亳州学院《体育科学研究方法》教案

授课内容：          第七章 实验法                  学时：         2学时          

教学目标：1.了解实验法的基本特点。            2. 熟悉实验法的基本内容。     

3.掌握实验设计的基本原则。          4. 了解控制实验内部效度的常见方法。

5.学会常见的实验设计的方法。                                           

教学重点：1.实验法的基本特点和内容。              2. 实验设计的基本原则。      

教学难点： 控制实验内部效度的常见方法。                                                                        

需用教具： 多媒体教学设备                                                                     

教学方法： 讲授法、案例分析法、讨论法、探究学习法                                       

教学内容：                      

第一节 实验法概述

界定：是指按照研究者研究目的，充分地控制实验的环境，创设一定的实验条件，科学地选择实验对象，以确立自变量与因变量之间的因果关系的一种研究方法。

实验法是一种验证变量间的因果关系假设的最好方法，实验法的成功取决于精巧的实验设计和精密的实验操作。

一、实验法的基本要素与实验的基本条件

1.实验设计的基本要素

（1）实验对象（受试对象）：实验者所要认识的对象

 课题《研究中长跑对青少年的耐力（或心肺功能）的影响》被选来进行实验的青少年，就称为实验对象

 选择实验对象要注意：

*实验对象的典型性和随机性：能反映同类对象的性质与规律

*实验对象的客观性：年龄、性别、地域、学校，社会、家庭、爱好、习俗和经济文化客观环境条件

*实验对象的数量：统计学认为，30例以内为小样本，超过30例为大样本；在研究人力，物力，时间等条件允许的情况下，样本含量越大越好。

（2）施加因素

 *为了达到实验目的，施加于实验对象使其产生某种变化的附加条件、内容、以及选择的方法手段等因素

 例1，为了检验某种使学生尽快掌握某项动作技术所采用的教法

 例2，为了探讨提高学生弹跳力而选用的专门性练习等等

 *施加因素是整个实验过程的主体，是达到实验目的的关键环节，确定施加因素应注意：

施加因素与非施加因素的关系：实验时，许多因素作用于实验对象，要严格区分，突出施加因素作用，排除或缩小非施加因素干扰。

主要因素与次要因素的关系：施加单个因素，实验过程和施加因素易控制。

例，设计一套循环练习实验时，要考虑练习强度，练习次数，练习时间及间歇时间多种因素，其中练习强度是主要因素。

施加因素的选定及标准：

应用直接经验和间接经验相结合选定，可以通过预备性实验寻找“最适宜的条件”，指定标准，并在实验始终衡定标准。

（3）实验效应

 *通过观察施加因素作用于实验对象而获得的效果反应（以指标反映）；

 *准确地确定观察指标的性质。指标一般分为两类：

计数指标----以完成多少或完成程度（优，良，中，劣等）的人数来定性划分，常用概率（百分率处理）

计量指标----通过可度量的方式来定量划分的量值指标，如，身体形态，机能，素质的变化，跑的成绩（秒），跳的高度，掷的远度，负重的重量（kg)等

*选定实验效应指标应考虑如下因素：

指标的有效性----选定的指标既要与科研题目密切相关，又能确切反映施加因素的效应

如，前述女子艺术体操项目训练提高女生柔韧素质的影响，所选测试指标应从训练涉及到的几个关节的柔韧性考虑。

指标的客观性----要事先指定出具有一定客观性的标准，特别是计数指标，定性评价，以缩小主观因素的影响。

指标的精确性----所观察的指标能进行精确的测试，准确的记录和客观的描述处理。

（二）实验的基本条件

正式的实验包括要使自变量发生变化和要有比较，通过比较自变量变化而产生的不同实验效应来验证实验假设两个基本条件。

二、实验法的类型

实验法按照不同的标准，可分为不同的类型。

1.实验室实验法和现场实验法

  实验室实验法是仅限于在实验室内进行的实验方法。特点：实验过程控制严密，指标精确可靠，数据处理及技术手段先进。

    2.定性实验法和定量实验法

定性实验法是指通过实验，根据实物的某些特征因素，判定事物的全部或部分属性的实验方法。定量实验法是指通过实验，以量化指标反映事物变化的根本特征，进而发现事物内在规律的实验方法。

