职业教育教学实验的设计是进行职业教育教学实验的重要环节，对教学实验的成功与否起着举足轻重的作用。实践表明，成功的职教教学实验无一不以精心的科学设计为基础。因此，教学实验的设计日益受到人们的重视，有关教学实验设计的研究与探讨也成为职业教育教学理论研究的重要课题。

（一）职业教育教学实验设计的意义

什么是教学实验设计？它有广义与狭义之分。广义的教学实验设计是指对教学实验全过程的策划和构思，包括问题的提出，假说的形成，变量的确定，主试的选择，实施程序的制定，实施方法的选择，实施过程与实施结果的评价方法以及实验成果形式的确定等一系列内容。这是一整套的计划草案。狭义的教学实验设计是指根据实验的具体目标和要求，对实验各种变量进行精心的安排和必要的调控，以取得预期的结果。本章所要探讨的是狭义的职业教育教学实验设计。

职业教育教学实验的设计是在普通教育教学实验设计基础上逐步发展起来的，随着职业教育的日益发展而呈现出日益明显的职业教育特性。从教学实验设计的发展历史中可以看出，早期的教育教学实验在实验设计上是一种简单的粗线条的综合设计，主要是根据某种新的教育教学思想，对教育教学现状进行改革实践，缺少对具体因素与功能的分析，也没有明确的控制措施和方法。随着近代科学实验的发展，分析性实验要求在实验设计上尽可能做到精确和严密，在一项实验设计中一次只能操作或处理一个自变量或实验因子。在实验中对自变量的处理方法是简单的“有无”法。即在一种实验情境中使用该自变量，在另一种实验情境中不使用该自变量。由于这种单因单果的实验设计在自然科学实验中得到广泛应用，并取得了巨大的成功，因而也被社会科学中的许多学科的研究所借鉴。但是由于社会科学研究对象的复杂性，单因单果的实验设计在社会科学包括教育教学实验研究中发挥的作用是极为有限的。由此，多因多果的实验设计模式应运而生。实验设计在经历了原始的简单综合设计和之后的分析性设计之后，进入现代复杂的综合性设计时代。实际上，综合性设计与分析性设计是密切相关的。许多综合性设计就是建立在分析性基础之上的。在教学实验中，由若干单项实验设计构成的整体性实验设计是常见的一种现象。

设计对职教教学实验有非常重要的意义。一项独具匠心的职教教学实验设计往往对职教教学实验的成功和理论研究的突破起到事半功倍的作用。反之，由于实验设计的粗糙或没有实验设计，很可能导致职教教学实验成果不佳或者陷于失败的困境。因此，实验设计必须引起人们的重视。

具体说来，职教教学实验设计的意义有以下几点。

1.使实验变异量达到最大

所谓实验变异量大，主要包括两层含义：第一层含义是指自变量的作用加大，从而使不同实验情境下的对比更加鲜明；第二层含义是指实验效果的变化加大，实验与非实验之间效果的判别更加明显。上述两层含义之间存在着相辅相成的关系。由于自变量作用的加大，实验与非实验之间的效果判别必然加大。但是不能因此而任意加大自变量的作用。自变量的作用加得过大，往往会产生适得其反的不良后果。例如教学“管理”这一自变量，适度加强“管理”，对于教学的规范化非常有利，而“管理”得过死，过细，过度，则会造成教学的死板和僵化，影响教师教学主动性和积极性的发挥。由此可以看出，自变量的作用必须适度。另外，实验效果只有在排除无关干扰变量影响的基础上才会产生。例如职业教育改革实验，如果不与家长、企业和社会环境配合，不设法排除或减少来自这些方面的负面影响则很难取得预期的实验效果。那么怎样适度加大实验自变量，取得更好的实验效果呢？良好的实验设计可以帮助解决这一难题。通过实验设计，可以把自变量的作用确定在适度的位置或水平上，从而避免自变量的过度影响。通过实验设计，有助于排除或减少无关干扰变量的影响，从而使实验效果达到最优化程度。

