实验法的概念和类型

8.1　实验法的概念和类型

8.1.1　实验法的概念

我们从追溯“实验”一词在西方语言文字中的来源开始。根据2003年版牛津英语词典(Oxford Dictionary of English)，英文中的Experiment一词来自于拉丁语名词Esperientia，其拉丁文中的动词形式为Esperiri，含义相当于英文中的动词Try。

《辞海》将科学实验规定为：“根据一定的目的，运用一定的仪器、设备等物质手段，在人工控制的条件下，观察、研究自然现象及其规律性的社会实践形式，是获取经验事实和验证科学假说、理论真实性的重要途径。它包括实验者、实验手段和实验对象三要素。其特点是：可以纯化、简化或强化和再现研究对象，延缓和加速自然过程，充分体现人的主观能动性和创造性。实验研究的范围和深度，随着科学技术的发展和社会的进步而不断扩大和深化。科学理论对科学实验有能动的指导作用。”⁽²⁾

宋林飞认为，“实验法是根据一定的研究目的选择一组研究对象，人为地改变与控制某些因素，然后观察其后果的一种方法。使用实验法进行社会调查研究具有两个方面的作用：一方面可以达成一定的理论目的，即检验一定的假设；另一方面可以达成一定的实践目的，即试验新的政策或社会形式”。⁽³⁾

风笑天将实验(Experiment)理解为：一种经过精心的设计，并在高度控制的条件下，通过操纵某些因素来研究变量之间因果关系的方法。实验的基本目标是确定两个变量之间是否具有因果关系。⁽⁴⁾他将实验法具体界定如下：从方法论上看，实验是定量研究的一种特定类型，比其他几种社会研究方式更直接地基于实证主义的背景和原理。尤其是在检验变量之间的因果关系方面，实验研究具有最强大的力量。这是因为，判断因果关系的三个条件在实验研究的方式中，可以得到最为充分的满足。⁽⁵⁾

本书将实验法的概念界定为：在因果关系、归纳法等方法论的基础上，通过控制实验情境和实验刺激来检验有关变量间因果关系的假设是否成立的研究方式。⁽⁶⁾

艾尔·巴比明确提出了实验的三对基本要素：⁽⁷⁾(1)自变量与因变量；(2)前测与后测；(3)实验组与控制组。任何一项实验研究，一般都会涉及这些基本要素。这些基本要素在某种程度上也恰是实验研究较其他社会研究方式的特殊之处。

1.自变量与因变量

简单地说，实验是为了考察自变量对因变量的影响。一般来说，自变量即实验中引起其他变量变化的变量，故也称做原因变量；而因变量则称做结果变量。在实验研究中，自变量又称做实验刺激(Experimental Stimulus)，它是研究者对实验组进行前后测之间通过人工操纵引入的变量；因变量则往往是研究所测量的变量(即研究对象的某些特征，由于人工操纵的自变量引入而发生了变化)。实验研究的中心目标是探讨变量之间的因果关系，其基本内容是考察自变量对因变量的影响，即考察实验刺激对因变量的影响。与一般意义上的自变量有所不同的是，实验中的自变量通常都是二分变量，即它通常只有两个取值：有和无，即给予实验刺激或不给予实验刺激。通常来讲，运用实验方法之前，必须对自变量和因变量进行操作化定义，即将抽象的概念定义为可观察、测量与计算的具体指标。

2.前测与后测

在理想的实验设计中，实验对象通常首先作为因变量接受测量，即所谓的前测(Pretest)，然后接受实验刺激，之后作为因变量再次接受测量，这被称做后测(Posttest)。因变量前后测之间的差异，被归结为自变量对因变量的影响。当然，前测本身也可能对实验对象造成刺激，比如泄露实验意图等，从而影响后测的结果，相关的解决办法我们将在8.3节基本的实验设计中论述。

3.实验组与控制组

实验组(Experimental Group)即实验过程中实验刺激的施予对象。实验组的存在是实验存在的必要条件。控制组(Control Group)即所谓的对照组，它是各方面与实验组都相同，但在实验过程中并不给予实验刺激的一组对象。这样的话我们就能通过控制组知道，如果不接受实验刺激，实验组将会发生什么。控制组的引入是消除实验本身影响的重要方法。严格的实验室实验通常至少有一个控制组。

