1、教育、教學的實驗研究設計張 奇遼寧師范大學教育學院心理學系1 引言：為什么要做實驗研究？教育和教學工作中我們會看到很多現象，諸如：他們考試總得高分;她上課講的不多，可是學生們學得都很好等等。這些現象會引發人們提出一些問題，諸如：他們為什么考試總得高分呢？她上課講的不多，可是學生們怎么會學得都很好呢？等等。為了回答這些問題，就要開展一些研究。研究的種類思辨研究經驗研究調查研究自然觀察的研究有控制的觀察研究實驗研究所有研究的目的都是探索現象背后的原因。不同的研究方法就是探索原因的方法不同。思辨的研究思辨者憑借對自己相同經歷的反省（反思）和觀察到的個別現象，通過豐富的想象和富有邏輯的思考，得出自己的

2、判斷或結論.針對上述問題可能得出自己的結論：他的智商一定很高。她的學生可能都很自覺。思辨得出的結論（或答案）有可能是正確的，也有可能是錯誤的，但不能得出肯定的結論，所以，思辨的研究結論不可靠。過于相信思辨的結論就是“迷信”。經驗研究研究者憑借自己積累的實際（實踐）經驗，通過對問題的思考得出結論。針對上述問題，可能得出如下答案：他們學習一定都很努力。她可能有獨特的方法。經驗研究的結論可能是正確的，也可能是錯誤的。經驗研究得出的結論也不可靠。過分相信經驗就要犯“經驗主義”的錯誤調查研究（1）訪談訪談研究：針對當事人的表現提出問題，根據當事人的回答得出結論。訪談的種類：1.結構訪談：有事先設計好的問

3、題、時間和地點（場合）。2.非結構訪談：隨機提出問題。3.深入訪談：不斷追問事情的根源。得出的結論個體差異很大，很難得出一般性的結論，影響研究結果的推廣。調查研究（2）問卷調查針對要研究的問題，向被調查者書面詢問一些有關的問題，根據被調查者的回答得出結論。問卷調查的種類：開放問卷；封閉問卷；標準化的量表等。問卷調查研究得出的結論是“眾因一果”的結論，很難得出確切的因果結論。自然觀察的研究研究者在自然環境中觀察對象的言行，并根據觀察的結果下結論。觀察的種類：抽樣觀察；隨機觀察；定點觀察；追蹤觀察；實地可查等等。觀察得到的證據是可靠的，但不一定真實的。觀察得出的結論無法排除環境因素的影響，也得不出

4、一因一果的因果結論。2 什么是實驗研究？實驗研究是在控制其他因素（無關變量/控制變量）的條件下，只考察（觀察）一個（或幾個）變量（自變量）對一個觀測變量（因變量）的影響。回答一個（或幾個）自變量與因變量的因果關系。得出在一定的條件下，具有明顯因果關系的、一般的和可靠的結論。這樣的結論經過實際的驗證，可以推廣。實驗就是實際驗證，是縮小化的“實踐檢驗”。3 怎樣設計實驗：（1）單因素實驗設計實驗中只有一個自變量和一個因變量。控制其他所有無關變量，考察一個自變量與一個因變量的因果關系。自變量的每一種變化都稱為一個“水平”，每一個水平的刺激都會引起因變量的不同變化。如果自變量不同水平的變化引起因變量的

5、變化之間差異顯著，就可以推論出因變量的變化是由自變量的變化引起的。單因素實驗設計舉例小學生記敘文范文學習的實驗研究實驗設計了8種不完整范文和1篇完整范文。以三年級小學生為被試，分成10組，1個控制組，9個實驗組。其中，1個實驗組學習完整范文，其他8個組分別學習8種不完整范文。實驗分為三個步驟進行： 第1步：讓所有被試寫一篇同樣題目的記敘文，評定成績，對各組的平均成績做差異檢驗。 第2步：讓各組被試分別學習不同的范文，控制組不學范文，老師安排其他作業。 第3步：讓各組被試重寫同樣題目的作文。評定各組的成績，進行差異檢驗。作文成績的評價指標 分項 指標 記分分項一：文章結構記敘文六要素：時間，地點

