第一节 教育实验研究法概述

一、教育实验研究的含义及其特征

（一）教育实验研究的含义

实验研究是研究者从某种理论或假设出发，为突出研究的实验变量有意地控制某些条件，促使一定的现象产生，然后对其结果进行分析，得出相关的科学结论的研究方法。

教育实验研究法是研究者按照教育研究目的，运用科学实验的原理和方法，以一定的教育理论及假设为指导，合理地控制或创设一定的条件，人为地影响教育研究对象，并有目的地操纵某些教育因素或教育条件，观察教育措施与教育效果之间的因果关系，从中探索教育现象因果关系和教育规律的一种研究方法，它是一种特殊的科学实验活动。教育实验研究的目的在于确定某一教育影响与它的结果之间的因果关系，或者是检验某一教育理论或教育假设的实际结果。

（二）教育实验研究的基本特征

教育实验是获得知识和检验理论的一种特殊实践活动，作为一种相对独立的社会实践活动，教育实验区别于一般实验，它具有实验的根本特征，能够自觉主动地去探索、变革和创新，主动采取某个变革措施，发挥实验研究的作用，探索教育内外部规律性联系和因果关系，从而发展教育理论。同时，教育实验又不同于一般的实验活动，它是教育实践，所以，教育实验研究具备科学实验和教育实践两个层面的特征。

1.教育实验研究的科学特征

教育实验研究是一种科学实验活动，它区别于教育科学研究的其他方法，具有科学实验的三个基本特征：因果关系的探讨、自变量的操作（进行实验处理）和合理控制无关变量。

（1）因果关系的探讨。教育实验研究可以系统地变化教育条件，以观察因这些条件变化所引起的相应教育现象和规律变化，从而揭示教育实践过程中各种变量间的因果关系。调查研究以搜集、分析存在的教育客观事物或材料为直接认识任务，是对教育现状的认识和把握。实验研究是通过“若A则B”的正确性来说明“为什么”，从而推论因果关系的逻辑性，所以只有教育实验研究，才能揭示教育变量间的因果关系。

（2）自变量的操作。教育实验研究是为了变革现实、探索和创新，是要索取而不是消极等待研究现象的自然发生。因此，必须主动操纵自变量的变化。自变量，即变化的措施和条件；自变量的操作，是指研究者人为地去干预和控制现象发生的条件和进程，有意识地变革研究对象某一方面的条件，从而得到研究人员所要的结果。

（3）合理控制无关变量。教育实验研究中，为了探索因果关系，证实确实是自变量导致因变量的变化，就必须排除其他无关因素的影响，使实验的其他条件保持恒定，否则，就无法显现假设中提出的因果关系，实验也不可能有效度。所以，在教育实验研究中，需要有意识地考虑各种无关因素的控制、实验所操纵的自变量的控制程度和研究如何通过实验的设计控制无关变量，以达到合理控制无关变量的目的。

“控制”在教育实验中主要有三层含义：一是研究对于外部因素和实验情况的控制能力，包括各种无关因素的控制。二是研究对于实验所操纵的自变量的控制程度。三是研究实验设计过程中的控制成分，即研究如何通过实验的设计来控制无关变量。

2.教育实验研究的教育特征

教育实验研究是一种特殊的教育实验活动，由于教育现象和研究对象的独特性，教育实验研究又具有与科学实验相区别的特征。

（1）研究归属是社会科学。一般认为，实验研究应归属自然科学实验范畴，但从总体上分析，教育实验研究基本上属于社会科学实验范畴。

（2）研究目的是发展教育理论。与一般的实验研究不同，教育实验研究的目的并不是为了获得科学的事实，而是为了通过假设检验和归因分析，形成教育的科学理论。

（3）研究对象是人所从事的教育活动。教育实验研究是独特的教育实验活动，它研究的对象不是静态的自然事物，而是动态的、渗透着复杂的人的因素的教育实践活动，这些活动是在一定的社会联系、社会生活情境中进行的，带有情感色彩，受到人们活动的目的、价值观以及人的个性和活动的影响。

