教育实验设计规范化的探讨

教育实验设计规范化的探讨

陈柏华,王嘉毅

(西北师范大学教育科学学院,甘肃兰州730070)

摘 要:教育实验设计应从两方面进行规范:实验设计程序的规范化和实验评价体系的规范化,涉及其假说,控制无关变量及实验方法的规范化;后者主要在实验理论假说的科学性、实验方案的可行性及实验课题的价值性等方面有探讨的价值.

关键词:教育;实验设计;规范化

中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1009-1432(2000)03-0057-04

E xploring the N orm alization o f E xperim ental Design in Education

CHE N Bo-hua;W ANGJia-yi

(Institute of Education Research,N orthwest N ormal University,Lanzhou,G ansu730070,China)

Abstract:Experimental design in education should be normalized in tw o aspects:the normalization of experi2 mental design process and that of experimental evaluation system.The former focuses on the normalization of the hypothesis,controlled-variables and experimental metheods.The latter explores the scientification of the2 oretical hypothesis,feasibility of experimental scheme and value of experimental topic.

K ey w ords:education;experimental design;normalization

0 引言

实验设计的基本思想最初是由英国统计学家费希尔(R.A.Fisher)在开展田间实验时提出来的.后来发展到自然科学、医学、心理学领域中,现在实验设计已被广泛地运用于教育领域之中.

近些年来,教育实验在我国得到了蓬勃发展,令人鼓舞,但其中也不乏一哄而上又一哄而下的情形.一些学者把任何教育改革都灌以“实验”的称号,结果造成许多教育上的失败.归其因,一方面在于他们对教育实验本身的认识相当模糊,而对教育实验的设计(即怎样进行教育实验)更加缺乏清晰的认识.

教育实验设计主要是指对教育实验研究程序的计划和安排,其中包括建立实验的评价体系.它的科学性直接关系到实验的成败.因此,良好的教育实验设计在教育实验中具有重要的意义.实验设计应从两方面予以规范:实验设计程序的规范化和实验评价体系的规范化.

第5卷 第3期株洲师范高等专科学校学报V ol.5N o.3 2000年9月JOUR NA L OF ZH UZH OU TE ACHERS C O LLEG E sep.2000

收稿日期:2000-04-24

作者简介:陈柏华(1974-),男,湖南茶陵人,西北师大教育科学学院98级教育学硕士生;王嘉毅(1965 -),男,宁夏青铜峡人,西北师大教育科学学院教授、硕导,主要从事高等教育、教育实验及

教育科学研究.

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1 实验设计程序的规范化

实验设计程序包括问题的提出、建立假说、选择被试、控制无关变量、实验方法的选择及实施.本文主要对假说、控制无关变量及实验方法的规范化作一些讨论.

1.1 建立假说的规范化 自然科学中关于建立假说的方法论原则有三:(1)解释性原则.假说应与已知的经过实践复核的事实相符合,不仅能解释个别事实,而且能解释已知的全部事实.(2)对应原则.这是指假说和已知科学理论的关系.一般来说,假说不应与经过检验的科学理论相矛盾.(3)可检验性原则.提出的假说必须能用观察、实验等方法予以检验,从而判定它的真伪.不可检验的假说是不科学的,也是不可取的[1].作为教育实验的假说有何规范呢?我们认为,它除了满足以上三原则(不过,教育实验假说的解释性原则并不一定能推广到已知的全部事实中去,它只能推广到样本的总体中去)外,还应具有自己独特的规范———可推断性.也就是说,实验者可根据已有的经验事实,对未来的教育实验结果作出预测. 1.2 无关变量控制的规范化 由于教育的对象是人,教育现象纷繁复杂,因此控制成为教育实验设计中最棘手的问题之一.我们虽然无法对所有的实验因子加以控制,但适度的控制是教育实验的基本要求.教育实验的控制应从以下几方面加以规范:

1.2.1 使用设计组加以平衡.影响实验工作的非实验因子很多.“这些因子可以分为两类:一类是变性的;一类是恒性的.”[2]变性的因子如天气的冷暖,学生心情的好坏等.恒性的因子如性别,教师教学水平的高低等.对于这些变性的和恒性的无关因子必须加以区分.在涉及到两个以上组的实验中,各个组的基本情况及变异量要尽可能接近相等.如实验的场所、实验时间的长短、被试的性别、年龄、智商、情绪等尽量保持一致.研究者应在此基础上来操纵实验组的自变量,看看这两个组的因变量之间是否存在显著性差异.

