如何用做心理學的實驗設計

如何用做心理學的實驗設計第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四一、心理實驗的計算機化與實驗生成系統(tǒng)的標準化。1.心理實驗計算機化趨勢的發(fā)展。

●1879年，德國心理學家馮特建立了世界上第一個心理學實驗室，標志著心理學成為一門獨立的科學，心理學也從思辨和經(jīng)驗科學轉變成實驗科學。也就是說，實驗室的科學的實驗研究使心理學成為了獨立于哲學之外的科學。不僅如此，心理學輝煌發(fā)展的今天，心理學研究中的實驗法仍是推動心理學飛速發(fā)展的最重要最有效的一個方法和手段。20世紀50～60年代，計算機技術的發(fā)展和認知心理學的興起使心理學實驗研究的技術思路產(chǎn)生了根本性的變化。傳統(tǒng)的反應時測量技術與計算機技術結合使反應時測量技術成為信息加工心理學研究的主要手段之一。

●心理學實驗研究和實驗教學隨著計算機技術和認知科學的發(fā)展已經(jīng)差不多全部計算機化。從20世紀90年代開始,心理學實驗研究和教學的儀器出現(xiàn)了計算機化的趨勢,即編制實驗教學軟件并輔以專用的接口和外設,以便在計算機上進行實驗研究和教學。在心理學研究方面也使用計算機編程語言編制心理學實驗程序，進行刺激精確呈現(xiàn)與嚴格控制，進行數(shù)據(jù)的快捷方便的收集和標準化處理。第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四一、心理實驗的計算機化與實驗生成系統(tǒng)的標準化。2.計算機技術在心理學教學與科研中的作用。在認知層面上，主要是通過計算機來對心理學實驗材料的編輯與制作、實驗參數(shù)控制、實驗過程與實驗設計控制、被試信息與實驗數(shù)據(jù)的采集與初步處理等的全過程進行控制，既使心理學實驗達到標準化，同時也盡可能避免各種可能影響實驗結果的額外因素對實驗結果造成不利的影響。在行為層面上，將計算機與實驗儀器進行聯(lián)機來控制實驗和收集數(shù)據(jù)，如眼動儀主要是通過計算機呈現(xiàn)設計好的刺激與眼動儀的頭盔進行聯(lián)機來獲取被試的各種眼動軌跡的數(shù)據(jù)。在認知神經(jīng)科學研究領域中，如目前常用的fMRI、ERP、rTMS等前沿研究技術與其所用的儀器設備也不能不用計算機來精確呈現(xiàn)刺激和采集數(shù)據(jù)。

第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四一、心理實驗的計算機化與實驗生成系統(tǒng)的標準化。3.心理實驗生成系統(tǒng)的標準化。

心理實驗的計算機化在早期大多都是用計算機的各種高級編程語言，如C語言、Pasical語言、VisualBasic、Delphi等高級程序設計語言或匯編語言進行心理實驗程序的編制，達到對刺激的呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)的收集?？墒?，利用這些為數(shù)眾多、各自為政的計算機編程軟件進行心理實驗程序設計存在著不可避免的、難于克服的缺陷和致命弱點。第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四一、心理實驗的計算機化與實驗生成系統(tǒng)的標準化。3.心理實驗生成系統(tǒng)的標準化。在WINDOWS下,多數(shù)是非系統(tǒng)級編程,時間精度不夠,誤差較大；也存在WINDOWS下操作系統(tǒng)下由多任務系統(tǒng)引起的對數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和記錄方面的隨機誤差;采用各種各樣的編程語言,如C,Delphi,更多是采用VisualBasic,對時間精度和誤差的處理存在許多缺陷;同時，不同語言編制的實驗程序在刺激呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)記錄方面無法比較或求得一致。非熟練編程者對刺激呈現(xiàn)的精確控制和數(shù)據(jù)記錄等方面隨機誤差大；同時，不同軟件編制人員編制的實驗之間也難以比較；編程人員大多為非心理學專業(yè)知識背景，難于真正理解實驗者的意圖，同時由于技術上存在難于解決的問題而將實驗程序的編制將就于編程人員，導致實際的程序與理想的程序存在著一定的差異。

