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实验的逻辑和实验的条件
（1）实验的逻辑如果我们根据某种理论命题得到两个变量之间存在因果联系的假设，或者我们根据经验事实和主观判断，推测现象X是造成现象Y的原因，即： X→Y。为了证明这一假设，我们首先观察Y的变化情况。即先测量在没有受到X的影响之前，Y的情况如何，然后，通过操纵某些条件，引入被看作自变量和原因的实验刺激，即引入X，接着再对引入X以后Y的情况进行测量，并比较前后两次测量的结果。如果前后两次的情况发生变化，则可以初步认为X是导致Y变化的原因，即检验了X→Y。这可以说就是实验研究的最基本的分析逻辑。如下图所示。
当然，这只是一种最简化的情形，同时，它也是一种最理想的情况。实际的教育科学实验的形式要复杂得多。一般情况下，任何两种事物或现象之间的关系，都会同时受到若干其他事物或现象的影响。要说明这两种事物或现象之间存在因果联系，实际上就意味着，人们要排除其他相关事物或现象造成因变量发生变化的可能性，即要排除其他各种因素造成因变量Y在前后两次测量中所得的结果不同的可能性。
可能性最大的一个影响因素是前测的影响，即人们第一次对因变量Y进行测量的行为本身对因变量就已经产生了影响。它使得在人们引入实验刺激（即引入自变量X）和在对因变量进行第二次测量（即后测）之前，因变量就已经发生了变化，因而人们带着前测情况的影响进行后测，从而使后测结果产生变化（或有所不同）。正是为了排除这种因素造成结果变化的可能性，需要有一个控制组。对这个控制组来说，它也接受前后两次对因变量Y的测量，但却不对其实施实验刺激，即不引入自变量X。这样，在“实验组和控制组这两组对象是相同的”的前提下，人们就可以从实验组前后两次测量之差中，减去控制组前后两次测量之差，从而得到仅由自变量X所产生的影响。这就是为什么实验研究的分析逻辑中必须有“实验组”、“控制组”这一对基本要素的原因。
注意上面所说的“在‘实验组和控制组这两组对象是相同的’前提下”这句话的含义，自然就会提出另一个重要的问题：实验组和控制组的对象是否相同？以及如何使得或保证这两个组的对象相同？如果实验组和控制组这两组对象本身就不同，那么，对这两组对象进行前测和后测所得到的结果也会不一样，他们之间的测量结果实际上是不可比的。换句话说，由两组对象前后测之差相减所得到的，并不就是实验剌激X的影响，其中还夹杂着由两组对象本身的差异所造成的影响。正是为了排除这种影响，实验研究又必须面对实验对象选择的问题。
通过一个假设的例子来具体说明实验研究的基本逻辑，以及实验的三组基本要素在实验中所扮演的角色。假设，研究者对某种新的教学方法的效果感兴趣，即他希望探讨：“新的教学方式”（自变量）与“学生成绩提高”（因变量）之间的是否存在因果关系？他选择了两个各方面情况都差不多的班级，并在开学初对这两个班级的学生进行了相同科目、相同试卷的测验（前测）。然后，在其中一个班级（实验组）按一种新的教学方式进行教学（给予实验剌激），而在另一个班级（控制组）中，仍按照原来的教学方式进行教学。学期末，他再对这两个班级的学生进行第二次相同科目、相同试卷的测验（后测），并对测量结果进行比较。如果两班学生后来的学习成绩相差无几，则说明新的教学方式（实验刺激）并没有起作用；如果只有实验组的成绩提高了，而控制组的成绩没变化；或者虽然两班学生的成绩都提高了，但实验组学生的成绩提高得更多，则可以看作是新的教学法所起的作用和产生的影响。
（2）实验的条件进行一项具体实验必须满足这样几个基本条件：
①必须建立变量之间因果关系的假设。实验研究的目标就是检验和证明因果关系。因此，变量之间因果关系的假设是实验研究的逻辑起点。在进行一项具体实验时，研究者必须事先建立起两个变量之间因果关系的明确的假设。同时，研究者应了解他所要引人的自变量是什么，他要测量的因变量是什么，特别是要清楚如何引入作为自变量的实验刺激。
②自变量必须能够很好地被“孤立”。这即是说，所要引入和观测其效果的变量必须能够与其他变量隔离开，即实验环境能够很好地“封闭”起来。在许多实际研究中，这一点往往是最难做到的。比如，如果研究者希望研究电视节目对儿童行为的影响，他就必须从儿童所受到的家庭影响、学校影响、同龄群体影响和其他大众传媒影响中，严格地“孤立”出“电视的影响”这一因素，显然，这在实践上常常是相当困难的。
③自变量（实验刺激）必须是可以改变的，同时也是容易操纵的。最简单的改变是“有”和“无”，对应的操纵则是“给予实验刺激”和“不给予实验刺激”；更为复杂的改变则是程度上的变化，比如刺激程度的“强”、“中”和“弱”以及刺激时间的长短等。
④实验程序和操作必须能够重复进行。实验作为教育科学与自然科学在研究方法中最接近，而且程序和操作也最严格的一种研究方法，可重复性是必须具备的重要条件之一。从另一个角度说，实验的可重复性也是实验结果所具有的确定性（或信度）的重要基础。
⑤必须具有高度的控制条件和能力。对实验对象（包括实验组和控制组）的严格控制，以及对实验环境的高度把握，共同决定着实验研究的结论的准确程度。可以说，控制是实验研究的本质特征，没有控制就没有实验。因为根据实验的基本逻辑，如果研究者在实验中缺乏适当的、准确的控制，他就无法确定实验所得到的结果究竟是由于他所假设的因素（自变量）所导致，还是由于一些其他未能加以控制的因素所导致。
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