第六章 教育实验研究 四川文理学院 范元涛

知识点回顾 一、教育观察研究概述 发展历史、含义与特点、分类、基本流程、评价 二、教育观察研究记录方法 描述记录法、取样记录法、行为核对法 三、教育观察信度及效度评价

本章学习内容 一、教育实验研究概述 历史追溯、含义与特点、构成要素、基本流程、优缺点评价 二、教育实验的基本类型 三、教育实验设计的模式与步骤

学习目标 1.了解教育实验研究的发展历程； 2.理解教育实验研究的含义与特点； 3.掌握教育实验研究的基本流程； 4.熟悉教育实验研究的模式与步骤。

第一节教育实验研究的概述 一、教育实验的历史追溯 科学实验萌芽于人类早期的生产活动，16世纪开始成为独立的社会实践形式。 伽利略（1564-1642）第一个将实验作为研究自然科学的一种必要方法。 培根（1561-1626）制定了实验方法论原则而被誉为“实验科学始祖”。

教育实验的发展沿承了两条线索： 1.从自然科学实验经由心理学而引进教育领域。 物理学—生物学—实验生物学、实验心理学—实验教育学。

以人作为研究对象始于19世纪上半叶。 德国约翰内斯·缪勒----研究脑的机能 法国医生布罗卡----发现了言语中枢 德国冯特----莱比锡大学心理实验室 20世纪初形成对教育问题进行实验研究的潮流----实验教育学派。 德国梅依曼和赖伊----首次提出了“实验教育学”的名称。

2.从一般教育活动的本身分化发展而形成的教育实验 1768年裴斯泰洛齐创办“新庄”实验学校 1840年福禄培尔创办幼稚园 蒙台梭利----幼儿之家 杜威----芝加哥实验学校

陶行知---乡村师范教育实验 晏阳初---平民教育运动实验 梁漱溟----乡村教育改革实验 斯金纳----程序教学实验

二、教育实验的含义与特点 （一）含义 教育实验研究方法是研究者按照研究目的，合理地控制或创设一定条件，人为地变革研究对象，从而验证假设探讨教育现象因果关系的一种研究方法。 尝试分析关键词

研究目的---验证假设或探讨因果关系 控制或创设一定条件----无关变量 人为变革研究对象----操纵自变量 探讨因果关系----自变量与因变量 合理地----精确与严格 ----考虑实验对象

（二）特点 1.以假设为前提 教育实验研究具有预见性，主要体现在它能对事物之间的因果关系进行推测并通过研究加以验证。 “小学美术深入尝试教学法培养学生创新能力的实验” 12

2.因果性 因果联系的条件 第一，共变关系，即 A变B也变。如果A变B未变，则不能肯定A是B的原因。 第二，时间顺序，即A在B前变，或与B同时变化。如果B先于A变化，则也不能肯定A是B的原因。 第三，控制原则，必须在排除A之外的一切可能对B发生影响的情况下，才能确定A是B的原因。

3.变革性和控制性（干预性） 教育实验法需要主动操纵、控制实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。

4.可精确记载实验的结果 教育实验对实验的条件和结果可以对其进行精确化、数量化的记载和分析，这是其它教育科学研究方法所不容易做到的。

5.实验本身具有教育性和发展性 （1）教育实验工作者的角色：实验的设计者、组织者、 实施者，教育者。 （2）教育实验更多地是在真实的社会环境和学校环境 里进行的，这种真实的环境本身就是一种教育情境和教 育手段。 （3）教育实验既要确认教育现象之间的因果联系，即 旨在求真，又要探索有效的教育内容、教育方法、教育 途径，即旨在求善。

6.可重复验证实验的结果 同一实验研究，不同研究者在同样的实验条件下，可以在不同地区、不同单位获得同样的实验结果。 特点完结

再来看另一种含义界定 教育实验是指实验者在观察和调查的基础上根据某种设想（假设），控制一些变量（无关变量），施加一定的实验因素（操纵自变量），有计划的进行教育实践活动，利用测量和统计的方法以权衡实验所得的结果（测定因变量），从而得出准确可靠的结论的一种科学研究方法。

