实验的基本模式

第二节实验的基本模式一、实验模式设计的基本要素在实验模式设计时经常需要考虑三个基本要素：（一）变量实验设计中包括三类变量：实验变量，即自变量。

它是由实验者设计安排的，人为操纵控制的，有计划地变化的实验情境或条件因素。

反应变量，即因变量。

它是随着自变量的变化而变化的，是实验者需观察、测量、计算的变化因素。

无关变量，即干扰变量。

它是除实验者操纵控制而有计划地变化的实验变量之外，另外一些影响反应变量变化的其他干扰因素。

它使实验者无法对所得的结果做出正确的判断和解释。

实验的基本操作就是研究实验变量对实验对象施加作用之后。

实验对象产生怎样的反应变化，从而了解实验因素的作用。

通常使用如下符号表示：O——实验对象，X——实验变量，Y——反应变量的测量结果，XO——实验因素X对实验对象施加作用，C——整个实验结果。

（二）事前测验与事后测验在实验因素未对实验对象施加作用之前，事先对因变量进行测量，即事前测验，其结果通常用Y0表示。

在实验因素对实验对象施加作用之后所进行测量，即事后测验，其结果用Y表示。

（三）实验组与控制组利用随机取样或测量配对选择而形成的两个条件相等的样本组，其中一组接受实验因素的作用，即实验组，用O实表示。

另外一组将不接受实验因素的作用，只作为比较标准，即控制组，用O控表示。

根据实验的目的要求不同，教育传播实验最常用的模式有三种，即单组实验模式、等组实验模式和循环实验（或称轮组实验）模式。

二、单组实验单组实验，是指同一实验因素X，只对同一组（或一个）实验对象O施加作用，然后测定对象所产生的变化，以确定实验因素的效果如何。

单组实验通常采用前测与后测比较的方法来研究实验因素的效果。

在未进行实验处理之前，先进行一次测量（称为前测），其结果为（Y0），在进行实验处理（X O）之后，再进行一次测量（称为后测），其结果为（Y），则整个实验结果C＝Y－Y0，其操作过程可用表4-1表示。

三、等组实验以两个或两个以上条件相同的实验组（等组）为实验对象（O1和O2，O1＝O2），使之分别接受不同的实验因素的作用(X1和X2)，然后将各个实验因素所产生的效果加以测量和比较。

实验操作过程可用表4-2表示。

等组实验操作也可用公式表示为：等组实验最重要的条件是各组必须尽量相等，即要符合O1＝O2的条件。

相等的含义是指除实验因素外，所有能影响实验的其他因素，实验对象的原有水平必须基本相同或相等。

为了选择等组，通常采用两种办法：1．随机取样法这是利用随机取样方法，从总体中随机抽取两组数目相同的样本分别作为实验组和控制组。

2．测量配对法这是在进行实验前，先把实验对象进行一次测量，并把测量结果按分数多少的顺序排列好，然后再按顺序位置，以如下方法把对象分派到两组去。

这样的分组，不会使某一组占有特别的优势。

这类设计模式的特点是：⑴克服了对象选择的干扰；⑵两组都有前测和后测，有（Y1－Y10）和（Y2－Y20）之间的对照，这样，由于时间、对象的成长和测量工具等干扰因素的影响是相同的，因此这类设计的内在效度有了显著提高。

四、轮组实验有时候因受到许多条件的限制，无法对实验对象进行随机抽样处理，也无法进行测量选择分派。

在这种情况下，则可以采用轮组实验法，即把各个实验因素轮换作用于各个实验组，而各实验组条件并不均等；然后，根据各个实验因素作用所引起的变化总和来决定实验结果。

如表4-3所示：实验结果为分别比较X1、X2、X3各因素的作用效果之间的差异情况，即比较C1－C2或C2－C3或C3－C1之间是否存在差异。

这种轮组实验，不仅使每个实验因素在各组中循环作用了一遍，而且在实验次序的每一个地位上也都循环了一遍，这就不至于使某一个实验因素由于总是排列在最先、最后或中间而受到有利的或不利的影响。

