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1、教育、教学的实验研究设计,张 奇辽宁师范大学教育学院心理学系,1 引言：为什么要做实验研究？,教育和教学工作中我们会看到很多现象，诸如：他们考试总得高分;她上课讲的不多，可是学生们学得都很好等等。这些现象会引发人们提出一些问题，诸如：他们为什么考试总得高分呢？她上课讲的不多，可是学生们怎么会学得都很好呢？等等。为了回答这些问题，就要开展一些研究。,研究的种类,思辨研究经验研究调查研究自然观察的研究有控制的观察研究实验研究所有研究的目的都是探索现象背后的原因。不同的研究方法就是探索原因的方法不同。,思辨的研究,思辨者凭借对自己相同经历的反省（反思）和观察到的个别现象，通过丰富的想象和富有逻辑的思
2、考，得出自己的判断或结论.针对上述问题可能得出自己的结论：他的智商一定很高。她的学生可能都很自觉。思辨得出的结论（或答案）有可能是正确的，也有可能是错误的，但不能得出肯定的结论，所以，思辨的研究结论不可靠。过于相信思辨的结论就是“迷信”。,经验研究,研究者凭借自己积累的实际（实践）经验，通过对问题的思考得出结论。针对上述问题，可能得出如下答案：他们学习一定都很努力。她可能有独特的方法。经验研究的结论可能是正确的，也可能是错误的。经验研究得出的结论也不可靠。过分相信经验就要犯“经验主义”的错误,调查研究（1）访谈,访谈研究：针对当事人的表现提出问题，根据当事人的回答得出结论。访谈的种类：1.结构
3、访谈：有事先设计好的问题、时间和地点（场合）。2.非结构访谈：随机提出问题。3.深入访谈：不断追问事情的根源。得出的结论个体差异很大，很难得出一般性的结论，影响研究结果的推广。,调查研究（2）问卷调查,针对要研究的问题，向被调查者书面询问一些有关的问题，根据被调查者的回答得出结论。问卷调查的种类：开放问卷；封闭问卷；标准化的量表等。问卷调查研究得出的结论是“众因一果”的结论，很难得出确切的因果结论。,自然观察的研究,研究者在自然环境中观察对象的言行，并根据观察的结果下结论。观察的种类：抽样观察；随机观察；定点观察；追踪观察；实地可查等等。观察得到的证据是可靠的，但不一定真实的。观察得出的结论无
4、法排除环境因素的影响，也得不出一因一果的因果结论。,2 什么是实验研究？,实验研究是在控制其他因素（无关变量/控制变量）的条件下，只考察（观察）一个（或几个）变量（自变量）对一个观测变量（因变量）的影响。回答一个（或几个）自变量与因变量的因果关系。得出在一定的条件下，具有明显因果关系的、一般的和可靠的结论。这样的结论经过实际的验证，可以推广。实验就是实际验证，是缩小化的“实践检验”。,3 怎样设计实验：（1）单因素实验设计,实验中只有一个自变量和一个因变量。控制其他所有无关变量，考察一个自变量与一个因变量的因果关系。自变量的每一种变化都称为一个“水平”，每一个水平的刺激都会引起因变量的不同变化
5、。如果自变量不同水平的变化引起因变量的变化之间差异显著，就可以推论出因变量的变化是由自变量的变化引起的。,单因素实验设计举例,小学生记叙文范文学习的实验研究实验设计了8种不完整范文和1篇完整范文。以三年级小学生为被试，分成10组，1个控制组，9个实验组。其中，1个实验组学习完整范文，其他8个组分别学习8种不完整范文。实验分为三个步骤进行：第1步：让所有被试写一篇同样题目的记叙文，评定成绩，对各组的平均成绩做差异检验。第2步：让各组被试分别学习不同的范文，控制组不学范文，老师安排其他作业。第3步：让各组被试重写同样题目的作文。评定各组的成绩，进行差异检验。,作文成绩的评价指标,前测结果的差异检验
