1、心理实验设计与技术,曾 祥 炎 华南师范大学教科院心理学系,第 一讲,心理学实验程序的构成与制作,实验程序设计概述 实验控制五要素 实验程序的构成、功能及制作 实验过程 实验类型 实验程序设计的五种模式,心理学实验程序的构成与制作,实验程序如何设计,?,要进行心理实验程序的设计，首先要明确该实验各个组成部分，依据实验运行的时间顺序画出实验运行流程图，明确和设计好各部分的实验控制要素，使实验程序结构化、流程化，模式化，具有可操作性。,1. 结构化（程序的构成）：实验程序具有结构性，是由一部分一部分的实验单元组成的，每个单元完成独立又相互联系的功能。组成心理实验程序各个成分通常有以下几个部分：,一
2、、心理实验程序设计概述,指导语(Instruction)注视点(Fixation)刺激界面(Stimulus)探测线索(Probecueing)探测界面(Probe),反馈(Feedback)刺激间隔(ISI、SOA、Interval)实验缓冲(BufferInterval)结语(ExpEnd)掩蔽(Mask)其他, 以上的各个部分都是实验程序呈现的一个界面，一个界面消失，接着呈现另一个界面（另一个组成部份） ,指导语(Instruction)注视点(Fixation)刺激界面(Stimulus)探测线索(Probecueing)探测界面(Probe)反馈(Feedback)刺激间隔(ISI、
3、SOA、Interval)实验缓冲(BufferInterval)结语(ExpEnd)掩蔽(Mask)其他,1. 结构化（程序的构成）：,一、心理实验程序设计概述,2、流程化（实验运行流程图）：组成实验程序的各部份的运作符合一定的时间顺序，随着实验的运行逐步完成各部份的功能。把实验程序的各部分按实验运行的先后顺序进行描绘即可画出实验流程图。,一、心理实验程序设计概述,2、流程化（实验运行流程图）：,一、心理实验程序设计概述,实验结构流程图是实验设计的蓝本，使实验程序的设计变得有纲可循，有本可依，具有可操作性。实验程序的设计正是通过勾勒出的流程图按实验运行的顺序，对各部分逐一加以设计和制作，并对
4、各部分的控制进行设置，使实验符合要求。 这是实验设计的开始，也是与程序设计人员进行沟通的桥梁。,一、心理实验程序设计概述,3、模式化（实验控制的五个要素）：,组成心理实验程序各个部分能顺利地完成实验的功能，依赖于对各个组成部份的有效控制 。通常，对各个界面的控制包括如下五个方面（我们称之为程序控制“五要素”）：,呈现时间呈现方式呈现格式反应方式数据收集,1. 呈现时间（Duration）,一个界面呈现在被试面前的停留时间。 有长至几分钟（如探测界面的等待反应），有短至几十毫秒（如瞬时记忆实验中刺激呈现界面50ms）不等。,说明,二、实验控制的五个要素,1. 呈现时间（Duration）,形式,
5、二、实验控制的五个要素,1）. 固定时间：界面的呈现时间在整个实验运行过程中始终一致。如注视点的呈现时间为800ms。（设置：Duration800/500ms）2）. 变化时间：界面的呈现时间在整个实验运行过程中会随条件的变化而变化。如注意线索技术方式中线索的呈现时间有500ms、1000ms和1500ms三种变化 。（设置：调用“字段/变量” or 调用“数组”）3）. 无限时间：界面的呈现时间是无限的，只要被试没有作出按键或反应之前，界面一直都在呈现。如指导语的呈现时间即是无限的，因为实验者要求被试必须看清楚指导语后方能按键进行练习或实验。（设置： Duration-1 or infin
6、ite）,2. 呈现方式（Mode）,说明,二、实验控制的五个要素,一个界面在被试面前呈现完毕后将怎样消失。,形式自动消失、按键消失、反应消失、自动反应1）.自动消失：呈现时间到点后即自动消失该界面。如注视点呈现800ms后即自动消失。（设置呈现时间即可）2）.按键消失：按键后该界面才消失。如移动窗口技术中的文章阅读界面，按空格键后前一句消失，后一句呈现。（呈现时间按键设置，呈现时间：无限）,2. 呈现方式（Mode）,二、实验控制的五个要素,形式3）.反应消失：在探测界面中采用的一种形式。必须作出某种反应后该界面才消失，否则将继续呈现，直到被试反应为止。 （呈现时间按键设置，呈现时间：无限(