通常在教育技术实验研究中，实验对象常是两个条件不同的班，而实验因素是两种不同的教学方法（或运用不同的媒体），则可以采用如下表4-4所示的简化模型：实验结果C＝C1－C2。

这种实验法具有如下优点：1．不要求各组均等，因而省去了均等组别的麻烦；2．在实验过程中，各实验因素对实验对象的作用次数增多，平均效果正确性可增长；3．无关因素的影响机会与次数相同，可以减少无关因素的影响。

第三节实验变量的操纵控制和测量一、实验变量控制和测量的基本内容实验操作中包括对实验变量（自变量）、反应变量（因变量）和干扰变量三类变量的控制和测量。

实验者应有效的操纵实验变量，努力控制和排除无关变量，尽量降低对反应变量测量的误差，以提高实验的效度。

实验者对三类变量的控制关系可用图4-3表示：在实验设计中，变量的控制包括如下几个方面。

（一）对实验变量的有效操纵对实验变量有效操纵的原则是要有系统的变化，而且变化的差异要尽可能大。

因此，通常在实验设计时选择两个极端值，或取其最佳值，或选择几个具有代表性的值作为实验刺激的条件。

例如，以教学方法作为实验变量时，则两种（或两种以上）教学方法应有显著的不同，实验才能取得成效。

又如，若以媒体的刺激量或刺激持续时间作为实验变量时，则要把刺激量或刺激持续时间分成几个等级，每个等级之间应有显著的不同，并且最好是包括有极端值的情况，即完全没有刺激或刺激时间为零的情况。

（二）对无关变量干扰的控制在实验过程中，有许多无关因素干扰实验过程，影响实验的结果，这些干扰因素，根据其显现的状态可分为两大类：外扰变量。

这是指除了预定的实验变量之外，一切可能影响实验结果的、可以明确辨认的外在因素，如受试者的年龄、性别、身体机能（视力、听力）等。

中介变量。

这是指除了预定的实验变量之外，可能对实验结果发生作用的内在因素。

它不能直接被观察辨认，只能凭个体外显行为的线索去推知这种干扰的存在，如受试者的动机、性格、态度等。

控制这些干扰因素的原则是使干扰因索保持不变，或使其达到最小的变化，或者将其排除出外。

（三）减低测量误差实验因变量的变化情况是通过测量工具来测定的。

测量方法包括有心理测验、问卷、量表、测验试题、各种反应仪器等。

但是，任何工具都不可能做到百分之百的准确，因此设计时就需要合理选择、设计和正确使用测量工具，如问卷设计的合理性，测验试题设计、评分标准的掌握，反应仪器灵敏度的调整等等，都应尽量使误差降到最低限度，以减少测量误差对实验结果的干扰。

二、变量控制的目的在于提高实验效度实验效度是指实验的准确性和代表性。

实验效度是影响着实验设计、实施、解析、推广、评价等工作的重要因素，它是衡量实验成败、优劣的关键性的质量指标。

实验效度是由内在效度和外在效度两部分构成。

内在效度决定了实验结果的准确性，影响到对实验结果的解释。

外在效度则直接影响实验结果的可推广性。

（一）实验的内在效度这是指实验方面的准确度问题，即实验设计能否有效地控制变量，以使研究者能够清楚地解释所得的实验结果。

如果一个实验设计，除了研究者所控制的实验变量外，还有其它变量也影响反应变量的变化，使研究者无法正确解释所得的实验结果，则该项实验设计的内在效度就很差。

在进行教育技术实验研究中，影响实验内在效度的因素主要有：1.时间由于实验周期较长，除了实验变量之外，一些未经控制的因素会在较长的实验过程中介入，从而引起实验结果的变化。

