E-Prime

实验生成系统

E-Prime是由卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)和匹兹堡大学Pittsburgh学习研究与发展中心、美国PST （心理学软件工具公司，PSYCHOLOGY SOFTWARE TOOLS,INC）联合开发的一套用于计算机化行为研究的实验生成系统。

简介

E-Prime心理学实验操作平台，是一个高等的图形设计环境，涵盖从实验生成到毫秒精度的数据收集与初步分析等功能，提供革命性的新工具，以加速实验发展，E-Prime可以让您在设计实验时，只须选取常用的实验功能图标，然后把图标拖曳到实验程序内，可以在短短的时间，建立复杂的实验程序。

E- Prime是 Experimenter’s Prime (best) 的简称,是实现计算机化行为研究的一个跨平台系统,它与所有的可视化编程语言系统相似,使用类似于 Visual Basic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Visual Basic,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;PsychMate系统提供了实验教学需要的经典实验。

功能: 实验设计、生成、运行、收集数据、编辑和预处理分析数据。

优点: E-Prime能呈现的刺激可以是文本、图像和声音（可以同时呈现三者的任意组合）提供了详细的时间信息和事件细节（包括呈现时间、反应时间的细节），可供进一步分析，有助于了解实际实验运行的时间问题。专门面向心理实验，并针对心理实验的时间精度作了优化。刺激呈现与屏幕刷新同步，精度可达毫秒。相对于传统编程语言，E-Prime易学易用，实验生成快速。

软件含：（1）USB key （2）原文手册 (a)Reference Guide--234 pages；(b)User's Guide--276 pages；(c)Getting Started--100 pages （3）光盘

E- Prime的版本

版本介绍

2013年的版本是2.0。

E- Prime2.0版本有单机版和网络版2种。单机版又分专业版和标准版。专业版的功能支持、售后服务年限和价格不一样，具体功能的不同可以参阅E- Prime网站的相关介绍。

新版本的特性

与E- Prime 1.x版本相比，E- Prime2.0 主要增加了两个E-Object，一个是MovieDisplay 对象，支持动态影像实验材料的播放；一个是SoundIn 对象，支持录音功能，以记录被试口头报告的内容。

此外，2.0版本还有一个重要的改善，就是支持Unicode 和国际字体，这也为中文用户带来了福音和极大的方便。因为之前的版本不支持中文，不能再E- Prime实验设计中直接输入中文，否则存盘时会出错。中文实验材料只能输入在脚本文件中。

实际应用

根据 PST公司2001年的统计,使用 E- Prime的实验室已经超过3000多个,并且正在逐渐增加;使用 E- Prime进行研究的发表文章已经近百篇,此外还有很多研究工作和文章未纳入统计;国内使用 E- Prime的实验室也在迅速增加。

E- Prime实现

Macwhinney等2001 年启动了一个项目叫 STEP(System for the Teaching of Experimental Psychology) 。这个项目提供了各种学习背景下应用 E- Prime的教学材料,以及实验心理学课程建设的教学材料。在 STEP的运作下,许多经典实验用E- Prime实现了计算机化,可以用来进行实验教学,或实际研究的实验参考。这些经典实验近百个,涉及的领域包括感知觉、记忆、注意、心理生理学、心理语言学、工程心理学、发展心理学、社会心理学、认知神经科学等。PST公司的 PsychMate教学系统也提供了21个经典实验,允许学生作为被试进行真实实验来体验实验教学。随着 PST公司发布 E- Prime相关工作列表的公布 ,从中可以看到有许多文章或研究中的实验是采用 E- Prime编制的,涉及的领域包括知觉、注意、记忆、高级认知、认知神经科学、社会心理学和工程心理学等。

E- Prime在国内的应用

中国科学院心理研究所于 2000 年在国内率先引入 E -Prime,在技术中心和公用实验室建设的带动下,成立了 E -Prime学习交流的平台,四年来,许多老师和同学的大部分实验都采用 E- Prime编制。在全国心理学界与心理所的交流下,越来越多的心理学研究机构购买了 E- Prime,如北师大心理学院、中山大学心理系、华中师范大学心理学院、东北师范大学心理系、大连医科大学等。采用 E- Prime的一些研究工作已经在心理学报、心理科学等发表,例如《心理科学》: 2003年05 期的“线索对基本特征刺激加工作用机制研究”《心理学报》, 2003 年 01 期的“汉语同音歧义词歧义消解的过程及其抑制机制”。

