实验研究在教育科学发展中的主要功能有哪些？

自然科学研究中所广泛采用的实验方法，在近几个世纪内获得了长足发展，并不断向着社会科学领域渗透和迁移。实验方法运用于教育研究中便产生了一种新的研究类型——教育实验研究。

一、教育实验研究概述
（一）教育实验研究的含义

教育实验研究方法是研究者按照研究目的，合理地控制或创设一定条件，人为地变革教育对象，从而验证假设，探讨教育现象因果关系的一种研究方法。教育实验是教育科学研究的一种重要方法。

无论是哪一种教育实验，在以下几个方面是共同的：一是教育实验必须揭示变量间的因果关系。二是要主动变革研究对象，即让研究对象接受不同的实验处理，也就是对自变量进行操作。三是实验研究必须控制条件。通过采用某些实际操作手段和多种方法，人为地控制无关变量或创始某些条件，以证明实验结果的有效性。

（二）教育实验研究的基本特点

教育实验是获得知识、检验理论的一种特殊实践活动。作为一种相对独立的社会实践活动，教育实验区别于一般实验，它具有实验的根本特征，能够自觉主动地去探索，变革和创新，主动采取某个变革措施，发挥实验的“纯化，重组，强化，模拟”作用，探索教育内外部规律性联系，因果联系，从而发展理论。同时，教育实验又不同于一般的实验活动，它是教育实践。

教育实验具有以下几个基本特征：

1．因果关系的探讨

区别于历史研究、调查研究和相关研究，实验研究可以系统地变化条件，以观察因这些条件化所引起的事物相应变化，从而揭示事物发展过程中各种变量间的因果关系。

历史研究是研究过去发生的事件。

调查研究以搜集，分析存在的客观事物或材料为直接认识任务，是对现状的认识把握。

相关研究寻求假说命题相关研究说明事物发生、发展过程诸要素的相互关系，“表明两个事物之间有联系”。

只有实验研究，才揭示变量间的因果关系，“若A则B”的正确性，说明“为什么”，推论因果关系的逻辑性。

2．自变量的操作

教育实验是为了变革现实，探索和创新，是要索取而不是消极等待研究现象的自然发生。因此，必须主动操纵自变量的变化。

自变量，即变化的措施，条件。

自变量的操作，是指研究者人为地去干预，控制现象发生的条件和进程，有意识地变革研究对象某一方面的条件，从而得到自己所要的结果。

3．控制无关变量

控制无关变量，也叫控制变量，指在实验中应该保持恒定的变量。

教育实验中，为了探索因果关系，证实确实是自变量X导致因变量Y的变化，就必须排除其他无关因素的影响，使实验的其他条件保持恒定。否则，就无法显现假设中提出的因果关系，实验也不可能有效度。

“控制”在教育实验中主要含有三层含义：（1）研究对于外部因素的和实验情况的控制能力，包括各种无关因素的控制。（2）研究对于实验所操纵的自变量的控制程度。（3）研究实验设计过程中的控制成分，即研究如何通过实验的设计控制无关变量。

（三）教育实验研究历史发展的两条基本线索

科学实验萌芽于人类早期的生产活动中，后来逐渐分化出来，从16世纪开始成为独立的社会实践形式。伽利略首次将实验作为研究自然科学的一种必要手段，弗兰西斯·培根制定了实验方法论原则而被誉为“实验科学始祖”。

教育研究从一般教育实践中的实验到19世纪末20世纪初科学的教育实验的形成和运用，前后大约二百多年。教育实验的形成发展是与现代教育的产生发展密切联系的。总体上分析，教育实验是从以下两条线索发展起来的。一条线索是受自然科学实验方法的影响，另一条线索是从一般教育活动本身分化发展而来。

