变量也叫因子，是研究者所要研究与测量的随着条件和情境的变化而在数量或类型上发生变化的因素。控制变量是实验研究法的基本特征之一。自变量、因变量和无关变量是实验研究法中最基本的变量。实验研究法就是要通过操纵自变量、测定因变量、控制无关变量，揭示自变量和因变量之间的因果关系，探求教育规律，指导教育实践。

（一）自变量的确定

自变量是实验研究法中研究者主动操纵的施加于被试的希望影响实验结果的因素。实验研究法对自变量控制得如何，将直接影响研究的成功与否。实验研究设计中，确定自变量就是对自变量的操作进行明确的定义和说明，要具体到可操作的程度。

在确定自变量时，研究者首先应以研究的目的和假设为依据，努力去寻找那些“积极的”、与因变量存在因果关系的、能促进因变量更大变化的“可以改变的变量”——针对那些相对稳定的变量而言的变量（布卢姆《教育研究与教育实践的新方向：几种可改变的变量》），以提高研究的创造性。确定哪个（些）因素作为自变量之后，研究者还应规定自变量的操作规范，即下操作定义和规定自变量实验处理方法，以使之具体化，保证实施过程的规范化，便于以后他人的验证和成果的推广。

例如，对于弱智儿童，如果着眼于研究如何通过补偿教育提高他们的知识水平，可能收效不大。以色列教育家弗尔斯坦因认为，需要从改正他们运用心理功能时的缺点（如感觉上的粗枝大叶、检查材料不求系统等）出发，采取教育措施，由此组织了一项“工具丰富法”对智力低下的犹太孤儿（平均智商为80）的实验研究，根据研究目的，他们确定自变量是：利用专门设计的十五件工具（或者说十五组练习）组成一整套教学程序，循序渐进地对儿童进行涉及空间观念、分类比较能力、时间关系、数的进展等方面的每周3～5小时的训练（其余课程照常），时间为两年，用以纠正学生智力机制的缺陷，恢复他们的学习能力。这种自变量的设计针对性强，过程明确，便于操作，实验研究收到了明显的效果[7]。

再如，双因素实验“5～6岁幼儿韵律活动的实验研究法”以音乐主题和律动榜样为自变量，研究幼儿律动能力的发展，综合国内外研究现状，根据研究目的和实验对象的特点，研究者确定自变量一“音乐主题”是：“根据音乐的风格和特点而编织成的一些富有童趣的故事。”并进一步界定：“在实验中，提供音乐主题，即在听音乐之前告诉幼儿音乐在讲述的故事：‘音乐里讲的是毛毛虫在树上爬呀爬，爬到东爬到西，一天天过去了，终于它变成了美丽的蝴蝶，蝴蝶飞呀飞，飞到东飞到西，但是因为它太美丽了，所以有人拿着网想要捉住它。’不提供音乐主题，即在听音乐之前不讲述故事，也不提示音乐可能包含的相关内容。”自变量二“律动榜样”是：“在第一遍播放音乐并要求幼儿跟着音乐拍拍手的时候，同时播放别的有成人和小孩律动的录像，让幼儿边看律动录像，边跟着所播放的音乐拍手，而不提供律动榜样，即在第一遍播放音乐时不给幼儿看该录像，只要求其跟音乐拍手。但是，在第二次播放音乐并让幼儿自己跟随音乐进行律动时，所有被试都不予出示该录像。”在给出操作定义的基础上，研究者进一步规定了自变量的实验处理方法：根据主题、榜样以及它们的交互作用形成四组：①无主题有榜样组。②有主题无榜样组。③有主题有榜样组。④无主题无榜样组。[8]这样界定具体明确，便于实施中的操作，能被他人理解验证，符合研究目的和幼儿身心发展特点，能够保证实验研究的质量。

（二）因变量的确定

因变量是通过自变量的作用而产生变化的结果因素。实验研究法中，因变量的观测将直接影响研究结果的质量。实验研究设计中，确定因变量，就是要给因变量下操作定义并进行分解，即明确从哪些方面来观测因变量，并将因变量进一步分解到可观测的指标化状态，在此基础上才能进一步确定因变量的测量方法。

确定因变量首先要根据研究假设提出的名称给因变量作出更清晰的定义，使之更加具体地描述。然后要对其进行细致分解，以便于实施过程中的观测。因变量的分解可以从横向和纵向两个方向考虑：横向上主要考虑因变量的内涵和外延可以从哪些方面作进一步分析，纵向上主要考虑不同时间的具体状态。当然，研究目的和实验对象、实验环境等的特点不同，分解因变量考虑的角度就不同。在此基础上，还需对分解后的因变量各个项目从定性和定量两个方面作进一步具体的表述，从而确定因变量的观测方法。