7、infinite)）4）.自动反应：在探测界面中采用的一种形式。被试在规定的呈现时间(如3秒)内，没有作出反应，则该界面自动消失；如果在规定的呈现时间内一旦作出了反应，该界面也消失。 （呈现时间按键设置，呈现时间：固定值，如3s）,3. 呈现格式（Format）,二、实验控制的五个要素,一个界面中的各信息（包括刺激和非刺激等）设置成怎样的格式。,说明,形式1）大小、颜色等刺激物的物理属性： 字符型材料: 字体、大小、前景及背景颜色、粗斜体、是否 带下划线等属性； 图片材料: 尺寸大小、文件大小、图片的亮度、饱和度、色调、灰度和对比度等属性； 听觉材料: 声音的频率、振幅和波形， 在录音制作和播
8、放时必须考虑声音的采样频率、量化位数和声道数等属性以及声音的长短。,3. 呈现格式（Format）,二、实验控制的五个要素,形式2）位置：刺激物在电脑屏幕中或被试视野中的位置（中央、中央的上、下、左、右）。3）边框：主要是图片信息是否要加上边框及边框的颜色等。,4. 反应方式（Response）,二、实验控制的五个要素,在探测界面被试将怎样对刺激作出反应。,说明,形式键盘反应、语音反应、外接按键反应、脚踏板反应1）键盘反应字母键、数字键、功能键。2）语音反应通过麦克风进行反应.3）外接按键反应外接键盘的按键。如脑电实验中的专门按键。4）脚踏板反应用脚踩踏脚踏板进行反应。如DMaster系统中的
9、脚踏板。,5. 数据收集（Datalogging）,二、实验控制的五个要素,说明,在探测界面将要设置收集哪些数据。,形式1.反应时（RT）2.正确与错误（ACC：accuracy）如，探测正确:probe.acc3.被试的反应(RESP：response)被试的实际按键或被试语音反应中的口头报告内容。,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,指导语(Instruction)注视点(Fixation)刺激界面(Stimulus)探测线索(Probecueing)探测界面(Probe)反馈(Feedback)刺激间隔(ISI、SOA、Interval)实验缓冲(BufferInterval)结语(E
10、xpEnd)掩蔽(Mask)其他,主要用于告诉被试实验将怎样进行的，该作怎样反应。,作用,实验控制,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,呈现时间： 无限呈现方式： 按键消失(不是反应消失，反应的话要收集数据)避免按空格键消失（太大了）。最好用q键。呈现格式： 图片、可以加框加以美化。不管用哪一种程序设计实验，最好都用图片格式的指 导语。反应方式： q键数据收集： 无,指导语（Instruction）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,指导语（Instruction）,制作,1.word排好版(如1.5倍行距，5号字)。 2.打印屏幕：按PrtScr键，即把屏幕内容复制下来。 3.将屏幕粘
11、贴到“画图”程序：打开windows“画图”程序，“编辑”菜单中的粘贴。 4.用矩形框选好指导语，存盘：存为.bmp或.jpg格式。 5.用SlideObject制作指导语窗体(E-Prime设计)。,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,指导语（Instruction）,注意问题,1.人性化：口气不要太生硬，要和蔼、柔软，亲和力强。 2.简约化：指导语要简洁、易懂；条理清晰，事项明确。不必要的话语考虑删除. 3.可操作性：要交待清楚整个实验流程，先出现什么，后出现什么，被试怎样反应，及注意事项。 4.定稿：实验指导语的最后定稿是在整个实验程序设计完成后才定稿。,三、心理实验程序构成的各界面及
12、其制作,指导语（Instruction）,注意问题,通过醒目的符号（注视点），用于提醒被试开始集中精神注视屏幕，不要分散注意，实验材料即刻呈现。,作用,实验控制,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,呈现时间： 500800ms呈现方式： 自动消失呈现格式： (或者 *） 、红色、34号字体以上（跟实验材料字号相同）反应方式： 无数据收集： 无,注视点（Fixation）,用来呈现实验材料。如篇章阅读实验（移动窗口技术）中的每个句子呈现的界面就是刺激界面；启动效应中的启动词呈现的界面也属于刺激界面。这一类界面不要求被试作按键反应，但有的实验要求被试按键进行刺激的变换或界面的变换。在一个实验中可
