第四節(jié)-實(shí)驗(yàn)法

體育科研方法—第三章事實(shí)與資料收集方法

實(shí)驗(yàn)法

主講教師孔祥海副教授龍巖學(xué)院引言體育科學(xué)研究的一個(gè)十分重要的目標(biāo)，就是探索體育運(yùn)動(dòng)中存在的客觀規(guī)律，尋求體育現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展及其變化的原因。實(shí)驗(yàn)研究的方法(簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)法)作為科學(xué)研究的主要方式之一，是探討因果關(guān)系的最有力的武器。實(shí)驗(yàn)研究的方式起源于自然科學(xué)，同時(shí)這種方式也更多地在自然科學(xué)中應(yīng)用。在現(xiàn)代科學(xué)研究活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)研究幾乎無處不在，除自然科學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用之外，在社會(huì)科學(xué)研究中也得到了應(yīng)用。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)學(xué)方法被并列為現(xiàn)代科學(xué)研究的兩大支柱，實(shí)驗(yàn)研究已成為各門學(xué)科基礎(chǔ)研究中應(yīng)用最廣泛、獲得成果最切實(shí)可靠的一條途徑。本章主要闡述實(shí)驗(yàn)研究的基本原理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等問題。一、實(shí)驗(yàn)法的概念和特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)法(experimentalresearchmethod)：經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，在高度控制的條件下，通過操縱某些因素，從而發(fā)現(xiàn)變量間因果關(guān)系以驗(yàn)證預(yù)定假設(shè)的研究方法。

一般來說，在實(shí)驗(yàn)過程中，研究者通過引入（或操縱）一個(gè)變量（即自變量），以觀察和分析它對(duì)另一個(gè)變量（即因變量）所產(chǎn)生的效果。實(shí)驗(yàn)法的核心是在于對(duì)所要研究的對(duì)象在條件方面加以適當(dāng)?shù)目刂?，排除自然狀態(tài)下無關(guān)因素的干擾，突出所要研究和印證的因素，從而，相對(duì)準(zhǔn)確地判斷出研究者試圖確認(rèn)的事物之間的某種關(guān)系。

（一）實(shí)驗(yàn)法的概念（二）實(shí)驗(yàn)法的基本特點(diǎn)

第一，主動(dòng)變革性（人為性）或操縱或控制變量實(shí)驗(yàn)法可以使研究者觀察到在自然條件下難以觀察到的現(xiàn)象。觀察與調(diào)查都是在不干預(yù)研究對(duì)象的前提下去認(rèn)識(shí)研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)其中的問題。而實(shí)驗(yàn)卻要求主動(dòng)操縱實(shí)驗(yàn)條件，人為地改變對(duì)象的存在方式、變化過程，使它服從于科學(xué)認(rèn)識(shí)的需要。

一個(gè)典型的例子美國哈佛大學(xué)心理學(xué)教授羅森塔爾和雅各布森在1968年所做的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。其研究假設(shè)是“人們對(duì)他人行為的期望通?？蓪?dǎo)致他人向期望方向改變”。由此他們提出的工作假設(shè)是：那些被教師認(rèn)為更聰明的學(xué)生，會(huì)由于教師的這種偏見而在實(shí)際上變得比其他學(xué)生更聰明。該實(shí)驗(yàn)的自變量是教師的期望，他們?cè)谀硨W(xué)校隨機(jī)地選出20％的學(xué)生，告訴他們的老師說這些孩子很有潛力，將來可能比其他學(xué)生更有出息，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，奇跡出現(xiàn)了，被隨機(jī)指定的那20％的學(xué)生成績(jī)有了顯著提高。這就是著名的“羅森塔爾效應(yīng)也就是說，實(shí)驗(yàn)者可以通過操縱實(shí)驗(yàn)刺激即自變量使其作用獨(dú)立出來。（二）實(shí)驗(yàn)法的基本特點(diǎn)

第二，實(shí)驗(yàn)研究的可重復(fù)性任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，至少應(yīng)該被另一位研究者重復(fù)實(shí)現(xiàn)，否則就不能確立。實(shí)驗(yàn)是人為地對(duì)環(huán)境條件的控制，因此實(shí)驗(yàn)過程相對(duì)可以再現(xiàn)和重復(fù)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)的重復(fù)特點(diǎn)，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程在本質(zhì)上是客觀的物質(zhì)過程。由于實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和人為性，可重復(fù)性對(duì)實(shí)驗(yàn)的客觀性和現(xiàn)實(shí)可行性做出了保證。（二）實(shí)驗(yàn)法的基本特點(diǎn)第三，因果性（可測(cè)性）

