教育實驗的設(shè)計與實施

河南省教育科學(xué)研究所 徐萬山

教育實驗研究是研究者根據(jù)研究目的和計劃，在一定條件下，對研究對象（被試）施加某種可操縱的教育影響（如采用某種教學(xué)方法或教育技術(shù)），然后觀測其變化及教育效果，以此推斷所施加教育影響與教育效果之間是否存在因果關(guān)系的研究方法。中小學(xué)課程改革及較大范圍的教學(xué)方法創(chuàng)新等，大都以教育實驗作為其理論支撐或推廣依據(jù)。

一、教育實驗的基本形式

教育實驗有三種基本形式：單組實驗、等組實驗和循環(huán)組實驗。

1.單組實驗

單組實驗是指同一組被試（如學(xué)生）在其他條件保持不變的情況下，先后接受不同實驗因素的影響，然后對實驗因素所產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行觀察和比較，從而推斷某種因果關(guān)系的實驗形式。比如要對某項課堂教學(xué)方法進(jìn)行實驗，看它是否有利于提高教學(xué)質(zhì)量。若采用單組實驗形式，就要先選定一個教學(xué)班作為實驗班，在進(jìn)行基礎(chǔ)測試（前測）后，開始采用這一課堂教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，一個實驗周期（一般為一個學(xué)期）后進(jìn)行效果測試（后測），將前后兩個測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計比較，就可推斷此項課堂教學(xué)改革與提高教學(xué)質(zhì)量之間是否具有因果關(guān)系。這種實驗方式簡便易行，尤其適合在規(guī)模較小的學(xué)校采用。

2.等組實驗

等組實驗是將被試分成幾個條件相同的組或選擇幾個基礎(chǔ)相同的樣本進(jìn)行的實驗研究。在教育研究中，經(jīng)常采用實驗組與控制組相對照的方法，將被試分成實驗組和控制組，實驗組接受實驗因素的影響，控制組不接受實驗因素影響，在實驗過程中兩組被試其他條件保持相同，最后對實驗因素所產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行觀測和比較，從而判斷實驗因素的作用效果。等組實驗的要點在于保證各實驗組的同質(zhì)（基礎(chǔ)相同）。比如要開展“有計劃的學(xué)法指導(dǎo)”實驗，看其是否有利于提高學(xué)生學(xué)業(yè)成績，若采用等組實驗方式，就可先通過基礎(chǔ)測試（前測）選定兩個學(xué)生學(xué)業(yè)基礎(chǔ)相同的教學(xué)班分別作為實驗班和控制班（或稱對照班），然后對實驗班學(xué)生進(jìn)行有計劃的學(xué)法指導(dǎo)，對控制班學(xué)生不作學(xué)法指導(dǎo)，經(jīng)過一個實驗周期后，再對兩個班的學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)成績測試（后測），將前后兩個測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計比較，從而推斷有計劃的學(xué)法指導(dǎo)與學(xué)生學(xué)業(yè)成績提高之間的因果關(guān)系。

3.循環(huán)組實驗

循環(huán)組實驗是單組實驗與等組實驗相結(jié)合的一種實驗研究形式，實驗因素在各組中輪流施行。由于采用循環(huán)的形式，各組基礎(chǔ)條件可不必完全相同，同一時間內(nèi)各組分別接受不同實驗因素的影響，比較實驗結(jié)果后，再進(jìn)行下一輪的循環(huán)實驗。比如對“運用多媒體輔助教學(xué)”進(jìn)行實驗，看其是否有利于提高學(xué)生的學(xué)業(yè)水平，若采用循環(huán)組實驗方式，就要先選定兩個教學(xué)班，確定實驗周期并將其劃分為兩個階段，第一階段甲班為實驗班、乙班為控制班，第二階段乙班為實驗班、甲班為控制班，實驗班運用多媒體輔助教學(xué)，控制班不用多媒體，每個階段結(jié)束時均對實驗班、控制班進(jìn)行學(xué)業(yè)成績測試，最后將兩個實驗班（多媒體教學(xué)班）成績與兩個控制班（非多媒體教學(xué)班）成績進(jìn)行統(tǒng)計比較，推斷多媒體輔助教學(xué)與學(xué)生學(xué)業(yè)成績提高之間有無因果關(guān)系。

二、教育實驗的設(shè)計

教育實驗設(shè)計一般包括研究變量及假設(shè)的提出、被試的選擇、測量工具的準(zhǔn)備、實驗形式與周期的安排、對無關(guān)變量的控制等內(nèi)容。

1.提出假設(shè)及其研究變量

實驗的目的是為驗證假設(shè)，提出假設(shè)是實驗的前提。所謂假設(shè)是指研究者預(yù)先說明兩種或兩種以上變量之間的關(guān)系。一個假設(shè)起碼應(yīng)該有兩種基本變量：自變量和因變量。在教育實驗中，自變量一般是根據(jù)研究目的來設(shè)計的，如教學(xué)方法、課程結(jié)構(gòu)、師生關(guān)系、管理制度等都能作為一項實驗的自變量。因變量往往與被試者身心發(fā)展的水平和相關(guān)狀況有關(guān)，如學(xué)生的道德水平、教學(xué)質(zhì)量、學(xué)校效能等。自變量與因變量之間構(gòu)成某種待檢驗的關(guān)系，也就是實驗提出的假設(shè)。一個好的假設(shè)，理論上應(yīng)該能夠說明實驗中的自變量和因變量之間的因果關(guān)系，而且還必須具有明確的實踐操作方案，即具體規(guī)定了實驗實施方法、過程等，規(guī)定了實驗結(jié)果的檢驗指標(biāo)、測量工具等一整套實施操作系統(tǒng)。只有這樣，該項實驗的假設(shè)才可以得到檢驗，他人才可以重復(fù)，實驗才具有科學(xué)意義。

