如何用E-Prime做心理学的实验设计

如何用E-Prime做心理学的实验设计曾祥炎广州华南师范大学教育科学学院心理学系[e-mail]内容：心理实验的计算机化与实验生成系统的标准化。E-Prime与其他国际通用心理实验生成软件的比较。E-Prime软件在教学科研中的应用。如何用E-Prime软件做心理实验设计？●E-Prime软件介绍及其设计理念●E-Prime实验设计（结合具体事例）●E-Prime实验设计的四种模式●E-Prime数据处理一、心理实验的计算机化与实验生成系统的标准化。1.心理实验计算机化趋势的发展。●1879年，德国心理学家冯特建立了世界上第一个心理学实验室，标志着心理学成为一门独立的科学，心理学也从思辨和经验科学转变成实验科学。也就是说，实验室的科学的实验研究使心理学成为了独立于哲学之外的科学。不仅如此，心理学辉煌发展的今天，心理学研究中的实验法仍是推动心理学飞速发展的最重要最有效的一个方法和手段。20世纪50～60年代，计算机技术的发展和认知心理学的兴起使心理学实验研究的技术思路产生了根本性的变化。传统的反应时测量技术与计算机技术结合使反应时测量技术成为信息加工心理学研究的主要手段之一。●心理学实验研究和实验教学随着计算机技术和认知科学的发展已经差不多全部计算机化。从20世纪90年代开始,心理学实验研究和教学的仪器出现了计算机化的趋势,即编制实验教学软件并辅以专用的接口和外设,以便在计算机上进行实验研究和教学。在心理学研究方面也使用计算机编程语言编制心理学实验程序，进行刺激精确呈现与严格控制，进行数据的快捷方便的收集和标准化处理。一、心理实验的计算机化与实验生成系统的标准化。2.计算机技术在心理学教学与科研中的作用。在认知层面上，主要是通过计算机来对心理学实验材料的编辑与制作、实验参数控制、实验过程与实验设计控制、被试信息与实验数据的采集与初步处理等的全过程进行控制，既使心理学实验达到标准化，同时也尽可能避免各种可能影响实验结果的额外因素对实验结果造成不利的影响。在行为层面上，将计算机与实验仪器进行联机来控制实验和收集数据，如眼动仪主要是通过计算机呈现设计好的刺激与眼动仪的头盔进行联机来获取被试的各种眼动轨迹的数据。在认知神经科学研究领域中，如目前常用的fMRI、ERP、rTMS等前沿研究技术与其所用的仪器设备也不能不用计算机来精确呈现刺激和采集数据。一、心理实验的计算机化与实验生成系统的标准化。3.心理实验生成系统的标准化。心理实验的计算机化在早期大多都是用计算机的各种高级编程语言，如C语言、Pasical语言、VisualBasic、Delphi等高级程序设计语言或汇编语言进行心理实验程序的编制，达到对刺激的呈现和数据的收集。可是，利用这些为数众多、各自为政的计算机编程软件进行心理实验程序设计存在着不可避免的、难于克服的缺陷和致命弱点。一、心理实验的计算机化与实验生成系统的标准化。3.心理实验生成系统的标准化。在WINDOWS下,多数是非系统级编程,时间精度不够,误差较大；也存在WINDOWS下操作系统下由多任务系统引起的对数据呈现和记录方面的随机误差;采用各种各样的编程语言,如C,Delphi,更多是采用VisualBasic,对时间精度和误差的处理存在许多缺陷;同时，不同语言编制的实验程序在刺激呈现和数据记录方面无法比较或求得一致。非熟练编程者对刺激呈现的精确控制和数据记录等方面随机误差大；同时，不同软件编制人员编制的实验之间也难以比较；编程人员大多为非心理学专业知识背景，难于真正理解实验者的意图，同时由于技术上存在难于解决的问题而将实验程序的编制将就于编程人员，导致实际的程序与理想的程序存在着一定的差异。因此，心理实验程序的设计呼唤着统一的、全球通用的心理实验程序设计的专门软件，即标准的心理实验生成系统的诞生。一、心理实验的计算机化与实验生成系统的标准化。4.标准化心理实验生成系统——E-PrimeE-Prime,是由美国PST(PsychologySoftwareTools,Inc.)公司开发,是实现行为研究计算机化的一个跨平台系统,是一款全球通用的心理实验程序设计的标准化软件。