二、實驗研究設計中的變量控制

  變量也叫因子，是研究者所要研究與測量的隨著條件和情境的變化而在數量或類型上發生變化的因素。控制變量是實驗研究法的基本特徵之一。自變量、因變量和無關變量是實驗研究法中最基本的變量。實驗研究法就是要通過操縱自變量、測定因變量、控制無關變量，揭示自變量和因變量之間的因果關係，探求教育規律，指導教育實踐。

  （一）自變量的確定

  自變量是實驗研究法中研究者主動操縱的施加於被試的希望影響實驗結果的因素。實驗研究法對自變量控制得如何，將直接影響研究的成功與否。實驗研究設計中，確定自變量就是對自變量的操作進行明確的定義和說明，要具體到可操作的程度。

  在確定自變量時，研究者首先應以研究的目的和假設為依據，努力去尋找那些「積極的」、與因變量存在因果關係的、能促進因變量更大變化的「可以改變的變量」——針對那些相對穩定的變量而言的變量（布盧姆《教育研究與教育實踐的新方向：幾種可改變的變量》），以提高研究的創造性。確定哪個（些）因素作為自變量之後，研究者還應規定自變量的操作規範，即下操作定義和規定自變量實驗處理方法，以使之具體化，保證實施過程的規範化，便於以後他人的驗證和成果的推廣。

  例如，對於弱智兒童，如果著眼於研究如何通過補償教育提高他們的知識水平，可能收效不大。以色列教育家弗爾斯坦因認為，需要從改正他們運用心理功能時的缺點（如感覺上的粗枝大葉、檢查材料不求系統等）出發，採取教育措施，由此組織了一項「工具豐富法」對智力低下的猶太孤兒（平均智商為80）的實驗研究，根據研究目的，他們確定自變量是：利用專門設計的十五件工具（或者說十五組練習）組成一整套教學程序，循序漸進地對兒童進行涉及空間觀念、分類比較能力、時間關係、數的進展等方面的每周3～5小時的訓練（其餘課程照常），時間為兩年，用以糾正學生智力機制的缺陷，恢復他們的學習能力。這種自變量的設計針對性強，過程明確，便於操作，實驗研究收到了明顯的效果[7]。

  再如，雙因素實驗「5～6歲幼兒韻律活動的實驗研究法」以音樂主題和律動榜樣為自變量，研究幼兒律動能力的發展，綜合國內外研究現狀，根據研究目的和實驗對象的特點，研究者確定自變量一「音樂主題」是：「根據音樂的風格和特點而編織成的一些富有童趣的故事。」並進一步界定：「在實驗中，提供音樂主題，即在聽音樂之前告訴幼兒音樂在講述的故事：『音樂里講的是毛毛蟲在樹上爬呀爬，爬到東爬到西，一天天過去了，終於它變成了美麗的蝴蝶，蝴蝶飛呀飛，飛到東飛到西，但是因為它太美麗了，所以有人拿著網想要捉住它。』不提供音樂主題，即在聽音樂之前不講述故事，也不提示音樂可能包含的相關內容。」自變量二「律動榜樣」是：「在第一遍播放音樂並要求幼兒跟著音樂拍拍手的時候，同時播放別的有成人和小孩律動的錄像，讓幼兒邊看律動錄像，邊跟著所播放的音樂拍手，而不提供律動榜樣，即在第一遍播放音樂時不給幼兒看該錄像，只要求其跟音樂拍手。但是，在第二次播放音樂並讓幼兒自己跟隨音樂進行律動時，所有被試都不予出示該錄像。」在給出操作定義的基礎上，研究者進一步規定了自變量的實驗處理方法：根據主題、榜樣以及它們的交互作用形成四組：①無主題有榜樣組。②有主題無榜樣組。③有主題有榜樣組。④無主題無榜樣組。[8]這樣界定具體明確，便於實施中的操作，能被他人理解驗證，符合研究目的和幼兒身心發展特點，能夠保證實驗研究的質量。

  （二）因變量的確定

  因變量是通過自變量的作用而產生變化的結果因素。實驗研究法中，因變量的觀測將直接影響研究結果的質量。實驗研究設計中，確定因變量，就是要給因變量下操作定義並進行分解，即明確從哪些方面來觀測因變量，並將因變量進一步分解到可觀測的指標化狀態，在此基礎上才能進一步確定因變量的測量方法。

  本章節來源於𝖻𝖺𝗇𝗑𝗂𝖺𝖻𝖺.𝖼𝗈𝗆

  確定因變量首先要根據研究假設提出的名稱給因變量作出更清晰的定義，使之更加具體地描述。然後要對其進行細緻分解，以便於實施過程中的觀測。因變量的分解可以從橫向和縱向兩個方向考慮：橫向上主要考慮因變量的內涵和外延可以從哪些方面作進一步分析，縱向上主要考慮不同時間的具體狀態。當然，研究目的和實驗對象、實驗環境等的特點不同，分解因變量考慮的角度就不同。在此基礎上，還需對分解後的因變量各個項目從定性和定量兩個方面作進一步具體的表述，從而確定因變量的觀測方法。