思考 你是否能够概括出教育实验的构成要素？ 即构成一个教育实验研究行为的最基本的成分

三、教育实验研究的构成要素 （一）实验研究假设 （二）自变量 （三）因变量 （四）无关变量

（一）实验研究假设 指的是教育实验研究中对所要研究问题的现象、过程、本质或原因的一种理论解释，假定性说明。 假设：小学美术深入尝试教学法可以提高学生的创新能力

（二）自变量 又称刺激变量 是引起或产生变化的原因，是研究者操纵的假定的原因变量。 “小学美术深入尝试教学法培养学生创新能力的实验” 自变量为 ？

按照自变量的性质，可分为刺激变量和机体变量两类。 刺激变量可以是来自外部环境的能量变化，也可以是来自个体内部的生理变化。 机体变量：主要指个体的生理特征，如性别、年龄、身高、体重等。

（三）因变量 又称反应变量 是受自变量变化影响的变量，是自变量作用于被试后产生的效应，是研究者要测定的假定的结果变量。 因变量涉及研究的最终结果，因此如何选择最佳的因变量和如何精确地测量它的变化成为最主要的问题。

思考 “小学美术深入尝试教学法培养学生创新能力的实验” 因变量为 ？ 创新能力如何测量？

（四）无关变量 又称控制变量 是指与特定研究无关的非研究变量。 无关变量会不会影响实验结果？ 除了深入尝试教学法会影响学生创新能力，还有哪些因素？

小结：教育实验研究 教育实验者 排 除 操纵 测量 无关变量 实验对象 自变量 反应变量 Y X O

四、教育实验研究的基本流程 （一）准备实验 （二）实施实验 （三）总结与评价实验

（一）准备实验 1.确定研究课题，明确实验目的 2.设计理论框架，形成实验假设 3.分解实验变量，进行实验设计 4.编制测量工具，选择统计方法 5.预设实验过程

（二）实施实验 按照实验设计展开实验； 采取有效办法，消除无关变量的影响； 搜集实验数据和实验材料； 随时观察和测量操纵自变量所产生的效应。

（三）总结与评价实验 1.分析实验数据 对搜集到的数据进行统计，必要时需要绘制统计图表；对数据进行因果分析，以此来肯定或否定实验假设，得出科学理论。 2.撰写实验报告----展示成果

附：实验报告的结构 1.题目 要具体、简明、有个性，避免笼统抽象。题目要与实验的课题相符，反映实验的中心思想和主要内容；要指出实验研究的自变量，如”拼音识字、提前读写”实验报告；有时还要指明因变量，如“发现法教学在促进学生思维能力发展中作用的实验研究”，这一题目既指明了自变量——“发现法教学”，也指明了因变量——“学生的思维能力发展”。

2.署名 3.前言 说明该项实验的目的、意义及课题的产生过程。若实验是探讨过去尚未解决的问题，扩展以前的工作，在引言中要把以前的工作简要地介绍，以便与本实验衔接。若课题来自实际工作提出的问题，引言中要对实际工作问题进行介绍。

4．介绍研究方法 这部分主要说明实验设计，其中包括：实验对象的选择与分组、实验设计的类型、无关变量的控制，实验中用于教学和测量仪器、材料、量表、观测指标及实验程序等。

5．实验的结果与分析 这部分主要是以原始资料为依据，通过对这些资料的分析，揭示被试在实验变量作用下发生的变化以及产生这种变化的原因，阐明事物间关系。要写得论据确凿，逻辑严谨。

6．讨论 在这一部分中，需要将所做实验的作用、价值以及需要进一步研究的问题写出来。 7．结论 结论部分要求说明本实验的结果证实或否定了什么，一般以条文形式用简短的文字表达出来。对实验中存在的问题，也应客观地作小结

