第五章准实验设计
《第五章 3 实验_探究平抛运动的特点》教学设计教学反思-2023-2024学年高中物理人教版201
《实验_探究平抛运动的特点》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解平抛运动的观点和特点。
2. 掌握平抛运动分解为水平匀速直线运动和垂直匀加速运动的原理。
3. 能够独立进行平抛运动实验操作，观察并分析实验结果。
4. 培养独立思考、动手实验、分析总结的能力。
二、教学重难点1. 教学重点：平抛运动实验操作、数据分析和总结。
2. 教学难点：理解平抛运动的特点，掌握其分解原理。
三、教学准备1. 实验器械：斜槽、小球、木板、记录纸、铅笔等。
2. 实验环境：确保实验环境安全，避免干扰因素。
3. 教材与课件：准备相关教材和课件，辅助讲解。
4. 讲解与示范：教师提前准备好讲解和示范视频，确保学生能够正确操作实验。
四、教学过程：1. 导入新课：通过一些常见的平抛运动实例，如投掷铅球、飞行导弹、小球做斜下抛运动等，引导学生思考这些现象中的共同特征，并引出平抛运动的观点。
设计提问：这些运动有什么共同特征？学生回答：都是将物体以一定初速度沿水平方向抛出，物体只在重力作用下下落。
教师总结：这种运动我们称之为平抛运动。
2. 介绍实验目标和原理：通过实验探究平抛运动的特点，理解平抛运动是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合成。
教师提问：我们该如何通过实验来验证这个结论？学生回答：应用频闪照相或视频分析等方法，观察小球的运动轨迹。
3. 实验操作与观察：教师演示实验操作过程，引导学生观察小球的运动轨迹，记录数据。
教师提示：实验中需要注意哪些事项？如何正确应用仪器？学生回答：注意仪器的正确应用方法，如调整角度使小球能准确落在镜面中，注意频闪的频率等。
4. 数据分析与结论：引导学生根据实验数据进行分析，得出平抛运动的特点，并得出结论。
设计提问：通过实验数据，你们发现了什么规律？学生回答：发现小球的运动轨迹是一条曲线，且在竖直方向上速度增加，水平方向上速度不变。
教师总结：平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。
准实验设计,四项
准实验设计,四项
准实验设计：是指未对自变量实施充分的控制，但使用真正实验的某些方法搜集、整理及统计分析数据的研究方法。
1、单组准实验设计
(1)时间序列设计
【设计的模式】：是指对一组被试或个体进行一系列周期性测量，并在测量的时间序列中引进实验处理(X)，然后观测引进实验处理后
的一系列测量结果，并与引入实验处理X前的一系列测量结果相比较，研究插入实验处理前后测量结果的变化趋势，从而推断实验处理是否产生效果。
O1 O2 O3 O4 X O5 O6 O7 O8
设计的评价：
优点：①可以较好的控制“成熟”因素对内部效度的影响。
②可以控制测验因素的干扰。
③有可能控制统计回归的因素。
缺点：①没有控制组。
②不易控制测验与处理X的交互作用。
③多次实施前测验往往会降低或增加被试对实验处理的敏感性。
(2)相等时间样本设计
【设计的模式】：在心理研究中，与选择两等价样本组(实验组
和控制组)相对应，当只有一组被试时，常用两相等的时间样本，在
其中的一个时间样本中不出现实验变量，而采用常规安排X0。
X1 O1 X0 O2 X1 O3 X0 O4
设计的评价：
优点：①能较好的控制“成熟”因素。
②能较好的控制“历史”因素。
缺点：①测验的反作用效果会影响该设计的外部效应
②实验安排的反作用会影响该设计的外部效度
③选择的偏差与实验变量的交互作用可能会影响该设计的外部效度
④重复实验处理的干扰也会影响该设计的外部效度。
准实验设计
在无须随机地安排被试时，运用原始群体，在较为自然的情况下进 行实验处理的研究方法
01 简介
03 设计方法
目录