因此，心理實驗程序的設計呼喚著統(tǒng)一的、全球通用的心理實驗程序設計的專門軟件，即標準的心理實驗生成系統(tǒng)的誕生。第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四一、心理實驗的計算機化與實驗生成系統(tǒng)的標準化。4.標準化心理實驗生成系統(tǒng)——E-PrimeE-Prime,是由美國PST(PsychologySoftwareTools,Inc.)公司開發(fā),是實現(xiàn)行為研究計算機化的一個跨平臺系統(tǒng),是一款全球通用的心理實驗程序設計的標準化軟件。它與所有的可視化編程語言系統(tǒng)相似,使用類似于VisualBasic的E-Basic語言,是一個涵蓋從實驗生成到毫秒精度數(shù)據(jù)收集與初步分析的圖形界面應用軟件套裝。該系統(tǒng)包括如下特征:圖形化界面編程環(huán)境,對實驗功能的實現(xiàn)可以通過所見即所得的選擇、拖放和設定產(chǎn)生,使編程簡單化;面向對象的簡單易懂的Script語言,類似于VisualBasic,提供了許多針對行為研究的增強命令,為編程提供了靈活性,可以幫助實現(xiàn)更加靈活全面的實驗范式,并提供了E-Prime的擴展空間;擴展的數(shù)據(jù)分析和導出系統(tǒng);數(shù)據(jù)檢驗核對功能;實驗生成向導。第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。1.其他常用于心理實驗設計的實驗生成系統(tǒng)。

●DMDX

●SuperLab●Presentation

●Stim●Inquist第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。2.其他常用于心理實驗設計的實驗生成系統(tǒng)與E-Prime的比較。

●E-Prime采用面向對象(“對象”即為我們實驗的組成部分)的設計方式，并通過對對象屬性的設置達到對實驗的控制。實驗的設計所見即所得，操作相當方便、簡單易學。1）實驗設計的理念上。第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。2.其他常用于心理實驗設計的實驗生成系統(tǒng)與E-Prime的比較。

●DMDX、SuperLab等軟件則是通過調用承載著各種信息（包括各種刺激及刺激的相關屬性）的控制文件來達到呈現(xiàn)刺激和控制實驗。如DMDX是通過調用RTF格式的文件來運行實驗。1）實驗設計的理念上。第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。2.其他常用于心理實驗設計的實驗生成系統(tǒng)與E-Prime的比較。

●E-Prime采用結構化的方式設計實驗。E-Prime用SessionProc對象把實驗運行的前后順序連接起來，實驗程序結構流程圖一目了然，先呈現(xiàn)什么后呈現(xiàn)甚么，實驗有那些組成成分，有哪些程序模塊(如練習模塊、實驗模塊、分實驗模塊等)也一目了然。

DMDX、SuperLab等軟件則不是采用結構化的設計方式而采用調用文件的形式，實驗者看不見實驗流程及細節(jié)，不易把握對實驗的控制與理解。1）實驗設計的理念上。第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四練習階段的“學習模塊”練習階段的“測試模塊”練習階段的“再認模塊”接下來未能呈現(xiàn)的實驗過程則是實驗階段的“學習模塊”、“測試模塊”和“再認模塊”第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。2.其他常用于心理實驗設計的實驗生成系統(tǒng)與E-Prime的比較。

●E-Prime對刺激的呈現(xiàn)時間與屏幕的刷新時間同步，能精確控制刺激的呈現(xiàn)時間。同時，E-Prime為刺激呈現(xiàn)和反應數(shù)據(jù)提供了OnsetTime、OffsetTime、OnsetDelay、等諸多指標來考驗所記錄數(shù)據(jù)的精確性。還可通過PreRelease功能進一步控制刺激呈現(xiàn)的精確時間。

DMDX、SuperLab等軟件則提供RT和對錯信息，無法對可疑數(shù)據(jù)進行查驗；同時他們在處理多重任務時，也沒有提供諸如E-Prime軟件中的那些指標或可行的方法來改善響應的延遲問題。2）時間精度上。第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。2.其他常用于心理實驗設計的實驗生成系統(tǒng)與E-Prime的比較。

●E-Prime的擴充性和兼容性良好，它能提供鍵盤的、語音的、腳踏板的、串口的、并口的和專用接口等諸多的反應方式，能與當今心理學界研究的前沿研究技術如腦電技術、fMRI技術對接，為這些研究技術呈現(xiàn)刺激記錄數(shù)據(jù)。同時E-Prime提供了數(shù)據(jù)的預處理功能，能對實驗記錄的原始數(shù)據(jù)進行預處理，然后可直接導入到Excel或SPSS等統(tǒng)計軟件進行進一步的統(tǒng)計。