檢驗(yàn)變量之間是否存在因果關(guān)系是實(shí)驗(yàn)研究區(qū)別與其他研究方法的又一個(gè)特點(diǎn)。方法論研究者認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)研究是對(duì)因果關(guān)系假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)的最佳方法。上述的“羅森塔爾效應(yīng)”的假設(shè)，是一種因果關(guān)系的陳述，它假定的某些自變量（如教師的期望）會(huì)導(dǎo)致某些因變量（如學(xué)生的成績(jī)）的變化。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為那些由研究者精心操作和控制變量的研究提供了框架，借以檢驗(yàn)變量之間的因果關(guān)系。實(shí)驗(yàn)法可以把某些特定的要素分離出來，是發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)事物之間的因果聯(lián)系的有效工具和必要途徑。（二）實(shí)驗(yàn)法的基本特點(diǎn)第四，可控制性從事實(shí)驗(yàn)的主體是在進(jìn)行一種特殊的理性活動(dòng)，研究者必須具備一定的能力和水平。研究者可以根據(jù)自己的理論思維，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，簡(jiǎn)化、純化以至強(qiáng)化自然過程(減少或消除各種可能影響科學(xué)的無關(guān)因素的干擾，)，人為地控制、模擬和操縱客觀事物發(fā)生、發(fā)展及變化的過程。在這一過程中，極大地發(fā)揮了研究者的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，以采用各種手段控制和變換實(shí)驗(yàn)對(duì)象及其環(huán)境條件，從而使研究者控制和分析實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，也使研究結(jié)果相對(duì)精確并且易于進(jìn)行橫向比較反映了實(shí)驗(yàn)研究的主客體結(jié)構(gòu)特征。此外，實(shí)驗(yàn)法還有實(shí)踐性、動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)法最大的弱點(diǎn)在于人為造作，能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)過程，未必能在較自然的社會(huì)環(huán)境里發(fā)生。

（三）實(shí)驗(yàn)研究的目的

實(shí)驗(yàn)在體育科學(xué)研究中主要被用于兩種目的：其一是探索體育領(lǐng)域中的新現(xiàn)象或新規(guī)律，這類研究可以被看作為探索性研究；其二是檢驗(yàn)體育科學(xué)活動(dòng)中的研究假設(shè)或理論，這類研究可以被看作為驗(yàn)證性研究。在體育科學(xué)的研究中，探索性研究至少存在兩種情況，一是對(duì)體育運(yùn)動(dòng)中的客體或現(xiàn)象，人們運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的手段找到它并在實(shí)驗(yàn)者面前再現(xiàn)它。例如，目前國內(nèi)外較為廣泛地應(yīng)用血乳酸在4mmol/L時(shí)的值，作為實(shí)驗(yàn)室或運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)的乳酸閾值，并找到運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到血乳酸在4mmol/L時(shí)的對(duì)應(yīng)心率，這樣在訓(xùn)練課中就可以用對(duì)應(yīng)的心率來掌握血乳酸在4mmol/L時(shí)的訓(xùn)練強(qiáng)度，不用每次訓(xùn)練課都測(cè)定血乳酸了。二是創(chuàng)造不違反體育運(yùn)動(dòng)客觀規(guī)律的人工自然或器械、器材等。例如，體育運(yùn)動(dòng)中的生物工程產(chǎn)品、新型游泳服、競(jìng)技體育中新型器材等。在驗(yàn)證性研究中，相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)是為檢驗(yàn)體育運(yùn)動(dòng)中的理論而設(shè)計(jì)的。例如，全民健身理論研究中關(guān)于從事體育鍛煉的心理效應(yīng)的可能機(jī)制、主觀幸福感的影響因素、家庭對(duì)學(xué)生參與體育活動(dòng)的影響等，都可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)研究來進(jìn)行。二、實(shí)驗(yàn)法類型1.根據(jù)前人是否作過研究，可把教育實(shí)驗(yàn)分為探索性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和改造性實(shí)驗(yàn)。

①探索性實(shí)驗(yàn)：前人從未做過的實(shí)驗(yàn)

②驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：重復(fù)實(shí)驗(yàn)即實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與他人做過的實(shí)驗(yàn)相同。

③改造性實(shí)驗(yàn)：根據(jù)本地區(qū)、本單位實(shí)際情況，對(duì)別人實(shí)驗(yàn)加以充實(shí)、改造，成為具有本地區(qū)特色的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)法類型2.根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的控制程度可把教育實(shí)驗(yàn)分為真實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)、前實(shí)驗(yàn)。

①真實(shí)驗(yàn)。是一種對(duì)所有可能影響實(shí)驗(yàn)效果的因素都作了充分控制的實(shí)驗(yàn)。如實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組進(jìn)行等組；對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行有效控制；無關(guān)變量徹底的排除與抵消等。

②前實(shí)驗(yàn)。是一種不夠規(guī)范的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前缺乏清晰的假設(shè)，實(shí)驗(yàn)中往往不設(shè)對(duì)照組，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境控制不夠嚴(yán)格，干攏實(shí)驗(yàn)因素很多，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)論一般只具或然性。

但前實(shí)驗(yàn)實(shí)踐意義很大，一些優(yōu)秀教師在自己崗位上所作的探索性嘗試實(shí)驗(yàn)均屬該實(shí)驗(yàn)范疇。二、實(shí)驗(yàn)法類型③準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。是一種接近實(shí)驗(yàn)法而又不十分合格的實(shí)驗(yàn)。從該方法“企求”完成的任務(wù)和達(dá)到的目的看，它接近實(shí)驗(yàn)法即揭求事物間的因果關(guān)系，但從控制要求上看，又不足以稱為實(shí)驗(yàn)法，因控制過程無法做到十分嚴(yán)格。

與真實(shí)驗(yàn)相比，準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)在教育研究中經(jīng)常采取的措施是：

第一，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是由實(shí)地情景中已形成的教學(xué)班，或年級(jí)、學(xué)校的學(xué)生構(gòu)成，而不是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?假設(shè)特選而成。

第二，往往設(shè)不相等的控制組，如一個(gè)年級(jí)三個(gè)自然班（學(xué)生一定存在差別），1班為控制班，2、3班為實(shí)驗(yàn)班。

第三，準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量（包括前測(cè)、后測(cè)）往往采取同平時(shí)學(xué)校的常規(guī)測(cè)驗(yàn)、考試相結(jié)合的辦法進(jìn)行，測(cè)量量表沒經(jīng)專門設(shè)計(jì)。

“準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)”是由美國社會(huì)學(xué)家托馬斯·庫克和坎貝爾提出的。1979年他們合著《準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)法》一書，在該書中明確提出了準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的概念。

二、實(shí)驗(yàn)法類型3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同，可把教育實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和自然實(shí)驗(yàn)。

①實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。其特點(diǎn)是：A.在實(shí)驗(yàn)室（將實(shí)驗(yàn)環(huán)境與外部環(huán)境完全隔離）進(jìn)行，有“封閉度”；B.人為控制嚴(yán)格；C.借助設(shè)備儀器進(jìn)行。

②自然實(shí)驗(yàn)。其特點(diǎn)是：A.在自然環(huán)境（教育環(huán)境）中進(jìn)行；B.人為控制相對(duì)嚴(yán)格；C.借助日常教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行。二、實(shí)驗(yàn)法類型4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)因子的多少，可把教育實(shí)驗(yàn)分為單因子實(shí)驗(yàn)、雙因子實(shí)驗(yàn)和多因子實(shí)驗(yàn)。

①單因子實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中只施加一個(gè)實(shí)驗(yàn)因子的實(shí)驗(yàn)，如“小學(xué)低年級(jí)學(xué)生抄寫生字遍數(shù)與識(shí)字鞏固率關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究”。

②雙因子實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中施加兩個(gè)實(shí)驗(yàn)因子的實(shí)驗(yàn)。如某門學(xué)科進(jìn)行教材教法的改革實(shí)驗(yàn)。

