实验法案例

实验法案例及注意事项二、实验法的实施过程提出问题，建立假设↓进行实验设计，制订实验方案↓实施实验↓收集整理资料↓分析实验材料，揭示因果关系↓验证假设，撰写报告实验法实例为什么枫叶在秋天会变色？第一步：提出问题，建立假设根据我们的经验、相关学科知识、查找资料、询问专家，我们可以猜测，影响枫叶变色的原因可能是：秋天温度的降低、日照时间变短等。提出假设：A—枫叶变色可能与温度有关。B—枫叶变色可能与日照时间有关。C—枫叶变色可能与温度和日照时间这两个因素都有关。甲同学全年观察枫叶的颜色变化，可以选定一棵树，也可以选定许多树。每天收集一片枫叶，然后记下当天的温度、白天时间的长短和枫叶的颜色。为了收集一套数据，他必须等一个全年。为了重复这一结果，他又必须等一个全年。他的结论只能是：枫叶在秋天这个季节颜色转红，此时温度范围在10一14℃，日照时间平均为l0小时。通过这种观察，他不能分清究竟是温度还是日照时间在起作用，或二者均在起作用。因为温度和日照时间这两个影响因素同时在发生变化。乙同学如果能控制日照时间，而仅仅让温度变化；或控制温度，仅仅让日照时间变化，进而观察结果，那么，就能断定究竟是温度影响了枫叶的颜色，还是日照时间影响了枫叶的颜色；或者温度和日照时间都对枫叶颜色有影响，还是二者均没有影响。那么，如何来控制温度呢?这就是乙学生接下来进行的工作。第二步：进行实验设计，制订实验方案①收集有关材料、文献；②确定实验内容；——温度对枫叶变色的影响③选择实验方法；——对比实验④安排实验时间；——何时开始、何时结束⑤落实实验设备；——可控温室或可控温箱⑥确定实验材料或对象；——盆装健康小枫树⑦实施实验过程；⑧对实验结果做出假设。步骤如下：1.选择生长状态良好，体形叶量均相似的几株盆装小枫树，花盆、花土均相同。将这些小枫树随机分为两部分，一部分作为实验组，另一部分作为对照组。2.将实验组放在可控温室中A中，白天温度14度，夜晚温度3度，模拟秋季气温；将对照组放在可控温室B中，白天温度22度，夜晚温度12度，模拟夏季温度。3.两组每天同时间、同时长接受阳光照射，浇水次数、水量、时间均相同。4.每天在固定时间观察两组枫叶变色情况并记录。如果试验组枫叶变色、控制组枫叶不变色，说明温度是影响枫叶变色的原因；如果试验组枫叶、控制组枫叶均不变色，说明温度不是影响枫叶变色的原因；如果试验组枫叶、控制组枫叶均变色，说明温度不是影响枫叶变色的唯一原因。1、自变量：由实验者操纵变化的量。其目标为有效地操纵。在这里是温度。2、因变量；由自变量直接引起变化的量。其目标为客观地观测。在这里是枫叶颜色。3、无关变量：跟实验目标无关的变量。其目标是严密控制。在这里是光照、枫树的健康状况、生长环境等。自变量和无关变量也称为独立变量。因变量也称为依存变量。实验的构成要素1、消除法：客观物理条件，如声、光、温度可采用此法。2、恒定法：让变量保持相同的条件。3、随机化法4、匹配法5、兼作组法：既作实验组，又作控制组。无关变量的控制方法第三步：实施实验，收集资料天数温室13579111315171921A秋季（实验组）00011222233B夏季（控制组）00111113333观测天数与黄叶数量对照表第四步：分析实验材料，揭示因果关系根据刚才的统计表，你能够得出什么结论？试验组枫叶、控制组枫叶均变色，说明温度不是影响枫叶变色的唯一原因。因为模拟夏季温度条件的枫叶也变色了，说明一定还有温度以外的因素在影响枫叶变色。如水分的多少。此时需要我们重新提出假设或者更好的控制变量。第五步：验证假设，撰写报告实验报告是按计划完成预定实验后，对整个实验过程进行全面总结，提出一个客观的、概括的、能反映全过程及其结果的书面材料。