8.参考文献 9.附录 是附在实验报告的文后。实验中一些重要的材料和统计图表，在实验报告中未能全部引用，如有必要，可列在附录中。

五、教育实验研究的评价 1.教育实验法的优点 能确立因果关系，认识事物的规律 能重复验证，结果客观、准确、可靠 能对变量控制，提高研究的效度 能为理论的构建提供佐证和说明 严密的逻辑性是其他方法难以比拟的。

2.教育实验法的缺点 由高度控制带来的“失真” 由实验人员和实验过程带来的副效应 可能会受到法律和伦理道德的限制 现有测量工具仍无法十分精确的测量教育情境下的复杂行为

由实验人员和实验过程带来的副效应 罗森塔尔效应： 霍桑效应： 实验人员的期望对实验效果的影响 被试因知道自己参加实验而引起的积极性提高，发挥或表现出较之平时更佳的水平。

约翰·亨利效应： 对比组师生对实验组实验措施的暗中模仿或“较劲”，导致实验组与对比组在实验处理上的区别模糊不清 成熟效应： 被试身心发展会随时间的推移而逐渐自然成熟

3、实验与调查、观察有何不同？ 调查 ——对已经发生的事实和现象的考察。 观察 ——对正在发生的现象进行考察， ——是在自然发生的条件下，在不干预和不控制对象的情况下，通过人的感觉器官（科学仪器）感知客观世界的事物。

实验 ——是在人为地造成、控制或改变对象状态和条件下考察对象。也就是说，实验是在变革中去认识客观世界的，因而更加充分地体现了人的主观能动作用。

第二节 教育实验的基本类型 （一）按实验进行的场所来分 1.实验室实验 2.自然实验 44

1.实验室实验 实验室实验，是在实验室内或模拟生活环境、高度控制的实验场地操纵自变量，控制无关变量，探究自变量与因变量的关系的研究。 优劣分析

2.自然实验（现场实验） 它是指在真实的教育背景和教育环境下，根据预定的计划，有意识的引起或改变所要研究的现象，以对其进行观察和分析。 优劣分析

（二）按对实验控制的程度来分 1.前实验 2.准实验 3.真实验

1.前实验 如：一位语文老师深感学生作文言之无物，于是设计了“情景作文”方法在班上试行，经过一段时间后发现学生作文质量有较普遍的提高。 前实验，指在完全自然的条件下，非随机分配被试，无控制组，不对无关变量进行控制的实验。 如：一位语文老师深感学生作文言之无物，于是设计了“情景作文”方法在班上试行，经过一段时间后发现学生作文质量有较普遍的提高。

2.准实验 准实验，又称半实验，指无法对被试进行随机取样，只能对一部分无关变量进行控制，自变量有时无法有效地加以操纵的实验。

准实验案例 某老师相信学生把他们课堂上所学的内容向其他人说明或解释时，他们会掌握更多的内容。于是，该教师选取6年级自己所教的2个班级，这两个班级在各方面的条件大体相同，其中一个班作为实验班，这些学生向他们的父母解释一些事先确定的，在学校中所学的数学概念和计算程序。另一个班作为控制组，学习同样的内容，但不向他人解释。之后两班都针对所学内容进行测验，考察向父母解释是否可以提高学生的学习效果。

3.真实验 真实验又称标准实验。真实验需要随机指派实验对象以形成两个或多个同质的组，以便进行组与组之间的比较，需要进行前测和后测，以便对自变量作用的前后效果加以比较，需要对实验的条件和情境加以控制，以便将自变量的作用与其他因素的影响区分开来。

优劣对比分析 研究对象无随机分配，无关变量无控制或控制不严格，实验结果的精确性较低。 前实验 准实验 真实验 前实验 准实验 真实验 研究对象随机分配，无关变量控制严格，实验结果的精确性较高，具有较好的内外效度。 真实验的局限：适用范围非常有限。

（三）按实验的研究目的来分 1.探索性实验 2.验证性实验 53

1.探索性实验 探索性实验，这类实验要探明造成某种现象的原因究竟有哪些，或者操纵某些条件会引起什么效果。它的特点是因素多，常将许多可能影响结果的因素组合在一起，进行比较、筛选、更新，实验规模小，对实验精度的要求也不高。 如：中学生网络成瘾的原因探索