13、能会有一个或多个刺激界面。,作用,实验控制,呈现时间： 根据实验的要求确定（固定时间or变化时间）呈现方式： 自动消失 or 按键消失呈现格式： 根据实验的要求确定反应方式： 无数据收集： 根据实验的要求确定,刺激界面（Stimulus）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,作用有两点：一、反应的心向准备。用于提示被试，接下来的界面需要被试根据指导语的要求进行按键反应，要求被试做好充分的心向准备。二、去习惯化影响。去除在刺激界面中的按键习惯，在探测线索界面中停止按键，提示或告知被试，接下来的界面需要被试根据指导语的要求进行按键反应。如移动窗口技术实验范式中，实验通常设计成被试通过按空格键来阅
14、读实验段落或故事情节中的每个句子，每按一次空格键当前句子消失，新的句子呈现，段落或故事情节阅读完毕后要求被试进行对探测句的理解。若是在阅读界面和探测界面之间没有探测线索界面，由于阅读材料与探测材料的相似性，被试会误以为探测句也是阅读材料，而同样使用空格键进行阅读，造成反应错误或延误。,作用,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,探测线索（ProbeCueing）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,探测线索（ProbeCueing）,内容与形式,文字形式： 直接说明,符号形式： “?” or “*” 等符号提示,常设置成红色。,语音形式： “叮”一声的纯音提示。,采用后面两种形式的探测线索时
15、，需要在指导语中向被试交待清楚该界面的作用，呈现时间或按键的规则等信息。,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,探测线索（ProbeCueing）,实验控制,呈现时间： 符号形式为5001000ms。呈现方式： 自动消失 or 按键消失（文字形式）呈现格式： 符号形式为红色反应方式： 无数据收集： 无,用来探测被试的反应和收集反应的数据。,作用,实验控制,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,呈现时间： 根据实验的要求确定(固定时间or无限时间)呈现方式： 自动加反应消失 or 反应消失呈现格式： 根据实验的要求确定反应方式： 键盘反应(KB) or 语音反应(SD) or 其他数据收集： A
16、CC、RT、RESP,探测界面（Probe）,用来对被试的反应作出正确或错误的反馈。对错误的反应作出提醒或警示，对正确的反馈进一步强化。通过反馈，使被试的反应尽可能地符合实验的反应规则和实验要求。,作用,内容与形式,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,正确与错误： 给出被试反应的正确与错误信息反 应 时间： 给出正确或错误反应的时间累计正确率： 给出累计正确率其 他： 如反应太快或太慢信息等应根据实验的要求确定需要呈现的反馈内容包括哪些,并确定采用文字型、图片型、语音型等何种形式表达。,反馈界面（FeedBack）,实验控制,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,呈现时间： 10002000
17、ms（默认ms）呈现方式： 自动消失 or 按键消失呈现格式： 如错误信息为红色，正确信息为蓝色等反应方式： 无数据收集： 无,应用：主要在练习模块中应用地较多。实验模块中应用的较少。,反馈界面（FeedBack）,按实验的需求，用来延迟下一界面（刺激或目标）的出现。,作用,内容与形式,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,为空白刺激或一段空白过渡，即为空屏。ISI：从前一个刺激的止点到后一个刺激的的起点。SOA：从前一个刺激的起点到后一个刺激的的起点。Interval：刺激与目标、目标与其他界面间的间隔，而非刺激与刺激间的间隔。,刺激间隔（ISI、SOA、Interval）,实验控制,呈现时
