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教育科研中的实验法及基本要素  

2013-04-09 10:34:33|  分类: 教育科研 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、实验法概述

实验研究方法初始于自然科学的研究。我国古代的《墨经》中记载的“针孔成像”、古希腊阿基米德计量“王冠”含金量,都是公认的古代科学实验的典型。近代以来,实验法逐渐用于社会科学的研究。在教育领域,自从1768 年裴斯泰洛齐创办“新庄”实验学校,许多教育家相继创办各种实验学校,特别是拉伊和梅伊曼把实验科学的实验模式引入到教育研究中来,推动了在教育教学各个方面进行实验研究的开展。时至今日,实验研究方法成为教育科学研究的重要方法之一。

二、实验法及其基本要素

1. 实验即实验法的定义

实验和实验法可以从不同的方面和角度给予说明。一些有特点的定义如下:

由研究者对一个变量的操纵和对结果的有控制的观察和测量所构成的任何研究。

一种在有控制的条件下可重复的观察;其中一个或更多的独立变量受到控制,以使建立起来的假设或者假说所确定的因果关系有可能在不同情景中受到检验。

实验研究是一种研究情境,在此情境中至少涉及一个自变量,即实验变量,他受到研究者的精心处理或控制。

教育实验研究方法是为了解决教育中的问题,根据一定的教育理论或假设组织有计划的教育实践,经过一定的时间,就实验效果进行比较分析,从而得出有关实验因素的科学结论。

教育研究方法是研究者按照研究目的,合理地控制或创造一定的条件,人为地变革研究对象,从而验证假设探讨教育现象因果关系的一种研究方法。教育实验,或许是变化某个条件而使其余条件保持恒定,或许是让多个条件同时变化,分析这些条件的影响以及它们之间可能的相互作用。

实验的一般定义:一种经过精心的设计,并在高度控制的条件下,通过操纵某些因素,来研究变量之间因果关系的方法。实验的基本目标是决定两个变量之间是否具有因果关系。

一般来说,在实验过程中,研究者通过引入(或操纵)一个变量(即自变量),以观察和分析它对另一个变量(即因变量)所产生的效果。从方法论上看,实验是定量研究的一种特定类型,它比其他几种教育科学研究方法更直接地基于实证主义的背景和原理。尤其是在检验变量之间的因果关系方面,实验研究具有最突出的效用。因为,判断因果关系的三个条件在实验研究的方式中,可以得到最为充分的满足。

2. 实验法的三个要素

作为一种特定的研究方式,实验法有着三对基本要素。分别是:

·实验组与控制组;

·前测与后测;

·自变量与因变量。

任何一项实验研究,一般都会涉及到这些基本要素。可以说,实验研究的这三种基本要素,构成了实验研究所具有的独特的语言。

1)自变量与因变量

自变量是引起其他变量变化的变量,故也称作原因变量。而因变量则称作结果变量。在实验研究中,自变量又称作实验刺激(experimental stimulus),而因变量则往往是研究所测量的变量。实验研究的中心目标是探讨变量之间的因果关系,其基本内容是考察自变量对因变量的影响,即考察实验剌激对因变量的影响。与一般意义上的自变量有所不同的是,实验中的自变量通常都是二分变量,即它通常只有两个取值:有和无,即给予实验刺激或不给予实验剌激。

2)前测与后测

在一项实验设计中,通常需要对因变量(或结果变量)进行前后两次相同的测量。第一次在给予实验剌激之前,称为前测(pretest)。第二次则在给予实验剌激之后,称为后测(posttest)。研究者通过比较前测和后测的结果,来衡量因变量在给予实验刺激前后所发生的变化,反映实验刺激(自变量)对因变量所产生的影响。这种测量既可以是一次问卷调查,也可以是一项测验。

3)实验组与控制组

实验组(experimental group)是实验过程中接受实验剌激的那一组对象。即使是在最简单的实验设计中,也至少会有一个实验组。控制组(control group)也称为对照组,它是各方面与实验组都相同,但在实验过程中并不给予实验刺激的一组对象。控制组的作用是向人们显示,如果不接受实验刺激那样的处理,那么将会怎样,与实验组形成比较。在实验研究过程中,研究者不仅观察接受刺激的实验组,同时他们也观察没有接受实验剌激的控制组。并通过比较对这两组对象的观察结果,来分析和说明实验刺激的作用和影响。

3. 实验的逻辑和实验的条件

1)实验的逻辑

如果我们根据某种理论命题得到两个变量之间存在因果联系的假设,或者我们根据经验事实和主观判断,推测现象X是造成现象Y的原因,即: XY。为了证明这一假设,我们首先观察Y的变化情况。即先测量在没有受到X的影响之前,Y的情况如何,然后,通过操纵某些条件,引入被看作自变量和原因的实验刺激,即引入X,接着再对引入X以后Y的情况进行测量,并比较前后两次测量的结果。如果前后两次的情况发生变化,则可以初步认为X是导致Y变化的原因,即检验了XY。这可以说就是实验研究的最基本的分析逻辑。