（4）实验环境是学校的特定生活场景。在实验条件方面，教育实验主要是在教育和教学的现实环境中进行，学生和教师都是生活在特定的班级和学校中，离开这一特定的教育环境，有些教育现象就不可能发生，所以，教育实验研究有时难以满足控制实验条件方面的要求。

（5）研究设计是定量和定性相结合。从教育实验的活动系统看，教育实验既是一种研究活动，又是一种教育活动，是教育实践和科研活动的统一体。教育实验不仅要追求实验结果的解释力，而且需要追求实验结果实际应用的推广力。对于实验研究，通常是以量化的方式去设计实验和分析研究数据，但教育实验研究在具体方法的处理上不是以完全的定量描述去追求变量的精确度，而是通过定量描述与定性描述相结合来描述教育变量之间的某种确定性关系，注重对教育变量的变化进程进行纵向的相关分析和因果分析。教育实验是在教育实践中进行的特点决定了教育实验既有定量实验的“科学性”，又具有定性研究的“实用性”，是两者的和谐结合。

二、教育实验研究的功能和局限

教育实验研究是唯一能真正检验教育因果关系假设的研究，是教育理论发展的源泉和检验教育理论真理性的重要标准。教育实验作为教育科学研究中的一种基本形式，其功能由教育实验研究的本质特征决定，它能超越感性直观经验的局限，探索和发现客观事物的内部联系和规律性，并获得利用这些规律来预测和驾驭事物发生和发展的能力。

（一）教育实验研究的主要功能

1.检验、修改和完善教育理论

检验现有教育理论的科学性和先进性，并改进教育教学过程与方法。通过提供有意义的可靠信息，对现有教育教学理论进行提炼、发展和完善。另外，实验研究便于测量，能得到量化的结果，可以揭示变量之间的因果关系，为发现和揭示新的教育特点和规律提供必要的基础。通过教育实验研究，能发现未知和开拓新的研究领域，从而不断加深对教育发展的规律性认识。

2.促进教育实践的改革与发展

通过教育实验，人为地创设一定的教育系统和教育环境，在教育科学理论指导下改革教学内容或教学方法，促进教育实践的改革与发展。

3.提供新教育理论假设应用于教育实践的操作程序

当研究者提出一套完善的教育教学理论后，必须通过教育实验将理论转化成可操作的实验方案以付诸教育实践，才能切实发挥科学理论的指导作用。通过教育实验，一方面，寻求将这些理论具体化并运用于教育教学实践过程的操作程序；另一方面，实验的结果又将进一步检验、充实和完善这些理论的科学性、先进性和可行性。

（二）教育实验研究的局限性

实验研究适合于研究自变量数目较少且清晰、可以分解并加以操作的问题，实验结果的分析一定程度上取决于测量工具。教育实验研究是一种特殊的教育实验活动，一方面，教育研究的对象是人，不仅研究者与被研究者之间容易产生交互影响，而且研究者本身的价值观、态度、动机会在一定程度上影响观察和资料收集的方向，因此，教育研究涉及的价值判断将对实验的客观性产生积极的或消极的影响；另一方面，实验设计离不开现有分析手段所达到的技术水平，当现有的测量工具还不能十分正确、恰当地测量教育情境下的复杂行为时，对实验结果的分析也必然受到限制。另外，从统计分析和实验推广的角度来看，教育实验往往只能选择非常有限的样本（学校、教师和学生）进行研究，因而难以代表全体或其他群体，所以教育实验研究存在不可避免的样本不足和选择误差问题。

三、教育实验研究的基本组成部分

教育实验研究一般是由实验者、实验对象和实验手段三个基本部分组成。三者之间的关系可用图7-1表示。实验过程是实验者借助实验手段并操纵控制实验因素，刺激和作用于实验对象，并通过实验手段测量实验对象因实验因素的刺激所做出的反应结果，收集实验反应信息，然后利用各种技术手段分析获取的信息，得出实验结果。