6、，人物，開頭（事情的起因），經過，結尾（事情的結果）出現一處記1分分項二：文章內容 1.事件經過是否完整、具體2.內容是否符合文章主題3.敘事順序是否條理清晰1-3級計分0-3級計分 1-3級計分分項三：好詞好句修辭手法（比喻，擬人，夸張，排比）；四字詞語，成語；妙用的形容詞出現一處記1分分項四：寫作錯誤 1.標點錯誤2.錯別字 3.用詞錯誤4.病句 出現一處記-0.1分 出現一處記-0.25分 出現一處記-0.3分 出現一處記-1分前測結果的差異檢驗組別 n M SD控制組 30 9.8546 3.3546完整范文 30 9.7362 3.1284補充開頭式 30 10.1250 2.086

7、6補充中間內容式 30 9.1363 2.1474補充結尾式 30 9.8562 3.0832補充中間內容和結尾式 30 10.0633 2.1236補充開頭和結尾式 30 9.7536 4.2975補充開頭和中間內容式 30 9.3854 2.4495補充記敘文要素式 30 10.0356 3.7553F=0.941, df=9, p0.05后測結果的差異檢驗組別 n M SD控制組 30 10.1477 3.0066完整范文學習組 30 14.5477 3.7397補充開頭式范文學習組 30 12.1633 2.7037補充中間內容式范文學習組 30 13.9333 1.8696補充結尾式

8、范文學習組 30 15.3828 2.6265補充中間和結尾式范文學習組 30 12.8978 3.8544補充開頭和結尾式范文學習組 30 13.3500 4.4386補充開頭和中間式范文學習組 30 14.1032 3.4884補充記敘文要素式范文學習組 30 11.3969 3.1331F=7.777, df=9, p0.05討論為什么學習范文就比不學的好？為什么補充結尾式范文的效果最好？結論學習范文就比不學范文的成績好。學習完整范文的作文成績不是最好的。學習補充結尾式效范文的作文成績最好；學習完整范文的作文成績居其次；學習補充中間式范文的作文成績居第；實驗中對變量的控制實驗就是在控制條

9、件下的觀察。控制是實驗的靈魂。1.對自變量的控制：在教育和教學實驗中要明確自變量中變化的量和不變的量（范文的題目、總體內容不變，只有呈現內容多少的變化） 。自變量的劃分：按數量劃分；按類型劃分。自變量的呈現：控制呈現的方式、時間、場合、順序等等。2 對無關變量的控制（1）對被試的控制：明確影響因變量的被試因素（智商、動機、方法、性格、知識基礎、學習成績等等）。控制對因變量有影響因素：被試間保持相等（最好，但做不到）；做差異檢驗，使不同個體之間無關變量的差異不顯著（符合統計學要求）對實驗中其他無關變量的控制時間的控制（相同）地點的控制（相同或相似）環境的控制（相同或相似）主試的控制（相同或相似）

10、指導語的控制（相同或相似）對因變量的控制相同的測量（測試）指標。相同的評價標準。將評定者主觀因素的影響降到最低水平。測量（測試）時間最好相同。測量的環境最好相似。測量的順序相同。課后作業題有三種記憶英文單詞的方法：第一種是重復背誦；第二種是想象單詞指代事物的表象；第三種是對單詞之間的關系進行聯想。請您做出驗證這三種方法哪種更好的實驗設計。請將設計方案的電子郵件發到作業中普遍存在的問題和不足實驗設計內容和格式不夠規范。被試選擇標準不明確、不嚴格。實驗材料沒有交代或交代不全面。實驗程序不明確。評分標準過于繁瑣。將被試內設計與被試間設計相混淆。實驗設計的基本內容（格式）題目：三種英文單詞識記方法的記