18、间： 根据实验的需求确定呈现方式： 自动消失呈现格式： 无反应方式： 无数据收集： 无,刺激间隔（ISI、SOA、Interval）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,被试反应之后，延迟下一刺激（或界面）的呈现，使整个实验过程变得舒缓而流畅，被试不会因此而感到急促、应接不暇，感到喘不过气来，而能较好地适应实验过程，配合实验。,作用,实验缓冲（ BufferInterval ）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,反馈也是一种实验缓冲。,内容与形式,为空白刺激或一段空白过渡，即为空屏。它与刺激间隔（刺激与刺激间的间隔空隙或刺激与探测间的空白间隙）测内容都为空白刺激，但位置和作用都不一样。刺
19、激间隔是在一次trial中的中间位置，可能有一个或多个，它是实验要求中不可或缺的。而实验缓冲放在一次trial的末尾位置，只有一个，实验中不一定要求存在，只是起到美化和修饰实验过程作用。,实验缓冲（ BufferInterval ）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,实验控制,呈现时间： 5001200ms呈现方式： 自动消失呈现格式： 无（空白刺激）反应方式： 无数据收集： 无,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,实验缓冲（ BufferInterval ）,用来告知被试实验完毕，并感谢被试的参与。,作用,实验控制,呈现时间： 1000ms呈现方式： 自动消失呈现格式： 图片反应方式：
20、 无数据收集： 无,结语界面（ExpEnd）,文字或图片形式，内容可为“实验完毕。谢谢你的参与！”。,内容与形式,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,常在启动效应实验和记忆实验中出现，用来屏蔽、干扰或分散启动词的注意效果或消除刺激的感觉记忆。,作用,内容与形式,需要根据实验的需求，确定掩蔽刺激的内容与材料，常常是与实验刺激材料相似或易混淆的材料。在记忆实验中，掩蔽界面的内容常常是一串星号“*”。,掩蔽（Mask）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,控制,呈现时间： 根据实验的需求确定呈现方式： 自动消失 or 按键消失呈现格式： 根据实验的需求确定反应方式： 无数据收集： 无,掩蔽（Ma
21、sk）,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,随着实验方法与技术不断完善与发展，每种实验范式都有其独特性。因此，每种实验范式的构成也不一样，都有其独特有的组成界面，其过程的控制也应根据实验要求进行设置。如篇章阅读实验中，要求出现篇章信息的界面，如“第 5 篇”等。,其他界面,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,小结,三、心理实验程序构成的各界面及其制作,实验从开始到结束的过程都是实验过程。实验过程有两种形式：一是全（总）过程，一是核心实验过程。,全过程（ Procedure 、SessionProc）实验从开始到结束的过程就是实验的全过程。核心实验过程(CEP,Core Experiment
22、al Procedure) 一个刺激单元能够运作完成的、最小的、可重复的实验程序组成过程。一个刺激在核心实验过程运行完成即完成一次Trial，多少个刺激就运行多少次核心实验过程。在这个过程中，刺激得以呈现、反应得以收集。实验设计的关键在于“核心实验过程”的设计。在E-Prime实验设计中，核心实验过程是由“List”控件来生成和制定的。,四、心理实验过程（Procedure）,全过程 一个BLOCK,核心过程 CEP,Trial,四、心理实验过程（Procedure）,核心过程,核心过程,全过程,四、心理实验过程（Procedure）,从实验程序设计的过程来分，心理实验又分为单一实验和复合实验