1.2.2 用随机、匹配或让被试兼作自己的控制组以控制被试变量.随机化主要是指对被试进行随机取样、随机分组、随机分派实验处理.其主要目的是它可以提高教育实验的外在效度.匹配法是指在比较两种不同的处理效应时,为严格控制两组被试间的个别差异对实验变量的影响,使控制组和实验组的被试在研究的变量上基本相同,然后随机地分别接受不同的实验处理.例如,要研究两种不同的学习材料对学生成绩的影响,我们需要使两个组的被试在智力、学习态度、学习方法等方面尽量相同.其不足之处是,由于它不能保证其它方面的变量完全相等,因此在抽样中会排除一些被试而导致样本偏差,影响实验的外在效度.被试兼作自己的控制组指被试作为同一个组去接受不同的实验处理.这样可以节省被试的数量.但也可能有一些缺点,那就是被试接受第一种实验处理可能对第二种实验处理产生正迁移或负迁移的作用,这些在实验中都是应该考虑的因素.

1.2.3 盲法控制.盲法控制分为单盲和双盲.单盲是指被试不知道自己正在参与实验,或不知道实验的真正目的.双盲是指不但被试而且主试也不知道自己正在参与实验,或不知道实验的真正目的.它主要用于控制新奇效应、霍桑效应、约翰?亨利效应、罗森塔尔效应等,以便排除态度变量的影响.

1.3 实验方法的规范化 不同的实验,要求有不同的实验设计方法.下面介绍所罗门四组设计,时间序列设计,不等控制组设计,拉丁方设计,单因素重复测量设计.所罗门四组设计是仅施后测控制组设计和前测———后测控制组设计的组合[3].其基本形式可表述如下:

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RG 1 O 1 X O 2RG 2 O 3 - O 4RG 3 X - O 5RG 4 - - O 6

R 为随机分派,G i 为组别,Oi 为测验,X

为实验处理.从上图看出每个组都有后测,

只有两组有前测(第1、2组),两组有实验处理(第1、3组).第1、3组为实验组,第2、4组为对照组.所罗门四组设计的优点是能使研究者检验前测带来可能的效应.可用2×2方差分析来处理这四组实验数据.不足之处在于较难找到四组同质的被试.

时间列序设计指对一个非随机取样的被试组作周期性的一系列测量,在这一时间序列中施以实验处理,然后观测呈现变量后的一系列测量分数是否发生连续性现象,从而推断实验处理是否产生效果.我们可以用图1来予以描叙[4]

教育实验设计规范化的探讨

:

图1 时间序列设计的两种处理结构

AB 联线表明,处理后的成绩水平的增

加是处理前成绩增加的继续,没有出现不一致性,说明实验处理对成绩没有影响.AC 联线表明,引入实验处理后,成绩不是呈一致性变化,处理后观测分数的水平比处理前所期望的要高.这种设计的优点在于外在效度较好,推论范围广.不足之处在于实验安排上的反应效果,如历史、霍桑效应、练习误差等不易得到较好控制,系列的前后测均有引起被试的疲劳、敏感与练习误差效应.

当各实验处理组的样本容量不相等时,就要用到不等控制组设计(the Non -equiva 2lent C ontrol G roup Design ).其基本模式为:

O 1 X O 2

??????

O 3 O 4

其中O 1、O 3为前测,O 2、O 4为后测,X 为实验处理.这一设计模式的特点:(1)有两个组,一般为两个自然群体,控制组与实验组人数不等,但实验处理可以随机分派.(2)均有前后测.该设计的优点在于:有前后测的比较和控制组,从而控制历史、测验、回归等因素的影响,一定程度上控制被试的选择偏差,提高了研究的内部效应.局限在于:由于是非随机取样分组,选择及成熟的交互作用可能降低实验的内在效度.另外,还有前后测的交互作用.对这种实验设计的统计分析,一般是将实验组与控制组在因变量方面取得的增值分数,即1):O 2-O 4;2)(O 2-O 1)-(O 4-O 3)的结果进行比较从而估计实验处理的效果.对两组增值分数平均数差异的显著性可采用独立样本的t 检验,也可采用共变数分析.