通过与控制组的比较，研究者可以排除前测以及其他与实验无关的因素的干扰，从而准确地得出实验刺激本身对因变量的影响。在8.3节将论述到的所罗门三组设计以及所罗门四组设计中，我们可以清楚地看到控制组的巨大作用。

8.1.2　实验的类型

分类有助于我们更好地认识事物，人类语言中最基本的概念、范畴其实大多与分类有着密切的关系，比如“人类”这一说法本身即是将“人”从动物中比对、提取出来形成的概念；所谓的“阴阳”、“男女”、“五谷”等也都是分类。说分类是人类语言和文明的根基，大抵是不会错的。所以，为了更加深入和全面地认识实验，我们按照不同的分类标准，对其进行一番分类。

1.实验室实验与实地实验

按照实验进行的场所，我们可以将实验分为实验室实验(Laboratory Experiment)和实地实验(Field Experiment)两类。所谓实验室实验，是指在特定的实验室条件下进行的实验，其特点是对研究的情境给予较高程度的控制，最大限度地突出重要因素，防止无关因素的干扰。在实验室实验条件下，实验者易于确定变量间的因果关系，而不限于变量间的相关关系；⁽⁸⁾而那些在社会生活中进行的研究设计并不是很严格的实验，称为实地实验。实验作为一种科学方法，起初多是自然科学意义上的实验室实验，不过也有实地实验的例子，比如著名的比萨斜塔实验。今天，实验室实验多见于自然科学诸学科、心理学、社会心理学等学科中。在诸如公共管理、社会保障、社会工作等社会科学中，我们看到的则更多是实地实验的例子。风笑天曾引述过一个著名的实验室实验的例子：⁽⁹⁾为了研究“群体的一致性规范”对人们的行为所形成的压力和影响，研究者安排了一次严格的实验室实验。每次安排四名实验对象进入实验室。研究者首先告诉实验对象他们正在参加一项有关观察和判断的实验(实验的表面目的)。黑板上共画有四条直线。上面的三条竖线由短到长，差别明显。下面的一条横线与三条竖线中长短居中的那条相等。研究者逐个询问实验对象：“三条竖线中哪一条与横线相等？”第一个实验对象回答：“与最长的那条竖线相等。”第二个、第三个实验对象也做出了相同的回答。这时，研究者又问第四个实验对象。这位实验对象从一开始就觉得横线与中间那条竖线等长，可随着前面一个个实验对象做出回答，他开始出现动摇，并最终在轮到自己回答时，也违心地做出了与前面三个实验对象一致的回答：“与最长的那条竖线相等。”实际上，前三个实验对象都是研究者的同谋，他们故意做出与事实不一致的回答，目的是对最后回答问题的那位真正的实验对象形成“群体压力”，从而达到此实验研究的实际目的：考查最后回答问题的那些实验对象是否会屈从于群体的一致性规范。

作为一种有效的方法，实验法最初是出现于自然科学中的，由于可以对纷繁复杂的显示进行简化，从而孤立出自变量和因变量，实验法直接促进了近代自然科学的起飞和蓬勃发展；但是在引入社会科学领域后，实验法的应用产生了一些在自然科学领域内未曾遇到过的难题。其中之一就是相对于自然科学的研究对象来说，社会科学的研究对象要更加复杂多变，以至于有些时候对社会现实进行简化、对某些变量进行孤立是不可能的。这一点就使得通过较好地控制实验背景、自变量和因变量，比较清楚确切地观察到自变量对因变量的影响，以便揭示出自变量和因变量之间的因果关联的严格的实验室实验的适用范围受到很大限制，也就是说许多社会研究者感兴趣的内容常常无法在小小的实验室中人工地制造出来。而且，实验室实验的结果在推广性、普遍性和概括性上往往较差。原因之一是较多的实验室实验都是以大(中)学生为实验对象，而他们与社会中的普通居民之间存在着许多差别。原因之二是实验室的环境与现实的社会生活环境之间的差别也很大。而实地实验中，研究者可以在真实的社会生活背景中观察到人们自然的反应。但同时研究者却又常常难以对众多有可能影响因变量的实验背景、实验条件进行控制，难以将自变量对因变量的影响孤立出来，从而有效地建立自变量和因变量之间的关系。