1．借鉴，模仿自然科学实验

科学实验法最早用于物理学的研究，后引入动物学，生理学和医学。实验研究方法经过实验生理学和实验心理学，以人作为研究对象并扩展到教育，在20世纪初形成对教育问题进行实验研究的一种潮流，从而产生实验教育学派。其代表人物是德国的心理学家梅依曼和拉伊。1901年梅依曼首次提出了“实验教育学”的名称，并进行了关于感觉，语言发展，智慧与意志，记忆和艺术欣赏实验。拉伊在他的主要著作《实验教育学》中提出，只有通过实验，有意识地简化要素条件下研究教育现象中各种复杂的因果关系，教育学才能成为一门科学。

在此模式下形成的教育实验以自然科学研究为典范，强调因果关系的解释和研究的规范性，强调数学工具的运用和定量研究，强调分析的方法，强调严格控制实验条件，将事实与价值分离以追求结论的客观性。

2．从一般教育活动分化发展而形成

文艺复兴时期以后，受自然科学实验思想的影响，在人文主义思想指导下，瑞士教育家裴斯泰洛齐两次创办幼稚园，还有罗素的皮肯希尔学校，蒙台梭利的幼儿之家等。在这种类型的教育实验强调在现实教育情境下进行，关注价值、情感和个性，强调研究目的的应用性、对象的整体性及定性的综合说明方法。

基于教育实验历史发展过程的考察，可以进行了以下三点概括

（1）正是通过两条基本线索的历史发展，形成了目前两种各具特点的教育实验的基本模式类型。一种是模仿自然科学，强调数学工具的运用的类型，一种是强调研究目的的应用性，关注价值、情感和个性，对象的整体性的类型。

（2）两种教育实验的共同本质特征是变革、创新，都是为了探讨教育现象，青少年发展的内在的因果关系。

（3）教育实验研究方法的发展经历了从模仿自然科学的实验到寻求适合教育研究的实验方法，从注重定性到关注定量，再到定性与定量分析相结合，从以实验为主到以教育教学实际场景为主。变革的中心是探索科学的教育实验的具体表现形式，这一点正是现代教育发展的要求。

（四）教育实验研究的主要功能

实验研究是唯一能真正检验因果关系假设的研究。实验作为一种相对独立的社会实践活动，是科学理论的源泉和检验科学理论真理性的重要标准。教育实验作为教育研究中的一种基本形式，其功能由教育实验的本质特征决定，它能超越感性直观经验的局限，探索和发现客观事物的内部联系和规律性，并获得利用这些规律来预测和驾驭事物发生和发展的能力。教育实验研究的主要功能，具体分析有以下三点：

1．检验、修改和完善教育理论

检验现有教育理论的科学性、先进性，并改进教育教学过程与方法。通过提供有意义的可靠的信息，对现有教育教学理论进行筛选、改造、提炼和发展、完善。另外，为发现和揭示新的教育特点和规律提供必要的基础。通过教育实验，我们能发现未知，开拓新的研究领域，从而不断加深对教育发展的规律性认识。

2．促进教育实践的改革与发展

通过教育实验，人为地创设一定的系统和环境，在科学教育理论指导下改革教学内容或教学方法。

3．为新的科学理论假说应用于教育实践寻求操作程序

当研究者提出一套完善的教育教学理论后，必须通过教育实验将理论转化成可操作的实验方案以付诸教育实践，才能切实发挥科学理论的指导作用。通过实验，一方面寻求将这些理论具体化并运用于教育教学实践过程的操作程序；另一方面，实验的结果又将进一步检验、充实、完善这些理论的科学性、先进性和可行性。