  在自變量和因變量的確定中，下操作定義是經常用到的一種方式，下操作定義是指用可操作的方法或程序來界定變量，使變量成為可觀察、可測量、可檢驗的因子，其目的是使變量的特徵和操作條件具體化，便於他人理解、重複驗證，便於同行之間交流。實驗研究法中，對於自變量和因變量都應下操作定義。根據研究的目的、內容和變量的性質，下操作定義可有多種方法[9]：①條件描述法。即通過陳述變量的特徵或操作程序來界定變量。如智力——在《威克斯勒兒童智力量表》（WISC-CR）上的測量分數。②指標描述法。即通過陳述變量的操作標準來界定變量。如發散思維——對同一物體多種用途的設想能力。具體指標為在50秒內回答磚的不同用途達10項以上為優秀，5～9項為一般，5項以下為差。③行為描述法。即通過陳述變量的操作結果來界定變量。如學習興趣——學生投入某門學科有效學習時間的總量以及上課時的行為表現（注意力的集中程度、舉手發言次數等）。

  雙因素實驗「5～6歲幼兒韻律活動的實驗研究法」[10]中，在理論研究的基礎上，研究者對於因變量「幼兒律動能力」首先進行了具體界定。在此基礎上，將其進一步分解為「隨樂能力」、「動作及其組合能力」和「創造性表現」，並對三者分別作了定性描述，最後從量的角度制定了評定標準。

  表6-1 「5～6歲幼兒韻律活動的實驗研究法」因變量確定

  在具體清晰地界定了因變量並制定出評價標準與等級之後，研究者還應設計出因變量的測量方式——後測還是前測-後測設計。其中前測是實驗處理之前對被試進行的測量，後測是實驗處理之後對被試進行的測量。實驗研究法設計中，並非所有的設計都需要前測，但每個設計都需要後測。

  （三）無關變量的控制

  無關變量是研究中不屬於研究的自變量卻可能影響因變量、干擾實驗結果的因素。為了保證實驗結果的科學性，必須合理控制無關變量。在實驗設計中，要全面分析可能影響實驗結果的因素，對於無關變量制定相應的控制措施。

  一般來說，實驗研究法中的無關變量主要包括以下幾種：選擇誤差，實驗程序，參與實驗的人員（實施者和被試）自身因素的差異或變化，實驗過程中的副效應（如霍桑效應——被試知道他們要參加實驗並對其具有新鮮感而提高了活動的積極性，表現得比平時更好；暈輪效應——研究者因為某人具有某一方面的特徵推斷他人也有此方面的特徵；履歷效應——在研究進程中出現的實驗處理以外的各種事件對實驗結果所產生的影響；生成效應——隨著時間的推移，實驗研究進程中被試自身發生的自然成熟，如生理、心理的發展，知識、技能和經驗的增長，身心疲勞等，會降低實驗研究的內在效度等），實驗檢測手段及統計因素等。

  在實驗研究法中，控制無關變量的主要有以下幾種方法。

  1.隨機化

  即通過隨機方式在總體中選擇被試，分配實驗組和控制組，指派實驗處理等，從而保證研究對象的同質性。

  2.消除法

  即在實驗之前，採取一定的措施把無關變量排除在實驗之外，儘可能不讓這些因素影響實驗結果。但是，並不是無關變量消除得越徹底越好，過分地消除會使實驗情景失去自然性、現實性，降低實驗的外在效度。同時，在教育實驗中，有些無關變量是難以消除的，因此，在採取消除法的同時，還應採取其他方法對無關變量加以控制。

  3.平衡法

  即設置基礎相等或接近的實驗組和對照組，使無關變量對這兩個組的教育效果的影響相同，從而不影響自變量與因變量關係的確定。

  4.恆定法

  即使某些因素在實驗中保持相對不變，把變量變為常量加以控制，使無關變量的影響在實驗前後保持不變。

  5.抵消法

  通過輪組實驗，可抵消實驗順序的影響。

  6.納入法

  對於無法更好控制的無關變量，可將其改作自變量納入實驗中。不過這樣就改變了實驗內容，增加了實驗難度。

  7.盲法

  即不讓參與實驗的人員（實施者和被試）知道參與了實驗研究，從而消除他們的主觀態度對於實驗結果的影響。盲法有單盲和雙盲之分，單盲是被試不知道自己參與了實驗或正在接受某種實驗處理；雙盲是實施者和被試均不知道自己在參與實驗或不知道誰接受實驗處理。

  8.統計處理

  即採用統計方法對實驗數據進行處理，以排除無關變量的影響。

  例如，「5～6歲幼兒韻律活動的實驗研究法」[11]中，在被試選擇上，研究者在上海市和南京市兩地選擇了兩所等級相同的幼兒園A、B，抽取大班幼兒120人；在兩個幼兒園分別通過隨機數碼錶抽取樣本60人，並隨機分布為四組（ABCD），每組15人；最終將120名大班幼兒分為四組：A組為無主題無榜樣，B組為無主題有榜樣，C組為有主題無榜樣，D組為有主題有榜樣，每組各30人。在實驗過程中，研究者先會放一段由電腦播放的指導語，並確認幼兒是否聽清楚要求，以便保證每個幼兒都明確測試要求。在實驗環境上，研究者選擇了兩個幼兒園空置的教室作為固定的測試場所，周圍環境布置和幼兒自己班級差不多，除研究者和被試外無他人在場。在實驗時間上，研究者將資料的收集時間控制在幼兒相對較佳的學習時間段內進行，從而避免了幼兒自身發展對實驗結果可能產生的影響，保證了實驗結果的真實、有效。在數據處理方法上，將樣本數據輸入SPSS11.5，進行非參數檢驗、多因素變量方差分析以及頻數交叉表分析。[12]如此，有效控制了無關變量。