6、,组别 n M SD控制组 30 9.8546 3.3546完整范文 30 9.7362 3.1284补充开头式 30 10.1250 2.0866补充中间内容式 30 9.1363 2.1474补充结尾式 30 9.8562 3.0832补充中间内容和结尾式 30 10.0633 2.1236补充开头和结尾式 30 9.7536 4.2975补充开头和中间内容式 30 9.3854 2.4495补充记叙文要素式 30 10.0356 3.7553F=0.941,df=9,p0.05,后测结果的差异检验,组别 n M SD控制组 30 10.1477 3.0066完整范文学习组 30 14.5
7、477 3.7397补充开头式范文学习组 30 12.1633 2.7037补充中间内容式范文学习组 30 13.9333 1.8696补充结尾式范文学习组 30 15.3828 2.6265补充中间和结尾式范文学习组 30 12.8978 3.8544补充开头和结尾式范文学习组 30 13.3500 4.4386补充开头和中间式范文学习组 30 14.1032 3.4884补充记叙文要素式范文学习组 30 11.3969 3.1331F=7.777,df=9,p0.05,讨论,为什么学习范文就比不学的好？为什么补充结尾式范文的效果最好？,结论,学习范文就比不学范文的成绩好。学习完整范文的作文
8、成绩不是最好的。学习补充结尾式效范文的作文成绩最好；学习完整范文的作文成绩居其次；学习补充中间式范文的作文成绩居第；,实验中对变量的控制,实验就是在控制条件下的观察。控制是实验的灵魂。1.对自变量的控制：在教育和教学实验中要明确自变量中变化的量和不变的量（范文的题目、总体内容不变，只有呈现内容多少的变化）。自变量的划分：按数量划分；按类型划分。自变量的呈现：控制呈现的方式、时间、场合、顺序等等。,2 对无关变量的控制,（1）对被试的控制：明确影响因变量的被试因素（智商、动机、方法、性格、知识基础、学习成绩等等）。控制对因变量有影响因素：被试间保持相等（最好，但做不到）；做差异检验，使不同个体之
9、间无关变量的差异不显著（符合统计学要求）,对实验中其他无关变量的控制,时间的控制（相同）地点的控制（相同或相似）环境的控制（相同或相似）主试的控制（相同或相似）指导语的控制（相同或相似）,对因变量的控制,相同的测量（测试）指标。相同的评价标准。将评定者主观因素的影响降到最低水平。测量（测试）时间最好相同。测量的环境最好相似。测量的顺序相同。,课后作业题,有三种记忆英文单词的方法：第一种是重复背诵；第二种是想象单词指代事物的表象；第三种是对单词之间的关系进行联想。请您做出验证这三种方法哪种更好的实验设计。请将设计方案的电子邮件发到,作业中普遍存在的问题和不足,实验设计内容和格式不够规范。被试选择
10、标准不明确、不严格。实验材料没有交代或交代不全面。实验程序不明确。评分标准过于繁琐。将被试内设计与被试间设计相混淆。,实验设计的基本内容（格式）,题目：三种英文单词识记方法的记忆效果1.问题提出（研究假设）：三种方法的记忆效果不同。2.研究方法2.1被试：2.2实验材料：2.3实验设计：采用单因素被试间实验设计2.3实验程序：2.4评分标准：3.结果分析：,2.1 被试,从某学校某年级中通过前测筛选被试90名或120名，男女生各半。前测：让学生用20分钟识记20个英文单词（双音节词，词长6-8个字母），方法不限。20分钟后进行自由回忆测验（默写出识记过的单词）。每回忆出一个正确的单词记1分。取
11、成绩为10分-12分的学生为正式被试。将被试编号，并随机分为3组或4组，3个为实验组，1个为控制组。每组30人，男女生各半。,2.2 实验材料,实验材料分为“练习材料”和“正式实验材料”两部分。练习材料是从某教材中选择的双音节英文单词10个，词长为6-8个字母。用于识记方法的练习。正式实验材料从某教材中另选双音节英文单词20个，词长为6-8个字母。用于正式实验。,2.3 实验设计,采用单因素被试间实验设计。自变量是识记方法，分为3种：第一种是“重复背诵法”，让被试重复拼读英文单词；第二种是“表象法”，让被试在识记单词时想象出单词所代表的事物或动作的表象；第三种是“联想法”，让被试在识记单词时进