2.控制干扰变量

实验设计的另一重要作用是控制干扰变量。例如不相等前后测设计是单组前后测设计和不相等组后测设计的结合。这种设计具有能够控制“历史”、“成熟”、“测试效应”、“工具效应”等无关干扰变量的影响。而在现在的综合性、整体性实验设计中，把各种可能的影响因素都包括在自变量集合中，形成整体，进而控制调节变量的影响。由此可见，对干扰变量的控制是实验设计的主要功能之一。

3.规定实验效果的评价方法

不同的实验设计对实验效果的评价有不同的要求，需要采用不同的方法，包括对实验效果的统计处理、归因分析以及价值判断等。例如单因素实验设计对实验效果的统计处理通常采用显著性检验的方法；多因素实验设计对实验效果的统计处理通常采用多元分析的方法；不相等组前后测实验设计对实验效果的统计处理通常采用共数分析的方法，以排除组与组之间的不相等对实验效果的影响。由于统计处理的方法有异同，对实验效果的解释与推论就不同，因而价值判断的标准也就不一样。对多因素实验设计的实验效果，需要从多因素及其结构联系上解释其影响力，其价值判断的标准具有综合性和全面性的特点。由此不难看出，实验设计对实验效果的评价具有很强的制约作用。

4.对实验活动的规范和导向

实验设计对实验活动的进行起着规范和导向的作用。缺少实验设计的职教教学实验往往容易偏离实验目标，产生事倍功半的结果。具有良好实验设计的实验才会正规化、规范化和科学化。正规的职教教学实验需要完善的实验设计；一项好的实验设计对于职教教学实验的成功起着无以替代的重要作用。

（二）职业教育教学实验设计的原理

职教教学实验设计是按照一些具有普遍意义的基本定律研制的。这些基本定律便构成了实验设计的理论依据或基础。我们可以称之为实验设计的原理。这些原理不仅对实验设计的选择和研制具有重要的指导意义，而且对实验结果的理论概括也起着一定的指导作用。因此，学习掌握实验设计的基本原理对于研究职教教学实验的设计具有重要的意义。

1.逻辑学原理

职教教学实验设计必须遵循逻辑学中的因果原理。设计的基本任务是精心安排、操纵自变量，使其对教学活动及其因素施加影响，以得到最大的实验效果——因变量。设计中所安排的自变量无论是在理论上还是在实践上都确实保证产生因变量。即在自变量与因变量之间确实存在着因果关系。为达到这一目的，实验设计中应尽量控制无关干扰变量对因变量的影响。

遵循了逻辑学中的因果原理，可以使实验设计达到比较理想的状态。首先是使实验的过程操作更直接、精确，因为操作者通过实验设计明确了实验的因与果及其发生的关系；其次是使实验结果的理论概括更客观、更精密，因为实验设计中明确的因果关系使实验结果的归因分析变得更加简便。

在教学实验研究中，经常出现的一个问题就是实验的因果关系不明确或者不确定，它产生的后果通常表现在理论和实践两个方面。在理论上，实验所使用的自变量与实验的因变量缺乏内在的因果联系，所做出的因果判断不能“以理服人”。在实践上，实验的自变量的操作与实验的因变量的产生缺乏事实根据，即自变量的操纵没有产生实验设计中所期待的实验效果。这两种情况反映了在实验设计及其实施中的逻辑失误。由此可见把握住逻辑学原理对于选择和研制实验设计的重要意义。

2.系统论原理

实验设计还必须遵循系统论原理，用系统的、综合的、整体的观点指导实验设计的全过程。对实验的各种变量需要进行综合的安排与操纵，并要对变量之间的相互作用有所预测。必要时，还要考虑本实验与其他实验的配套关系。另外，对实验结果的评价分析，也应运用系统论的原理，对实验的背景、过程、自变量、因变量等进行系统的综合评估。这些都要在实验设计中有所反映。