2.验证性实验 验证性实验，指用同一方法再一次进行的实验，既包括仿照他人曾作过的实验重复实施，也可是对自己所作过的实验的第二轮重复实验。 如：验证造成中学生网络成瘾的主要因素是缺乏关爱和成就感。

（四）根据实验的面向分 1.单因子实验 2.多因子实验

1.单因子（素）实验 实验中只有一个影响因素，或虽有多个影响因素，在安排实验时，只考虑一个对指标影响最大的因素，其它因素尽量保持不变的实验，即为单因素实验。 从单一问题入手，具有强烈的针对性和应用性.

2.多因子（素）实验 一个设计方案中研究两个或两个以上不同因子效应的实验。

小 结 教育实验研究的类型: 1.根据实验场所划分 2.根据实验控制程度划分 3.根据实验目的划分 4.根据实验的面向划分

第三节 教育实验设计的模式与步骤 一、教育实验设计的模式 教育实验设计的概念 教育实验设计的效度 教育实验设计的基本模式 二、教育实验设计的步骤与操作要求

一、教育实验设计的模式 （一）教育实验设计的概念 狭义的教育实验设计是指根据某一实验的具体目的要求，对各种变量进行精心安排，以获得预期结果的一种模式。

狭义的教育实验设计 具体包括： 选择被试的方法 安排实验变量及呈现方式 确定因变量的观测指标和观测方法 控制无关变量的具体措施 处理实验数据的方法等

（二）教育实验设计的效度 效 度——反映实验结果真实性和有效性的程度 内在效度——因变量与自变量相互关系的真实程度。 外在效度——实验结果的可推广程度。

一定的内在效度是决定该研究的结果能否适用于同类研究对象的一个重要条件。 即内在效度是保证外在效度的一个前提条件；但旨在提高内在效度的企图可能会降低外在效度，反之也亦然。

干扰内在效度的因素 被试成熟：实验期间心理或生理的变化 测 验：前后测类似，前测有助于后测分数的提高 工 具：前后测量工具的不同（如难易），测量者身心变化 统计回归：二次测量有向团体平均数回归的倾向

被试选择：未用随机抽样和随机分派，如教学实验的一个班是重点班，而另外一个是普通班。 被试流失：实验期间被试迁居、退学、死亡。 历 史：实验期间，同时可能有其他事件发生，影响了因变量，使得实验效度降低。如探讨新教材的效果，实验组学生参加了课外补习，而控制组没参加。 约翰·亨利效应：在实验过程中，控制组的被试不甘示弱，力图与实验组竞争，从而超水平发挥，使得实验效果不明显。

（三）干扰外在效度的因素 干扰外在效度的因素 抽样偏差和实验处理交互作用：根据实验处理的需要而挑选现成班级进行实验，其结果不能推广。 测验的交互作用：前测与实验处理发生作用，并导致结果不能推广到未经过前测的群体中。

霍桑效应：被试在实验期间更高的动机和兴趣。 多重处理干扰：一个被试受两项及以上的处理会产生一种后遗效应，导致不能推广到单独处理中。

（三）教育实验设计的基本模式 知识补充：实验设计时使用的一些符号

最常用的操作性符号 X 表示一种实验处理，是指操纵的实验变量 Y 表示因变量 O 表示以此测试或观察，是实验处理前或后 的测试或观察 R 表示被试已被随机选择分配或控制

教育实验设计的基本模式 1.前实验设计 2.准实验设计 3.真实验设计

1.前实验设计 前实验设计通常是一种自然描述，用来识别自然 存在的临界变量及其关系。对无关变量不能控制，但 是能够操纵自变量。这种实验设计有2种表现形式： 单组后测设计 单组前后测设计

