E-Prime在心理学实验中的应用 曾祥炎

曾祥炎 2010-11-22

(曾祥炎)E-Prime在心理学实验中的应用

1 引 言

心理学是研究人类自身奥秘的科学，是研究人的心理现象发生、发展规律的科学。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，成为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。实验法是指在观察和调查的基础上，对研究的某些变量进行操纵或控制，创设一定的情景，以探求心理现象的原因、发展规律的研究方法。对变量的控制和对因果关系的揭示是实验法的基本目标。现今，随着计算

机技术的高度精密发展，绝大部分心理学实验都移植到计算机上进行，并且，计算机化的心理实验也正朝着标准化方向发展。

2 心理实验的计算机化

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。20世纪90年代以来，随着计算机技术的高速发展，现代计算机技术和高科技医学技术的发展为现代心理学实验研究提供了新的研究方法和技术手段。计算机的优势在于它对各种控制的精确性和严密性，心理学实验研究仪器正不断地通过计算机由单一的设备向多种设备联机使用来对心理学实验的全过程进行严格与高效率控制的形势发展。如，在认知层面的实验研究，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和数据的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。在行为层面的研究中，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，如目前常用的功能磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging， FMRI)、事件相关脑电位(Event related brain poten—tials，ERP)、脑磁图(Magnetoencephalography， MEG)等仪器也无不都是通过计算机来精确呈现刺激和采集数据。

3 心理实验生成系统的标准化

时至今日，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。在心理学研究方面主要是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统计处理。心理实验的计算机化在早期大多都使用C语言、Pascal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。这些语言存在着不可避免的缺陷。 (1)在Windows系统下，多数是非系统级编程，时间精度不够，误差较大；也存在在Windows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。(2)各种编程语言之间相互不兼容，导致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。(3)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。(4)编程人员大多为非心理学专业知识背景，难于真正理解实验研究人员的意图，同时导致实际的程序与理想的程序存在着一定的差异。这些诸如此类的缺陷给国内的心理学工作者用这些为数众多的编程语言设计实验程序产生的论文，在投寄国外有影响的刊物时受到了审稿人诸多的质疑，为文章的发表造成了一定的障碍。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。全球通用的心理学实验生成系统E—Prime就在这个背景下应运而生。心理实验是一项设计严密的实验，在实验中应排除各种无关变量的影响，对不能排除的因素，在实验中应加以恒定，确保因变量确系由自变量引起，而非其他因素引起的。这是实验法的基本原则。所以，心理实验的标准化不光要求实验生成系统的标准化，还要求尽可能做到实验刺激材料的标准化，如美国国立心理健康研究所(NIMH)编制了3套情绪材料系统包括“国际情绪图片系统”，“国际情绪数码声音系统”，“英语情绪词系统”；北师大认知所编制的《中国情绪刺激材料数据库》，包括中国情感图片系统、中国人情绪面孑L图片系统、中国情感数码声音系统和汉语情感词系统。这些材料都是经过标准化评定的刺激材料，在情绪研究的各种实验中都可以放心使用。

4 心理实验生成系统E．Prime

4．1 E—Prime及其设计方法

E．Prime系统由设计模块E．Studio、脚本程序运行模块E．Run、数据处理模块E．DataAid、数据合并模块E-Merge、数据修复模块E—Recover和扩展编程模块E．Basic等几个模块组成。E．Prime的核心模块E—Studio主要由SessionProc、Procedure、List Slide、TextDisplay、Sound、Image、FeedBack等控件(Object)组成。E—Prime设计实验的方法，就是把心理实验分解成一系列对象(或控件，Ob．ject)组成，并把各个对象按实验运行的时问的顺序分别镶嵌在总过程SessionProc和核心实验过程Pro．cedure中，通过设置对象的相关属性来控制实验，达到完成实验设计的目的。

4．2 E—Prime的优势

在设计理念上，E—Prime采用面向对象(“对象”即为我们实验的各组成部分)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。如图1所示为E—Prime面向对象的实验设计理念。DM—DX、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)的脚本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，如图2所示。

图1 E—Prime设计示意图

图2 DMDX的RTF格式的实验脚本文件举例。

在设计方式上，E．Prime采用结构化的方式设计实验。E-Prime用SessionProc对象把实验的各组成部分按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，先呈现什么后呈现什么，实验有哪些组成成分，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。如罔l所示的实验结构图为E．Prime的结构化设计模式示意图。而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，实验人员看不见实验流程及细节，不容易把握对实验的控制与理解。在时间精度上，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。而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。在扩充性和兼容性方面，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。而DMDX和旧版的SuperLab等软件则没有提供可扩展的模块，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。

4．3 E—Prime的应用

E—Prime在心理学专业本科教学方面上的应用既可用于演示性实验也可用于验证性和综合设计性实验。在演示实验方面可进行颜色混合实验演示，似动现象实验演示，速度知觉实验演示，瞬时记忆广度实验演示，记忆实验演示等。在综合性设计性实验方面可进行如听觉选择反应时实验，内隐记忆实验，Stroop效应实验等。在本科教学中普及EPrime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，更为重要的是，为其在未来的研究生教育中锻炼和培养了扎实的实验技能与研究本领。E-Prime作为全球通用的心理学实验生成系统，在全球范围内应用广泛，它是当今心理学界各种研究技术尤其是前沿研究技术如ERP、fMRI、眼动仪等技术或设备所标配的实验软件。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，用其做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。

4．4 E—Prime的缺陷

E—Prime采用面向对象的、结构化、流程化的设计方式，极大地方便了使用者快速高效地构建自己的实验程序。但E-Prime并不是万能，它不能生成所有的心理学实验研究程序，也有自身的缺陷。(1)E-Prime的实验设计适用于单任务的实验类型，对同时发生的多任务实验类型E．Prime只能采用继时性地处理，而不能同时性地处理。(2)E．Prime用自身的控件及设置对象属性的设计方式不能设计出复杂的心理实验，还需结合E．Prime的Inline控件编写一定的程序语言，才能完成复杂的实验设计。尽管Inline控件的程序语言是最为简单的计算机高级编程语言Basic语言，但对计算机编程知识相对薄弱的心理学专业学生来讲还是有一定的难度。

5 结束语

实验法是心理学研究中最主要的方法。计算机技术的发展促成了心理实验的计算机化，使心理实验能朝统一的、标准化的方向发展。作为全球通用的标准化心理实验生成系统E—Prime，尽管还存在着一些缺陷，但它已能胜任绝大部分的心理学研究工作。因此，掌握好E-Prime的使用对进行心理学的研究有着重要和现实的意义。