2.标准实验与准实验

按照实验控制的严格程度，我们可将实验分为标准实验(Real Experiment)与准实验(Quasi-experiment)两类。标准实验是指实验者能够营造相对独立的实验环境，能够随机地指派实验对象以形成实验组和控制组，能够较好地操控实验刺激并且通过前测和后测来单独研究自变量对因变量影响的一种实验形式。但实际上，这样的标准实验多见于自然科学或者心理学中，由于研究的对象和内容的限制，这种严格的实验设计在公共管理研究中的应用并不多见。研究者或是不能完全控制对自变量的操纵，或是仅仅只能进行后测，或是不能将被试随机分配到不同的实验条件中。也就是说，研究者常常无法做到标准实验所要求的对实验环境和进程的严密控制。在这种情况下，就产生了准实验。

我们刚刚所探讨的缺乏实验设计中一个或多个“条件”或“部分”的种种实验设计，即所谓的“准实验设计”(Quasi-experimental Designs)。这一概念最初为D.T.坎贝尔和J.C.斯坦利于1966年所首创。“Quasi”在英文中是“类似于”、“接近于”、“几乎是”或者“半”的意思(所以有的著作中直接将其译为半实验)。D.T.坎贝尔和J.C.斯坦利指出，通过仔细地选择被试群体和测量方法，我们可以建立“在产生正确因果推论的能力上与真实实验相近的研究设计”。虽然与标准实验设计相比缺少了些可信性和准确性，在标准实验设计无法实行的时候，准实验设计仍然不失为一种可以接受的有实用价值的实验设计。风笑天这样定位准实验设计的学术位置：从变量分析的角度来看，准实验设计可以说是处在以相关分析为特征的调查研究与以因果分析为特征的实验研究之间。⁽¹⁰⁾

由于公共管理研究对象、学科性质等的特殊性，在社会科学阵营中，公共管理不像经济学、心理学、社会心理学等学科一样，可以大量地使用标准实验，于是准实验就在公共管理研究方法中占据了相对重要的位置。常见的准实验设计有以下几种类型：

(1)具有不等同组的仅有后测的设计。这种设计有一个具有实验刺激和仅有后测的实验组以及一个仅有后测的控制组，但实验组与控制组之间并不具有相同性或相似性，即两组不等同，同时对实验刺激也缺乏控制。

(2)有前测和后测的实验设计。这种设计仅有一个实验组，有前测和后测，也有实验刺激，但不具备控制组。

(3)仅有后测的单组设计。这种设计比上述单组设计的组成部分更少，即仅仅具有实验刺激和对实验组的后测。这些特征决定了它已经是最简单的准实验设计了。

我们后面即将谈到的经典实验设计、索罗门三组设计和索罗门四组设计将是这一部分内容的一个扩展论述。

3.双盲实验

双盲实验是一种比较科学的实验设计形式。所谓双盲实验(Double-blind Experiments)，指的是在一项实验中，实验刺激对于实验对象和参与实验的观察人员来说都是未知的，即究竟是实验组还是控制组被给予了实验刺激，参与实验的双方(指实验对象和实验人员)都不知道，实验刺激是由实验人员和实验对象以外的第三者任意分派和给定的。⁽¹¹⁾为了更好地说明双盲实验的优点和适用范围，我们来看一下两个相关的例子。

例一：为了研究教师的期待对学生表现的影响，心理学家罗森塔尔在一所小学一至五年级的学生中进行了一项实验。在对全体学生进行了基本的语言能力和思维推理能力的测验，了解了学生的基础后，他随机地从每个年级的学生中抽出20%的学生作为教师期待的对象。他告诉教师说，这20%的学生有可能比其他学生学得更好(即更有发展潜力)。而实际上，这20%的学生是实验者随机选出的，故此与其他80%的学生的能力和发展潜力应该是相当的。当教师对全体学生进行了八个月的教学之后，研究者又对全体学生进行了一次测验。结果显示，被教师期待表现更好的这20%的学生的学习成绩全都显著地提高，同时教师对他们的评语也比其他学生好。罗森塔尔的这个实验早已成为心理学和社会心理学中的一个经典实验，它表明了教师的期待对学生发展所具有的作用和效果。