12、行单词之间的联想，并尽可能将识记的单词联想成一个故事情节。因变量是英文单词的回忆成绩。,2.4 实验程序,实验在安静的教室内按下列程序分组进行。（1）识记方法的学习和练习阶段3个实验组分别由1名主试辅导（讲授）一种识记英文单词的方法。然后，被试用练习用的单词进行练习。最后，主试分别检查每个被试是否掌握了应该掌握的识记方法。（2）正式实验阶段3个实验组分别由1名主试主持在不同的教室内进行实验。实验材料打印在一张白纸上，发给每个被试。实验组的指导语：“请你用刚才学会的方法识记下面的20个英文单词，时间20分钟”。控制组的指导语：“请你识记下面的20个英文单词，时间是20分钟”。20分钟后，主试收回
13、单词表。,（3）回忆测验阶段指导语：请大家把刚才识记过的20个英文单词尽可能地默写在白纸上。默写时可以不按照原来的顺序。默写得越多越准确越好。你默写完单词、并认为自己确实再不能回忆出更多的单词后，请举手示意。时间不限。待被试举手时，主试收回被试的答卷。（4）评分标准：被试每正确默写（回忆）出1个单词，记1分。满分20分，计算每组被试的平均分和标准差，进行统计分析。,3 结果分析,将4组被试正确默写单词的平均值和标准差列于表1表1 正确默写单词的平均值和标准差 组别 n M SD 1组 30 12.55 6.23 2组 29 13.89 6.56 3组 30 15.74 7.12 控制组 30
14、10.23 6.58 注：第2组有一名被试中途退出实验。,3 结果分析,以各组被试正确回忆单词数量的平均值为因变量，以组别为自变量（因素变量）做单因素方差分析。结果显示，各组均值之间差异显著，F(3,115)=12.36,p0.05.事后分析结果显示，1组与3组之间差异显著（p0.05）；,单因素被试内实验设计样例,题目：1.问题提出2.研究方法2.1被试：从某学校某年级中通过前测筛选被试30名，男女生各半。前测：让学生用20分钟识记20个英文单词（双音节词，词长6-8个字母），方法不限。20分钟后进行自由回忆测验（默写出识记过的单词）。每回忆出一个正确的单词记1分。取成绩为10分-12分的学
15、生为正式被试。,2.2实验材料：实验材料分为“练习材料”和“正式实验材料”两部分。练习材料是从某教材中选择的双音节英文单词30个，词长为6-8个字母。用于识记方法的练习。每种方法用其中10个单词。正式实验材料从某教材中选取同等记忆难度的双音节英文单词80个，词长为6-8个字母。用于正式实验。每种识记方法各用20个单词。,2.3 实验设计：采用单因素被试内实验设计。自变量是识记方法，分为4种：第一种采用自己常用的识记方法；第二种是“重复背诵法”，让被试重复拼读英文单词；第三种是“表象法”，让被试在识记单词时想象出单词所代表的事物或动作的表象；第四种是“联想法”，让被试在识记单词时进行单词之间的联
16、想，并尽可能将识记的单词联想成一个故事情节。因变量是英文单词的回忆成绩。,2.4 实验程序,实验在安静的教室内按下列程序进行。（1）常用识记方法的测试阶段将20个单词打印在一张白纸上，发给每个被试。指导语：“请你用你常用的方法识记下面的20个英文单词，时间20分钟”。20分钟后，主试收回单词表。被试休息5分钟。（2）第二种识记方法的学习和练习阶段由1名主试辅导（讲授）第二种识记英文单词的方法。然后，被试采用练习用的单词进行练习。最后，主试分别检查每个被试是否掌握了该钟识记方法。,（3）第二种识记方法的测试阶段将20个单词打印在一张白纸上，发给每个被试。指导语：“请你用刚才学过的方法识记下面的2
17、0个英文单词，时间20分钟”。20分钟后，主试收回单词表。被试休息5分钟。（4）第三种方法的学习和练习阶段（略）（5）第三种识记方法的测试阶段（略）（6）第四种方法的学习和练习阶段（略）（7）第四种识记方法的测试阶段（略）,3 结果分析,分别将四种方法回忆单词的平均值和标准差列于表1：表1 四种方法回忆单词的平均值和标准差 方法 n M SD 1 30 12.36 6.52 2 30 11.63 5.26 3 30 10.56 4.58 4 30 12.33 7.59,（2）二因素实验设计,当有两个因素变量(自变量)影响一个结果(因变量)时,需要做二因素实验设计,即有两个自变量的实验设计。,二