（五）教育实验研究的基本程序

总的分析，教育研究的全过程可分为“准备—实施—总结推广”三个基本阶段。这是一个相对稳定的、有序的结构序列。

1．教育实验的准备阶段

教育实验成功与否，很大程度上取决于实验前的准备工作。具体包括以下内容：

（1）选定实验研究的课题，形成研究假说。一般来说，一个实验至少被一种假设指导，应陈述两种变量间所希望的因果关系。

（2）明确实验目的。确定指导实验的理论构架。为了使理论系统分析更接近客观实际，需要进行先期的调查研究，查阅相关文献资料并让课题组全体成员进行充分讨论。

（3）确定实验的自变量。选择被试和形成被试组，决定每组进行什么样的实验处理，并确定操作定义。

（4）选择适合的测量工具并确定采用什么样的统计方法，从而明确评价因变量的指标。

（5）选择实验设计类型，谋划好控制无关因素的措施，以最大限度地提高实验的内部效度和外部效度。

2．教育实验的实施阶段

按照实验设计进行教育实验，采取一定的变革措施（实验处理），观测由此产生的效应，并记录实验所获得的资料、数据等。

3．教育实验的总结推广阶段

在实验的总结和评价阶段，研究者的主要任务是对实验中获得的资料、数据进行分析处理，确定误差的范围，从而对研究假设进行检验，最后得出科学结论。在对实验结果进行分析的基础上撰写实验报告，对实验的过程和结论进行全面的表述。

二、教育实验的基本类型

为了在教育研究中正确运用实验研究法并促进实验法的发展，必须对教育实验作出科学合理的分类。掌握不同的分类标准，确定教育实验类型、特点、操作程序、适用范围和条件是搞好教育实验的一个重要前提。

（一）实验室实验与自然实验

根据实验进行的场所，可分为实验室实验和自然实验。

1．实验室研究

实验室实验指研究者根据研究的需要于经过专门设计的、人工高度控制的环境中进行的实验。这类实验的优点是能把实验中的各种变量严格分离出来，并给予确切的操作与控制，提高研究结论的准确性和可靠性。

2．自然实验

自然实验也叫现场实验，是在实际的教育情境中进行的实验。

（二）确认性实验、探索性实验与验证性实验

1．确认性实验

这类实验的目标主要在于借助实验搜集事实材料，确认所研究的对象是否具有研究假说内容的基本特征，并推动教育实践的发展，也叫试探性实验。研究问题来自实际，所以具有直接的实践意义。实验强调的是研究的应用价值，在事实基础上概况经验性规律，追求最大限度的有效性。这类实验在现场情境下进行，在研究方法上带有很大的试探性，操作程序不太规范。因此，内在、外在效度均不高。

2．探索性实验

这类实验包括有预测作用的超前实验。它是以认识某种教育现象或受教育者个性发展规律为目标，通过揭示与研究对象有关的因果关系及问题的解决，来尝试创建某种理论体系，所以具有较强的创新性。探索性实验主要研究教育理论体系中的根本性问题，有重要的理论意义和实践指导意义。此类实验以专门研究人员为主进行。

3．验证性实验

它是以验证已取得的实验成果为目标，对已经取得的认识成果用再实践的经验来检验、修正和完善。这类实验具有明显的重复性，是在不同环境条件下反复进行的，不仅对实验条件有明确分析，而且实验方案具有可操作性，关注实验结果应用的普遍性，追求实验较高的外在效度。

（三）单因素实验与多因素实验

根据同一实验中自变量因素的多少，可分为单因素实验和多因素实验。

1．单因素实验

它是指同一实验中研究者只操纵一个自变量的实验，也叫单一变量实验。由于单因素实验的自变量单一、明确，操纵相对比较容易，实验难度相对较小。

2．多因素实验

它是指在同一实验中需要操纵两个或两个以上的自变量的实验，也叫组合变量实验。这类实验要操纵的实验因素较多，实验的过程比较复杂，因变量的观测内容也随之增多，因而在研究整体上难度较大。

（四）前实验、准实验与真实验

1．前实验

指最原始的一种实验类型，它是对任何无关变量都不进行控制的实验。

2．准实验

指在实验中未按随机原则来选择和分配被试，只把已有的研究对象作为被试，且只对无关变量作尽可能控制的实验。

3．真实验

指严格按照实验法的科学性要求，随机地选择和分配被试，系统地操纵自变量，全面地控制无关变量的实验。

三、教育实验研究设计的效度与变量控制

（一）教育实验研究效度

1．教育实验研究效度的含义

所谓效度，就是指实验设计能够回答要研究的问题的程度。教育实验研究效度标示着教育实验研究结论的准确性和普遍性程度。自从坎贝尔和斯坦利1966年起用内在效度和外在效度概念以来，各国学者皆沿用此两种效度来讨论实验研究结果的正确性。

