心理实验设计与技术

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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实验教学中心,第 一讲,心理学实验程序的构成与制作,心理实验设计与技术,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。,一、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(Probec

2、ueing)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、SOA、Interval)实验缓冲(BufferInterval)结语(ExpEnd)掩蔽(Mask)其他,1. 结构化（程序的构成

3、）：,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

4、（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,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：Dur

5、ation800/500ms）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 infinite）,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

6、、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(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

7、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；,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： 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；,演示一： 注意看请图片

8、的内容,演示二： 注意看请图片的内容,图片材料考虑参数,图片的尺寸（长、宽）大小要尽可能地保持统一。这样，被试不会因为图片的尺寸大小显著的变化，而分散了对图片内容的注意和加工。1、在同一界面上同时呈现多个图片时，图片的尺寸大 小必须一致。2、界面只呈现一个图片时，图片的尺寸大小也要尽可 能地保持同一。在不能求得一致的条件下相差应不能太显殊为原则。,图片的尺寸与文件大小,3. 呈现格式（Format）,图片文件的大小在保证图片清晰的前提下，文件越小越好。因为实验程序每呈现一幅图片，都是要把图片从硬盘里头读到内存，再到显卡显存，最后呈现出来。文件越大，调用所花的时间就越长。图片文件大小的考虑因素：

9、1、尺寸因素：相同条件下，图片的尺寸越小，文件越小。 2、分辨率因素：分辨率越大，图片文件的大小越大。,3. 呈现格式（Format）,图片材料考虑参数,图片的尺寸与文件大小,色相色相是指色彩的相貌，能够比较确切地表示某种颜色色别的名称，实际是具体的色彩，如：红、绿、蓝、黄等，这是颜色最基本的性质和突出的特点。色相也可称色调，可以用波长来表示的不同色调。它是区别一种物质色彩的名称，如：红、黄、蓝等及相互混调的色彩（如：红+黄=橙，蓝+红=紫等）色调色调是指色彩原色的明暗。如RGB模式下色彩原色为红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)，色调的调整是指这3种原色明暗度的调整。每种原色的调整范围是从02

10、55，共256种色调。,彩色图片的考虑参数,色相(色调)、饱和度、明度、亮度、对比度,3. 呈现格式（Format）,图片材料考虑参数,饱和度是指物体颜色的彩度或色彩纯度。饱和度低色彩淡，反之则浓。同一色调越亮或越暗，则越不纯。明度同一物体因受光不同会产生明度上的变化，也可指各种纯正的色彩相互比较所产生的明暗差别，如黄色明度最高，显得最亮，其次是橙色、绿色；再其次是红、蓝；紫色明度最低，显得最暗,彩色图片的考虑参数,色相(色调)、饱和度、明度、亮度、对比度,3. 呈现格式（Format）,图片材料考虑参数,亮度是一幅图像中明暗程度的平衡。它决定的是明暗色调的强度。对比度表示图像中最亮的色调和最

11、暗的色调之间的差异范围，它决定明暗层次的数目。,彩色图片的考虑参数,色相(色调)、饱和度、明度、亮度、对比度,3. 呈现格式（Format）,图片材料考虑参数,-100 -50 -20 0 20 50 100,饱和度 变化,明度 变化,对比度 变化,亮度 变化,亮度的变化：由小到大变化。决定明暗色调的强度。,对比度的变化：由小到大变化。决定明暗层次的数目。,图片参数的考虑：当这些参数不成为自变量的因素时，应尽可能地保持一致，尤其是在认知神经科学采用的脑电实验中，这些因素必须保持一致，否则会产生额外的诱发电位。当某个或某些参数成为自变量因素时，其他参数要保持恒定。 ,3. 呈现格式（Format

12、）,图片材料考虑参数,3. 呈现格式（Format）,二、实验控制的五个要素,形式1）大小、颜色等刺激物的物理属性： 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.声音材料的制作,2）数字音频信号的制作,数字音频信号通过电脑录音进行制作。进行电脑录音需要考虑和设置三个参数。,3.声音材料的制作,2）数字音频信号的制作,数字音频信号质量与数量。,一份钟声音信息得数据量,3. 呈现格式（Format）,二、实验控制的五个要素,形式2）位置：刺

13、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

14、.正确与错误（ACC：accuracy）3.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(ExpEnd)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

15、失避免按空格键消失。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

16、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。在一个实验中可能会有一个或多个刺激界面。,