概括而言，实验报告应该包括的内容：实验目的、实验准备、实验步骤、实验记录、实验总结等。实验法案例：红色的杯子一位日本咖啡店老板发觉不同的颜色能使人产生不同的感觉。于是他做了一个试验。他请来30位试验者，请他们每人喝4杯浓度完全相同的咖啡，但这4个装咖啡的杯子的颜色是不同的。有红色、黄色、青色和咖啡色。然后，咖啡店老板询问试验者：“哪种杯子的咖啡浓度最好？”大家异口同声地回答：“青色样子的咖啡太淡”，“红色杯子的咖啡太浓”，“黄色杯子咖啡浓度正好”，还有一部分人认为：“咖啡色杯子的咖啡太浓。”于是，老板的咖啡店改用了红色的杯子。由于减少了原料，使老板赚了钱。问题有一个问题儿童比尔特别能哭闹，父母亲想了一切办法都无济于事，最后只得带他去见了心理医生，经过一段时间的心理治疗后，小比尔竟真地不再哭闹了。有研究者猜测是成人的注意强化了比尔哭的行为，心理医生在治疗期间可能只是采取不理会比尔的哭声的做法，比尔就改掉了爱哭的毛病。如果你是研究者，你会采用怎样的实验设计来验证这一假设？152020/1/20实验操作的一般步骤1、确定实验题目（1）确定实验因子（自变量）（2）假定实验结果（因变量），确定检测指标（正确率、速度、难度、创造程度……）2、考虑控制非实验因子（无关变量）3、确定实验对象（随机或者均衡）4、前测确定实验基点或者控制有关变量162020/1/20实验操作的一般步骤5、引进实验因子，操作实验6、后测，考察实验效果后测可以有多次7、统计数据结果六、因变量的选择选择因变量的基本依据是：1、可测性：因变量可以通过直接或间接的手段测得。2、有效性：因变量应具有内部有效性和外部有效性。内部有效性是指因变量的变化确实是由自变量的变化引起；若自变量没有参与而因变量也发生变化，说明实验中的无关变量没有控制好，无关变量在干扰自变量；外部有效性是指从部分被试那里得来的结果，能否代表此类被试总体中的其它被试，外部有效性反映的是实验结果的可推广性。3、可靠性：在所有条件不变或相同的情况下，因变量重复测量的结果是否相同或相近，若测量结果间的差异越大，则其可靠性越差。4、灵敏性：是指因变量对自变量的变化是否敏感，是否能精确地反映其变化的差异。5、数量化：反映因变量的指标能否数量化，是评价因变量分辩度的重要指标，因变量的分辨指标至少有分辩“有”与“无”的能力。七、变量的操作定义即用看得见、摸得着的可度量的事物、事件、现象对变量作具体的规定和说明，从而使变量成为一种直观的、可感知、可操作的规定。下操作定义的意义表现在：（1）提高研究结果的可比性；（2）保证研究结果的可重复性；（3）提高研究成果的客观性。变量操作定义的方法：（1）根据测量工具来操作定义；（2）根据直观的经验事实或客观现象来下操作定义；（3）根据某一测量标准来下操作定义；（4）根据心理、行为的评定来下操作定义。运用实验法应注意的问题一、实验设计要符合基本的道德准则教育实验不同于一般自然科学实验的显著之处就在于前者的研究对象是人。二、必须提出实验的假设以有关的事实材料和科学理论为基础的有根据的推测，需要通过实验研究加以确认或推翻。假设，使实验研究的方向与范围更加集中，为实验的实施与资料的搜集整理指出了方向，同时也是思考和研究问题的一种重要方法。例如，一位数学教师进行“中学数学自学辅导教学”实验，这种教法对提高初中一般学生数学成绩有效，这已经过各地的反复实验，基本得到证实，但对成绩落后学生是否有效尚有争论。在此情况下，提出了如下的假设：这种教法对由于非智力因素引起的成绩落后学生也是有效的。实验的目的，就是检验以上假设是否正确。三、确定实验的自变量（实验因素）1．自变量的确定，必须以研究的目的和假设为依据。