要内容
确定实验变量
实验变量
可能的水平
1、教学组织的类型
A、组的教学
B、班级教学
2、知识类型
A、口头
B、图表
3、教学形式
A、讲座
B、小组讨论
C、个体化教学
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前测与后测
前测——在实验之前对被试进行测量或测验； 后测——在实验处理后进行的测量或测验。
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2）霍桑实验（梅奥等） 从经济人到社会人 3）皮革马利翁效应 4）科勒的顿悟实验 （对刺激反应原理的 否认，否定一个因果 关系。
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思考下这些实验设计的共同点和不同点
（1）因果关系的假说 （2）前测。（如何判断实验的效果？） （3）实验组与对照组。 （4）概念的可测量程度。 （5）实验的可重复度。
创性） (3)无关变量：两名教师均为中专毕业的中青年教师。 3、实验对象和样本：某幼儿园大班幼儿一个班为实验班，另一班
为控制班。
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4、实施： （1）前测：让两班学生自由玩耍雪花片，教师只介绍游戏材料名称，进行创造意
识和作品复杂性方面的观察、记录、评分，两班无显著差异。
（2）教育实验：控制班和实验班每周玩塑料片的时间、数量相同，控制班教师不
3、实验控制 思考：在普遍教室里就可以观察小学生的学
习成绩对教师成绩的反应？ 斯金纳箱如何做到的实验控制？ 霍桑实验如何做到？
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4、实验干扰因素
坎贝尔和斯坦利，1963概况：
1）不等组（实验组与控制组在变量上不相等）。
2）选择偏好。（分组时可以采用自愿报名方式吗？
5、实验数据分析与实验报告撰写 实验结果：“家庭一日小当家”活动与学生的品德素养
提高之间有因果关系，是对学生进行家庭品德教育的 有效途径。
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（二）等组实验实例
实验课题名称：结构游戏对改善幼儿认知结构的作用
1、假设：“结构游戏能改善幼儿的认知结构”
2、确定变量
（1)自变量：教师有计划指导塑料雪花片结构游戏 (2)因变量：儿童的认知结构（创造意识、作品复杂性、作品独
假设：新旧（或不同版本）教材对不同能力水平高中生
语文学习成绩的影响
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实验设计：
教材（自变量M）
M1
M2
自变量A 高 高能力被试者20名 高能力被试者20名 因变量
能力水平 中 中能力被试者20名 中能力被试者20名 学业成绩
低 低能力被试者20名 低能力被试者20名
高A1
中A2
低A3