在实际职业教育教学实验研究中，有些教学实验坚持运用系统论原理，实验效果显著。但也有些实验在设计中没有很好地运用系统论原理进行设计，或者是只原则性地反映在实验设计中，没有具体的可资操作的内容。其表现是，各种自变量之间缺乏有机的联系，特别是整体性的结构联系，对自变量的操纵缺乏系统性。例如在职教教学改革实验中专业课与文化课的相互联系与渗透，或者将这种联系与渗透搞得简单化与表面化。再如对因变量的评价缺乏系统性，实验的效果不能全面地、整体地反映出来，或是在评价时把所有的教学结果都包括到实验中来。实践表明，只有很好地运用系统论原理进行实验设计，才能避免上述问题的产生，使实验设计更加完善，更加科学。

（三）职业教育教学实验设计的模式

教学实验设计按照不同的标准和依据可以划分出不同的设计模式。例如依据随机化和控制程度的不同，可以划分出前实验、准实验和真实验三种不同的实验设计模式。如果以实验设计所涉及的因素、理论和技术手段为依据，可以把实验设计划分为早期的综合实验设计模式、近代的分析性实验设计模式和现代的综合实验设计模式。下面对这三种实验设计模式分别进行介绍。

1.早期的综合实验设计模式

早期的综合实验设计模式基本是指19世纪以前的教学实验，其实验设计模式比较简单、原始。实验设计者本人即是实验实践者。通常是在某一种哲学思想指导下，实验者产生了新的教学思想观念或理论体系，之后便把它用在教学改革实践中，并对其进行分析总结，以验证新的教学思想和理论的正确与否。属于早期综合实验设计模式的有德国教育家佛朗克、福禄培尔、赫尔巴特以及瑞士教育家裴斯泰洛齐的教育教学实验。在实验之前，这些教育家都有经过思辨的理论设想和教育实践途径以及对实验效果的预测。实验过程紧紧围绕他们的理论主张。实验结束后，采用经验对比法和定性描述法进行效果评价。

早期的综合实验设计模式注重运用某种教学思想达到某种改革目标，而对实验过程及其细节比较忽视。这也说明了当时方法论发展的局限性。虽然比较简单、原始，但是它毕竟为以后实验设计模式发展的现代化奠定了基础。

2.近代的分析性实验设计模式

从19世纪末开始，随着科学实验理论和方法的发展，一种分析性实验设计模式应运而生。与早期的综合实验模式相比较，这种设计模式更加重视实验过程及其各部分的关系，对实验效果的分析更加精确和客观。

分析性实验设计有多种模式。这些模式各有其特点。这里就其中几种有代表性的，比较适用于职业教育教学实验的设计模式作一介绍。

（1）单组前后测实验设计模式。这种设计模式的特点是以一个自然的教学群体（如一个教学班）为实验单位，不设控制对照组，以前测表明实验前的基线水平，投入一种新的实验因素，以后测标识投入自变量后产生的教育效果，通过对比前、后测测试水平的差异来确定实验效果的有无或大小。

单组前后测设计模式的主要优点是简便易行，一般较适用于那些更多地依赖教育教学活动，与生理心理自然成熟关系不大的实验变量，例如专门性技能（金属加工操作技能、服装加工操作技能等）、知识以及与学科教学关系紧密的学习能力（如语文学习能力、数学学习能力）等。

由于单组前后测设计没有控制组作比较，不能控制成熟、测验及统计回归等无关因素，从而使实验难以归因。因此，这种模式不大适用那些对成熟依赖较强或对自然成长过程依赖较强的实验因子。

（2）对比组后测实验设计模式。这种设计模式的特点是以两个自然的教学群体（如两个平行教学班）为实验单位，只在实验班投入新的实验因素，另一班不接受实验变量的影响。实验结束后对两班同时进行后测，通过对后测结果的横向比较，得出实验结论。(www.daowen.com)