例如由以色列教育家弗尔斯坦因主持的对一批智力低下的犹太孤儿（平均智商为80）的研究。他们认为，对于这些人，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等）出发，采取教育措施。组织了一项名为“工具丰富法”，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到空间观念、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。另外，在确定自变量时，要努力去寻找那些“可以改变的变量”（布卢姆《教育研究与教育实践的新方向：几种可改变的变量》），所谓可以改变的变量是针对那些相对稳定的变量而言的。例如对于弱智儿童，如果我们总是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，而如果从研究如何改正他们运用心理功能时的缺点出发，利用某些工具，发展智力，可能会促使他们有明显的变化。所以对于这些弱智儿童来说，“教知识”与“教智力”这两个变量，可能是“教智力”更具有积极的意义。因此，我们在确定自变量时，应尽可能去选择那些“更积极”的变量，即能促进更大变化的“可以改变的变量”。2．自变量要具有可操作性，自变量是由主试操纵的一些措施，如果模糊不清，就无法准确操作。例如一项研究对学生进行表扬或批评的作用的实验，将被试分成四个等组，其中三个组同在一间教室学习，另一组单独在另外教室学习，每天这四个组同时做15分钟的数学练习，共5天。在上述安排下，其自变量为：每天练习后，点名表扬第一组学生出现的优点，点名批评第二组学生出现的缺点或错误，第三组学生在同一教室随班听老师，对一、二组学生的表扬或批评（即老师对第三组学生出现的优缺点不予评论），而第四组学生在另一教室学习，做完练习后，不受表扬或批评，也听不到对别人的表扬或批评。最后比较四组学生成绩的差异，其自变量十分明确并可操作。四、明确评价因变量的指标因变量的变化需要明确的评价指标加以衡量，通过实验观察、测试获得这些指标。在确定这些指标时，必须注意以下几点：1.指标与实验目的要密切相关。2.指标必须具有一定的客观性。3.指标必须具有一定的区分度，即自变量的变化能明显地反映在因变量指标的变化上。例如“中学数学自学辅导”教学实验，规定了四项评价因变量的指标：数学成绩，自学能力水平，自学能力的迁移水平，各科成绩发展水平。五、严格控制无关变量被试的控制——机体变量控制（知识基础、态度、兴趣、性别、年龄、被试效应）……）实验者的控制(期望效应、经验、态度……)实验时间的控制实验刺激顺序的控制实验条件的控制（设备、仪器……）实验环境的控制变量的混淆与控制顺序效应实验者效应（期望效应）霍桑效应（被试效应）安慰剂效应例如，在算术教学中题为“讲解法和质疑讨论法效果比较”的等组实验中，除严格按各种条件对等分组外，还规定以下控制因素：（1）控制实验者的思想，使其对两种教法态度公正；（2）两组的上课内容、教学要点应相同，并将实验全过程的32节课的教案，全部在实验前写好，上课时不得随意变更；（3）上课时间安排对等，如第一天甲组为第一节课，乙组为第二节课，则第二天对调；（4）两组均不布置课外作业，不要求预习、复习，并要求家长在实验阶段停止辅导；（5）测试卷（包括口试和笔试）均在实验前拟好。六、教育实验需要反复进行教育实验具有特殊的复杂性。例如，上海某区进行的小学算术两种教法的比较实验，首先在两个等组（各16人）中进行一个教学小单元的实验，得到初步结果后，第二轮扩大到9个班级中进行，以后又进一步扩大，直到基本掌握规律并推广。七、实验研究与其他研究方法的综合运用