第13章 實驗研究法

1. 第13章實驗研究法 指導教授：張淑怡 報告者：林慧美 1

2. 目標 • 簡要描述實驗研究法的目的 • 描述作實驗的基本步驟 • 描述實驗研究法與教育研究法不同之處 • 說明隨機分派與隨機選取之不同，並說明兩者個別的重要性 • 解釋何謂「變項的操弄」，並描述三種操弄變項的方法 • 分辨各實驗設計間的優缺點，並以圖解方法表示各個實驗設計 • 指出不同實驗設計對內部效度可能產生的威脅 2

3. 解釋實驗設計中控制內部效度的威脅之三種方法解釋實驗設計中控制內部效度的威脅之三種方法 • 解釋在實驗研究中，如何使用配對，以使各組在各方面相等 • 簡要描述多因子與平衡對抗的實驗設計的目的，並以圖解表示這種設計 • 簡要描述時間系列設計的目的，並以圖解表示這種設計 • 簡要描述實驗研究中可能產生的對內部效度的威脅 • 指認文獻中看到的實驗研究 3

4. 實驗研究的獨特性p378 • (一)它是唯一企圖直接影響變項的研究法 • (二)它是檢定因果關係假設的最佳方法 • (三)它是由研究者操弄自變項，決定對誰施以怎樣的實驗處理，之後再觀察或測量接受不同實驗處理的群體之間的異同 • (四)它能讓研究者決定「現象發生的原因是什麼」 4

5. 正式的實驗研究包括兩個基本條件： P379 • 第一，將至少兩種情況或至少兩種實驗處理加以比較，以評估這些情況或實驗處理的效應 • 第二，研究者直接操弄自變項，有計畫地改變自變項，以了解它們對於結果的影響 5

6. 實驗研究法的主要特點 • (一)各群體的比較 • 一項實驗通常有兩組實驗對象，一個是實驗組，一個是控制組(比較組)。實驗組接受實驗處理，控制組則沒有接受任何實驗處理(比較組接受另一種實驗處理)P379 6

7. 實驗研究法的主要特點 • (二)自變項的操弄P380 • 研究者全權決定自變項的內涵，並決定哪一組要接受那一種內容 • 在實驗研究中建立自變項的方式有3種 • 1.對照兩種以上的類別 • 2.是否使某種實驗處理或情況發生 • 3.不同程度的實驗處理 7

8. 實驗研究法的主要特點 • (三)隨機化P381 • 隨機分派：參加實驗的每個人都有相同的機會被分派到各組去，包括實驗組和比較組 • 使用隨機分派時，有三點值得注意： • 1.隨機分派應該在實驗開始前做完 • 2.隨機分派是將學生分派到各組去的過程 • 3.使用隨機分派使研究者能從研究的初始就形成「相似的」實驗組與比較組。所謂「相似」，表示這些組在任何變項的差異純屬機運。 8

9. 外在變項的控制 • 做實驗研究的研究者會盡力控制研究對象所有可能影響結果的變項，除了實驗處理不同外，還會盡力使各組的研究對象在其它的變項都相似。 9

10. 外在變項的控制 • 他們控制其他可能會影響結果的變項常見的方法：P382 • 隨機化 • 使某變項保持相同 • 將變項融入研究設計中 • 配對 • 將研究對象作為自身的對照(控制) • 共變數分析(ANCOVA) 10

11. 實驗研究法中的團體設計 品質低落的實驗設計 • (1)一組且只測量一次的設計P383 • 只有一個組，這個組接受實驗處理後，研究者加以觀察，評估實驗處理的效應。 • 圖示如下： 一組只測量一次的設計 -------------------------------- X O 實驗處理 觀察 (依變項) --------------------------------- • 缺點：沒有控制組的對照，無法得知所得到的結果O，是否的確是因為實驗處理X而產生。見圖例13.1(P384) 11

12. 實驗研究法中的團體設計 品質低落的實驗設計 • (2)單一組前測後側的設計P385 • 只有一個組，這一組在實驗處理前後，都受到研究者的觀察測量。 • 圖示如下： 單一組前測後測的設計 -------------------------------------------------- O X O 前測 實驗處理 後測 ----------------------------------------------------- • 缺點：無法控制九種對內部效度的威脅，使這些威脅都可能產生任何改變的原因。見圖例13.2(P385) • 改善方式：加入一個比較組

13. 實驗研究法中的團體設計 品質低落的實驗設計 • (3)靜態團體比較的設計P385 • 原本已經存在、且在實驗中不拆散的團體，稱靜態團體 • 兩個靜態團體分別接受不同的實驗處理，再比較兩團體的差異 • 圖示如下： 靜態團體比較的設計 -------------------------------------------------- X1 O -------------------------- X2 O ----------------------------------------------------- • 缺點：無法避免研究對象耗損及地點的威脅，而且研究對象的特質可能差異很大。見圖例13.3(P386)

14. 實驗研究法中的團體設計 品質低落的實驗設計 • (4)靜態團體前測後測的設計P386 • 兩團體都先施以前測，分析資料時，研究者將每個人的後測分數減去其前測分數，就能分析此「進步分數」或改變 • 圖示如下： 靜態團體前測後測的設計 -------------------------------------------------- O X1 O O X2 O ----------------------------------------------------- • 缺點：前測分數高者，通常進步也比較多。可見研究對象的特質還是一項威脅。而前測的施用也可能產生測驗的威脅。