③多因子實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中施加兩個(gè)以上實(shí)驗(yàn)因子的實(shí)驗(yàn)。如某校實(shí)施的整體改革實(shí)驗(yàn)就屬該實(shí)驗(yàn)。常見的實(shí)驗(yàn)法分類分類依據(jù)實(shí)驗(yàn)類型研究性質(zhì)直接實(shí)驗(yàn)、間接實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)研究目的探索性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中的變量間的質(zhì)、量關(guān)系定性實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)情境現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的層次前實(shí)驗(yàn)、真實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中控制、操縱的自變量多少單因素實(shí)驗(yàn)、多因素實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)客體的性質(zhì)人類實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)從各種實(shí)驗(yàn)分類運(yùn)用的情況來看，根據(jù)被試的選擇和被試分配時(shí)的隨機(jī)化程度、對(duì)實(shí)驗(yàn)處理的操作程度以及對(duì)無關(guān)因素的控制程度，本章主要討論前實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及介紹多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)法類型三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，就是通過施加處理因素（T）來得到它所影響的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)（e），即T→e

但T是不可能單獨(dú)影響e的。

例如，某教學(xué)方法為T，而被試的狀況、環(huán)境等各種非處理因素（S）的影響，必然與處理因素所產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)e交織在一起，于是可以用下式來表達(dá)：T+S→e+ω

如果設(shè)立空白對(duì)照，并且使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組中的S均衡一致，也就是使S相互抵消，則實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)e就可以顯露出來。用公式表示如下：一個(gè)例子在某教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，實(shí)驗(yàn)組采用教學(xué)方式A，對(duì)照組采用教學(xué)方式B，結(jié)果實(shí)驗(yàn)組的成績(jī)平均提高20個(gè)測(cè)量單位，而對(duì)照終點(diǎn)成績(jī)平均提高5個(gè)測(cè)量單位，兩組相差15個(gè)測(cè)量單位。如果，由于是5個(gè)測(cè)量單位，則也應(yīng)該是5個(gè)測(cè)量單位，則它們的關(guān)系為：從設(shè)計(jì)看，實(shí)驗(yàn)組多提高15個(gè)測(cè)量單位，應(yīng)該是教學(xué)方式A的效應(yīng)。當(dāng)然，這是一個(gè)直觀的分析，還應(yīng)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)。

如果對(duì)照不是空白對(duì)照，而是相互對(duì)照，即兩組各有一個(gè)處理因素，且S均衡時(shí)，則

其結(jié)果仍然是兩個(gè)組中的S和相互抵消，從而使兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)和顯露出來，并可對(duì)和進(jìn)行差異的比較。（二）實(shí)驗(yàn)的基本要素1、處理因素（自變量）的性質(zhì)及數(shù)目

處理因素是依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠蓪?shí)驗(yàn)者經(jīng)過選擇，可以控制并施加于實(shí)驗(yàn)對(duì)象（被試）刺激因素。

每次只觀察一個(gè)因素效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，稱為單因素設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是：目標(biāo)明確，簡(jiǎn)單易行，條件好控制，結(jié)果一目了然。缺點(diǎn)是：如果有多種因素有待實(shí)驗(yàn)的話，這種設(shè)計(jì)每次解決的問題少，研究進(jìn)度慢，對(duì)照方面浪費(fèi)。不過，有時(shí)因素雖然只有一個(gè)，但時(shí)可以有若干“水平”（施加因素強(qiáng)度和數(shù)量上的不同，稱為“水平”不同，或稱“等級(jí)”不同），使得同一因素在“量”上表現(xiàn)為不同程度。

在一次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)觀察多種因素的效應(yīng)，稱之為多因素設(shè)計(jì)。這種實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用隨機(jī)區(qū)組、析因或拉丁方等設(shè)計(jì)。在多因素設(shè)計(jì)中也可以考慮各因素不同水平的設(shè)計(jì)方案。

在考慮和確定處理因素時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）盡可能處理因素單純化，又排除安處理因素對(duì)實(shí)驗(yàn)干擾的可能性；（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)處理過程中，處理因素的性質(zhì)、強(qiáng)度、施加方式必須標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)該始終保持不變。2、實(shí)驗(yàn)對(duì)象（被試）

（1）選擇被試時(shí)需要考慮的條件：除種族、地域、性別、年齡等一般條件下，尚需要考慮愛好、生活習(xí)慣、居住條件、經(jīng)濟(jì)狀況、家庭情況和心理狀態(tài)的一致性或近似性等。（2）被試?yán)龜?shù)：根據(jù)研究課題的需要、指標(biāo)的性質(zhì)、誤差的大小，以及被試對(duì)處理因素反映的強(qiáng)弱等因素來確定被試的數(shù)目。一般30例以下為小樣本，30~100例為大樣本。3、實(shí)驗(yàn)效應(yīng)