例二：关于新药开发过程中的实验。在新药的早期实验中，研究者虽然可以按照经典实验设计的方式，像例一一样，通过用实验组和控制组进行比较的方法来控制和排除偏误的方式，给实验组以新药，对控制组则不给予新药，之后通过对比两组病人的治疗效果便可得出这种新药的效果。然而，研究者却发现即使采用了这种标准实验所要求的严密控制和比较，产生偏差的可能依然存在。这是由于它没有控制住某种心理因素对实验对象和实验实施者可能的影响。具体到这个例子中来说，被给予新药这种心理影响(宽慰效果)对病人的影响经常是非常积极的：病人病情好转既有可能是吃了新药的结果，也有可能是由于病人知道吃了新药而感觉有效，自己的心理因素起了作用，是精神上乐观和愉快的结果。这便使得评价新药本身的效果十分困难。故此，为了控制这种心理宽慰效果的影响，从而真正得出新药的效果，研究者首先采用了“单盲设计”，即采用给控制组吃“宽心丸”(一种无毒无害无任何作用的物质)的方法。由此，两组病人并不知道他们所吃的究竟是新药，还是“宽心丸”，因而他们受到的心理影响或精神作用是一样的。研究者就此假设：在这样的情况下再将两组病人的结果进行对比，得出的便全部是新药的药效了。

然而，研究者随即发现，这种服用“宽心丸”的办法虽然有效果，但实验依然有可能产生偏差。这又是怎么一回事呢？实验对象心理因素对实验结果的影响不是已经排除了吗？答案就是我们曾经提到过的来自于实验实施者的期待也有可能对实验结果产生影响。非双盲实验中，研究者清楚地知道参与实验的诸小组中，哪一个是实验组，哪一个是控制组，具体到此处的新药效果实验，实验人员知道实验组所服用的是这种新药，而控制组服用的是“宽心丸”。而这种知道往往会导致实验人员在实验中自觉不自觉地去“发现”或者“期望”新药具有某种“效果”，导致实验人员自觉不自觉地“看到”实验组的病人“病情好转”。就像上面例一中教师自觉不自觉地“看到”那些学生“特别聪明”一样。这给我们如下启示：当实验实施者知道哪些对象是实验组成员、哪些对象是控制组成员时，他们对研究结果和结论的期待也可能影响到实验的进行、影响到行为的测量、影响到对结果的解释。因此，严格的实验设计要求排除这种实验实施者的期待对实验准确性的影响。这就有双盲实验的用武之地了。

于是，我们终于得到了最优的解决方案：为了排除来自实验实施者的“期望”对实验过程和结果解释的影响，研究者又进一步设计了一种研究新药效果的“双盲实验”。在这种双盲实验中，作为实验对象的病人和作为实验参与者(或观察者)的医务人员都不知道(双盲)谁服用了新药，谁服用了“宽心丸”。这样，医务人员对病人服药以及服“宽心丸”这两种结果的观察就会更加客观，因而对新药实际效果的解释也就会更准确、更科学。这种“双盲”的实验设计能使研究人员进一步从其他一些变量中孤立出新药的效果来。当然，从实际运用的现实来看，公共管理研究中使用双盲实验这种比较严格的实验设计形式的比率不如心理学、社会心理学、医学等学科领域高，但由于其科学性较高，研究人员仍应具体、情境化地使用这种研究方法。