2．教育实验研究的内在效度

内在效度是指自变量与因变量的因果联系的真实程度，即因变量的变化，确实由自变量引起，是操作自变量的直接成果，而非其他未加控制的因素所致。内在效度表明的是因变量Y的变化在多大程度上取决于自变量X——有效性。没有内在效度的实验研究是没有价值的，因为内在效度决定了实验结果的解释。

坎贝尔和斯坦利认为，有八类新异变量与教育实验内在效度有关或成为内在效度的威胁因素。分别是：

（1）偶然事件：在实验进展过程中没有预料到的影响因变量的事件的发生。

（2）成熟程度：时间在被试身上起的作用。

（3）测验：注意一次测验对随后另一次测验的影响

（4）测量手段：测量手段不统一会产生错误的结果

（5）统计回归：挑”皇缘奈蟛睿热缬眉朔质谢毓椋越窈蟮牟庋椴焕跋.

（6）在实验进展过程中被试的选择差异：被试未能随机分配或挑选，而其中一个因素起了作用，从而产生了组的不对等性。

（7）实验的偶然减员：非随机挑选的被试脱离实验，会产生不良影响。

（8）取样：成熟程度交互作用，由于取样不一带来的成熟程度的不一致。

3．教育实验研究的外在效度

外在效度涉及教育实验研究结果的概括化、一般化和应用范围问题，表明实验结果的可推广程度，研究结果是否能被正确地应用到其他非实验情境、其他变量条件及其他时间、地点、总体中的程度。外在效度分总体效度和生态效度两类。

总体效度，指实验结果从特定的研究样本推广到更大的被试群体中去的适用范围，从严格意义上讲，研究结果只能推广到抽样样本的那部分总体，即实验可接受的总体中去。

生态效度，指实验结果从研究者创设的实验情境推广到其他教育情境中去的范围。

坎贝尔和斯坦利认为，对外在效度的威胁主要有以下四个主要因素：测验的交互作用、抽样偏差和实验处理的交互作用、实验安排的副效应、多重处理干扰。

内在效度是外在效度的必要条件，但内在效度的研究结果不一定具有很高的外在效度，而且内、外在效度有时会互相影响。

（二）教育实验的变量控制

1．教育实验变量控制的内涵

教育实验变量控制即无关变量的控制，是指控制那些在教育实验中应保持恒定的变量。教育实验中，为了探索因果关系，证实确实是自变量X导致了因变量Y的变化，就必须排除外来的无关变量的干扰，保证各方面变量平等，才能保证实验结果是可靠的。

2．教育实验变量控制的主要方法

教育实验中无关变量很多，要对其进行有效的控制，实验者必须有针对性地选择合理的方法。教育实验中控制无关变量的主要方法有：

（1）随机选择和分配被试。消除被试个体之间的差异，因而采用随机方法来选择和分配被试能有效地控制被试间的各种差异。

（2）设置控制组。在实验中设置一个或多个控制组，对两个组同时进行因变量的观测（包括前侧和后侧），能较好地排除或恒定成熟对实验中因变量的作用。

（3）采用“双盲法”。所谓双盲法，即研究者在实验中既不让实验的主试也不让被试了解实验的真实目的和意图，这可在一定程度上控制主试的态度、被试间自变量的扩散等方面的无关变量.