与单组前后测实验设计模式相比较，这种设计模式除保留了简便易行的优点外，又较大地提高了实验的科学水平。因此这种设计模式在职业学校教学实验中得到较为普遍的应用。其不足之处是由于没有前测，加上不能有效地控制实验群体之间的差异，因此，对实验结果的归因需要从多方面进行分析判断，以便得出更加科学的结论。

（3）对比组前后测实验设计模式。这一设计模式的主要特点是以两个自然的教学群体（如两个平行教学班）为实验单位，实验前均进行实验前测，实验中只对其中一个班投入新的实验变量，实验结束时对两个班均进行实验后测。通过实验前后测可以了解实验对象在智力潜力或者是知识水平等有关方面的差异，对前后测成绩进行共变数分析，把两组的差异对实验结果的影响成分排除掉，从而能比较准确、可靠地把握实验结果的原因。另外通过对两组前后测成绩的比较，还可以了解自然的成长因素对实验结果的影响情况。

这种设计模式的优点是可以控制成熟、历史、测验、工具、统计回归等因素的影响，也能在一定程度上控制实验对象的选择偏差，从而提高了实验结果的归因分析水平。其局限性在于通常以原有自然教学班为单位，对无关变量的控制是有限的，如对实验对象选择与成熟的交互作用等影响因素就难以控制。尽管如此，这种模式仍不失为进行教学实验较好的模式之一。

（4）控制组前后测实验设计模式。这一设计模式的特点是从一定的群体中随机选择实验对象，并将他们随机分派到组，进行前测，匹配成等组，然后以随机方式确定实验组与控制组，只在实验组投入新的实验因素，控制组则不接受实验处理或接受另一水平处理。实验结束后，比较两组的判别情况。这一模式的优点是由于对实验对象进行了随机处理和分组，因而使实验的两个群体水平大致相等，能够较严格地控制实验中的自变量、因变量和无关变量，排除了实验群体不相等对实验结果的影响，提高了实验效度。其局限性主要有两点：第一，在现实条件下，很难对教育实验进行广泛的随机处理。通常在新生刚入学，尚未编班时，可以采用这种设计模式。第二，实验前测对后测容易产生影响。学生通过前测获得了一种暗示、启发，意识到实验所要求的东西，在后测时产生主观性行为。或者是学生通过前测获得了一种学习，使后测成绩得到提高。为排除实验前测对后测的影响，可以进行共变数分析，也可以采用控制组后测实验设计模式。

（5）控制组后测实验设计模式。这种模式的特点除未进行前测外，其他均同于控制组前后测模式。这种模式既保留了前后测模式的优点，又能消除前测与后测、前测与自变量的交互影响。其局限性主要有两点。第一，很难对除新生以外的其他年级进行随机编班，以获取水平相等的实验群体。第二，不能对“被试缺失”情况进行控制。

（6）因素实验设计模式。教育实验通常不可能只涉及一个自变量，操纵两个使多个变量的设计模式应运而生。其基本特点是将实验中每一变量的各个水平都能有机地结合起来进行实验。如果在实验中使用两个自变量，称作两因素实验设计，使用三个自变量称作三因素实验设计。由于两因素实验设计相对简单，且具有比单因素实验设计信息丰富的优点，因此应用得比较广泛。

在两因素设计模式中，涉及到2个自变量，每个自变量各有2种水平，这就需要4种不同的处理。下面举例说明这一设计模式。

某职业学校欲同时比较两种课程模式（学科课程模式与综合课程模式）与两种教学方法（行为导向型教学法与常规教学法）对培养学生职业能力的影响。首先需要将接受实验的学生随机分成4组，分别按4种不同的实验处理教学（见下表），一年后进行测试并作方差处理，以鉴别出实验自变量的主效应和它们之间的交互作用。