DMDX和舊版的SuperLab等軟件則提供可擴展的模塊，不能與腦電技術、fMRI技術和眼動技術進行對接，也沒有數(shù)據(jù)導出接口。3）擴展性與兼容性方面。第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。2.其他常用于心理實驗設計的實驗生成系統(tǒng)與E-Prime的比較。

●E-Prime是由美國PST公司(心理學軟件工具公司)生產(chǎn)的商業(yè)化軟件，有良好的技術服務及相關的升級服務。

DMDX則是自由軟件，在網(wǎng)上可自由下載，在技術支持上就顯得不如E-Prime

。4）技術支持方面。第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四二、E-Prime與其他實驗生成系統(tǒng)的比較。3.E-Prime作為心理實驗生成系統(tǒng)的優(yōu)勢。E-Prime采用面向對象的設計方式，操作方便、簡單易學。E－Prime計時精度高，記錄指標豐富。E－Prime擴充性、兼容性好。E－Prime在技術支持方便。第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四三、E-Prime軟件在教學科研中的應用。1.E－Prime在本科教學中的應用。演示實驗方面：顏色混合實驗演示；似動現(xiàn)象實驗演示；速度知覺實驗演示；瞬時記憶廣度實驗實驗；記憶實驗演示等。綜合性設計性實驗方面：如聽覺選擇反應時實驗；內隱記憶實驗；Stroop效應實驗等。科研課題研究實驗方面畢業(yè)論文實驗方面

——在本科教學中普及E-Prime知識與技能的教育，不僅可以幫助他們順利完成課程教學實驗、課題科研實驗和畢業(yè)實驗，更為最重要的是，為其在未來的研究生教育中培養(yǎng)了扎實的實驗技能與本領。第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四三、E-Prime軟件在教學科研中的應用。2.E－Prime在科學研究中的應用。博碩士研究生教育方面：科研課題實驗、畢業(yè)實驗。教師的科研課題研究實驗方面。各種實驗研究技術中刺激呈現(xiàn)與記錄的指定配套軟件：

ERP技術：如德國BP腦電產(chǎn)品；美國EGI腦電產(chǎn)品

fMRI磁刺激系統(tǒng)：如美國的SAMRTEC公司的SA-90fMRI視覺

/聽覺刺激系統(tǒng)

眼動技術：如加拿大EyeLink產(chǎn)品；德國SMI的的IviewXHi2Speed高速眼動儀；瑞典的Tobii眼動儀等。

——最主要的是，E-Prime作為全球通用的標準化的心理實驗生成系統(tǒng)，用其作實驗程序所生成的論文，審稿人對實驗技術本身和實驗呈現(xiàn)與記錄的精確性不會有任何的質疑。第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四四、如何用E-Prime軟件做心理學的實驗設計？1.E－Prime軟件介紹。E-Prime：設計：PsychologySoftwareTools,Inc.LearningResearchandDevelopmentCenter,UniversityofPittsburgh網(wǎng)址：第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime軟件介紹：程序目錄清單及功能程序界面E-Object（對象、控件）及其功能第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四程序界面：Generate：編譯。生成腳本文件，以便脫離設計環(huán)境，可以單獨運行。SingleUserSystem

：$695.00NetworkLicense

：$796(

perconcurrentseat)Run：運行。在設計環(huán)境下運行所設計好的程序或運行生成的腳本文件。第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Object（對象、控件）及其功能顯示單幅圖片寫入控制實驗程序代碼標簽(路牌)：指引程序運行的方向存放實驗過程和實驗材料及材料屬性實驗流程：實驗隨時間運行的流程線可以同時呈現(xiàn)文本、圖片和聲音三種格式的控件第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Object（對象、控件）及其功能顯示文本材料延長前一對象的呈現(xiàn)過程。調用一段子程序，尤其是一系列實驗都用得到的同一過程。播放語音反應反饋TheWaitobjectmayalsobeusedtocollectaresponsewithoutrequiringtheoverheadofanobjectpresentingastimulus(e.g.,TextDisplay,SoundOut,etc.).第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計理念：E－Prime實驗設計的過程，就是把整個實驗分解成一系列對象組成，通過設置對象的相關屬性來控制實驗，達到了完成實驗的目的。正是由于復雜的實驗控制或實驗過程可以通過對象的屬性來設置，避免了復雜的程序編寫過程，從而使E－Prime實驗設計變得簡單，易學。第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四舉“注意線索技術范式實驗”來說明