图7-1 教育实验研究的组成及关系

（一）实验者

实验者作为实验活动的主体，必须进行一系列操作活动，这些活动包括对实验变量的控制，以及实验者借助感觉器官或仪器在实验过程中获取信息、实验者的逻辑思维与理论的分析等活动。

（二）实验对象

教育实验研究的对象主要是教学过程中受教育的个体或全体，他们是作为社会成员的人，是有思想、有意识、有主观能动作用的活生生的人。因此，同自然科学以物为主要研究对象的实验不同，教育研究的实验控制更为困难，教育实验研究对象具有它的特殊性。

1.实验者与实验对象存在相互影响

由于实验者和实验对象都是活生生的人，而且两者往往关系密切，因此，实验者的言行，甚至其职位、资历、态度等都会对实验对象起着某种暗示的作用。例如，在某教育实验中，当有的实验对象无意中了解到主持该项实验的实验者是位有名望的学者，还了解到所做实验的目的意图，实验对象就有可能有意识地按实验者的意愿做出某种反应，回答问题。显然，这将会影响实验的准确性和客观性。

2.实验对象的心理状态对实验过程会产生影响

由于社会或家庭及其他因素的影响，实验对象对待实验的动机、态度、情绪有所不同，这些心理状态会使实验因素刺激的接受和反应都产生差异，从而使实验结果的准确性受到影响。

3.对受教育者的实验存在某些禁区

与自然科学不同，物理学家、化学家可以随意变化实验条件，实验对象（物质）都可以承受。但教育研究的实验对象是受教育的人，在实验中，给实验对象的刺激作用是有限制的，不能给实验对象带来精神或肉体上的痛苦，也不能人为地安排某些破坏实验对象身心健康的环境，这不仅是实验的禁区，也是实验者必须具备的道德修养。

（三）实验手段

在教育实验研究中，主要的实验手段是现代教育媒体、教育方法、教育模式和教育环境等。实验手段的基本功能主要是刺激、干预、控制和检测实验对象的活动，或对实验对象施加影响，以及记录和分析实验结果。实验手段作为人的感觉器官和思维器官的延伸，可以有效地克服实验者感觉器官的局限性，提高人的认识能力，使人的认识更加准确、精细、客观。

1.刺激手段

刺激手段是指实验者按照一定的目的，通过设计和控制各种教育因素，对实验对象产生不同的刺激作用，从而观察、测量实验对象的行为和心理上的反应，以探索其规律。

2.观察手段

观察手段是指实验者借助各种手段进行观察，或借助虚拟现实技术，模拟现实中的实验环境进行观察，可以实现在现实中难以达到的实验条件。因此，借助现代教育媒体作为观察手段，可以弥补人的感觉器官的局限性，以获得更多的信息。

3.记录、存储与重现手段

这是指借助照相、录音、录像等手段记录实验过程中最有代表性的典型资料、实验对象的行为变化过程、行为存在的环境条件、行为的各种表现形态、行为在时间上的演变、行为在空间上的分布，以及记录有关实验过程中所进行的有关实验问题的谈话、演讲、课堂教学、学生回答等语言资料。借助计算机或利用计算机原理设计的反应信息装置，可以记录下实验对象的特征资料及实验对象的实验反应信息，如学习得分、反应时间等。

4.信息处理与分析手段

计算机是一种具有快速运算能力、又具有逻辑判断和信息存储与分析功能的现代化设备，它作为教育实验手段，日益发挥着显著的作用，在对问卷和考卷数据的采集、对响应信息的记录以及数据的统计分析等方面已经取得了显著的效果，新的应用领域正在发展。

四、教育实验研究的基本类型

（一）实验室实验与自然实验

根据教育实验进行的场所和情境来分，教育实验研究可分为实验室实验和自然实验。

1.实验室实验

实验室实验指研究者根据研究的需要，在经过专门设计的、人工高度控制的环境中进行的实验。这类实验的优点是能把实验中的各种变量严格分离出来，并给予确切的操作与控制，提高研究结论的准确性和可靠性。