它与所有的可视化编程语言系统相似,使用类似于VisualBasic的E-Basic语言,是一个涵盖从实验生成到毫秒精度数据收集与初步分析的图形界面应用软件套装。该系统包括如下特征:图形化界面编程环境,对实验功能的实现可以通过所见即所得的选择、拖放和设定产生,使编程简单化;面向对象的简单易懂的Script语言,类似于VisualBasic,提供了许多针对行为研究的增强命令,为编程提供了灵活性,可以帮助实现更加灵活全面的实验范式,并提供了E-Prime的扩展空间;扩展的数据分析和导出系统;数据检验核对功能;实验生成向导。二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。1.其他常用于心理实验设计的实验生成系统。●DMDX●SuperLab●Presentation●Stim●Inquist二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。2.其他常用于心理实验设计的实验生成系统与E-Prime的比较。●E-Prime采用面向对象(“对象”即为我们实验的组成部分)的设计方式，并通过对对象属性的设置达到对实验的控制。实验的设计所见即所得，操作相当方便、简单易学。1）实验设计的理念上。二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。2.其他常用于心理实验设计的实验生成系统与E-Prime的比较。●DMDX、SuperLab等软件则是通过调用承载着各种信息（包括各种刺激及刺激的相关属性）的控制文件来达到呈现刺激和控制实验。如DMDX是通过调用RTF格式的文件来运行实验。1）实验设计的理念上。二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。2.其他常用于心理实验设计的实验生成系统与E-Prime的比较。●E-Prime采用结构化的方式设计实验。E-Prime用SessionProc对象把实验运行的前后顺序连接起来，实验程序结构流程图一目了然，先呈现什么后呈现甚么，实验有那些组成成分，有哪些程序模块(如练习模块、实验模块、分实验模块等)也一目了然。DMDX、SuperLab等软件则不是采用结构化的设计方式而采用调用文件的形式，实验者看不见实验流程及细节，不易把握对实验的控制与理解。1）实验设计的理念上。练习阶段的“学习模块”练习阶段的“测试模块”练习阶段的“再认模块”接下来未能呈现的实验过程则是实验阶段的“学习模块”、“测试模块”和“再认模块”二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。2.其他常用于心理实验设计的实验生成系统与E-Prime的比较。●E-Prime对刺激的呈现时间与屏幕的刷新时间同步，能精确控制刺激的呈现时间。同时，E-Prime为刺激呈现和反应数据提供了OnsetTime、OffsetTime、OnsetDelay、等诸多指标来考验所记录数据的精确性。还可通过PreRelease功能进一步控制刺激呈现的精确时间。DMDX、SuperLab等软件则提供RT和对错信息，无法对可疑数据进行查验；同时他们在处理多重任务时，也没有提供诸如E-Prime软件中的那些指标或可行的方法来改善响应的延迟问题。2）时间精度上。二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。2.其他常用于心理实验设计的实验生成系统与E-Prime的比较。●E-Prime的扩充性和兼容性良好，它能提供键盘的、语音的、脚踏板的、串口的、并口的和专用接口等诸多的反应方式，能与当今心理学界研究的前沿研究技术如脑电技术、fMRI技术对接，为这些研究技术呈现刺激记录数据。同时E-Prime提供了数据的预处理功能，能对实验记录的原始数据进行预处理，然后可直接导入到Excel或SPSS等统计软件进行进一步的统计。