18、因素实验设计举例(1),问题:给学习成绩优中差三种学习成绩等级的学生提供三种不同内容的作业反馈,考察对哪种学习成绩等级的学生给予哪种作业反馈效果更好.研究假设:给不同学习成绩等级的学生反馈不同内容的作业反馈其效果可能有明显的不同(显著的差异).,被试间实验设计,被试的选取:按被试的学习成绩,将其分成高中低三组被试.每组90人.实验材料:分为作业材料,反馈材料,后测作业材料.作业材料:10道数列推理的数学作业题.反馈材料分为三种:正确的作业答案;正确的作业答案+关键公式;正确的作业答案+详细的解题步骤.后测作业材料:另外10道数列推理的数学题.,结果分析,反馈类型 成绩等级 后测成绩 被试分组
19、M SD 高 正确答案 中 低 高正确答案+公式 中 低 高正确答案+解题步骤 中 低,实验设计类型,上述实验设计是3 3被试间混合实验设计.反馈类型有3个水平;被试成绩分为3个等级.9组被试之间的反馈类型不同.高中低三种被试分别接受三种不同类型的反馈.,实验结果的分析,反馈类型 成绩等级 后测成绩 被试分组 M SD 高 正确答案 中 低 高正确答案+公式 中 低 高正确答案+解题步骤 中 低,二因素实验设计举例(2)-被试内实验设计,被试的选取:按被试的学习成绩,将其分成高中低三组被试.每组30人.实验材料:分为作业材料,反馈材料,后测作业材料.作业材料:三套”同质”的作业题,每套作业10
20、道数列推理的数学作业题.反馈材料分为三种:正确的作业答案;正确的作业答案+关键公式;正确的作业答案+详细的解题步骤.后测作业材料:另外10道数列推理的数学题,结果分析,反馈类型 作业 成绩等级 后测成绩 材料 被试分组 M SD 1 高 正确答案 1 中 1 低 2 高正确答案+公式 2 中 2 低 3 高正确答案+解题步骤 3 中 3 低,多因素实验设计,有三个或三个以上的因素变量(自变量)影响一个结果(因变量)时,需要做多因素实验设计,即有多个自变量的实验设计。多因素实验设计也分为被试间实验设计和被试内实验设计。被试间实验设计需要多个等组被试。被试内实验设计需要多组同质的实验材料。,多因素
21、被试间实验设计举例,1 问题提出：有英语学习成绩优、中、差三种学生分别采用三种识记英文单词的方法识记三种词长的单词，看不同成绩的学生采用哪种方法识记哪类单词的记忆效果好。2 研究方法2.1 被试：选择优、中、差三种被试各270名。2.2 实验材料：分为练习材料和实验材料。,选择三种词长的单词各20个；第一种词长4-5个字母；第二种词长7-8个字母；第三种词长10-11个字母。2.3实验设计：采用333被试间三因素混合实验设计。自变量有三个；被试成绩、识记方法、单词词长。实验材料分为3个水平（三种词长）；识记方法分为3个水平（三种识记方法）；被试分为3个水平（优、中、差）。因变量是即时自由回忆成
22、绩和两天后的自由回忆成绩。,2.4 试验程序,结果分析,被试 方法 词长 n M SD优 1 短 30优 1 中 30优 1 长 30优 2 短 30优 2 中 30优 2 长 30优 3 短 30优 3 长 30优 3 中 30,实验设计的灵魂,尽可能在无关变量相同、相等或差异不显著的情况下比较自变量对因变量的影响。为了使无关变量相同、相等或差异不显著，实验要考虑到设计的科学、合理、可比性强。为了使实验做到科学、合理、可比性强，就必须想方设法控制各种变量。所以，控制是实验设计的灵魂。,实验设计的学习不是一蹴而就的,我所讲的只是方差检验的实验设计，还有回归实验设计（函数实验设计）和其他方面的实验设计等。所以，要不断学习，不断思考，周密设计，严格控制，才能取得可靠的实验结果。祝大家学习有成，不断进步！,