11、憶效果1.問題提出（研究假設）：三種方法的記憶效果不同。2.研究方法2.1被試：2.2實驗材料：2.3實驗設計：采用單因素被試間實驗設計2.3實驗程序：2.4評分標準：3.結果分析：2.1 被試從某學校某年級中通過前測篩選被試90名或120名，男女生各半。前測：讓學生用20分鐘識記20個英文單詞（雙音節詞，詞長6-8個字母），方法不限。20分鐘后進行自由回憶測驗（默寫出識記過的單詞）。每回憶出一個正確的單詞記1分。取成績為10分-12分的學生為正式被試。將被試編號，并隨機分為3組或4組，3個為實驗組，1個為控制組。每組30人，男女生各半。2.2 實驗材料實驗材料分為“練習材料”和“正式實驗材料

12、”兩部分。練習材料是從某教材中選擇的雙音節英文單詞10個，詞長為6-8個字母。用于識記方法的練習。正式實驗材料從某教材中另選雙音節英文單詞20個，詞長為6-8個字母。用于正式實驗。2.3 實驗設計采用單因素被試間實驗設計。自變量是識記方法，分為3種：第一種是“重復背誦法”，讓被試重復拼讀英文單詞；第二種是“表象法”，讓被試在識記單詞時想象出單詞所代表的事物或動作的表象；第三種是“聯想法”，讓被試在識記單詞時進行單詞之間的聯想，并盡可能將識記的單詞聯想成一個故事情節。因變量是英文單詞的回憶成績。2.4 實驗程序實驗在安靜的教室內按下列程序分組進行。（1）識記方法的學習和練習階段3個實驗組分別由1

13、名主試輔導（講授）一種識記英文單詞的方法。然后，被試用練習用的單詞進行練習。最后，主試分別檢查每個被試是否掌握了應該掌握的識記方法。（2）正式實驗階段3個實驗組分別由1名主試主持在不同的教室內進行實驗。實驗材料打印在一張白紙上，發給每個被試。實驗組的指導語：“請你用剛才學會的方法識記下面的20個英文單詞，時間20分鐘”。控制組的指導語：“請你識記下面的20個英文單詞，時間是20分鐘”。20分鐘后，主試收回單詞表。（3）回憶測驗階段指導語：請大家把剛才識記過的20個英文單詞盡可能地默寫在白紙上。默寫時可以不按照原來的順序。默寫得越多越準確越好。你默寫完單詞、并認為自己確實再不能回憶出更多的單詞后

14、，請舉手示意。時間不限。待被試舉手時，主試收回被試的答卷。（4）評分標準：被試每正確默寫（回憶）出1個單詞，記1分。滿分20分，計算每組被試的平均分和標準差，進行統計分析。3 結果分析將4組被試正確默寫單詞的平均值和標準差列于表1表1 正確默寫單詞的平均值和標準差 組別 n M SD 1組 30 12.55 6.23 2組 29 13.89 6.56 3組 30 15.74 7.12 控制組 30 10.23 6.58 注：第2組有一名被試中途退出實驗。3 結果分析以各組被試正確回憶單詞數量的平均值為因變量，以組別為自變量（因素變量）做單因素方差分析。結果顯示，各組均值之間差異顯著，F(3,1

15、15)=12.36,p0.05.事后分析結果顯示，1組與3組之間差異顯著（p0.05）；單因素被試內實驗設計樣例題目：1.問題提出2.研究方法2.1被試：從某學校某年級中通過前測篩選被試30名，男女生各半。前測：讓學生用20分鐘識記20個英文單詞（雙音節詞，詞長6-8個字母），方法不限。20分鐘后進行自由回憶測驗（默寫出識記過的單詞）。每回憶出一個正確的單詞記1分。取成績為10分-12分的學生為正式被試。2.2實驗材料：實驗材料分為“練習材料”和“正式實驗材料”兩部分。練習材料是從某教材中選擇的雙音節英文單詞30個，詞長為6-8個字母。用于識記方法的練習。每種方法用其中10個單詞。正式實驗材料

