教育实验研究是研究者运用科学实验的原理和方法，以一定的教育理论及假设为指导，有目的地操纵某些教育因素或教育条件，观察教育措施与教育效果之间的因果关系，从中探索教育规律的一种研究方法。

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。

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。

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。

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。

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：挑选被试的误差，比如用极端分数进行回归，将对今后的测验产生不利影响.

（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。

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。