E- Prime与实验室建设

实验室建设的一个重要方面是实验室软件或系统的应用。这些系统的应用主要分为教学和研究两个方面。E- Prime应用于实验室教学,在国外已经比较常见,如美国 Carnegie Mellon大学、Pittsburgh大学、Richmond大学、George Mason大学和 Mil2likin大学等。在国内,实验室教学系统仍然主要是传统的心理实验系统,如北大心理系的 PES。随着 E- Prime应用在国内日渐增多,凭借其接近真实实验和强大灵活而又开放的特点,E- Prime在实验室教学方面具有很大的发展空间。E- Prime应用于实验室研究,在国内外已经已经成为很多实验室的必备工具。在国内,中科院心理所公共实验室的建设主要就是围绕 E- Prime进行的,例如实验环境和硬件配备。

实验生成

作为实验生成系统的 E- Prime

简单地说,E- Prime是一个毫秒级精度的心理实验生成系统,针对行为实验做了刺激组织、时间精度等方面的优化,提供了强大而灵活的各种功能。例如,可以呈现文本、图像和声音等刺激及其组合;反应输入设备有键盘、鼠标以及反应盒RBox,也提供声音输入或外接其它设备;提供了与fMRI等外部设备连接的接口,可以进行认知神经科学方面的实验,也专门提供了fMRI研究的工具套装。相对于传统编程语言,E-rime易学易用,可以快速生成实验,大大节省研究人员在实验编程上耗费的时间。

E- Prime作为实验教学系统

传统的心理实验教学系统主要是用来演示实验的,实验室活动经常只是局限于实验的演示。但是,演示实验和真实实验不同,学生只是被动参与者。科学教育的研究者认为演示实验给学生提供的科学视角存在偏差,如果学生具有真实实验的体验,就会对科学和科学研究过程有更好的理解。在认知心理学研究方法或实验心理学课程里,很少有机会进行真实实验。学生接触的多是纸笔任务或不可灵活调整的计算机化教学实验。由于现代的认知心理学实验多是计算机化的,这种状况严重限制了实验教学。除非是少数计算机高手或专业人员,开发更精细复杂的实验就需要花费很长时间。因此,教师通常只有两个选择,让学生做计算机演示实验,或者采取相似的非计算机化实验。但是,这两种方式相对于真实实验有很大缺陷:学生从前人的实验中获益不大,或者因为非计算机化实验的限制太大而无能为力。使用 E- Prime作为实验教学系统,可以避免上述缺点,并且能够更好地达到实验教学的目的。PaychMate系统提供一系列知觉、认知、神经心理学、社会心理学和工程心理学方面的经典实验,由于 E- Prime的逐渐推广,现成的实验资源很丰富。传统实验教学系统中,由于实验设计,如变量控制、因素匹配、反应记录、结果计算等过程都由计算机来操纵完成,学生体会不到实验设计过程本身,很被动,因而实验教学效果受影响。而且,刺激呈现、反应记录、过程控制等变量及其参数设置一般都由专业编程人员完成,限制了实验教学的灵活性。E- Prime作为开放的实验教学系统,允许教师和学生方便地控制或修改E- Prime演示实验的各种变量和参数设置“看到”实验设计实,现的全过程,从而更深刻地理解演示实验。另外,通过 E -Prime,学生也可以很方便将现成的实验修改成自己的实验。事实上,E- Prime提供了实验计算机化的“可视”过程,能使学生对自己的实验细节更清楚,明确各种变量的操作化定义,在开始实验数据收集前就考虑到各种相关变量,从而控制或排除无关变量的影响,并且设计出更为实际可行的实验,因为生成实验的过程就是实验具体化的过程,而且他们能够控制各种情况,更正确测量被试的行为。此外,E- Prime还提供了与 SPSS、EXCEL 等的数据接口,将反应记录、数据导出到数据分析紧密结合,有助于学生更全面理解研究过程。使用 E -Prime进行真实实验的学生,报告说对研究过程有更好的理解,例如从实验设计到实验实现到数据分析,E- Prime为学生提供了可具体操作化的完整过程。