16、從某教材中選取同等記憶難度的雙音節英文單詞80個，詞長為6-8個字母。用于正式實驗。每種識記方法各用20個單詞。2.3 實驗設計：采用單因素被試內實驗設計。自變量是識記方法，分為4種：第一種采用自己常用的識記方法；第二種是“重復背誦法”，讓被試重復拼讀英文單詞；第三種是“表象法”，讓被試在識記單詞時想象出單詞所代表的事物或動作的表象；第四種是“聯想法”，讓被試在識記單詞時進行單詞之間的聯想，并盡可能將識記的單詞聯想成一個故事情節。因變量是英文單詞的回憶成績。2.4 實驗程序實驗在安靜的教室內按下列程序進行。（1）常用識記方法的測試階段將20個單詞打印在一張白紙上，發給每個被試。指導語：“請你用

17、你常用的方法識記下面的20個英文單詞，時間20分鐘”。20分鐘后，主試收回單詞表。被試休息5分鐘。（2）第二種識記方法的學習和練習階段由1名主試輔導（講授）第二種識記英文單詞的方法。然后，被試采用練習用的單詞進行練習。最后，主試分別檢查每個被試是否掌握了該鐘識記方法。（3）第二種識記方法的測試階段將20個單詞打印在一張白紙上，發給每個被試。指導語：“請你用剛才學過的方法識記下面的20個英文單詞，時間20分鐘”。20分鐘后，主試收回單詞表。被試休息5分鐘。（4）第三種方法的學習和練習階段（略）（5）第三種識記方法的測試階段（略）（6）第四種方法的學習和練習階段（略）（7）第四種識記方法的測試階段

18、（略）3 結果分析分別將四種方法回憶單詞的平均值和標準差列于表1：表1 四種方法回憶單詞的平均值和標準差 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）二因素實驗設計當有兩個因素變量(自變量)影響一個結果(因變量)時,需要做二因素實驗設計,即有兩個自變量的實驗設計。二因素實驗設計舉例(1)問題:給學習成績優中差三種學習成績等級的學生提供三種不同內容的作業反饋,考察對哪種學習成績等級的學生給予哪種作業反饋效果更好.研究假設:給不同學習成績等級的學生反饋不同內容的作業反饋其效果可能有明顯的不同

19、(顯著的差異).被試間實驗設計被試的選取:按被試的學習成績,將其分成高中低三組被試.每組90人.實驗材料:分為作業材料,反饋材料,后測作業材料.作業材料:10道數列推理的數學作業題.反饋材料分為三種:正確的作業答案;正確的作業答案+關鍵公式;正確的作業答案+詳細的解題步驟.后測作業材料:另外10道數列推理的數學題.結果分析 反饋類型 成績等級 后測成績 被試分組 M SD 高 正確答案 中 低 高正確答案+公式 中 低 高正確答案+解題步驟 中 低實驗設計類型上述實驗設計是3 3被試間混合實驗設計.反饋類型有3個水平;被試成績分為3個等級.9組被試之間的反饋類型不同.高中低三種被試分別接受三種

20、不同類型的反饋. 實驗結果的分析 反饋類型 成績等級 后測成績 被試分組 M SD 高 正確答案 中 低 高正確答案+公式 中 低 高正確答案+解題步驟 中 低二因素實驗設計舉例(2)-被試內實驗設計被試的選取:按被試的學習成績,將其分成高中低三組被試.每組30人.實驗材料:分為作業材料,反饋材料,后測作業材料.作業材料:三套”同質”的作業題,每套作業10道數列推理的數學作業題.反饋材料分為三種:正確的作業答案;正確的作業答案+關鍵公式;正確的作業答案+詳細的解題步驟.后測作業材料:另外10道數列推理的數學題結果分析反饋類型 作業 成績等級 后測成績 材料 被試分組 M SD 1 高 正確答案 1 中 1 低 2 高正確答案+公式 2 中 2 低 3 高正確答案+解題步驟 3 中 3 低多因素實驗設計有三個或三個以上的因素變量(自變量)影響一個結果(因變量)時,需要做多因素實驗設計,即有多個自變量的實驗設計。多因素實驗設計也分為被試間實驗設計和被試內實驗設計。被試間