当然,这只是一种最简化的情形,同时,它也是一种最理想的情况。实际的教育科学实验的形式要复杂得多。一般情况下,任何两种事物或现象之间的关系,都会同时受到若干其他事物或现象的影响。要说明这两种事物或现象之间存在因果联系,实际上就意味着,人们要排除其他相关事物或现象造成因变量发生变化的可能性,即要排除其他各种因素造成因变量Y在前后两次测量中所得的结果不同的可能性。

可能性最大的一个影响因素是前测的影响,即人们第一次对因变量Y进行测量的行为本身对因变量就已经产生了影响。它使得在人们引入实验刺激(即引入自变量X)和在对因变量进行第二次测量(即后测)之前,因变量就已经发生了变化,因而人们带着前测情况的影响进行后测,从而使后测结果产生变化(或有所不同)。正是为了排除这种因素造成结果变化的可能性,需要有一个控制组。对这个控制组来说,它也接受前后两次对因变量Y的测量,但却不对其实施实验刺激,即不引入自变量X。这样,在“实验组和控制组这两组对象是相同的”的前提下,人们就可以从实验组前后两次测量之差中,减去控制组前后两次测量之差,从而得到仅由自变量X所产生的影响。这就是为什么实验研究的分析逻辑中必须有“实验组”、“控制组”这一对基本要素的原因。

注意上面所说的“在‘实验组和控制组这两组对象是相同的’前提下”这句话的含义,自然就会提出另一个重要的问题:实验组和控制组的对象是否相同?以及如何使得或保证这两个组的对象相同?如果实验组和控制组这两组对象本身就不同,那么,对这两组对象进行前测和后测所得到的结果也会不一样,他们之间的测量结果实际上是不可比的。换句话说,由两组对象前后测之差相减所得到的,并不就是实验剌激X的影响,其中还夹杂着由两组对象本身的差异所造成的影响。正是为了排除这种影响,实验研究又必须面对实验对象选择的问题。

通过一个假设的例子来具体说明实验研究的基本逻辑,以及实验的三组基本要素在实验中所扮演的角色。假设,研究者对某种新的教学方法的效果感兴趣,即他希望探讨:“新的教学方式”(自变量)与“学生成绩提高”(因变量)之间的是否存在因果关系?他选择了两个各方面情况都差不多的班级,并在开学初对这两个班级的学生进行了相同科目、相同试卷的测验(前测)。然后,在其中一个班级(实验组)按一种新的教学方式进行教学(给予实验剌激),而在另一个班级(控制组)中,仍按照原来的教学方式进行教学。学期末,他再对这两个班级的学生进行第二次相同科目、相同试卷的测验(后测),并对测量结果进行比较。如果两班学生后来的学习成绩相差无几,则说明新的教学方式(实验刺激)并没有起作用;如果只有实验组的成绩提高了,而控制组的成绩没变化;或者虽然两班学生的成绩都提高了,但实验组学生的成绩提高得更多,则可以看作是新的教学法所起的作用和产生的影响。

2)实验的条件

进行一项具体实验必须满足这样几个基本条件:

①必须建立变量之间因果关系的假设。实验研究的目标就是检验和证明因果关系。因此,变量之间因果关系的假设是实验研究的逻辑起点。在进行一项具体实验时,研究者必须事先建立起两个变量之间因果关系的明确的假设。同时,研究者应了解他所要引人的自变量是什么,他要测量的因变量是什么,特别是要清楚如何引入作为自变量的实验刺激。

②自变量必须能够很好地被“孤立”。这即是说,所要引入和观测其效果的变量必须能够与其他变量隔离开,即实验环境能够很好地“封闭”起来。在许多实际研究中,这一点往往是最难做到的。比如,如果研究者希望研究电视节目对儿童行为的影响,他就必须从儿童所受到的家庭影响、学校影响、同龄群体影响和其他大众传媒影响中,严格地“孤立”出“电视的影响”这一因素,显然,这在实践上常常是相当困难的。

③自变量(实验刺激)必须是可以改变的,同时也是容易操纵的。最简单的改变是“有”和“无”,对应的操纵则是“给予实验刺激”和“不给予实验刺激”;更为复杂的改变则是程度上的变化,比如刺激程度的“强”、“中”和“弱”以及刺激时间的长短等。

④实验程序和操作必须能够重复进行。实验作为教育科学与自然科学在研究方法中最接近,而且程序和操作也最严格的一种研究方法,可重复性是必须具备的重要条件之一。从另一个角度说,实验的可重复性也是实验结果所具有的确定性(或信度)的重要基础。

⑤必须具有高度的控制条件和能力。对实验对象(包括实验组和控制组)的严格控制,以及对实验环境的高度把握,共同决定着实验研究的结论的准确程度。可以说,控制是实验研究的本质特征,没有控制就没有实验。因为根据实验的基本逻辑,如果研究者在实验中缺乏适当的、准确的控制,他就无法确定实验所得到的结果究竟是由于他所假设的因素(自变量)所导致,还是由于一些其他未能加以控制的因素所导致。

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