3.基础研究实验法与应用研究实验法

基础研究实验法是指专门研究体育运动中基本理论问题的实验方法，应用研究实验法是指有针对性地解决当前体育运动中存在的问题的实验法。

    4.单组实验法、对照组实验法和多组实验法

第二节 实验研究的程序

    实验研究可以分为实验准备、实验实施、实验资料处理三个阶段。

（一）实验准备阶段

1.明确研究目的，提出研究问题和假说。2.制定研究计划3.建方法与建模

（二）实验实施

1.预实验     2.正式实验

（三）实验资料处理

     1.整理、分析实验资料。2。撰写实验研究论文。3.评价研究成果。

第三节 实验研究计划的基本内容

一、确定研究目的

二、确定实验对象：人、动物

选择实验对象；获得知情同意；确定样本量；明确实验对象代表的总体。

三、确定实验处理因素

四、确定观测指标

选择观测指标的基本条件：准确性和精确性；特异性和灵敏性；客观性和标准化；可行性、代表性和认可性。

确定指标观测的方法、所需仪器、试剂或工具

五、确定统计方法            

六、拟定研究记录

七、误差的控制与组织实施的设计：控制误差；确定以及时间；做好组织工作。

第四节 实验设计应遵循的基本原则

1.对照性原则： 实验是通过自身或实验组与对照组实验前后的结果差异来判别效应的显著水平。

  * 特别要求“实验组”与“对比组”可比；

  * 除施加因素外，其他一切条件都无显著差异。

2.重复性原则： 实验结果不一定一次就显示出研究问题的本质，应多做重复性实验

3.随机化原则： 实验设计所选的实验对象，必须坚持随机抽样，不允许为了证明自己的假设而故意选择没有代表性的对象做实验对。

4.盲法原则：单盲、双盲和三盲。

5.齐同原则：各组被试的条件、对实验效应的观察方式和其他对研究效应有影响的因素要相同。

第六节 实验的效度

效度是指所测量到的结果反映所想要考察内容的程度。测量结果与要考察的内容的真实情况越吻合，则效度越高：反之，则效度越低。实验效度分为内部效度、外部效度、结构效度和统计结论效度。

一、内部效度

实验中的自变量与因变量之间的因果关系的明确程度，即实验研究的有效性。

影响因素：被试特征、被试缺失、被试环境、被试态度、数据采集者、前测效应、突发事件和生长发育。

控制方法：对实验条件进行标准化；收集更多有关被试信息；收集更多有关研究细节的信息；选择一种适当的实验设计。

二、外部效度

研究结果和变量条件、时间和背景的代表性和普遍适用性。分为总体效度和生态效度两类。

影响因素：前测效应、被试选择、实验情境。

三、结构效度

关于关系变量及变量之间关系构想的准确性，以及实验变量在实验时的操作定义与推理时的定义的一致性程度。

影响因素：对自变量或因变量定义不充分；混淆结构和结构的水平；单一方法误差。

四、统计结论效度

指做出实验组合控制组之间存在统计上的显著差异的结论的效度。

影响因素：样本量过小；违反统计假设；偶然发现和错误率问题；测量的信、效度。

第六节 几种常用的实验设计方法

一、单组比较设计(或自身对照)

选择一个实验组作实验对象，通过施加处理因素后来判断和比较实验前后的变化,从而得出结论。一般分两类：第一类：实验前的情况----实验给予处理后的情况，进行前后比较，确定实验效应。如，某学校进行“贯彻每天1小时体育活动对少儿身体素质的影响”的实验研究,设计如下：

第一，对实验对象进行必要的素质训练；

第二，对实验施加处理因素(课外1小时体育活动)坚持一定时间；

第三，测试实验结果,并与原测试材料进行比较,取得实验效应的结论。

第二类:第一实验效应----第二实验效应，进行两个时期，两种不同方法比较，确定两种实验的效应水平，如，体育教学中对某一技术的教法进行实验的设计：第一次采用不加辅助手段的完整教学法,第二次采用增加辅助手段的分解教学法,然后比较两者的教学效果反应