2.对象成长在实施实验的过程中，受教育者可能会产生生理上或心理上的变化，如成熟、自信心的增强等，从而使实验结果发生变化，而这种变化并非是由实验变量所导致的。

3.测验动机当学生知道自己是在参加实验，是被研究的对象时，往往会产生一种特殊的心理反应，他对实验变量的刺激就有了一种准备性的动机。

另外，进行多次重复性的量度时，受试者也就有了心理的准备，即使对同一个问题，往往第二次的口答反应“自动”地与第一次不同，而这种差别不是来自实验变量的刺激，而是由测验动机所引起的。

4.对象的损耗由于某种原因，受试者没有“合作”，例如问而不答，试卷没有交，中途缺席等现象都可能影响统计的结果。

5.测量的误差进行测验时，试题设计不当，评卷者对评分标准掌握的程度，评卷人的心理状态与动机等，都直接影响到实验的准确性。

(二）实验的外在效度这是指实验结果的可推论性，即代表性问题，表示实验结果是否适合于推广应用，能否做到对同类事物现象作解析、预测和控制。

如果实验结果只适用于某一范围（如年级、学科、性别等）而不能推广到其他同类事物现象，则表明其外在效度比较差。

通常影响外在效度的主要因素有：实验情境的过分人工化受试对象缺乏代表性测量工具选择的特殊性在进行教育技术实验设计时，必须考虑要使实验设计达到两方面的要求。

第一，要能有效地控制实验情境，安排好实验变量，控制其他可能发生影响的干扰因素，保证反应变量的变化，确实是由于实验变量变化所产生的。

第二，要考虑到实验研究的结果能推广应用，能对同类事物现象进行解析、预测和控制。

因此，在实验设计时，都必须考虑如何提高实验效度的问题。

为了提高实验的内在效度和外在效度，在实验过程中，通常采用如下的一些方法来控制干扰因素。

1.恒定法即在设计实验时，为了将可能影响结果的干扰因素排除在实验条件之外，可使之保持恒定。

例如，实验者考虑到某一实验结果，会受学生年龄的影响，因而可采用在单一年龄区间（如19—20岁）内进行实验，以排除年龄因素的影响。

但是，从实验研究的价值来看，使用恒定法后所得的研究结果缺乏普遍的推论性，因而其外在效度是较低的，故在实验设计时，恒定法并不常用。

2.纳入法这是把影响实验结果的某种干扰因素也当作自变量来处理，同样安排它作系统的变化，并且观察、测量、记录和分析行为反应与这一因素的关系。

例如，研究某种教学媒体对学生理解知识所产生的影响时，如果考虑学生的年龄对于媒体所传递的信息的感知能力有所影响，则在实验设计时，把受试者的年龄因素包括在内，当作自变量处理。

把学生按一定的年龄区间分组受试，这样所得的研究结果其外在效度便可提高。

3.平衡法即利用数学概率原理，将参加实验的受试者用随机抽样与随机分派的方式进行分组，通常的办法是先用随机抽样的办法（可用编号抽签决定，或使用乱数表决定），在总体中先抽取受试样本，然后再用随机分派的方式，把样本编入实验组与控制组内，或分派到各个不同的实验组内，使各组受试者所具备的各种干扰因素机会均等，互相平衡而抵消，这就不致产生系统性的偏差。

在理论上，这种方法是唯一能有效地控制所有无关变量干扰的方法。

4.循环法考虑到受试组个人条件因素会对实验结果产生影响，在设计时，可把同一受试组接受几种实验处理，每个受试者都重复接受几种不同的实验条件。

在各种实验条件之下，受试者个人条件因素基本不变。

这样可以认为受试者个人条件因素对各个实验处理结果的影响机会均等，从而排除了干扰。

上述轮组实验就是循环法的体现。

三、实验反应变量的测量在教育技术研究中，总是要涉及到许多反应变量的测量问题。