（1）指標(biāo)的性質(zhì)。凡以“是”或“否”，“完成”或“未完成”反映例數(shù)的指標(biāo)都屬于計(jì)數(shù)指標(biāo)；凡以度量衡所測(cè)得的指標(biāo)都屬于計(jì)量指標(biāo)（如身高、體重、跑、跳投的成績(jī)等）。（2）指標(biāo)應(yīng)具備的條件：

①指標(biāo)的有效性。它包含特異性和關(guān)聯(lián)性。所選擇的指標(biāo)必須與研究課題有特異性的聯(lián)系，這是指標(biāo)應(yīng)該具備的首要條件。可以通過查閱文獻(xiàn)或理論分析、推導(dǎo)或預(yù)備實(shí)驗(yàn)確定指標(biāo)的有效性。

關(guān)聯(lián)性：即指標(biāo)應(yīng)與研究目的有本質(zhì)的聯(lián)系，可通過查閱文獻(xiàn)、理論而定。特異性：為了更好地揭示研究問題的本質(zhì)，觀察指標(biāo)還應(yīng)具備一定的特異性。例如，診斷糖尿病時(shí)，血糖比尿糖的特異性高。

②指標(biāo)的客觀性。指標(biāo)分客觀指標(biāo)和主觀指標(biāo)。客觀指標(biāo)是通過測(cè)量表示的結(jié)果，是用測(cè)量?jī)x器實(shí)際觀測(cè)到的客觀存在的數(shù)據(jù)。主觀指標(biāo)是指被試敘述本人的主觀感覺或?qū)嶒?yàn)操作者的主觀判斷。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能選用能夠客觀記錄和觀測(cè)的指標(biāo)。③精確性：包括準(zhǔn)確度和精確度。準(zhǔn)確度是指觀察值與真值的接近程度，反映系統(tǒng)誤差；精確度是指重復(fù)觀察時(shí)，觀察值與平均值的接近程度，反映隨機(jī)測(cè)量誤差。選擇指標(biāo)時(shí)應(yīng)在保證準(zhǔn)確度的同時(shí)兼顧精確度。④靈敏性：盡量選擇高靈敏度的指標(biāo)和測(cè)量方法（含儀器設(shè)備）。（三）實(shí)驗(yàn)誤差及誤差的控制1、在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段容易造成誤差的主要原因（1）由生物原因引起的誤差。如種族差異、地區(qū)差異、生理狀態(tài)差異、健康狀態(tài)差異等。即便是同年齡、同性別、同地區(qū)的個(gè)體在血壓數(shù)值方面也會(huì)存在差異。（2）由條件引起的誤差。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在實(shí)驗(yàn)前所處的物理、營養(yǎng)等外部條件下一致而出現(xiàn)的誤差。（3）由分組引起的誤差。比如進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組時(shí)，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的個(gè)體不是按隨機(jī)取樣的原則操作而出現(xiàn)的誤差。2、在實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段容易造成誤差的主要原因（1）由轉(zhuǎn)移引起的誤差。即前一種學(xué)習(xí)或訓(xùn)練，對(duì)后一種學(xué)習(xí)或訓(xùn)練所產(chǎn)生的影響。例如，采用A、B兩種不同的教學(xué)組織方式對(duì)甲、乙兩個(gè)學(xué)校的同一年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)以確認(rèn)他們對(duì)形成動(dòng)作技能效果的差異。有時(shí)，盡管在實(shí)驗(yàn)之前，采用A（或B）實(shí)驗(yàn)方式的學(xué)生，由于受到某種方式訓(xùn)練的影響，即該方式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的正或負(fù)的遷移時(shí)，我們就會(huì)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論“A方式比B方式的效果好”產(chǎn)生懷疑。（2）由不同水平的操作者引起的誤差。例如，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的被試以及實(shí)驗(yàn)的外部條件盡管均衡，但是由于實(shí)驗(yàn)執(zhí)行者在操作時(shí)處于顯著的不同水平，也會(huì)導(dǎo)致操作過程中出現(xiàn)誤差。無關(guān)變量的控制（一）消除法（二）恒常法（三）均衡法（四）抵消法（五）隨機(jī)化（六）統(tǒng)計(jì)處理（四）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則1、對(duì)照的原則

