试验法

教学目标、重点、难点及其教学内容 教学目标：了解实验法的特点、类型和作用等。 掌握实验法实施的要素。 掌握常用的实验设计方案及其比较。 教学重点：实验设计的要素及其方案选择。 教学难点：多因素实验设计方案。 教学时数：5学时（0.5+0.5+1+2+1） 实验法是对于研究对象根据研究目的，利用科学仪器和实验设备、工具等有意识地控制或变革条件或环境进行研究的方法。 一、实验法的特点 （一）主动干预，控制研究对象 根据研究的目的任务，按照预先的研究设计，排除非施加因素的干扰，纯化施加因素对研究对象的作用，观察研究对象的变化。 （二）实验具有可重复性 实验应该可以以相同的方式重复进行，以便验证结果的信度和效度。凡是理论假设正确、设计严密、操作严谨，所得的实验结果，重复验证一定能成功。 （三）实验法能确定因果关系 判断失误间的因果关系要靠实验。 二、实验法的作用 （一）实验法具有简化和纯化的作用

备注 教学具体内容： 第一节 实验法的特点、作用与局限性 1

实验可以控制周围环境，从而尽可能摆脱各种因素的干扰，使需要认识的某种属性或联系以比较纯粹的形式呈现出来，比较容易和精确地发现支配客观事物的规律。 （二）实验具有缩小作用 实验总是按照设计要求选择实验“样本”。“样本”是总体的缩影，通过样本实验取得的经验和规律，再进行大范围的推广应用。另外，在自然科学研究中，可以通过在实验室中模拟某一自然现象，探索规律。缩小作用可以使我们在较短时间内，获得有关研究对象的客观规律，指导实践，避免人、财、物的浪费。 （三）实验的过滤作用 实验能够对科学假设和理论进行验证，也可以说是进行了一次又一次的过滤，淘汰那些假的、不完善的，从而建立科学理论，推动科学发展。 （四）实验的深化作用 由于实验法广泛地应用了各种科学仪器、设备和工具，从而可以获得更为丰富的感性材料，扩大和深化了人们的认识。 三、实验法的局限性 （一）实验技术的历史局限性； （二）实验对象的质的规定的丰富性和复杂性。 第二节 实验法的类型 一、定性实验 某个因素是否起作用，测定某些物质的定性组成。定性实验是进行定量才能进一步安排定量实验。 二、定量实验 实验目的是为了深入了解事物和现象的性质，揭露各因素之间的数量关系，确定某些因素的数值。定量实验的突出特点是测量。 三、析因实验 四、比较实验 也称对照实验，是将某个要研究的事物同一个已经知道其结果的事实验的目的是为了判定某种因素是否存在，某些因素间是否有联系， 实验的基础，一般是先确定某些因素是否存在，不同因素间是否有联系， 是由已知结果去寻求某一现象发生和变化的原因、因素的实验方法。 2

物作对比，以便确定某种因素的影响的实验方法。 五、模拟实验 根据事物之间的相似性，对于不可能或不允许进行实际实验的研究对象，运用模拟的方法，在研究对象的代替物上所进行的实验，称为模拟实验。有物理模拟、数学模拟和功能模拟三种。 六、预备性实验 以便修改和完善实验设计。 是在科学研究中，检验实验设计方案实施前的小规模或简单的实验， 第三节 实验的基本要素 一、处理因素（自变量） 是依据实验目的由研究者经过选择，可以控制并施加于实验对象的刺激因素。在体育科学研究中处理因素可以是物理的，如运动强度等，也可以是社会的或是教育的，如教师行为等。每次只观察一个因素效应的实验，称为单因素设计，因素的变化称为“水平”，即单因素多水平研究。在一次实验中观察多种因素的效应，称为多因素设计。 二、实验效应（因变量） 实验效应是通过具体的指标观察和检测出来的。指标有计数指标（完成、未完成等，计算频率、百分比等）和计量指标（身高、跳远成绩，选取的指标应具备以下条件 1.指标的有效性 2.指标的客观性 3.指标的代表性 4.指标的规格化和标准化 三、实验对象 实验组和对照组之间在实验对象、实验条件、实验操作等应尽可能一致，随机分组是保证。 计算平均数等）。在实验前的测量称前测（M1），实验后的测量称后测（M2） 第四节 实验研究设计 一、实验研究设计原则 （一）对照原则 3