进行单组比较实验时应注意：        

注意实验前后观察测试指标的准确性和统一性。

严格控制其他因素，防止干扰

二、组间比较设计

选择两组（实验组、对照组）或多组的比较

通过对实验组施加实验因素，判断和比较两组间差异，从而得出实验的效应。其设计程序为：

＊设置两个比较匀衡的组群：（样本大小一致，无显著差异）

＊进行实验，除对实验组施加实验因素外，两组其他条件严格控制，使其一致

＊观察、测试实验后两组间差异

组间比较实验，设计较简便，对比鲜明，结论可信度强，但实验中非处理因素的控制较难如，体育教学中不同评价方法对学生学习效果影响的实验设计：

＊选择人数相等，水平相近的两组学生（教学组或教学班）

＊一但作为对照组，实施初始评价（学习新教材），过程评价、终末评价方法

＊其他非施加因素和条件（教师水平、场地器材、运动负荷、教学时间等）要求一致

＊经过一个单元或多单元教学实验后，比较两组掌握技术的程度

＊根据差异水平作出实验的结论

三、配对比较设计                  

实验对象差异较大，难以均衡分组进行时使用。

*把条件相似的对象组成对子，随机分配到实验组或对照组中，施加不同的实验因素，

以便更为细致可靠地观察两组对象的实验效应。

*配对比较设计的两种类型：

单个配对：将两组间以单个的形式组成条件相近的对子。配对条件应根据题目性质和研

究目的来确定。经过实验，进行每对间的差异比较，得到两组间的差值。

群组配对：将每一个单个配对，变为数对，进行群组的实验设计，取得比较后的差值

配对比较设计优缺点。

*优点：可事先对影响实验的因素和条件加以控制而取得尽可能的均衡，减少两组间的

误差，可以从实验中得出不同条件和对子或群组中实验效应的变化趋势的情况。

*缺点：在设计上较繁琐（需列表）,在选择配对时，容易损失样本的数量，并延长实验时间。

    四、随机区组设计

又称配伍实验，实际上是配对比较实验的扩大，是一种多组进行较的实验方法。

*将受试者按其情况分为若干区，保持每个区组中受试对象的条件近似一致；

*再将每区组内处理因素按随机顺序排列；

*最后进行比较并获得实验效应。

*优点：能用较小样本解决较多问题，同时可以实验较多的组，科学而又经济,组间的均衡性更突出，对消除个体之间差异有其优越性。

例：研究“某年级体育课循环练习的最佳负荷”问题的设计：

选择学生60名,按个体差异把学生分为A，B，C，D四个实验组，每组15人，各组学生条件相近。确定四种不同的负荷强度，随机施加于各组

    如：A组----1/3强度循环一周           

        B组----1/3强度循环两周

        C组----2/3强度循环一周      

        D组----2/3强度循环两周

经过实验观测值的比较分析，得出哪组的运动负荷强度比较适宜的结论。

五、循环形式设计                    

对两组或两组以上的实验对象在同一时间里分别接受不同处理因素的影响，然后定时转换处理因素，分别测出各处理因素效应的一种设计方法。

*目的在于克服单组和组间设计的缺点，不要求受试对象的条件完全相等，而使所得资料更为准确可信。例如：研究“一般练习法与循环练习法的效果”课题，可作如下设计：

选择某中学某年级甲，乙班作为实验对象。实验前分别测出两班学生的基本资料（根据需要观测若干项指标值），用于说明两班学生生体素质和机能水平。实验分两期进行：

第一期：甲班----循环练习法，乙班----一般练习法，一段时间后，分别对两班学生进行复测，以观察影响效果。

第二期：甲班----一般练习法，乙班----循环练习法，实验与第一期等时，进行再复测。

最后，将两期实验，两种方法在甲，乙两班所得的效果分别相加作比较，即可确定何种练习法的效果好。

六、拉丁方设计（正交设计）

是一种多因素，多水平的科学实验设计，用以复杂的实验，可以最少的实验次数获得最大限度的实验效果。

  例如：研究“学校体育代表队训练时间，强度和学习时间最佳组合”这一复杂课题，是一个三因素，三水平的实验，按常规这样一个全面实验需做3 =27次实验，采用拉丁方设计，用少数组合实验，在一定优选范围内只需9次，同样能取得理想的效果。

首先将训练时间分别定为：A1----8小时，A2----10小时， A3----12小时。

将训练强度分别定为：B1----中，B2----次大，B3----大。

将文化课学习时间定为：C1----4小时，C2----5小时，   C3----6小时。

再根据统计学中的3X3实验顺序表（正交表）就可排列出9次实验中的每次实验因素的搭配情况（A1B1C1，A1B2C2……）。分别对9次实验的结果进行必要的统计学处理与分析（如，方差分析），就得出学校体育代表队的学习时间，训练时间和强度的理想实施方案。

作业：

1. 名词解释

实验法 实验的效度 随机化

2. 选择自己感兴趣的课题进行实验设计，并分析可能性本实验的效度因素。