教育實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

河南省教育科學(xué)研究所 徐萬(wàn)山

教育實(shí)驗(yàn)研究是研究者根據(jù)研究目的和計(jì)劃，在一定條件下，對(duì)研究對(duì)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(cè)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(shí)驗(yàn)作為其理論支撐或推廣依據(jù)。

一、教育實(shí)驗(yàn)的基本形式

教育實(shí)驗(yàn)有三種基本形式：單組實(shí)驗(yàn)、等組實(shí)驗(yàn)和循環(huán)組實(shí)驗(yàn)。

1.單組實(shí)驗(yàn)

單組實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)因素的影響，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)形式。比如要對(duì)某項(xiàng)課堂教學(xué)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，看它是否有利于提高教學(xué)質(zhì)量。若采用單組實(shí)驗(yàn)形式，就要先選定一個(gè)教學(xué)班作為實(shí)驗(yàn)班，在進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)試（前測(cè)）后，開(kāi)始采用這一課堂教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期（一般為一個(gè)學(xué)期）后進(jìn)行效果測(cè)試（后測(cè)），將前后兩個(gè)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，就可推斷此項(xiàng)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(shí)驗(yàn)方式簡(jiǎn)便易行，尤其適合在規(guī)模較小的學(xué)校采用。

2.等組實(shí)驗(yàn)

等組實(shí)驗(yàn)是將被試分成幾個(gè)條件相同的組或選擇幾個(gè)基礎(chǔ)相同的樣本進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究。在教育研究中，經(jīng)常采用實(shí)驗(yàn)組與控制組相對(duì)照的方法，將被試分成實(shí)驗(yàn)組和控制組，實(shí)驗(yàn)組接受實(shí)驗(yàn)因素的影響，控制組不接受實(shí)驗(yàn)因素影響，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩組被試其他條件保持相同，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)因素所產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行觀測(cè)和比較，從而判斷實(shí)驗(yàn)因素的作用效果。等組實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)在于保證各實(shí)驗(yàn)組的同質(zhì)（基礎(chǔ)相同）。比如要開(kāi)展“有計(jì)劃的學(xué)法指導(dǎo)”實(shí)驗(yàn)，看其是否有利于提高學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)，若采用等組實(shí)驗(yàn)方式，就可先通過(guò)基礎(chǔ)測(cè)試（前測(cè)）選定兩個(gè)學(xué)生學(xué)業(yè)基礎(chǔ)相同的教學(xué)班分別作為實(shí)驗(yàn)班和控制班（或稱(chēng)對(duì)照班），然后對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生進(jìn)行有計(jì)劃的學(xué)法指導(dǎo)，對(duì)控制班學(xué)生不作學(xué)法指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期后，再對(duì)兩個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)成績(jī)測(cè)試（后測(cè)），將前后兩個(gè)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，從而推斷有計(jì)劃的學(xué)法指導(dǎo)與學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)提高之間的因果關(guān)系。

3.循環(huán)組實(shí)驗(yàn)

循環(huán)組實(shí)驗(yàn)是單組實(shí)驗(yàn)與等組實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的一種實(shí)驗(yàn)研究形式，實(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)各組分別接受不同實(shí)驗(yàn)因素的影響，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，再進(jìn)行下一輪的循環(huán)實(shí)驗(yàn)。比如對(duì)“運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)方式，就要先選定兩個(gè)教學(xué)班，確定實(shí)驗(yàn)周期并將其劃分為兩個(gè)階段，第一階段甲班為實(shí)驗(yàn)班、乙班為控制班，第二階段乙班為實(shí)驗(yàn)班、甲班為控制班，實(shí)驗(yàn)班運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)，控制班不用多媒體，每個(gè)階段結(jié)束時(shí)均對(duì)實(shí)驗(yàn)班、控制班進(jìn)行學(xué)業(yè)成績(jī)測(cè)試，最后將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班（多媒體教學(xué)班）成績(jī)與兩個(gè)控制班（非多媒體教學(xué)班）成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，推斷多媒體輔助教學(xué)與學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)提高之間有無(wú)因果關(guān)系。

二、教育實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

教育實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般包括研究變量及假設(shè)的提出、被試的選擇、測(cè)量工具的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)形式與周期的安排、對(duì)無(wú)關(guān)變量的控制等內(nèi)容。

1.提出假設(shè)及其研究變量

實(shí)驗(yàn)的目的是為驗(yàn)證假設(shè)，提出假設(shè)是實(shí)驗(yàn)的前提。所謂假設(shè)是指研究者預(yù)先說(shuō)明兩種或兩種以上變量之間的關(guān)系。一個(gè)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(shí)驗(yàn)中，自變量一般是根據(jù)研究目的來(lái)設(shè)計(jì)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)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(yàn)的關(guān)系，也就是實(shí)驗(yàn)提出的假設(shè)。一個(gè)好的假設(shè)，理論上應(yīng)該能夠說(shuō)明實(shí)驗(yàn)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(shí)踐操作方案，即具體規(guī)定了實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法、過(guò)程等，規(guī)定了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢驗(yàn)指標(biāo)、測(cè)量工具等一整套實(shí)施操作系統(tǒng)。只有這樣，該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的假設(shè)才可以得到檢驗(yàn)，他人才可以重復(fù)，實(shí)驗(yàn)才具有科學(xué)意義。