对照可以排除自然变化和非处理因素对观察结果的影响。对照要求组间尽可能地均衡一致，在教学实验时常采用“双盲法”。 对照的常见形式：无处理对照（空白对照）、不同方法对照、自身对照。 （二）随机化原则 是指从抽样到实验分组都应具有随机性，主要采用“完全随机设计的随机化方法”和“配对设计的随机化方法”。 （三）重复性原则 只有能够重复的实验才具有结果的可检验性和真理性。 （四）均衡性原则 是指实验组和对照组的样本含量和非处理因素的均衡一致。 （五）弹性原则 是指在实验设计时要在时间上留有余地。 （六）最经济原则 时间、金钱，人力、物力等投入与产出的关系处理。 二、实验设计方案 （一）经典实验设计方案（单因素） G0 OM1 OM2 R G1 OM1 X OM2 （二）前实验方案（单因素） ①单组前、后测方案 G1 OM1 X OM2 ②一次性个案研究 G1 X OM2 ③静止组比较方案 G0 OM2 G1 X OM2 （三）类似实验方案（单因素） ①双组单后测方案 G0 OM2 R G1 X OM2 ②间断时间序列方案 G1 OM11…OM12…OM13 X OM21…OM22…OM23 ③相等时间序列方案 G1 OM1…X…OM2…X…OM3…X…OM4…X…OM5 五和六原则简介 4

④所罗门四组设计方案 G0 OM2 → G0OM2与G3OM2比 G1 OM1 X OM2 → G1组内OM1与OM2比 R G2 OM1 OM2 → G1与G2OM2比 G3 X OM2 → G3OM2与G2OM1比 （四）多因素、多水平的实验设计 ①析因分析设计 2×2析因设计，两个处理因素、两种处理水平。 G1 X11 OM1 X12 OM2 X21 OM3 X22 OM4 G2 X12 OM1 X11 OM2 X21 OM3 X22 OM4 R G3 X21 OM1 X11 OM2 X12 OM3 X22 OM4 G4 X22 OM1 X11 OM2 X12 OM3 X21 OM4 ②拉丁方设计 3×3拉丁方、4×4拉丁方 5×5拉丁方实验方案 G1 X1 OM1 X2 OM2 X3 OM3 X4 OM4 X5 OM5 G2 X2 OM1 X3 OM2 X4 OM3 X5 OM4 X1 OM5 R G3 X3 OM1 X4 OM2 X5 OM3 X1 OM4 X2 OM5 G4 X4 OM1 X5 OM2 X1 OM3 X2 OM4 X3 OM5 G5 X5 OM1 X1 OM2 X2 OM3 X3 OM4 X4 OM5 ③正交设计 选择正交表，首先看“水平数”如各因素均为两水平，就选取两水平正交表，如L4（2），L8（2）……；如各因素均为三水平，就选取三水平正交表，如L9（3），L18（3）……。其次，根据研究因素数、需要考虑的交互作用及误差等选择相应列数的正交表。第三，……。 教材中列出了最简单的正交表L4（2）。例如，其中的因素1为运动强度，水平1为大，水平2为小；因素2为年龄，水平1为少年，水平2为青年，因素3为环境温度，水平1为高，水平2为低。 则，实验1（第1种实验组合），即因素1、2、3均取水平1。 实验2（第2种实验组合），即因素1取水平1，2、3均取水平2。 实验3（第3种实验组合），即因素1取水平2，2取水平1，3均取水平2。 实验4（第4种实验组合），即因素1取水平2，2取水平2，3均取水平1。 研究者将36人按设计要求分到4组中，每组9人，各3人完成11、34737 5

21、31、11、22、32、12、21、32、12、22、31。 实验结果的统计处理见相关的统计书籍。 第五节 实验法步骤 一、拟定实验设计 二、考虑组织形式（单组、分组） 三、准备实验用具（仪器、表格） 四、条件控制 五、预实验、修改实验设计方案 六、正式实验 七、数据统计处理，形成结果 八、分析讨论，获得结论 思考练习题 对下列三个问题完成简要的实验设计并分组交流。 （1）屏气练习对低水平有O2能力者耐力跑成绩影响。 （2）12分钟跑与台阶试验推测V02max相关分析。 （3）就“中学生体育锻炼与健康的关系”设计教学实验。

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