在实验室实验中，实验背景和变量都相对容易控制，实验者能够比较清楚确切地观察到自变量对因变量的影响。但实验室实验在实验内容上局限性比较大，即许多教育研究者感兴趣的内容常常无法在小小的实验室中人工地制造出来，而且由于实验室的环境与现实的教育环境之间的差别，以及较多的实验室实验都是以一定区域学生的有限取样为实验对象，而他们与众多的不同区域的学生之间存在着许多差别，所以实验室实验的结果在推广性、普遍性和概括性上往往较差。

2.自然实验

自然实验也叫现场实验，是在实际的教育情境中进行的实验。

（二）确认性实验、探索性实验、验证性实验、对比性实验与析因性实验

按照实验的目的和功能来分，教育实验研究可分为确认性实验、探索性实验、验证性实验、对比性实验和析因性实验。

1.确认性实验

这类实验的目标主要在于借助实验搜集事实材料，确认所研究的对象是否具有研究假说内容的基本特征，并推动教育实践的发展。确认性实验也叫试探性实验，确认性实验研究的问题来自实际，所以具有直接的实践意义。实验强调的是研究的应用价值，在事实基础上概况经验性规律，追求最大限度的有效性。由于这类实验在现场情境下进行，在研究方法上带有很大的试探性，操作程序不太规范。因此，其内在效度和外在效度均不高。

2.探索性实验

探索性实验是以认识某种教育现象或探索受教育者个性发展规律为目标，通过揭示与研究对象有关的因果关系及问题的解决，来尝试创建某种理论体系，所以具有较强的创新性。探索性实验主要研究教育理论体系中的根本性问题，有重要的理论意义和实践指导意义。

3.验证性实验

验证性实验是以验证已取得的实验成果为目标，对已经取得的认识成果通过再实践的方法来检验、修正和完善。这类实验具有明显的重复性，是在不同环境条件下反复进行的，不仅对实验条件有明确分析，而且实验方案具有可操作性。验证性实验关注实验结果应用的普遍性，追求实验较高的外在效度。

4.对比性实验

这是通过实验对两个不同群体、不同时间或不同条件进行差异性的比较。这种实验有两个或两个以上的相似组群，一个是“对照组”，作为比较标准；另一个是“实验组”，通过某种实验步骤，以确定实验因素对实验组的影响。

5.析因性实验

这是通过实验探讨影响某一事件的发生和变化过程，起主要的或决定性作用的因素。这类实验的一个重要特点是，其结果是已知的，而影响或造成这种结果的各种因素，其中特别是主要因素却是未知的、待寻找的。

（三）单因素实验与多因素实验

根据同一实验中自变量因素的多少，可分为单因素实验和多因素实验。

1.单因素实验

单因素实验是指同一实验中研究者只操纵一个自变量的实验，也叫单一变量实验。由于单因素实验的自变量单一、明确，操纵相对比较容易，实验难度相对较小。

2.多因素实验

多因素实验是指在同一实验中需要操纵两个或两个以上的自变量的实验，也叫组合变量实验。这类实验要操纵的实验因素较多，实验的过程比较复杂，因变量的观测内容也随之增多，因而在研究整体上难度较大。

（四）前实验、准实验与真实验

1.前实验

前实验是最原始的一种实验类型，它是对任何无关变量都不进行控制的实验。

2.准实验

准实验是指在实验中未按随机原则来选择和分配被试，只把已有的研究对象作为被试，且只对无关变量做尽可能控制的实验。

3.真实验

真实验是指严格按照实验法的科学性要求，随机地选择和分配被试，系统地操纵自变量，全面地控制无关变量的实验。真实验设计中的自变量、因变量、无关变量都能得到比较严格的控制，能较好地控制内外部无效因素，并有效地操纵研究变量。