02 特点 04 分类
基本信息
准实验研究是指在无须随机地安排被试时，运用原始群体，在较为自然的情况下进行实验处理的研究方法。
简介
简介
在介绍准实验研究方法之前，先来看看实验研究方法。概括地说，教育实验研究是为了解决某一教育问题， 根据一定的教育理论和建立的假设组织有计划的教育实践，经过一定时间对效果进行比较分析，从而得出结论的 研究方法。这种研究方法是在适当地控制无关变量，以随机化原则，在严格控制下进行的。实验研究很精确，但 进行环境过于理想化，要花费较多的人力、物力和时间去控制对象和环境，但对于教育研究而言要进行有效控制 是很难的，因为教育实验的对象常常是人而非物，不可能进行严格的控制，同时在实验中对研究者的要求也很高， 让研究者和被研究者都感到有压力，而且还要受到受试单位、学校配合程度等因素的影响。基于上述的局限，实 验这种研究方法在教育研究中的应用不如其它研究方法广泛，没有发挥出它的优势和作用。为了解决实验的这些 不足之处，发挥实验研究应有的作用，我们可以采用原始的组，在较为自然的环境下以类似实验的方法设计方案 来进行研究，这就是本节要介绍和阐述的准实验研究方法。
第三步：继续进行教学，并在教学过程中进行测验三、测验四、测验五。
第四步：对各组测试的成绩之间的差异进行比较，分别了解不同的反馈方法对学生数学学习的作用及其效果。
修补法
在真实验和准实验中，实验组控制组对比实验的设计一般都让作为实验组的被试接受处理，然后将其后测结 果和未接受处理控制组的后测比较。但在有的情况下，研究者来不及找到两组整体相似的被试或难以安排同时开 始实验等，因此组织者只能在未作前测的情况下先对经过某种处理的被试进行测试获得后测结果。这种后测结果 没有充分的理由说明是哪种处理产生的，从而不能确定后测与处理之间的关系，为了弥补这一欠缺，在获得另一 个整体组被试时，就安排进行与上面做过的后测相同的前测，然后再对这一组被试作同样的处理，并予以后测， 通过第二组被试的前后测结果的比较，及第二组前测与第一组后测的情况进行比较来找出实验处理与后测之间的 关系.
准实验设计
准实验设计的三个特点：
1、其研究中的自变量往往用被试变量。这些被试变量可能是自 然形成的被试变量，如年龄、性别、种族等；可能是社会所形成 的被试变量，如社会阶层、宗教信仰、居住区等；可能是因疾病 及与之有关的被试变量，如残疾者、弱智者、脑外伤者等；可能 是学习现状不同的群体或已形成的不同个性的群体等。 2、研究者只能选择那些已具有了某种不同程度特征的被试。而 不能像真实验那样从总体中随机选取被试或随机分组。 3、一般而言，不能从准实验研究结果中作出因果关系的结论， 其主要原因是在研究的变量上缺乏严格控制，因而其内部效度较 低。
协方差分析法：将前测结果作为协变量，后测分数作为因变量， 通过控制前测成绩对后测成绩的影响之后，来估计实验处理的效 果。协方差分析法使得两组在后测成绩之间的差异，不受在前测 中两组间原始差异的影响。
关于非等控制组前测后测设计的评价：
1、减少了分组偏差(assignment bias)问题： 增加前测能使研究者解决存在于所有非等组研究中的分组偏差问 题。如果研究者发现处理前两组很相似，可明确地证明一组被试 与另一组被试在本质上无差异，这样分组偏差的影响就大大减少 了。但注意的是，前测分数只能使研究者保证两组在一个特定变 量上相似，并不能测量或控制其它重要的潜在变量，因此，只能 减少分组偏差的影响，但不能根除它们。
人格研究、临床心理的研究、社会心理以及教育心理研究常常 采用准实验设计。
Generally speaking, quasi-experiments include some type of intervention or treatment and they provide a comparison, but they lack the degree of control found in true experiments.