8.1.3　实验法的优点、局限及适用范围

作为公共管理研究中收集资料的一种重要的方法，实验法与其他的方法相比既有自己的优点，又有不可忽视的局限。相应地，我们也因此大概知道了比较适宜用实验法解决的问题。

1.实验法的优点

实验研究的方式应该说是社会研究中最接近自然科学研究的一种方式。实验研究的主要优点是：

(1)能够确立因果关系

和自然科学一样，社会科学研究的目标也是探索和发现现象之间的因果联系。而这恰恰是实验法的特长：与其他几种社会研究方式相比，实验法可以通过随机化地选择实验对象、建立实验组与控制组、引入和操纵实验刺激、进行前测和后测，最终通过比较和分析不同组间的前后测数据，达到令人信服地揭示出变量或现象之间的因果联系、验证理论假设的目的。这是实验研究方式最大的优点所在。

(2)可重复性强

可重复性是实验研究方法之所以可靠的原因之一。由于实验研究方式对实验条件、自变量以及因变量的严格控制，重复进行相同的实验时，实验结果应当也是相同的，这样就使得实验研究更加可靠、准确，这也是为什么很多经典实验经常被重复的原因。其他的研究方法虽也可能进行重复研究，但由于不能像实验研究一样严格控制变量，其意义和可操作性都大打折扣。公共管理实验与自然科学中的实验一样，严格设定实验条件、重复进行实验将会大大增加实验的可信性和精确性。而对于一门科学来说，可信性和精确性正是最重要的目标之一。

(3)可控性强

可控性强就是说相对于其他的社会研究方式来说，实验法对研究对象、研究环境、研究条件等的控制能力较强，而这一点对于资料的分析和研究假设的检验来说，具有非常重要的意义。通过对实验条件、实验对象等的严格控制，可减少和排除各种外部因素和无关变量对实验结果的影响，从而使得实验研究的可信度较其他研究方式为高。

(4)经济成本较低

同其他的社会研究方式相比，实验法的费用常常是较低的。例如，问卷法、访谈法等都需要大量的人力投入以及交通费用，而实验法(尤其是实验室实验)由于其研究目的和方法的限制，参与实验的观察者以及实验对象数量、实验持续时间以及实验规模往往比较小，因此各项费用都相对其他的社会研究方法为低。

2.实验法的局限

(1)适用范围较窄

实验研究方法相对于其他几种研究方式的优势就在于其验证变量间因果关系上的严密性，而这种严密性必然要求实验研究的方式在实验环境、实验对象、实验刺激等方面带有很强的人工化的痕迹。而对实验环境、实验对象等的控制程度越高，同时也就意味着距离现实越远，在一定程度上都会使得研究的背景脱离社会生活的现实，影响到实验结论的推广和运用。而公共管理所面临的问题域又相对复杂，所以一些复杂的公共管理问题经常难以使用实验法来研究。

(2)无关变量的控制难度较大

与实验无关的各种因素和变量主要来自于三个方面：实验环境、实验者、实验对象。由于无关变量对实验控制和实验正确性的影响是一个非常重要的问题，本章将在最后一节专门探讨实验法的优点及局限，故此处从略。

(3)伦理道德及法律上的限制

联想到自然科学研究对象和社会科学研究对象之间的区别，就不难理解社会科学研究为什么会面临比自然科学更多的伦理道德及法律限制了。而从社会科学内部来看，实验法所受到的限制或许也是最多的。其原因就在于它的控制性和操纵性特征。实验研究为了保证因果推断的严格性，需要“孤立”或“净化”实验环境，以排除其他因素的影响。需要操纵和控制某些变量，需要人为地去改变某些变量的状态，而所有这些操纵、控制和改变一旦作用在人的身上时，就会遇到现实中的各种政治、伦理、道德限制。比如说我们不能为了研究恐慌状态下人群对政府的反应而制造恐慌。

3.实验法的适用范围

实验法本身的特点决定了它的适用范围。常见的适合用实验法研究的议题大概有两类。

第一类用于验证范围有限、界定明确的概念与假设。自然科学领域内的实验大多与此类似，追求的多是假设检验，是解释，而不仅仅是描述。

第二类用于研究小群体互动。这在心理学、社会心理学、公共管理研究中是比较多见的，且比较容易获得成功。而且这类研究不必严格限制在实验室内进行，这样就有利于研究者考察真实情境下的社会、管理互动行为。