（4）使无关变量保持恒定。对这些难以完全消除的无关变量，研究者可以设法将其恒定，即在实验的各个组别、各个阶段使其保持不变。

（5）提高实验设计的科学性。在设计中根据对无关变量控制的需要来设计操作自变量的具体方法、设计实验程序、进行时间分配，这能较好地进行无关变量的控制。

（6）控制资料统计过程。研究者按照实验目的选择合适的统计方法，并规范程序统计和结果处理，能减少统计误差，提高研究结论的准确性。

（三）提高教育实验效度的主要措施

1．使用设计组加以平衡

一个实验涉及两个组（实验组与控制组）或几个组，使得各个组的平均数及变异量尽可能接近相等。

2．随机、匹配或实验组兼作控制组

随机指被试的纯粹的机遇选择，随机取样，随机分组，随机指派实验处理。随机形成小组的教育实验研究的一个重要特点是，可以提高实验研究结果的外在效度。

匹配也叫配对法，在比较两种处理效应时，为了严格控制两组被试间的个别差异对实验变量的影响，使被试在研究的重要变量上相互对应，保持基本相同，从而使每对被试间的差异保持平衡，然后随机地接受不同处理。

实验组兼作控制组指被试作为同一组去接受不同的实验处理，一次一个处理。

（三）设计控制和统计控制

设计控制是通过组内设计分配（自变量的顺序）、效果平衡（采用实验组与控制组随机取样、随机分组，使无关变量平衡）以及拉丁方法，使被试变量在实验中产生的影响通过设计抵消。

统计处理控制是用协方差分析，将实验组与控制组的数个变量测量出来，使用统计的方法，把它们的最初差异予以排除。教育实验的效度具有不同等级，不同层次，是一个由低到高的取值范围。不可能人为地确定一个合适任何目的的条件、类型的效度指标。应采取动态平衡而非静态选择的策略，根据教育实验的目的，综合考虑内外效度的平衡，以取得比较满意的解释力和推广力。

四、教育实验设计与实施

（一）教育实验设计的主要内容

1．教育实验设计的含义

在确定实验课题的基础上，研究者必须科学地确定和描述教育实验进行过程中一系列活动，论述它的内容和方法，这就是教育实验的设计。实验设计是进行教育实验的计划、构架和策略。

进行教育实验设计的研究，主要目的在于用最小的人力、物力消耗获得更大的和最有效的信息资料，并对它进行比较科学合理的统计分析。

2．教育实验设计的主要内容

（1）研究假设

教育实验的假设是根据已有的事实材料和科学原理对所要研究的问题作出的一种假定性解释，是教育实验的理论构想，为实验研究目标和方法提供方向，是教育实验进行科学探索的关键和基础。

（2）自变量、因变量和控制变量。

假设形成后，研究者就应着手分析和确定各种实验变量，包括自变量、因变量和无关变量。变量的分析就是对研究的内容的分析，它是为下一步决定如何处理变量并搜集可以验证研究假设的实验资料做准备的。因而，各种变量不仅要具体和相对独立，而且变量之间应能形成实验所要求的逻辑关系，即自变量、无关变量和因变量之间应有理论上的因果关系，且自变量和因变量之间的因果关系能说明研究假设。

（3）实验处理

实验处理是教育实验中所要操纵的自变量的变化，即如何来操纵变量，使其更有效地对因变量构成影响；如何控制无关变量，使其对因变量的影响降至最低程度（或对不同被试组的影响保持不变）；如何观测因变量，使之能准确无误地说明被试的身心品质在自变量操纵前后发生的变化及变化的程度。

（4）实验设计的方案

实验设计的方案，即安排实验的具体步骤，并制定实验活动的保障措施和管理方案。是一个从明确研究目的，形成研究假设，确定变量，到决定取样方法，选择实验设计的一系列活动过程。

教育实验设计是连接理论假设和实验活动的桥梁，只有经过精心设计，实验活动才能不偏离研究目的。实验设计的合理性和完善性，对预期研究目标的达成、研究工作的效率以及研究结果的可靠性有着直接的影响。因此，要提高实验研究的科学水平，通过实验研究有效地认识教育活动的客观规律，就必须按照科学研究的要求，事先做好实验设计工作。