心理学研究方法第五讲准实验设计和比较研究
心理学研究方法
第五讲准实验设计和比较研究
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对不等比较组前测后测设计的评价（2）
但是，当条件不允许采用随机等组的真 实实验设计，面对的是预先组成的团体， 不能做到随机选择和分配两个等组被试 时，采用不等比较组前测和后测的准实 验设计，对于心理学的研究还是具有很 大的应用价值的，而且，虽然准实验设 计对机体变量和其他额外变量的控制不 够充分，但是能够实现某种程度的控制。
O
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第五讲准实验设计和比较研究
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（一）不等比较组设计（4）
库克和坎贝尔曾经举例说明这种设计的作用。 这个例子是有关辅导期的长短对即将假释犯 人在假释期间违反规则次数的作用的研究。 设计模式如下：
X12
O
X9
O
X6
O
X3
O
X0
O
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第五讲准实验设计和比较研究
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（一）不等比较组设计（5）
第五讲 准实验设计和比较研究
准实验设计
– 不等比较组设计 – 中断时间序列设计
比较研究
– 横断研究 – 纵向研究 – 跨文化研究
心理学研究方法
第五讲准实验设计和比较研究
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一、准实验设计（1）
准实验设计（quasi-experimental design）是一种未能完全符合控制额外 因素作用的实验设计。这种方法不象真
心理学研究方法
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（一）不等比较组设计（14）
其次，由经过训练的观察者采用周期性 的取样方法，分别观察并记录两组每个 学生在课堂上的适宜和不适宜的行为。 然后，对实验组实施实验处理两周，即 给予实验组学生管理课堂活动的机会， 对控制组不给予这种机会，而且控制组 学生也不知道实验组学生能得到管理课 堂活动的机会。
准实验设计
较为恰当的分析方法是对实验处理实施前 的成绩作线性回归或非线性回归，预测后 面的时间系列在无实验处理时可能的成绩， 然后比较预测成绩和实测成绩的差异(见图)。
成绩测 量
成绩测量
成 绩 0 10 20 30 天 数 图3.9 时间系列设计实验(两次引入详细反馈) 100 75 50 25
X MA
O2
O3
X MB
O4
XMA表示教学方法A，XMB表示教学方法B，O1和 O3为前测，O2和O4为后测。 这种实验设计使用相同的小组或班级兼作实验 组和控制组，包括两个或更多的周期。一个班级 在第一个周期作控制组，而在第二个周期作实验 组。实验处理和实验控制也可以颠倒顺序，先是 实验处理，然后实验控制。40ຫໍສະໝຸດ 1 非等同控制组前测－后测设计
非等同控制组前测－后测设计模式为：
O1
X
O2
O3 O4 C O1 、O3为前测，O2、O4为后测。这种 设计与真正实验设计的区别在于，实验组 和控制组不一定配对，也不一定依随机化 加以分组，所以不能保证两组之间的等同。
实验结果用t检验来考察O2和O1测验分数之 差的平均数与O3和O4测验分数之差的平均 数的差异显著性，也可以用协方差分析。 但对实验结果的分析应小心谨慎。
准实验设计
准实验设计则是指在真实社会环境中不能 用真正实验设计来控制无关变量，但可用 真正实验设计的某些方法搜集资料的实验 设计。
准实验设计与真实验设计的不同之处： 首先，不能象实验室研究那样严格地控制 无关变量； 其次，没有按照随机取样的原则抽取被试， 也没有随机分配被试到各种实验处理。
2 移去处理前测－后测设计
设计模式：
O1
X
O2
生物必修一第五章教学设计
第五章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶”（第1课时）一、课程标准要求能量是生命活动进行的必要条件，细胞需要通过代谢活动来获得能量。
新陈代谢是生物体内全部化学反应的总称，是生物体进行一切生命活动的基础。
生物化学反应之所以能在常温常压下进行，就是因为有了酶这种生物催化剂的作用。
因此酶是新陈代谢必不可少的物质。
了解酶的本质、特性，对理解细胞中复杂的代谢过程能井然有序地进行、理解细胞呼吸和光合作用等重要生理活动的正常进行有重要作用。