采用因素设计模式，可以根据需要操纵多个实验自变量进行研究，比单因素设计模式大大提高了工作效率。另外，在这种设计模式中，由于在鉴别某一因素的主效应上，可以把另外几个因素作为共变因素处理，从而很大地提高了实验的精确度，非常适用于需要将教学影响因素进行量化的教学实验。其局限性即在于不大适用于综合性教育实验。

（7）典型性实验设计模式。多种设计模式为人们进行教学实验提供了选择的广阔性和多样性。然而随之产生的问题便是实验设计的人工化倾向较为严重，与自然状态下的实际教学相差太大，缺乏可推广性。为此，国外一些教育教学实验研究专家提出了使实验自然情境化的设计模式。“典型性”实验设计模式便是其中有代表性的一种。

该设计以关于教学环境和人类学习者的几个假设为基础。假设一：教学环境的各种特征是复杂的和相互依存的，研究者不能只选择改变其中某一个特征，其他特征也应改变。应从生态学的角度研究教学环境。假设二：人是信息的积极加工者，他们不会对实验影响做出被动的反应。假设三：由于行为有机体是复杂的，所以，任何实验的介入均可能以复杂的方式影响学习者。一种用来提高学生某种技能水平的教学形式方法，其效果可能是多方面的。基于这些假设，应该使实验尽可能代表自然的教学环境。专家就构建典型性实验设计提出如下建议。

①在适当的时候，在实际的教学情境中进行实验；

把几个环境变量综合在实验设计中，进行综合性、整体性或生态性的教学实验；

②对实验结果作出评价时不仅仅根据测验成绩，还要考虑学生在实验中的整体表现；

③把实验进行时的社会背景考虑进来，以帮助解释实验的结果。如研究培养学生创新能力的实验，进行创业意识教学，是实验的因子，但也有社会背景因素的影响，如社会对创造性人才的重视，毕业不包分配，需自主择业等，这些因素也制约着学生创新能力的培养。不能只从实验因子影响的角度来解释实验结果。

3.现代综合实验设计模式

近年来，随着全球社会经济科技一体化的发展，教育发展的综合化、整体化趋势也日益明朗。原有的分析性实验设计模式已不能满足教学实验研究的需要。于是现代综合实验教学模式逐渐发展起来。其主要特点是：第一，现代综合实验设计模式是在分析性实验模式基础上形成的，是在对事物的各部分结构与功能深刻认识的基础上进行的综合。因此，这种综合具有深刻性和有机性的特点。第二，系统科学的发展为现代综合实验模式提供了坚实的理论基础。第三，现代技术手段特别是电子计算机为现代综合实验模式提供了必要的技术支持。

现代综合实验设计模式主要有以下几种具体形式。

（1）区域综合实验设计模式。所谓区域综合实验设计模式是指在某一区域结合政治、经济、科技的改革开展的综合性教育教学实验。例如国家教育部职教司于20世纪80年代在全国六个城市开展的借鉴德国“双元制”经验的职业教育综合改革实验。这一模式的主要特点有：第一，由于是在社会经济急剧变革的大背景下进行的教育综合实验，所以实验的自变量更加广泛，更加深刻。自变量不仅具有教育教学因素，而且还包含经济、科技、文化的因素，社会化程度高，自变量的综合性强。第二，由于这一模式要达到的实验目标即因变量也是综合的，更具有社会性，包括教育教学质量的提高和经济、科技的发展，所以能够带动和促进当地的社会经济的发展和进步，实现教育价值与社会价值的统一。第三，由于这一模式的自变量、因变量具有广泛的综合性和社会性，因而，削弱了干扰变量的影响。

区域综合实验设计模式是超越教育自身范围的跨行业、跨部门的宏观设计模式。因此，无论是确定实验自变量，还是测定实验效果，都应以系统论的方法论为指导，用宏观的、整体的、系统的观点观察问题，分析问题，得出结论。