（二）教育实验研究评价的内容

教育实验科学水平的评价，即对教育实验的再研究，探讨教育实验发展的基本规律。评价的核心是评价活动和标准的合理性问题，要根据教育实验的各种基本要求，按照教育实验过程的主要环节，用理性分析、统计分析、重复实验等方法检验和评价教育实验的科学性程度。通过评价，避免盲目性，提高进行教育实验的自觉性，促进教育实验的规范化和教育实验科学水平的提高，从而更好地发挥教育实验在发展教育科学理论、探索教育规律、提高教育质量方面的功能。它包括：

1．教育实验研究的目标评价

教育实验研究的目标评价主要包括以下几方面内容：

（1）实验选题的价值性。

实践选题的价值性包括理论价值和实践价值两个方面。即既要看它是否反映了先进的教育思想，是否代表了教育改革的发展趋势，是否能在相关领域的认识上取得一些突破或进展；又要看它能否给学生、教师和学校带来更大的发展。

（2）实验假说的科学性。

实验假说的科学性，即教育实验假说是否有充足的理论依据或教育经验事实依据，假说所涉及的概念系统能否给学生、教师和学校带来更大的发展。

（3）实验目标的可操作性。

实验目标的可操作性，即要看目标是否明确具体，是否能在实践中得到实施，以及实验是否能获得足够的物资、人员和资料方面的支持条件。

2．教育实验研究的过程评价

这是对教育实验过程的科学性、规范性的评价，它涉及准备阶段的实验设计，实施阶段的变量控制和总结阶段的归因分析等。

3．教育实验的结果评价

实验结果涉及预期结果和非预期结果。具体包括：实验取得了哪些预期结果和非预期结果，所得结论的理论意义和地位，有无推广价值，及其适用范围和适用程度。

科学本身就是一个探索的过程，是通过无数人的检验实践积累而成，这就决定了学生在科学课堂上需要怀着求真的心态，不断探索。那如何探索呢？这就不得不提到在科学教育中有着举足轻重的科学实验。科学实验的成功与否与科学探索是息息相关的。那么科学实验到底有着什么样的作用呢？

　　1.激发科学兴趣，帮助孩子科学启蒙教育

　　俗话说：“兴趣是最好的老师。”小学阶段是孩子正处于科学教育的关键时期。在人生观、价值观还未成熟的前提下，兴趣就成为了孩子的学习驱动力，所以小学阶段的科学课更应注重培养孩子的科学兴趣。

　　2.通过亲身操作实验，帮助孩子养成科学思维

　　虽然小学科学简单，但所做的科学实验都是建立在前人的成功经验上的。把知识获取建立在科学实验上可以引导孩子在科学教育的过程中发现事物发展的规律，学生正确的科学思维方法。比如建筑中的横梁都是立放的，原因是什么，也没多加思考。但倘若孩子学习过《形状与结构》一章的学习，并经过自己的实验操作，看完轻钢别墅就会明白横梁立放的原因。

　　3.科学实验极大地培养孩子了各项能力

　　想要让孩子学习好科学，必须具备一定的实验能力，包括实验设计、操作、观察记录等。而这些能力需要在相应的科学实验活动中才能得到有效提升。在设计实验的过程中可以培养孩子的想象和设计能力；在操作过程中则培养了他们合作和组织能力......

　　科学实验本身是非常具有丰富性、新颖性、连贯性和趣味性。与其让孩子不求甚解地记忆书本上的理论知识，还不如让孩子参与有目的、有意义的科学实验活动。在参加科学实验活动的过程中，孩子通过老师指导，还有与小伙伴的互动，不懈努力地提升感知探求周围世界的本能，迈出在科学教育进程中最重要的一步。

教育实验研究在教育科学发展中的主要功能及局限 教育实验研究在教育科学发展中的主要功能和局限性，主要的功能就是对孩子们的全方面的培养，德智体美劳的全面发展，培养孩子们的乐趣，身心健康的快乐学习