单组后测设计 （1）基本模式 ： X – O （2）缺点：因为没有对被试进行前测，没有比较组，因此很难准确说明自变量与因变量之间的因果关系

前实验单组后测设计举例 例子： 选取一年级一个班为实验班，经过两个月教法改革实验后，对学生的学业水平进行后测，从学生测试成绩的好坏得出该教法是否可以促进学生学业水平的提高。 74

单组前后测设计 （1）基本模式：O1–X–O2 （2）特征：只有一个被试组且不是随机选择，无控制组； 仅一次实验处理；有前测和后测，用前后测的差来作为实验处理效应。

（3）优点：因为有前测可以在处理前提供有关选择被试的某些信息；通过前后测，可以提供每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，能明显的验明实验处理的效果； （4）局限：由于没有控制组作比较，不能控制历史、成熟及统计回归；前测可能影响后测，产生实验误差。

前实验单组前后测设计举例 例子：范文在习作训练中的作用 某学校4个班149名学生，给学生提供范文模仿，让学生独立阅读，分析、理解范文，然后进行仿写。 因变量：学生作文成绩； 实验设计:单组前后测 O1–X–O2 O1为学生在无范文条件下作文成绩，O2为学生学习范文后的仿写作文成绩。

2.准实验设计 准实验设计用于在真实的教育情境中，不能用真正的实验设计来控制无关变量，不能采用随机化方法分派被试的情况。这种实验设计的表现形式主要有： 不等实验组、控制组后测设计 不等实验组、控制组前后测设计 轮组实验设计 时间序列设计

不等实验组、控制组后测设计 （1）基本模式：X–O1 O2 （2）特征： 无前测，仅有后测，实验的结论是根据实验组和控制组的后测结果的比较得出的。 没有前测，消除了前测对后测的影响。被试非随机设置，无关变量控制不严，内在效度较差。

不等实验组、控制组前后测设计 （1）基本模式：O1–X–O2 O3–––O4 （2）特征： 有两个组（实验组和被试组），一般在原有环境下自然教学班、年级、学校中进行，不是随机取样分组，因此控制组与实验组不等；都有前后测。

（3）优点：由于有控制组，有前后测比较，因此可 以控制成熟、历史、测验、工具、统计回归等因素的 影响，能在一定程度上控制被试的选择偏差，从而提 高了研究的内部效度。 （4）局限：不是随机取样分组，选择与成熟交互作 用可能会降低实验的内在效度；由于前后测的交互作 用，实验结果不能推广到没有前测的情境中，对实验 结果的解释要慎重。

不等实验组、控制组前后测设计举例 某小学一年级两个班各41人，实验班按照实验教材和教学指导书进行万以内计数教学，对比班按照全国统一的教材和教学指导书进行万以内计数教学； 因变量：分段数学成绩； 条件控制：同一教师教学，作业练习时间统一，统一测试入学前数学能力和智力情况。 统计分析：实验班和对比班因变量增值比较与差异显著性检验。

轮组实验设计 轮组设计：即固定组循环设计，有不同组和不同的实验处理，每组按照不同顺序循环接受实验处理，比较各种实验处理的平均成绩。每组既是实验组，又是对照组。 基本模式： O1–X1–O2–X2–O3 O4–X2–O5–X1–O6

优点 通过平衡设计，提高实验效度。 局限 实验处理间交叉作用。

轮组设计举例 朗读法与默读法教学效果比较研究 选定二年级两个班作为实验班，实验开始时，先测量两班的语文成绩，（O1、O4），然后一班进行朗读训练（X1），另一班进行默读训练（X2）。经过一学期，进行一次后测（O2、O5），分别与前测进行对比（O2-O1、O5-O4）。交换实验处理，经过一学期后，再进行一次后测（O3、O6）。比较（O2-O1）＋（O6-O5）与（O5-O4）＋（O3-O2），如前者高，说明朗读效果好，反之，默读效果好。

时间序列设计 时间序列设计：对一非随机取样的被试组作周期性系列测量，在这一时间序列中施加实验处理，然后观测呈现实验变量后的一系列测量分数是否出现非连续性现象，从而推断实验处理效果。 基本模式： O1–O2–O3–O4–X–O5–O6–O7–O8