五、教育实验研究的效度

（一）教育实验研究效度的含义

所谓效度，就是指实验设计能够回答要研究的问题的程度。实验效度是影响着实验设计、实施、解析、推广、评价等工作的重要因素，它是衡量实验成败、优劣的关键性的质量指标。实验效度一般有内在效度和外在效度两种，内在效度决定了实验结果的准确性，影响到对实验结果的解释。外在效度则直接影响实验结果的可推广性。在实验过程中，这两种效度可能受到许多因素的影响。教育实验研究效度标示着教育实验研究结论的准确性和普遍性程度。

（二）教育实验研究的内在效度

内在效度是指自变量与因变量的因果联系的真实程度或者实验者所操纵的实验变量对因变量所造成的影响的真正程度，即因变量的变化，确实由自变量引起，是操作自变量的直接成果，而非其他未加控制的因素所致。内在效度表明的是因变量的变化在多大程度上取决于自变量——有效性。实验内在效度高低，取决于对无关变量控制的程度。控制越好，实验的效果越能解释为由实验处理所造成。反之，控制越差，实验结果越无法解释。其结果究竟是由实验处理所产生，还是由其他无关因素所导致的，将难以确定。如果一个实验设计，除了研究者所控制的实验变量外，还有其他变量也影响反应变量的变化，使研究者无法正确解释所得的实验结果，则该项实验设计的内在效度就很差。

影响实验内在效度的因素有以下几方面。

（1）偶然事件：在实验进展过程中没有预料到的影响因变量的事件的发生。

（2）对象成长：在实施实验的过程中，受教育者可能会产生生理上或心理上的变化，如成熟、自信心的增强等，从而使实验结果发生变化，而这种变化并非是由实验变量所导致的。

（3）实验时间：由于实验周期较长，除了实验变量之外，一些未经控制的因素会在较长的实验过程中介入，从而引起实验结果的变化。

（4）测量手段和误差：测量手段不统一会产生错误的结果；进行测验时，试题设计不当，评卷者对评分标准掌握的程度、评卷人的心理状态与动机等，都直接影响到实验的准确性。

（5）测验动机：当实验对象知道自己是在参加实验，是被研究的对象时，往往会产生一种特殊的心理反应，他对实验变量的刺激就有了一种准备性的动机。另外，进行多次重复性的量度时，受试者也就有了心理的准备，即使对同一个问题，往往第二次的反应与第一次不同，而这种差别不是来自实验变量的刺激，而是由测验动机所引起的。

（6）在实验进展过程中被试的选择差异：被试未能随机分配或挑选，而其中一个因素起了作用，从而产生了分组的不对等性。

（7）实验的偶然减员：非随机挑选的被试脱离实验，会产生不良影响。

（8）取样：成熟程度交互作用，由于取样不同带来的成熟程度的不一致。

（三）教育实验研究的外在效度

外在效度指实验结果的概括性和代表性。换言之，就是指实验结果是否可以推论到实验对象以外的其他受试者，或实验情境以外的其他情境，即代表性问题，表示实验结果是否适合于推广应用，能否做到对同类事物现象做解析、预测和控制。一个实验越能实现这个目标，就表示该实验越有良好的外在效度。外在效度分总体效度和生态效度两类。总体效度，指实验结果从特定的研究样本推广到更大的被试群体中去的适用范围；生态效度，指实验结果从研究者创设的实验情境推广到其他教育情境中去的范围。

如果用于男生实验的结果，不能推论到女生；用于中学生实验的结果，只适用于中学生，而不能推论到小学生，那么，这个实验设计的外在效度（总体效度）就比较低。如果在试验室里实验的结果，不能推论到日常生活情境；在城市实验的结果，不能推论到农村，同样，这个实验设计的外在效度（生态效度）也不高。通常影响外在效度的主要因素有：实验情境的过分人工化，受试对象缺乏代表性，测量工具选择的特殊性等。