E-Prime的設計理念及其簡單易用性。

如“注意線索技術”中的線索的呈現(xiàn)時間、線索的顏色、探測詞的顏色和帶不帶下劃線等屬性的變化，都是通過設置屬性調用“字段”的方式實現(xiàn)變化。第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四用E-Prime進行實驗設計的步驟第一步：畫出實驗流程圖第二步：新建目錄，存儲本實驗程序的相關文件第三步：在總過程中建立指導語(Slide控件)第四步：用ListObject指定和生成流程圖中的核心實驗過程第五步：在ListObject輸入刺激材料第六步：在Coreexperimentalprocedure過程中創(chuàng)建實驗各個組成部分，并設置相應的呈現(xiàn)時間、響應方式、需要記錄的數(shù)據(jù)等實驗控制的五個要素第七步：在總過程(SessionProc)中創(chuàng)建結語第八步：運行、調試和修改實驗程序（多次）直至符合實驗第九步：修改指導語，定稿。編譯程序生成腳本文件，copy中文材料。運行實驗第十步：查看結果，合并數(shù)據(jù)，提取數(shù)據(jù)第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四3.E-Prime實驗設計：設計前準備－－畫出實驗流程圖(核心實驗流程圖)1.2.前面：指導語后面：實驗完畢，感謝語第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四Coreexperimentalprocedure（最小、可重復）

——isaminimal,repetitiveportionofanexperimentalinwhichdifferentconditionsareselected,stimuliarepresented,andthesubjectresponds.E-PrimeE-Prime實驗設計：設計前準備－－畫出實驗流程圖一個完整的實驗TrialBlock第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計：用E-Prime進行實驗設計實驗示例：詞匯判斷實驗

判斷屏幕出現(xiàn)的一串字符是否為單詞(Word)，若為單詞(Word)請按“J”鍵，若不是單詞(NonWord),請按“j”鍵.第一步：畫出實驗流程圖條件刺激答案wordcatjnonwordJopfwordJobj第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四用E-Prime進行實驗設計的步驟第一步：畫出實驗流程圖第二步：新建目錄，存儲本實驗程序的相關文件第三步：在總過程中建立指導語(Slide控件)第四步：用ListObject指定和生成流程圖中的核心實驗過程第五步：在ListObject輸入刺激材料第六步：在Coreexperimentalprocedure過程中創(chuàng)建實驗各個組成部分，并設置相應的呈現(xiàn)時間、響應方式、需要記錄的數(shù)據(jù)等實驗控制的五個要素第七步：在總過程(SessionProc)中創(chuàng)建結語第八步：運行、調試和修改實驗程序（多次）直至符合實驗第九步：修改指導語，定稿。編譯程序生成腳本文件，copy中文材料。運行實驗第十步：查看結果，合并數(shù)據(jù)，提取數(shù)據(jù)第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計：實驗的運行編譯：把在E-Studio中設計調試好的實驗，進行編譯,生成同名的腳本文件。腳本文件：腳本文件中的英文材料替換成中文后，把腳本文件拷入到需要實驗的計算機上（該機器必須裝有E－Prime環(huán)境（E-Run）），或單機或共享使用，即可運行實驗。共享的問題：選一臺或多臺計算機為主機，新建文件夾copy上你的腳本文件，按右鍵共享該文件夾。其余計算機（不再需要copy腳本文件）在網(wǎng)上鄰居查找到主機，打開腳本文件運行即可，做完實驗后各臺計算機上的數(shù)據(jù)會自動傳送到主機上（注意各臺計算機上的被試編號不要重復，否則會導致文件覆蓋）。第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計：課堂練習－啟動效應實驗設計

實驗指導語(實驗過程)：

首先在計算機的屏幕中心會出現(xiàn)一個注視點“＋”，表示實驗的開始，然后屏幕中心會出現(xiàn)一個漢字，這個漢字消失后，計算機屏幕中心又會出現(xiàn)一對漢字，這時請你判斷，這兩個漢字（在語義上）是否有聯(lián)系，并作出反應，如有聯(lián)系，請按“K”鍵，如無聯(lián)系，請按“D”鍵。要求：在準確的前提下，盡快按鍵。