在自变量和因变量的确定中，下操作定义是经常用到的一种方式，下操作定义是指用可操作的方法或程序来界定变量，使变量成为可观察、可测量、可检验的因子，其目的是使变量的特征和操作条件具体化，便于他人理解、重复验证，便于同行之间交流。实验研究法中，对于自变量和因变量都应下操作定义。根据研究的目的、内容和变量的性质，下操作定义可有多种方法[9]：①条件描述法。即通过陈述变量的特征或操作程序来界定变量。如智力——在《威克斯勒儿童智力量表》（WISC-CR）上的测量分数。②指标描述法。即通过陈述变量的操作标准来界定变量。如发散思维——对同一物体多种用途的设想能力。具体指标为在50秒内回答砖的不同用途达10项以上为优秀，5～9项为一般，5项以下为差。③行为描述法。即通过陈述变量的操作结果来界定变量。如学习兴趣——学生投入某门学科有效学习时间的总量以及上课时的行为表现（注意力的集中程度、举手发言次数等）。

双因素实验“5～6岁幼儿韵律活动的实验研究法”[10]中，在理论研究的基础上，研究者对于因变量“幼儿律动能力”首先进行了具体界定。在此基础上，将其进一步分解为“随乐能力”、“动作及其组合能力”和“创造性表现”，并对三者分别作了定性描述，最后从量的角度制定了评定标准。

表6-1 “5～6岁幼儿韵律活动的实验研究法”因变量确定

在具体清晰地界定了因变量并制定出评价标准与等级之后，研究者还应设计出因变量的测量方式——后测还是前测-后测设计。其中前测是实验处理之前对被试进行的测量，后测是实验处理之后对被试进行的测量。实验研究法设计中，并非所有的设计都需要前测，但每个设计都需要后测。

（三）无关变量的控制

无关变量是研究中不属于研究的自变量却可能影响因变量、干扰实验结果的因素。为了保证实验结果的科学性，必须合理控制无关变量。在实验设计中，要全面分析可能影响实验结果的因素，对于无关变量制定相应的控制措施。

一般来说，实验研究法中的无关变量主要包括以下几种：选择误差，实验程序，参与实验的人员（实施者和被试）自身因素的差异或变化，实验过程中的副效应（如霍桑效应——被试知道他们要参加实验并对其具有新鲜感而提高了活动的积极性，表现得比平时更好；晕轮效应——研究者因为某人具有某一方面的特征推断他人也有此方面的特征；履历效应——在研究进程中出现的实验处理以外的各种事件对实验结果所产生的影响；生成效应——随着时间的推移，实验研究进程中被试自身发生的自然成熟，如生理、心理的发展，知识、技能和经验的增长，身心疲劳等，会降低实验研究的内在效度等），实验检测手段及统计因素等。

在实验研究法中，控制无关变量的主要有以下几种方法。

1.随机化

即通过随机方式在总体中选择被试，分配实验组和控制组，指派实验处理等，从而保证研究对象的同质性。

2.消除法

即在实验之前，采取一定的措施把无关变量排除在实验之外，尽可能不让这些因素影响实验结果。但是，并不是无关变量消除得越彻底越好，过分地消除会使实验情景失去自然性、现实性，降低实验的外在效度。同时，在教育实验中，有些无关变量是难以消除的，因此，在采取消除法的同时，还应采取其他方法对无关变量加以控制。

3.平衡法

即设置基础相等或接近的实验组和对照组，使无关变量对这两个组的教育效果的影响相同，从而不影响自变量与因变量关系的确定。

4.恒定法

即使某些因素在实验中保持相对不变，把变量变为常量加以控制，使无关变量的影响在实验前后保持不变。

5.抵消法

通过轮组实验，可抵消实验顺序的影响。

6.纳入法

对于无法更好控制的无关变量，可将其改作自变量纳入实验中。不过这样就改变了实验内容，增加了实验难度。

7.盲法

即不让参与实验的人员（实施者和被试）知道参与了实验研究，从而消除他们的主观态度对于实验结果的影响。盲法有单盲和双盲之分，单盲是被试不知道自己参与了实验或正在接受某种实验处理；双盲是实施者和被试均不知道自己在参与实验或不知道谁接受实验处理。

8.统计处理

即采用统计方法对实验数据进行处理，以排除无关变量的影响。

例如，“5～6岁幼儿韵律活动的实验研究法”[11]中，在被试选择上，研究者在上海市和南京市两地选择了两所等级相同的幼儿园A、B，抽取大班幼儿120人；在两个幼儿园分别通过随机数码表抽取样本60人，并随机分布为四组（ABCD），每组15人；最终将120名大班幼儿分为四组：A组为无主题无榜样，B组为无主题有榜样，C组为有主题无榜样，D组为有主题有榜样，每组各30人。在实验过程中，研究者先会放一段由电脑播放的指导语，并确认幼儿是否听清楚要求，以便保证每个幼儿都明确测试要求。在实验环境上，研究者选择了两个幼儿园空置的教室作为固定的测试场所，周围环境布置和幼儿自己班级差不多，除研究者和被试外无他人在场。在实验时间上，研究者将资料的收集时间控制在幼儿相对较佳的学习时间段内进行，从而避免了幼儿自身发展对实验结果可能产生的影响，保证了实验结果的真实、有效。在数据处理方法上，将样本数据输入SPSS11.5，进行非参数检验、多因素变量方差分析以及频数交叉表分析。[12]如此，有效控制了无关变量。