故本节内容为第五章细胞的能量的供应和利用打下了知识基础，在《分子与细胞》模块知识体系中占有较重要的地位二、教学内容分析本节在高中生物课标中的要求是：说明酶在代谢中的作用。
“说明”属于理解水平，即用生物术语解释明白有关的生命现象和生命活动规律。
新课标强调实验探究是培养学生探究能力的重要途径之一，本节通过实验及相关讨论引领学生体验并总结生物实验设计的基本原则。
三、学情分析学生在前面已经学习了生命的物质基础、细胞的基本结构和细胞物质的输入和输出，并进行了一些生物学实验。
这为理解生命活动需要能量的供应、酶的作用本质并进行相关实验奠定了必要的知识和能力基础。
四、教学目标设计（一）知识方面1.说出细胞代谢的概念。
（B：了解。
）2.说明酶在细胞代谢中的作用。
（C：理解。
）3.说明酶的本质。
（B：理解。
）（二）情感态度和价值观方面通过“斯帕兰扎尼的实验探讨”及“关于酶本质的探索”，认同科学是在不断地探索中进行，认同科学家不仅需要继承前人的科研成果，而且要具有质疑、创新和勇于实践的科学态度和精神。
（三）能力方面1.在有关实验探究、问题探讨、思考与讨论等问题中，运用语言表达想法以及与他人分享信息。
2.进行有关的实验和探究，学会控制自变量、观察和检测因变量的变化，以及设计对照实验的方法。
五、教学重点和难点分析1.教学重点：酶的作用、本质。
2.教学难点：酶降低化学反应活化能的原理。
六、教学策略设计酶的作用和本质是本节的核心内容。
《第五章 第2节 生活中的透镜》作业设计方案-初中物理人教版八年级上册
《第2节生活中的透镜》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本节课程作业的设计与实施，使学生能够：1. 掌握透镜的基本概念和分类；2. 理解透镜的成像原理及其在生活中的应用；3. 培养观察和实验能力，增强对物理知识的理解和运用。
二、作业内容1. 理论学习：要求学生预习透镜的相关知识，包括透镜的分类、基本特性及透镜成像的基本原理等。
并要求学生阅读教材和参考资料，加深对透镜知识的理解。
2. 实验观察：安排学生进行透镜的实物观察实验，使用不同焦距的透镜，观察其成像的特点和变化。
学生需用笔记录观察到的现象和结果。
3. 家庭实验作业：布置学生回家后自制简易的凸透镜和凹透镜，并利用这些透镜进行简单的实验，如利用透镜观察文字的变化等。
同时要求学生记录实验过程和结果。
4. 思考与讨论：引导学生思考透镜在日常生活中的应用，如眼镜、相机镜头等，并讨论透镜的成像原理在生活中的应用实例。
三、作业要求1. 理论学习部分：学生需认真预习教材和参考资料，理解透镜的基本概念和分类，掌握透镜成像的基本原理。
2. 实验观察部分：学生需按照实验指导书的要求进行实验操作，认真观察并记录实验现象和结果。
实验过程中要注意安全，避免损坏实验器材。
3. 家庭实验作业部分：学生需按照要求自制凸透镜和凹透镜，并完成相应的实验任务。
在实验过程中要仔细观察并记录实验结果，同时注意保持实验环境的整洁和安全。
4. 思考与讨论部分：学生需结合生活实际，思考透镜在生活中的应用，并与其他同学进行交流和讨论。
讨论过程中要积极参与，发表自己的观点和看法。
四、作业评价1. 教师将根据学生的理论学习情况、实验观察记录、家庭实验作业的完成情况和思考与讨论的深度和广度进行评价。
2. 评价标准包括知识掌握的准确性、实验操作的规范性、实验记录的完整性和思考与讨论的独到性等方面。
五、作业反馈1. 教师将对学生的作业进行批改，对错误的地方进行指正，对优秀的地方进行表扬。
2. 针对学生在作业中遇到的问题，教师将在课堂上进行解答和讲解，帮助学生解决疑惑。
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第五章准实验设计
第一节单组准实验设计
一、准实验设计
（一）定义：介于真实验和非实验之间的一种设计类型，能在一定程度上控制无关变量，操纵自变量、控制实验处理,但不能随机的选择和分配被试。
准实验设计的应用：人格研究、临床心理的研究、社会心理以及教育心理研究常常采用准实验设计。
准实验设计的特点
™不需要随机化程序（与实验或真实验最大的区别）；研究者只能选择那些已具有了某种不同程度特征的被试。
而不能像真实验那样从总体中随机选取被试或随机分组。
™能有效解决生态效度和外部效度问题,但不能从准实验研究结果中作出因
果关系的结论，其主要原因是在研究的变量上缺乏严格控制，因而其内部效度较低。
™现场研究中采用最多的是准实验设计，不过准实验并不一定都在现场进行。
例：霍桑实验（照明实验、福利实验、群体实验、谈话实验）；
社会心理学家所说的“霍桑效应”也就是所谓“宣泄效应”。
霍桑工厂是美国西部电器公司的一家分厂。
为了提高工作效率，这个厂请来包括心理学家在内的各种专家，在约两年的时间内找工人谈话两万余人次，耐心听取工人对管理的意见和抱怨，让他们尽情地宣泄出来。