（1）對(duì)照的意義。通過對(duì)照可以排除自然變化和非處理因素對(duì)觀察結(jié)果的影響。（2）對(duì)照的要求。組間要均衡一致。為使組間具有“可比性”，要力求組間除處理因素外，其余各種條件都要一致。（3）幾種常見的對(duì)照形式：①無處理對(duì)照。即不給對(duì)照組任何一般或特殊處理來進(jìn)行觀察。此種對(duì)照形式也稱為空白對(duì)照；②不同方法的對(duì)照。即對(duì)照組采用的處理因素的性質(zhì)、程度或形式與實(shí)驗(yàn)組不同。③自身對(duì)照。即將自身的施加因素處理后的數(shù)據(jù)與其處理前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照。2、隨機(jī)化原則

隨機(jī)化就是從抽取樣本到實(shí)驗(yàn)分組以及實(shí)驗(yàn)過程中的操作順序都是具有隨機(jī)性。

（1）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的隨機(jī)化方法，如果試圖將10個(gè)被試，隨機(jī)分配到甲、乙兩個(gè)組時(shí)，我們可先將被試按體重或身高，或按其他與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的指標(biāo)，以一定的順序編為1~10號(hào)。然后在閉目的情況下，用鉛筆尖在隨機(jī)數(shù)字表上隨機(jī)地選擇隨機(jī)數(shù)字的起點(diǎn)（注：任何一本統(tǒng)計(jì)學(xué)書后都附有隨機(jī)數(shù)字表）。

假如我們這次隨機(jī)選擇的起點(diǎn)是隨機(jī)數(shù)字表的第40行第11列，那么，將其隨機(jī)數(shù)字自左向右依次讀取10個(gè)隨機(jī)數(shù)字，并將這10個(gè)隨機(jī)數(shù)字記在相應(yīng)編號(hào)的被試下面，最后把隨機(jī)數(shù)字為單數(shù)的被試分入甲組，把隨機(jī)數(shù)字為雙數(shù)的被試分入乙組，即：

被試號(hào)碼：12345678910

隨機(jī)數(shù)字：26786306551308270150

所屬組別：乙乙甲乙甲甲乙甲甲乙

也就是說，被分配到甲組的被試為3、5、6、8、9號(hào)；被分配到乙組的被試為1、2、4、7、10號(hào)。若兩組被試不相等時(shí)，可再次使用隨機(jī)數(shù)字表，從人數(shù)較多的一組中隨機(jī)抽取多余的被試，分配到被試較少的一組中去。直到兩組被試個(gè)數(shù)相等為止。（2）配對(duì)設(shè)計(jì)的隨機(jī)化方法。

例如，我們?cè)噲D將5對(duì)被試隨機(jī)分為甲、乙兩個(gè)組。首先將5對(duì)被試分別編號(hào)為甲1、乙1，甲2、乙2，甲3、乙3，甲4、乙4，甲5、乙5。然后采用隨機(jī)數(shù)表進(jìn)行隨機(jī)抽樣。假如，我們這次隨機(jī)選擇的起點(diǎn)是隨機(jī)數(shù)字表的第35行第1列隨機(jī)數(shù)字，那么，從起點(diǎn)開始自左向右依次讀取個(gè)隨機(jī)數(shù)字，并將它們記在相應(yīng)編號(hào)的被試對(duì)子下面，若隨機(jī)數(shù)字為單數(shù)，則將相應(yīng)對(duì)子的被試甲分入一組；若隨機(jī)數(shù)字為雙數(shù)，則將對(duì)子中的被試乙分入一組。即被試對(duì)子號(hào)：

隨機(jī)數(shù)字：6419589779

一組被試號(hào)：乙1、甲2、乙3、甲4、甲5

二組被試號(hào)：甲1、乙2、甲3、乙4、乙53、重復(fù)性原則

只有多次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)才能顯示實(shí)驗(yàn)的一致性和穩(wěn)定性，并提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和真實(shí)性，同時(shí)，也只有可重復(fù)和多次實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果才具有可檢驗(yàn)性和真理性。

重復(fù)是一個(gè)意思是指重復(fù)實(shí)驗(yàn)；另一個(gè)意思是指樣本含量大小。樣本含量是指觀察例數(shù)的多少，習(xí)慣上也叫做樣本大小。影響樣本含量大小的主要因素有：