拉丁方设计是一个含n 行,n 列,把n 个字母分配给方格的实验方案,其中每个字母在每行中出现一次,在每列中出现一次.例如,若想利用标准拉丁方来安排甲、乙、丙、丁四种教学方法的比较实验,需用四阶标准拉丁方.如表1[5]:

在这种实验中,对被试的差异,教师的教学水平等因素必须予以控制.必要时可以对学生的智力、学习成绩这两个因素的各个水平进行检验,以便分析它们各自对教学效果的影响.这种实验设计的优点是,它比完全随机和随机区组实验设计更加有效,可以使研究者分离出方格单元误差变异的影响,从而减少实验误差.随着SPSS 统计软件的使用,对该实验结果的统计处理变得比较简单.不足之处,自变量和无关变量不存在交互作用的假设在很多情况下难以得到保证.这种实验我们一般采用F 检验.

重复测量实验设计的基本做法是:实验

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中每个被试接受所有的处理水平.这种实验的目的是利用被试自己做控制,使被试的各方面特点在所有的处理中保持恒定,以最大限度去控制由被试的个体差异带来的变异[6](P59).重复测量设计中必须要考虑被试接受前面的处理对接受后面的处理没有长期影响.例如,如果要比较两种不同的教法对学生成绩的影响,就不能使用同一班学生先后接受两种教学方法,从而比较它们分别对学生学习成绩的影响,原因在于前一种教法对后一种教法产生影响.单因素重复测量设计如表2[6](P60).其中Ai 表示自变量的不同水平,Si 表示不同的被试.从该图可以看出,重复测量设计只用了四个被试测出了十六个结果,从而大量地节省了被试.另外,由于要求被试具有同质性,能有效地控制个体差异.其缺点是多次重复测量容易使人熟悉某一特定的特征.为此,须考虑疲劳效应和顺序的平衡[6](P61).

表1 四阶标准拉丁方图

教师号

实验处理被试线

1

2

3

4

(a )乙(b )丙(c )丁(d )良乙(b )丙(c )丁(d )甲(a )中丙(c )丁(d )甲(a )乙(b )差

丁(d )甲(a )乙(b )丙(c )

表2 单因素重复测量设计

A 1A 2A 3A 4S 1S 1S 1S 1S 2S 2S 2S 2S 3S 3S 3S 3S 4

S 4

S 4

S 4

2 实验评价体系的规范化

“教学实验评价应该做到背景评价、过程评价和结果评价相结合、相统一,把三者的评价综合为一整体,得出综合性的、全面

而客观的评价标准.这是一条基本原则.”

[7]

教育实验的评价体系与教学实验的评价有类似之处,它应包括如下几方面:

2.1 实验理论假设的科学性 假设的形成

过程是一个从观察到理论发现的中介环节,它一方面要以一定的经验事实为基础,对研究课题的现状了解比较透彻.另一方面要以一定的科学理论为依据,严格遵循科学方法论及一定的逻辑原则.2.2 实验方案的可行性 在进行实验前,必须要考虑方案中各项具体措施的可操作性,人力、物力、财力及时间上的可行性.另外,对实验过程中出现的预期效果及非预期效果也应予以考虑.2.3 实验课题的价值 教育实验的价值主要体现在两个方面:一是应用价值.通过教育实验帮助提高教育教学质量,培养全面发展的创新型人才.还要考虑实验的效度问题.内部效度如何,能否推广,在哪个范围推广,都是我们在实验评价中应注意的问题.二是理论价值.要求通过教育实验,提高教育科学的水平,有利于检验、修正和发展教育理论.总之,科学的、规范化的实验设计是一项实验是否有效及有效程度的关键.

参考文献:

[1]国家教委社会科学研究与艺术教育司.自然辩

证法概论[M].北京:高等教育出版社,1989,79

-180.

[2]李秉德.教育科学研究方法[M].北京:人民教

育出版社,1986,71.

[3]威廉?维尔期曼.教育研究方法导论[M].北京:

教育科学出版社,1997,126.

[4]裴娣娜.教育研究方法导论[M].合肥:安徽教

育出版社,1995,287.

[5]王汉澜.教育实验学[M].开封:河南大学出版

社,1992,67.

[6]舒华.心理与教育研究中的多因素实验设计

[M].北京:北京师范大学出版社,1994,59-61.

[7]王策三.教学实验论[M].北京:人民教育出版

社,1998,301.

(责任编辑:彭拥军)

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