2.挑選實(shí)驗(yàn)被試

教育實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象稱(chēng)為被試，是相對(duì)于實(shí)驗(yàn)者（主試）而言的。被試可以是一個(gè)或幾個(gè)人，也可以是某一個(gè)群體，如班級(jí)、學(xué)校，甚至更大范圍的人群。確定被試必須以實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑橐罁?jù)，即按實(shí)驗(yàn)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(jì)的需要來(lái)確定。無(wú)論何種抽樣方法，首先應(yīng)確定實(shí)驗(yàn)被試的總體定義，即明確被試的年齡、性別、智力水平等相對(duì)穩(wěn)定的總體特征，然后在這個(gè)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(duì)象作為實(shí)驗(yàn)被試。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)常常以一個(gè)或幾個(gè)教學(xué)班為被試群體。

3.編制或選擇測(cè)量工具

在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中，需要對(duì)因變量做多次測(cè)量，因此，必須確定因變量測(cè)量指標(biāo)并準(zhǔn)備好測(cè)量工具。中小學(xué)教育實(shí)驗(yàn)主要的測(cè)量工具有測(cè)試卷、觀察表、心理量表等。實(shí)驗(yàn)測(cè)量工具可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)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(shí)驗(yàn)形式及實(shí)驗(yàn)周期

根據(jù)研究對(duì)象總體數(shù)量的多少及相關(guān)研究條件，確定采用單組實(shí)驗(yàn)、等組實(shí)驗(yàn)、循環(huán)組實(shí)驗(yàn)中的哪種形式作為實(shí)驗(yàn)形式，同時(shí)安排實(shí)驗(yàn)周期。如果采用單組實(shí)驗(yàn)或等組實(shí)驗(yàn)形式，還需要安排運(yùn)用測(cè)量工具（如學(xué)業(yè)測(cè)試卷）對(duì)被試進(jìn)行前測(cè)；若采用循環(huán)組實(shí)驗(yàn)形式，則需要在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)科學(xué)劃分實(shí)驗(yàn)階段。

5.控制實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量

在實(shí)驗(yàn)研究中，自變量以外的，能夠影響因變量且可能干擾實(shí)驗(yàn)的因素，統(tǒng)稱(chēng)為無(wú)關(guān)變量。無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)并不是無(wú)關(guān)，只是研究者在實(shí)驗(yàn)中未將其列為研究的變量。教育實(shí)驗(yàn)中的無(wú)關(guān)變量，是被試自身帶到實(shí)驗(yàn)中來(lái)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(yàn)以及被試在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的興趣、態(tài)度、情緒等因素；也可能是實(shí)驗(yàn)措施本身造成的對(duì)因變量的影響，或者是外界（如校園環(huán)境）對(duì)實(shí)驗(yàn)的意外干擾等。教育實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，就是如何控制這些無(wú)關(guān)變量，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效程度。

三、教育實(shí)驗(yàn)的步驟

一項(xiàng)教育實(shí)驗(yàn)一般包括準(zhǔn)備、實(shí)施、資料收集與分析、結(jié)果驗(yàn)證等幾個(gè)階段。

1.實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備

教育實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段的總體任務(wù)是制定實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)施方案，內(nèi)容一般包括：（1）確定實(shí)驗(yàn)課題，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?）明確實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)，提出實(shí)驗(yàn)研究的假設(shè)。（3）選擇被試，區(qū)分變量，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（4）準(zhǔn)備合適的測(cè)量工具，確定實(shí)驗(yàn)形式和周期。

2.實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

做好充分的準(zhǔn)備后，教育實(shí)驗(yàn)即可按計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施。實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施，主要應(yīng)做好以下幾方面工作：一是按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，操縱自變量；二是有效控制無(wú)關(guān)變量；三是隨時(shí)觀察測(cè)量因變量，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及其他重要實(shí)驗(yàn)資料。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展，一般應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，不應(yīng)隨意更改實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)驗(yàn)措施。

3.實(shí)驗(yàn)資料的收集和整理分析

實(shí)驗(yàn)資料包括實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中觀察、談話、測(cè)量所得的信息，如觀察和談話記錄、測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)或等級(jí)等。收集實(shí)驗(yàn)資料時(shí)，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(jì)，也可定性描述，但一定要按統(tǒng)計(jì)程序和實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

一項(xiàng)教育實(shí)驗(yàn)得出最終結(jié)論之前，還需要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。一是檢驗(yàn)提出的實(shí)驗(yàn)假設(shè)是否科學(xué)、合理、有價(jià)值；二是檢驗(yàn)是否有效控制了無(wú)關(guān)變量，主動(dòng)操縱了自變量，客觀測(cè)量了因變量；三是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的方法和過(guò)程是否設(shè)計(jì)合理；四是檢驗(yàn)?zāi)芊窠沂咀宰兞颗c因變量之間的因果關(guān)系；五是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)具有怎樣的可重復(fù)性，實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性越高，表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性越高。

教育實(shí)驗(yàn)常用于教育教學(xué)改革的研究，如課程體系改革實(shí)驗(yàn)、新教材實(shí)驗(yàn)、新教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)等；也可用于對(duì)已有教育教學(xué)成果的驗(yàn)證，或?yàn)樾纬尚碌慕逃碚?、教育模式等提供依?jù)。