时间序列设计：示例 榜样和强化对道德判断的影响 某校一个班40人，在实验前，老师连续4次（1周1次）测量学生的诚信观念，然后施加实验影响，即老师在1周内每天给学生介绍一个讲诚信的故事，当学生作出正确道德判断时，立即给予表扬（强化），1周过后连续4次（1周1次）复测学生的诚信观念。统计分析：比较前4次和后4次测试的结果是否连续，如果有跳跃上升，则说明实验处理有效。

优点 外在效度好，能控制历史和工具的影响。 局限 受霍桑效应、练习效应等因素影响。

准实验设计 请大家思考准实验设计的优缺点。

准实验设计：小结 从以上实验设计中可以看出，准实验设计因不能随机取样，使各样本之间存在很大差异，不易控制。但是，准实验设计不打破教学班的原有编制，可以使学校的教学工作按正常教学秩序进行，因此准实验设计是应用最广泛、最经常的一种教育实验设计。

3.真实验设计 真实验设计强调随机分派之重要性，而随机的意思为分派实验对象接受实验处理时每个实验对象被分派的机率是相同的。 （1）随机分配实验组、控制组前后测设计 （2）随机分配实验组、控制组后测设计

（1）随机分配实验组、控制组前后测设计 用符号表示如下： 实验组： R O1－X －O2 控制组： R O3 － － O4 如:心理学家罗森塔尔所作的关于“教师对学生的期待可以变为现实的实验研究”

优点 因为是随机分配，可以控制选择、被试缺 失等因素； 有控制组，可以控制成熟、练习、统计回 归等因素。 局限 前测与实验处理产生交互影响。

实验设计举例 解题思维策略训练提高解题能力的实验 假设：系统进行解题思维策略训练可提高学生解应用题的能力。 实验设计模式： 实验设计模式：　 实验组： R　 O1－X －O2 　　控制组： R　 O3 － － O4

实验处理： 实验组用自编教材，讲解6种应用题解题方法（简化法、图解法、结构训练法、联想法、假设法、对应法），每周3次，每次1节课，共7周20节课。控制组不讲，只做同样的练习。 因变量： 学生解应用题能力（操作定义：等值数学难题测验）

条件控制： 随机取样；同一教师教学；前后测相同（ 等值难题，测验时间与要求前后一致）；练习 内容相同。

统计分析： 对实验组和对照组前后测成绩平均分数参数进行显著性检验（前测随机等组处理）

（2）随机分配实验组、控制组后测设计 基本模式： 实验组： R X －O1 控制组： R O2

实验示例 如：“电视教学对初一学生英语学习成绩的影响” 可将拟被试的学生随机分成两组。实验组采用电视教学，控制组采用一般课堂教学，我们认为两组被试在统计上是相等的，故没有采用前测。

优点 消除前测与后测、前测与实验处理的交互作用； 可以控制历史、成熟、练习与统计回归的影响。 局限 不能对被试缺失加以控制

二、教育实验设计的步骤与操作要求 （一）教育实验设计的步骤 六大步骤

P118：解题思维策略训练提高小学生解题能力的实验研究设计 研究问题的描述 陈述研究假设 确定实验处理（自变量） 列举群体、样本、 实验单位、抽样方 法及样本大小 判定需要控制的无关变量，控制方法、控制过程和控制程度 选择实验设计 确定因变量及适当的测量方法

（二）教育实验设计的操作要求 1.实验设计描述要具体 2.实验设计必须明确研究目的 3.实验设计必须明确研究对象 4.实验设计必须明确研究意义 5.实验设计必须明确研究程序

本章小结 一、教育实验研究概述 历史追溯、含义与特点、构成要素、基本流程、优缺点评价 二、教育实验的基本类型 三、教育实验设计的模式与步骤

学习目标达成 1.了解教育实验研究的发展历程； 2.理解教育实验研究的含义与特点； 3.掌握教育实验研究的基本流程； 4.熟悉教育实验研究的模式与步骤。

谢谢！