23、两种类型。,单一实验整个实验是由一个核心实验过程组成，被试完成一个实 验任务即实验结束。被试间实验设计通常采用这种结构的实验。复合实验整个实验是由几个核心实验(或分实验)过程（CEP）组成，被试必须完成所有的分实验任务才能结束实验。被使内实验设计通常采用这种结构的实验。,五、心理实验类型（Type）,单一实验,Trial,Block Session,五、心理实验类型（Type）,复合实验,五、心理实验类型（Type）,六、心理实验设计模式（Mode）,按心理实验程序的结构和核心实验过程设计的复杂性，可把心理实验程序归属以下几种模式进行设计：,单一模式 (图1)并联模式 (图2)串连模式 (图3
24、)（循环模式）,分支模式 (图4)（平衡模式）相嵌模式 (图5),单一模式是最为简单的心理实验设计模式，如右图所示。单一模式由一个存储实验材料及相关控制的List和一个核心实验过程CEP组成。如词汇判断的实验、启动效应实验都是单一模式的实验设计。,单一模式,六、心理实验设计模式（Mode）,并联模式如右图所示。该模式的实验设计由两个或多个存储不同实验材料及相关控制的List和两个或多个不同核心实验过程CEP组成，各个过程组成并联关系。如信号检测实验就属并联模式的实验设计。List1和CEP1完成学习阶段的任务，List2和CEP2完成测试阶段的任务。,并联模式,六、心理实验设计模式（Mode）
25、,该模式的实验设计也由两个存储不同实验材料及相关控制的List和两个不同核心实验过程CEP组成，两个过程成循环串联关系。如个性判断实验就属串联模式的实验设计。该实验要求对30个人物作50种个性的有无判断。List1用来存储30个人物及其相关信息， CEP1用来呈现注视点及人物出场介绍。List2用来存放50种个性，CEP2即用来完成个性的有无判断。由于每个人物都须进行50种个性判断，完成后另一个人物出场进行50次判断，依次循环，因此，该模式设计也称作循环模式设计 。,串联模式,六、心理实验设计模式（Mode）,相嵌模式如右图所示。该模式的实验设计至少有三个存储不同实验材料及相关控制的List和
26、一个核心实验过程CEP组成，两个存放着不同实验材料和控制的list1和list2相嵌在总的List中，CEP调用List中的材料和控制，而List即调用list1和list2的材料与控制。该模式的设计比较适合较为复杂的实验设计，特别是刺激材料和颜色、方位、大小等属性或变量都需要完全随机化结合的实验设计。,相嵌模式,六、心理实验设计模式（Mode）,如： “不同语系对图片认知的影响实验” 就可用此模式的实验设计。该实验过程是在电脑屏幕上随机呈现四个图片，电脑同时发出图片中某一物品的名称的普通话或白话的文字和声音，要求被试选择该图片的代码。该实验要求20个目标图片随机呈现，并随机搭配10个干扰图片
27、中的3个，目标在屏幕中的位置（左上，右上，左下，右下）要求随机呈现。该实验有三种随机或随机搭配要求，属控制复杂的实验。实验设计时，将20个目标刺激放置与list1中，随机抽取，10个干扰刺激放list2中，随机选取，目标在屏幕中的位置均衡人工安排在List中，实验时随机选取 。,相嵌模式,六、心理实验设计模式（Mode）,分支模式(Counterbalance)： 条件分支或平衡的实验,六、心理实验设计模式（Mode）,如右图所示。该模式的实验设计有三个存储不同实验材料及相关控制的List和一个核心实验过程CEP组成，list1存放各种条件信息；list2存放运行信息，list21和list2
28、2存放各种条件的刺激，并相嵌在List2中，CEP调用选中条件的的材料和控制。,如，被试内设计有四种实验条件(即有四种实验材料)，为了消除顺序效应，条件间的顺序达到平衡，即四种条件必须随机安排。又如，有十种实验材料，每个被试只随机抽取5种实验材料进行实验。这两种类型的实验即必须用分支(循环)模式的进行设计。,分支模式(Counterbalance)： 条件分支或平衡的实验,六、心理实验设计模式（Mode）,该模式的设计是串连模式和相嵌模式的混合设计,就是指包含对实验材料（即刺激）的物理属性等在内的实验控制“五要素”的相关设置。由通过类似电子表格形式的各个字段（即属性等）进行赋值来设置。,相关控制,