實驗材料：序號啟動詞詞對之一詞對之二答案水平1市省縣KYY2市省層dYN3巾省縣KNY4巾省層dNN第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計：練習模塊的制作

練習模塊與真實驗模塊的過程是一樣的，只不過是實驗材料不同而已。因此，只要設計好了實驗過程，COPY一份，就成了練習模塊或真實驗模塊。

制作：1.View菜單Browser，拷貝核心過程部分。

2.把剛拷貝的核心過程部分從非引用狀態(tài)拖到主過程中，修改其中的實驗材料，即可制成練習與實驗兩個模塊。

3.設計（插入）一個Inline，提示是否需要繼續(xù)練習還是可以進入實驗。該部分程序可以共享。第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計：腳本文件的修改和利用

更換腳本文件中的材料，即可做另一水平實驗或另一分實驗。

制作：把excel中的新材料直接粘貼取代。

常需要更改的地方

1.刺激數(shù)量：samples(?)2.實驗名稱：ebContext.SetAttrib"Experiment","exp3a1"第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime數(shù)據(jù)處理：E-DataAid打開數(shù)據(jù)E-Merge合并數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字段的篩選數(shù)據(jù)的導出

把同一實驗數(shù)據(jù)copy到同一目錄

合并生成一新的數(shù)據(jù)文件

選擇所需的字段，copy到excel或spss中。第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計：變化的內容設計理念：在實驗程序設計中，只要是變化的內容（包括刺激或刺激物的屬性），都通過調用“字段”的方式來實現(xiàn)。即這個屬性的相關內容必須輸入到list中。如“注意線索技術”中的線索的呈現(xiàn)時間、線索的顏色、探測詞的顏色和帶不帶下劃線等屬性的變化，都是通過設置屬性調用“字段”的方式實現(xiàn)變化的。第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

按心理實驗程序的結構和核心實驗過程設計的復雜性，可把心理實驗程序歸屬以下幾種模式進行設計：

單一模式(圖1)

并聯(lián)模式(圖2)

串連模式(圖3)

（循環(huán)模式）E-Prime實驗設計的幾種模式：

分支模式(圖4)

（平衡模式）相嵌模式(圖5)第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

單一模式是最為簡單的心理實驗設計模式，如右圖所示。單一模式由一個存儲實驗材料及相關控制的List和一個核心實驗過程CEP組成。如詞匯判斷的實驗、啟動效應實驗都是單一模式的實驗設計。

單一模式E-Prime實驗設計的幾種模式：第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計的幾種模式：

并聯(lián)模式如右圖所示。該模式的實驗設計由兩個或多個存儲不同實驗材料及相關控制的List和兩個或多個不同核心實驗過程CEP組成，各個過程組成并聯(lián)關系。如信號檢測實驗就屬并聯(lián)模式的實驗設計。List1和CEP1完成學習階段的任務，List2和CEP2完成測試階段的任務。

并聯(lián)模式第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四并聯(lián)模式：

信號檢測實驗E-Prime實驗設計的幾種模式：

第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

該模式的實驗設計也由兩個存儲不同實驗材料及相關控制的List和兩個不同核心實驗過程CEP組成，兩個過程成循環(huán)串聯(lián)關系。如個性判斷實驗就屬串聯(lián)模式的實驗設計。該實驗要求對30個人物作50種個性的有無判斷。List1用來存儲30個人物及其相關信息，CEP1用來呈現(xiàn)注視點及人物出場介紹。List2用來存放50種個性，CEP2即用來完成個性的有無判斷。由于每個人物都須進行50種個性判斷，完成后另一個人物出場進行50次判斷，依次循環(huán)，因此，該模式設計也稱作循環(huán)模式設計

。

串聯(lián)模式E-Prime實驗設計的幾種模式:第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計的幾種模式：串聯(lián)模式：性格判斷第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

相嵌模式如右圖所示。該模式的實驗設計至少有三個存儲不同實驗材料及相關控制的List和一個核心實驗過程CEP組成，兩個存放著不同實驗材料和控制的list1和list2相嵌在總的List中，CEP調用List中的材料和控制，而List即調用list1和list2的材料與控制。該模式的設計比較適合較為復雜的實驗設計，特別是刺激材料和顏色、方位、大小等屬性或變量都需要完全隨機化結合的實驗設計。

相嵌模式E-Prime實驗設計的幾種模式：第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四E-Prime實驗設計的幾種模式：