15. 實驗研究法中的團體設計 真正的實驗設計 • 真正的實驗設計，基要條件是將研究對象隨機分派到不同的組內。 • 隨機分派昰控制研究對象特質威脅的有效方法，而內部效度則是教育研究必須仔細思考的問題。

16. 實驗研究法中的團體設計 真正的實驗設計 • (一)隨機化只有後測的控制組設計P387 • 包含兩組，且兩組都經由隨機分派而來，一組獲得實驗處理，另ㄧ組則無，而後兩組再接受依變項的後測 • 圖示如下： 隨機化只有後測的控制組設計 -------------------------------------------------- 實驗組 R X1 O --------------------------------- 對照組 R X2 O -----------------------------------------------------

17. (一)隨機化只有後測的控制組設計 • R代表經過隨機分派研究對象到不同組 • X代表接受不同的實驗處理 • O代表觀察或測量依變項 • 優點 • 經過隨機分派，研究對象的特質、成熟及統計的回歸所構成的威脅，都控制得很好；如果每一組至少40人，也許是所有實驗設計中最好的一種。

18. (一)隨機化只有後測的控制組設計 • 缺點 • 1.耗損：可能實驗組退出的人數比率高於比較組，影響後測結果 • 2.研究對象態度的威脅(霍桑效應) • 3.研究的施行、資料蒐集者的偏誤、地點、歷史的威脅 • 圖例13.4(P388)

19. 實驗研究法中的團體設計 真正的實驗設計 • (二)隨機化前測後測的控制組設計P388 • 本設計增加使用前測。使用兩組，且兩組都在相同時段經過兩次的觀察或測量，第一次測量作為前測，第二次測量作為後測，兩組的形成也是利用隨機分派 • 圖示如下： 隨機化前測後測的控制組設計 -------------------------------------------------- 實驗組 R O X1 O ------------------------------------ 對照組 R O X2 O -----------------------------------------------------

20. (二)隨機化前測後測的控制組設計 • 前測的缺點P389 • 前測可能會使實驗組的研究對象警覺，而在後測的表現比較佳。 • 前測的好處 • 它能讓研究者確認是否隨機分派真的使兩組相似，如果兩組人數少於30人時，前測尤其需要。 • 圖例13.5(P389)

21. 實驗研究法中的團體設計 真正的實驗設計 • (三)隨機化所羅門四組設計P389 • 這是一種企圖消除前測效應的設計。這種設計共有四組，其中兩組接受前測，兩組則否。接受前測的其中一組及沒有接受前測的其中一組都接受實驗處理，另兩組則否。最後這四組都接受後測。

22. (三)隨機化所羅門四組設計 • 圖示如下： 隨機化所羅門四組設計 -------------------------------------------------- 實驗組 R O X1 O ----------------------------------- 比較組 R O X2 O ________________________ 實驗組 R X1 O ----------------------------------- 比較組 R X2 O ---------------------------------------------------

23. (三)隨機化所羅門四組設計 • 「隨機化所羅門四組設計」融合了「前測後測控制組設計」與「只有後測控制組設計」。前兩組代表「前測後測控制組設計」，後兩組代表「只有後測控制組設計」。 • 優點：最能控制內部效度威脅 • 缺點：需要比較大的樣本，研究者需要投注大量的精神與力氣。 • 圖例13.6(p390)

24. 實驗研究法中的團體設計 真正的實驗設計 • (四)隨機分派並配對P391 • 為了使實驗各組相似的可能性增高，可依據某些變項作為條件，將研究對象配對，配好的每一對中的一位隨機分派至實驗組，另一位則到控制組。 • 這種方法可與「只有後測的控制組設計」或「前測後測的控制組設計」合用。

25. (四)隨機分派並配對 • 圖示如下： 隨機化只有後測的控制組設計，使用配對 -------------------------------------------------- 實驗組 Mr X1 O --------------------------------- 對照組 Mr X2 O -----------------------------------------------------

26. (四)隨機分派並配對 • 圖示如下： 隨機化前測後測的控制組設計，使用配對 -------------------------------------------------- 實驗組 OMr X1 O -------------------------------- 對照組 OMrX2 O ----------------------------------------------------- 符號Mr 代表配對後的兩人被隨機分派到不同兩組(實驗組與對照組)

27. (四)隨機分派並配對 • 配對有兩種方式： • a.機械式的配對或b.統計上的配對 • 兩者都需要有每一位研究對象據以配對的所有變項上的數值

28. a.機械式的配對P391 • 機械式的配對是將在變項上的數值相近的兩位研究對象配成對的過程。見圖例13.7(P392) • 兩個問題限制機械性配對的用處： • 1.很難找到在不少變項上都類似的人，因此原始的樣本要很大。 • 2.某些人無法找到其他人與之配對，必須從研究對象名單中除去。如此，即使在配對前是隨機樣本，最後真正使用的將不再是隨機樣本。

29. b.統計上的配對P392 • 統計上的配對不會捨棄任何研究對象，也不限制配對變項的個數 • 每位研究對象的依變項都會有一個預測值。每位研究對象在依變項的預測值與實際分數之間的差異，就用以比較實驗組與控制組之間的差異 • 實驗開始時，樣本就被隨機分派到兩組去，待實驗完成，所有的資料蒐集完成後，才以統計的方法做調整。

30. b.統計上的配對P393 • 弱點：它必須預設依變項與所有用以預測的變項(配對變項)之間都是線性(直線)關係，不能是其他的曲線關係。