DMDX和旧版的SuperLab等软件则提供可扩展的模块，不能与脑电技术、fMRI技术和眼动技术进行对接，也没有数据导出接口。3）扩展性与兼容性方面。二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。2.其他常用于心理实验设计的实验生成系统与E-Prime的比较。●E-Prime是由美国PST公司(心理学软件工具公司)生产的商业化软件，有良好的技术服务及相关的升级服务。DMDX则是自由软件，在网上可自由下载，在技术支持上就显得不如E-Prime。4）技术支持方面。二、E-Prime与其他实验生成系统的比较。3.E-Prime作为心理实验生成系统的优势。E-Prime采用面向对象的设计方式，操作方便、简单易学。E－Prime计时精度高，记录指标丰富。E－Prime扩充性、兼容性好。E－Prime在技术支持方便。三、E-Prime软件在教学科研中的应用。1.E－Prime在本科教学中的应用。演示实验方面：颜色混合实验演示；似动现象实验演示；速度知觉实验演示；瞬时记忆广度实验实验；记忆实验演示等。综合性设计性实验方面：如听觉选择反应时实验；内隐记忆实验；Stroop效应实验等。科研课题研究实验方面毕业论文实验方面——在本科教学中普及E-Prime知识与技能的教育，不仅可以帮助他们顺利完成课程教学实验、课题科研实验和毕业实验，更为最重要的是，为其在未来的研究生教育中培养了扎实的实验技能与本领。三、E-Prime软件在教学科研中的应用。2.E－Prime在科学研究中的应用。博硕士研究生教育方面：科研课题实验、毕业实验。教师的科研课题研究实验方面。各种实验研究技术中刺激呈现与记录的指定配套软件：ERP技术：如德国BP脑电产品；美国EGI脑电产品fMRI磁刺激系统：如美国的SAMRTEC公司的SA-90fMRI视觉/听觉刺激系统眼动技术：如加拿大EyeLink产品；德国SMI的的IviewXHi2Speed高速眼动仪；瑞典的Tobii眼动仪等。——最主要的是，E-Prime作为全球通用的标准化的心理实验生成系统，用其作实验程序所生成的论文，审稿人对实验技术本身和实验呈现与记录的精确性不会有任何的质疑。四、如何用E-Prime软件做心理学的实验设计？1.E－Prime软件介绍。E-Prime：设计：PsychologySoftwareTools,Inc.LearningResearchandDevelopmentCenter,UniversityofPittsburgh网址：软件介绍：程序目录清单及功能程序界面E-Object（对象、控件）及其功能程序界面：Generate：编译。生成脚本文件，以便脱离设计环境，可以单独运行。SingleUserSystem：$695.00NetworkLicense：$796(perconcurrentseat)Run：运行。在设计环境下运行所设计好的程序或运行生成的脚本文件。E-Object（对象、控件）及其功能显示单幅图片写入控制实验程序代码标签(路牌)：指引程序运行的方向存放实验过程和实验材料及材料属性实验流程：实验随时间运行的流程线可以同时呈现文本、图片和声音三种格式的控件E-Object（对象、控件）及其功能显示文本材料延长前一对象的呈现过程。调用一段子程序，尤其是一系列实验都用得到的同一过程。播放语音反应反馈TheWaitobjectmayalsobeusedtocollectaresponsewithoutrequiringtheoverheadofanobjectpresentingastimulus(e.g.,TextDisplay,SoundOut,etc.).E-Prime实验设计理念：E－Prime实验设计的过程，就是把整个实验分解成一系列对象组成，通过设置对象的相关属性来控制实验，达到了完成实验的目的。正是由于复杂的实验控制或实验过程可以通过对象的属性来设置，避免了复杂的程序编写过程，从而使E－Prime实验设计变得简单，易学。举“注意线索技术范式实验”来说明E-Prime的设计理念及其简单易用性。如“注意线索技术”中的线索的呈现时间、线索的颜色