（2）学校综合实验设计模式。这种模式的基本特点是把一所学校的教育教学活动视为一个整体，进行包括多种自变量在内的综合改革实验，探求一种或多种教育教学规律。对一所职业学校而言，自变量可以是课程改革的因素，如变学科课程为综合课程；教学方法的因素；变讲授为主为行为引导为主；教育教学方式的因素，变封闭式教育教学为开放式教育教学；教育教学管理的因素，变监督型管理为参与型管理。

学校综合实验设计模式应选择在有代表性的职业学校施行。首先是学校校长具有较强的改革意识和改革要求，其次是办学条件、师资力量和学生素质达到一般水平（代表普通职业学校的水平），或者达到较高水平（代表重点职业学校的水平）。这种实验通常不设对比学校，以学校自我纵向比较为主。是否进行实验前测由学校根据需要确定。实验变量数目不限，可以根据综合改革的需要和实验目标来决定。由于各实验变量之间存在着密切的结构性关联，因此，对实验结果的测评必然是综合性、多方面、多层次的。测评技术和统计处理方法可以由实验操作者根据需要和条件来确定。

（3）学科综合实验设计模式。所谓学科综合实验设计模式是指在某一学科范围内综合各种实验自变量，取得综合性实验成果的实验。这一模式的主要特点是实验范围较小，实验自变量比较微观，实验后测综合性较强。其具体操作可选择有代表性的学校或班级，进行某一学科的综合实验。如果是在职业学校，可以在专业理论或专业技能领域进行综合实验，也可以在专业范围或非专业范围内进行综合实验。实验涉及的自变量集合包括专业理论和专业技能方面的因素，如内容结构的调整与内容的更新等；教学方法方面的因素，如运用行为引导型教学法代替以讲授型为主的教学方法等；教学组织形式方面的因素，如用小班型分组教学来代替大班型一言堂教学等；教学时间安排的因素，如用隔周理论实践交替式教学代替传统的先理论后实践的“二一”型（是指两年理论，一年实践）教学等；成绩评定方面的因素，用平时与期末相结合、笔试与口试相结合、理论与实践相结合的考试考核方法代替传统的以期末考试为主，以笔试成绩为主，以理论知识为主的考试方法等。

由于该模式对各种实验自变量进行了综合运用，因而实验测评的因变量也呈现出较强的综合性特点。这些因变量可以包括学生发展（如人格发展、职业能力发展等）指标、学科或专业结构改进指标、教师教学能力提高指标等。这一模式基本限定在教学范围内，比较适用于教学第一线的老师。

（四）职业教育教学实验设计的选择

教学实验设计模式的多元化为广大教师和教育科研人员提供了充分选择的可能性。究竟选择哪一种模式，需要从以下四个方面来考虑。

1.实验目的

实验目的是实验者选择实验设计模式首先要考虑的问题。如果实验目的在于检验不同水平的实验自变量的不同效果，那么选择分析性实验设计模式是比较合适的。如果实验目的在于探究新的教学结构的功能，综合性改革实验设计模式则是比较明智的选择。

2.实验条件

实验条件指实验进行的场所、可供选择的主试、经费以及评价的技术手段等。如果实验是在职业学校的自然教学环境中进行，应该选择典型性实验设计模式；如果实验经费比较充裕，可以选择综合实验设计模式，反之则选择分析性实验设计模式；如果实验评价技术手段先进，可以选择随机化实验设计模式，反之则应选择单组或对比组后测设计模式。

3.实验者的素质

实验者包括所有参与实验的人员，如专业研究人员、职业学校校长和教师等。如实验者综合素质较好，实验知识和技术水平较高，可以选择较为复杂的设计模式，既能够提高实验的层次水平，又能够深化对实验成果的认识。反之，则可以选择一些较为简单的设计模式。

4.主管部门及企业的支持

主管部门及企业的支持也是制约实验设计模式选择的重要因素之一。如果主管部门和企业持积极态度，那么就可以选择区域综合实验设计模式或学校综合实验设计模式，反之则宜选择学科综合实验设计模式。