结果，霍桑厂的工作效率大大提高。
这种奇妙的现象就被称作“霍桑效应”。
准实验设计与实验设计的关键区别
它和真实验的主要区别在于，准实验中没有运用随机化程序进行被试选择和实验处理；也不能完全主动地操纵自变量。
在实验设计中，样本的随机分配形成了具有完全可比性的两个组别：实验组和控制组。
准实验设计用对照组取代了实验设计中的控制组。
研究者努力创造一个与实验组在所有重要方面都尽可能相似的对照组，但与随机分配产生的控制组而言，它的可比性已经大为逊色了。
时间序列设计
【时间系列设计】
要对实验组做周期性的一系列测量，并在测
量的这一时间系列中间呈现实验变量（X），然后比
较实验变量前后的一系列测量记录是否有显著差异。
（一）模式
O１O２O３O４ＸO５O６O７O８
（二）应用
坎贝尔关于康涅狄格州的交通死亡人数与实施严
惩制度的关系的研究。
可能出现的结果类型
从两方面考虑结果：
延续性：主要指引入实验处理后的成绩水平或斜率的变化是持续性的还是暂时性的(D、F、G) 。
潜伏性：指引入实验处理后的变化是即时产生的还是潜伏一段时间后才发生。
时间序列设计的统计分析
要点：要结合各次前测和各次后测成绩的变化趋势，联系起来进行统计分析。
（先做折线图）
首先，确定处理效果是暂时性的还是持续性的。
若效果假定是暂时性的，利用直线回归方程推测出预测值，再用相关样本的t 检验法检验。
若效果假定是持久的，应考虑处理前的直线回归方程与处理后的直线回归方程之间是否存在显著差异（截距、斜率）。
三、相等时间样本设计
【相等时间样本设计】这种设计是对一组受试者抽取
两个相等的时间样本，在其中一个时间样本出现实验
处理（X），另一个时间样本不出现实验处理（X0），
然后，比较这两段时间测验的分数。
（三）统计分析
一、将O１和O３的平均数与O２和O４的平均数进行对比，比较两种不同处理的不
同效果（假设检验）。
二、对顺序效应进行分析（方差分析）
三、实验条件与顺序效应的交互作用（方差分析）。
（四）评价
优点：内部效度高。
历史、成熟等因素控制好。
缺点：外部效度不高。
多重实验处理的相互干扰作用；
选择变量与实验变量的交互作用；
实验处理的影响。
第五章准实验设计
第二节多组准实验设计
不相等实验组、控制组前测后测设计
统计分析：
1、采用独立样本的t检验，对两组增值的平均数的差值进行显著性检验；
2、协方差分析，把前测作为协变量，后测作为因变量，估计实验效果。
不相等实验组、控制组前测后测设计
评价：
优点：控制组的增加，可以控制历史、成熟、测验
以及仪器等因素的干扰；
前测为研究者提供了对选择偏差的控制方法。
缺点：未随机化，两组不对等，因而选择、成熟及其
交互作用可能会降低实验的内部效度。
例2：多媒体辅助教学的效果研究
第一步：选取实验对象。
为保证正常教学的进行，在某个年级中选择两个现成的整班参加实验。
第二步：分配被试
①前侧:为了保证参加研究的两个班物理学习的原始水平相似，对该年级所
有的班进行前测以检测起始水平，从中选出两个水平接近的整班参加研究，保证选出的两个班在物理学习上总体水平相同或相近。
②分配：然后从中随机确定一个班作为实验组，接受多媒体计算机辅助物理教学；同时另一个班作为控制组按照原有教学计划和教学方式进行学习。
例2：多媒体计算机辅助物理教学的效果研究
第三步：经过同一进度的教学活动后，同时对两个班级的物理课学习成绩进行考核，考核的结果进行后测。
第四步：将两个班的后测成绩分别减去各自的前测成绩，并用独立样本的t检验对这两个差值的差别显著性进行统计检验，最后判断实验组和控制组在进行实验前后是否有明显的差异，从而得出结论。
不相等实验组控制组前测后测时间序列设计
基本模式如下：
O1O2O3 X O4O5O6
……………………
O7O8 O9 — O10O11 O12
不相等实验组控制组前测后测时间序列设计
统计分析
1、分别计算实验组和控制组前测、后测成绩的平
均数，采用独立样本的t检验法（N＜30）。
2、对回归直线的截距和斜率的差异显著性比较。
不相等实验组控制组前测后测时间序列设计
（四）评价
优点：能够通过系列前测与后测，了解其变化趋势；
能对处理前后两组的系列变化进行对照比较，
能对历史、成熟、选择等进行有效控制。
缺点：系列测验易引起被试疲劳、敏感和练习效应；
实验过程缓慢。
其他类型的准实验设计
回归间断点设计
交叉滞后组相关设计
回归间断点设计
通过实验处理与事后测量回归线的间断点的特征，来确定实验处理的主效应；
如果实验处理有效，那么处理前后所做测量的回归线就会出现间断点；
优点：不需对被试做复杂的编组或匹配；
局限：但在间断点不明显时，结果较难解释。
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