2.挑選實驗被試

教育實驗中的研究對象稱為被試，是相對于實驗者（主試）而言的。被試可以是一個或幾個人，也可以是某一個群體，如班級、學(xué)校，甚至更大范圍的人群。確定被試必須以實驗?zāi)康臑橐罁?jù)，即按實驗課題的需要，選擇具有一定條件、一定數(shù)量的被試。具體抽取被試的方法，必須結(jié)合具體設(shè)計的需要來確定。無論何種抽樣方法，首先應(yīng)確定實驗被試的總體定義，即明確被試的年齡、性別、智力水平等相對穩(wěn)定的總體特征，然后在這個特定的總體中抽取一定數(shù)量、能夠代表這些總體特征的對象作為實驗被試。實驗被試的樣本量應(yīng)根據(jù)總體的大小而定。中小學(xué)教育實驗常常以一個或幾個教學(xué)班為被試群體。

3.編制或選擇測量工具

在實驗研究過程中，需要對因變量做多次測量，因此，必須確定因變量測量指標(biāo)并準(zhǔn)備好測量工具。中小學(xué)教育實驗主要的測量工具有測試卷、觀察表、心理量表等。實驗測量工具可以根據(jù)實驗實際需要由課題組自行編制，也可以從相關(guān)科學(xué)量表（如心理量表）中選擇使用。

4.確定實驗形式及實驗周期

根據(jù)研究對象總體數(shù)量的多少及相關(guān)研究條件，確定采用單組實驗、等組實驗、循環(huán)組實驗中的哪種形式作為實驗形式，同時安排實驗周期。如果采用單組實驗或等組實驗形式，還需要安排運用測量工具（如學(xué)業(yè)測試卷）對被試進(jìn)行前測；若采用循環(huán)組實驗形式，則需要在實驗周期內(nèi)科學(xué)劃分實驗階段。

5.控制實驗的無關(guān)變量

在實驗研究中，自變量以外的，能夠影響因變量且可能干擾實驗的因素，統(tǒng)稱為無關(guān)變量。無關(guān)變量對實驗并不是無關(guān)，只是研究者在實驗中未將其列為研究的變量。教育實驗中的無關(guān)變量，是被試自身帶到實驗中來的各種因素特征，如被試年齡、性別、智力水平、學(xué)習(xí)經(jīng)驗以及被試在實驗過程中的興趣、態(tài)度、情緒等因素；也可能是實驗措施本身造成的對因變量的影響，或者是外界（如校園環(huán)境）對實驗的意外干擾等。教育實驗設(shè)計的一項重要內(nèi)容，就是如何控制這些無關(guān)變量，從而提高實驗結(jié)果的有效程度。

三、教育實驗的步驟

一項教育實驗一般包括準(zhǔn)備、實施、資料收集與分析、結(jié)果驗證等幾個階段。

1.實驗的準(zhǔn)備

教育實驗準(zhǔn)備階段的總體任務(wù)是制定實驗研究的實施方案，內(nèi)容一般包括：（1）確定實驗課題，明確實驗?zāi)康摹＃?）明確實驗的理論基礎(chǔ)，提出實驗研究的假設(shè)。（3）選擇被試，區(qū)分變量，進(jìn)行實驗設(shè)計。（4）準(zhǔn)備合適的測量工具，確定實驗形式和周期。

2.實驗的實施

做好充分的準(zhǔn)備后，教育實驗即可按計劃開始實施。實驗方案的實施，主要應(yīng)做好以下幾方面工作：一是按照實驗設(shè)計，操縱自變量；二是有效控制無關(guān)變量；三是隨時觀察測量因變量，收集實驗數(shù)據(jù)以及其他重要實驗資料。實驗活動的開展，一般應(yīng)嚴(yán)格按照實驗方案進(jìn)行，不應(yīng)隨意更改實驗程序和實驗措施。

3.實驗資料的收集和整理分析

實驗資料包括實驗實施過程中觀察、談話、測量所得的信息，如觀察和談話記錄、測驗分?jǐn)?shù)或等級等。收集實驗資料時，要考慮資料的可靠性和準(zhǔn)確性。資料的整理與分析，既可定量統(tǒng)計，也可定性描述，但一定要按統(tǒng)計程序和實驗思路進(jìn)行。

4.實驗結(jié)果驗證

一項教育實驗得出最終結(jié)論之前，還需要對實驗結(jié)果進(jìn)行驗證。一是檢驗提出的實驗假設(shè)是否科學(xué)、合理、有價值；二是檢驗是否有效控制了無關(guān)變量，主動操縱了自變量，客觀測量了因變量；三是檢驗實驗的方法和過程是否設(shè)計合理；四是檢驗?zāi)芊窠沂咀宰兞颗c因變量之間的因果關(guān)系；五是檢驗實驗具有怎樣的可重復(fù)性，實驗的可重復(fù)性越高，表明實驗結(jié)果的可靠性越高。

教育實驗常用于教育教學(xué)改革的研究，如課程體系改革實驗、新教材實驗、新教學(xué)方法實驗等；也可用于對已有教育教學(xué)成果的驗證，或為形成新的教育理論、教育模式等提供依據(jù)。