比较

E- Prime的特征与 DMDX比较一下可以有这些方面的不同。在易用性上DMDX的编程界面不如 E- Prime直观友好,刺激控制主要由rtf 脚本控制,不如 E- Studio的所见即所得好理解和掌握;E-Prime提供了整个程序结构视图,不像 DMDX程序结构分割可以“看到”实验的流程细节,更好把握整个实验的控制和理解。在灵活性和扩展性上,DMDX没有提供可扩展的模块,实验控制也不如 E- Prime灵活方便,例如 E- Prime可以实现复杂的分组随机,DMDX在刺激的复杂组合控制就显得无能为力了。E- Prime提供了详细的数据细节和数据接口以及数据检

验功能,可以很好地进行初始分析和数据整理导出,DMDX只简单提供 RT和对错反应,无法对可疑数据进行查验,也没有数据导出的接口。在时间控制方面,DMDX处理 Windows多重任务,刺激显示、计时等问题并未提供多少细节,E- Prime则提供详细的细节以便我们排除误差大(尽管很少)的刺激或数据E- Prime由于是商业软件,对软件应用过程中的技术问题提供了很好的支持,同时也有许多研究资源可以利用,比如许多经典实验的程序文件;DMDX由于是自由软件,在技术支持上就显得不如 E- Prime

若干问题

可以呈现几毫秒甚至1毫秒的刺激

这是对毫秒级精度的误解,实际上,毫秒精度是相对的(参见 E- Prime对毫秒精度的定义) ,E- Prime无法做到绝对 1 毫秒的控制,任何实验生成软件都无法做到。这是因为时间精度受到硬件的很大制约,尤其是显示刷新频率的制约(取决于显示器、显卡的性能) ,E- Prime所能控制的显示时间都是显示刷新周期的整数倍。也就是说,如果显示刷新周期是 14 毫秒,则20毫秒的显示时间(Duration)在实际执行时是 28 毫秒。所以建议实际操作时显示刷新频率设为 100Hz,有关的显示时间则设为10毫秒的整数倍。如果需要更高的显示精度,就需要高刷新频率的显示设备。

不同输入设备收集的反应时的差异问题

E- Prime允许收集多种反应输入设备的输入,例如 PC键盘、鼠标、反应盒,以及连接外部设备的 Port 接口。这些设备在将被试反应传导到 E- Prime的过程中都有一定的延迟,即存在设备相关的系统误差。在对时间精度要求不高的情况下,这些都是可以作为反应输入设备;但通常情况下,同一实验应该采用同一种输入设备,而且根据不同的时间精度要求选择合适的输入设备。事实上,这些设备的时间分辩率有较大的差异:键盘的延迟大约为 7，0.5ms;SRBox延迟则约为 1.25ms;鼠标的延迟则较大,变化范围也比较大92ms;Port 设备的延迟则取决于所连接的外部设备。因此,反应时实验最好采用键盘或SRBox,ERP、fMRI有关的实验最好采用 SRBox,采用外部设备的实验最好先进行该设备时间分辩率的测试。另外,尽管同一种设备的延迟相差不大,但仍有可能存在某个特定设备有较大延迟,例如某个键盘的按键弹簧失灵等等;因此,实验前的设备测试不可忽视。

fMRI、ERP等外部设备接口问题

在认知神经行为实验中,需要与外部脑电设备通讯。E-Prime提供了 WritePort、ReadPort 命令,通过串口或并口与外部设备通讯;也可以通过一些 Signal 方面的属性设置给外部设备Trigger 信号。ERP实验中,很关键的是刺激呈现时间的精确性和 E- Prime刺激事件与脑电设备的同步。为了尽可能达到同步,正式实验前需要进行测试校准,检验信号是否同步、以及E- Prime与外部设备的时钟是否同步匹配(不匹配则可以调整E- Prime时钟) 。

E- Prime与外部程序连接问题

与大多数高级语言(如 VB)相似,E- Prime也可以通过调用一些外部动态链接库文件(DLL)或类型库文件等的函数或子过程。通过这一点,可以实现一些在 E- Prime没有直接提供的功能,如播放多媒体文件。但是,为了保证计时的精度,如果时间数据比较重要不建议采用外部程序进行计时最好利用的计时系统。

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