（1）資料的性質(zhì)；（2）誤差的大小誤差大的所需樣本要多些，誤差小的樣本例數(shù)可以少些；（3）樣本的均衡性4、均衡性原則

均衡性是指實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的樣本含量和非處理因素的均衡一致。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的非處理因素越均衡一致，它們的可比性越好，就越能顯示出實(shí)驗(yàn)中處理因素的作用，從而減少非處理因素對(duì)研究結(jié)果的影響。（五）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法1、單組比較設(shè)計(jì)

單組比較實(shí)驗(yàn)是向一個(gè)或一組被試施加處理因素，然后測(cè)量其所產(chǎn)生的一種或數(shù)種變化，借以確認(rèn)處理因素的效果。

在體育科學(xué)研究中，常用的單組比較實(shí)驗(yàn)的具體形式為：第一次施加處理因素A，第二次施加處理因素B，以兩次結(jié)果的差值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

單組比較實(shí)驗(yàn)可以用以下基本公式來表達(dá)：

S~[C1=(IT~EF1~FT)]-[C2=(IT~EF2~FT)]~R

C=FT-IT

R=C1-C2

符號(hào)解釋：

S=實(shí)驗(yàn)對(duì)象；IT=初次測(cè)試；EF=處理因素；

FT=末次測(cè)試；C=產(chǎn)生的變化；R=實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

“~”表示實(shí)驗(yàn)進(jìn)程前后連接順序；“-”表示減號(hào)。采用單組比較實(shí)驗(yàn)應(yīng)具備以下條件：

第一，后一實(shí)驗(yàn)因素在實(shí)驗(yàn)對(duì)象中所產(chǎn)生的變化必須不受前一實(shí)驗(yàn)因素的影響。

第二，工其他混雜因素所產(chǎn)生的影響，在實(shí)驗(yàn)的前一階段（EF1）與后一階段（EF2）應(yīng)該是一樣的或無關(guān)緊要的。2、等組比較設(shè)計(jì)

等組比較設(shè)計(jì)的方法與單組比較設(shè)計(jì)的主要不同之處，在于將不同處理因素分別實(shí)施于兩個(gè)或幾個(gè)被試情況基本相同（嚴(yán)格說來應(yīng)完全相同）的組別。等組比較設(shè)計(jì)的基本公式如下：

S1~（IT~EF1~FT~C1）

S2~（IT~EF2~FT~C2）

R=C1-C2

等組比較設(shè)計(jì)基本條件是各組條件必須盡量均等。均等的含義是指，各組除處理因素外所有影響實(shí)驗(yàn)的其他因素，特別是被試的原有水平必須相同或近似。3、析因分析設(shè)計(jì)

這是一種多因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，它是將每個(gè)處理因素的所有水平相互結(jié)合在一起，研究各處理因素之間交互作用的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。具體做法是先按隨機(jī)分組的原則，將實(shí)驗(yàn)對(duì)象隨機(jī)地分配到各組，各組先施加不同處理因素，間隔一段時(shí)間后，再把各組之間的處理因素交換，并統(tǒng)計(jì)處理的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)次數(shù)是各因素和水平的乘積。所以，使用這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，施加的處理因素也不宜過多。我們以2×2設(shè)計(jì)為例。2×2設(shè)計(jì)是指有兩個(gè)處理因素，每個(gè)處理因素有兩個(gè)水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，共有2×2=4個(gè)組，各因素、各水平均相遇一次。我們用1表示處理因素的1個(gè)水平，2表示處理因素的另一個(gè)水平，1表示處理因素的1個(gè)水平，2表示處理因素的另一個(gè)水平，則2×2設(shè)計(jì)模型如下表：析因分析設(shè)計(jì)常用于體育科學(xué)研究中不同教法、不同訓(xùn)練方法效應(yīng)的研究，其論證強(qiáng)度較高。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法是采4、拉丁方設(shè)計(jì)

這也是一種多因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，其構(gòu)成方式是由拉丁字母所組成的正方形排列。在這個(gè)正方形中，同一往或同一列沒有重復(fù)的字母?？梢杂眯写硖幚硪蛩?，用列代表試驗(yàn)水平；也可以用行代表試驗(yàn)水平，用列代表處理因素。

現(xiàn)以，5×5拉丁方為例。我們?nèi)绻枰芯?種運(yùn)動(dòng)飲料（A、B、C、D、E）對(duì)馬拉松運(yùn)動(dòng)員“極點(diǎn)”出現(xiàn)時(shí)間的影響，可作如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

表4-65×5拉丁方實(shí)驗(yàn)安排表5、正交設(shè)計(jì)

正交設(shè)計(jì)是利用一套形成規(guī)格化的表格，合理地安排多種處理因素和不同水平，能經(jīng)濟(jì)、快速地取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。這種方法是拉丁方設(shè)計(jì)的自然推廣，它不僅保持了析因設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，而且又克服了析因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)處理因素有限的不足，所以，它是確定各處理因素間相互作用及同時(shí)確定試驗(yàn)水平的最佳設(shè)計(jì)方案。其數(shù)據(jù)處理也是采用多因素的方差分析法。

最簡(jiǎn)單的正交表是L4（23）。其中L表示正交表的意思，4表示共需做4次實(shí)驗(yàn)，3表示有3個(gè)處理因素，2表示每個(gè)處理因素分兩個(gè)試驗(yàn)水平。L4（23）正交表如下：可用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)專業(yè)軟件來安排實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟可分為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)實(shí)施和實(shí)驗(yàn)資料處理三個(gè)階段。（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段1．確定研究問題和研究目的。2．提出研究假設(shè)和實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。3．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。4．實(shí)驗(yàn)物質(zhì)條件的準(zhǔn)備。5．熟悉實(shí)驗(yàn)儀器及進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。（二）實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段

1．選取實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用隨機(jī)、區(qū)組等方法進(jìn)行分組。2．控制實(shí)驗(yàn)過程，仔細(xì)觀察、測(cè)量，做好實(shí)驗(yàn)記錄。3．留心意外情況，把握實(shí)驗(yàn)中的機(jī)遇。（三）實(shí)驗(yàn)資料處理階段1．整理、分析實(shí)驗(yàn)資料。2．撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。小結(jié)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（書）的內(nèi)容與要求（1）實(shí)驗(yàn)題目：實(shí)驗(yàn)題目的撰寫要求明確而又具體。（2）課題主持人和參與人：

應(yīng)按對(duì)該研究課題的貢獻(xiàn)大小排序。（3）前言：主要闡述該課題的歷史、現(xiàn)狀，即前人有否研究過類似的課題，目前已經(jīng)研究到什么程度，以及研究的意義和價(jià)值等。如屬理論性研究或具有理論性質(zhì)，應(yīng)在這部分闡述自己的科研構(gòu)思，即有什么設(shè)想，提出什么假說。針對(duì)這些設(shè)想和假說如何構(gòu)思成合乎邏輯的科研思路，用什么方法驗(yàn)證設(shè)想和假設(shè)。（六）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（書）的內(nèi)容與案例（4）處理因素：明確處理因素的性質(zhì)是否能反映課題的本意，是單因素設(shè)計(jì)還是多因素設(shè)計(jì)，是單獨(dú)施加影響還是綜合作用，是否討論因素間的相互作用，因素的水平和等級(jí)有幾種，因素的強(qiáng)度如何，怎樣保證實(shí)驗(yàn)過程中處理因素的性質(zhì)、強(qiáng)度、施加方法的標(biāo)準(zhǔn)化等。（5）被試：明確被試的來源、年齡、性別、數(shù)量等。（6）實(shí)驗(yàn)方法：

用什么方法作為觀測(cè)指標(biāo)，方法是否先進(jìn)，方法的可靠性和精確度如何等。（7）指標(biāo)：

最好有兩個(gè)或兩以上的指標(biāo)以相互驗(yàn)證，并應(yīng)明確是計(jì)數(shù)指標(biāo)還是計(jì)量指標(biāo)或等級(jí)指標(biāo)。如果不是完全客觀的指標(biāo)，應(yīng)對(duì)如何保證指標(biāo)的客觀性，該指標(biāo)對(duì)處理因素的特異性如何等加以說明。（8）對(duì)照極其分組：

應(yīng)明確設(shè)立哪些對(duì)照組，對(duì)照組性質(zhì)和種類，這些對(duì)照能否解決想說明的問題，對(duì)照是否合理。表明分組的具體方法，提出主要的根據(jù)和條件，以及采取該條件的依據(jù)。闡明怎樣保證各對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組之間的可比性，如何保證各組之間的組間均衡性。（9）實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)中各種操作的前后次序、方法、整個(gè)工作的安排。（10）誤差控制：

找出可能影響實(shí)