E-Prime

E-Prime是由卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)和匹茲堡大學Pittsburgh學習研究與發展中心、美國PST （心理學軟體工具公司，PSYCHOLOGY SOFTWARE TOOLS,INC）聯合開發的一套用於計算機化行為研究的實驗生成系統。

基本介紹

• 外文名：E-Prime
• 性質：實驗生成系統
• 研究機構：卡內基梅隆大學等
• 特色：高等的圖形設計環境

簡介

E-Prime心理學實驗操作平台，是一個高等的圖形設計環境，涵蓋從實驗生成到毫秒精度的數據收集與初步分析等功能，提供革命性的新工具，以加速實驗發展，E-Prime可以讓您在設計實驗時，只須選取常用的實驗功能圖示，然後把圖示拖曳到實驗程式內，可以在短短的時間，建立複雜的實驗程式。

E- Prime是 Experimenter’s Prime (best) 的簡稱,是實現計算機化行為研究的一個跨平台系統,它與所有的可視化程式語言系統相似,使用類似於 Visual Basic的 E- Basic語言,是一個涵蓋從實驗生成到毫秒精度數據收集與初步分析的圖形界面套用軟體套裝。該系統包括如下特徵:圖形化界面編程環境,對實驗功能的實現可以通過所見即所得的選擇、拖放和設定產生,使編程簡單化;面向對象的簡單易懂的 Script 語言,類似於Visual Basic,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,可以幫助實現更加靈活全面的實驗範式,並提供了E- Prime的擴展空間;擴展的數據分析和導出系統;數據檢驗核對功能;實驗生成嚮導;PsychMate系統提供了實驗教學需要的經典實驗。

功能: 實驗設計、生成、運行、收集數據、編輯和預處理分析數據。

優點: E-Prime能呈現的刺激可以是文本、圖像和聲音（可以同時呈現三者的任意組合）提供了詳細的時間信息和事件細節（包括呈現時間、反應時間的細節），可供進一步分析，有助於了解實際實驗運行的時間問題。專門面向心理實驗，並針對心理實驗的時間精度作了最佳化。刺激呈現與螢幕刷新同步，精度可達毫秒。相對於傳統程式語言，E-Prime易學易用，實驗生成快速。

軟體含：（1）USB key （2）原文手冊 (a)Reference Guide--234 pages；(b)User's Guide--276 pages；(c)Getting Started--100 pages （3）光碟

E- Prime的版本

版本介紹

2013年的版本是2.0。

E- Prime2.0版本有單機版和網路版2種。單機版又分專業版和標準版。專業版的功能支持、售後服務年限和價格不一樣，具體功能的不同可以參閱E- Prime網站的相關介紹。

新版本的特性

與E- Prime 1.x版本相比，E- Prime2.0 主要增加了兩個E-Object，一個是MovieDisplay 對象，支持動態影像實驗材料的播放；一個是SoundIn 對象，支持錄音功能，以記錄被試口頭報告的內容。

此外，2.0版本還有一個重要的改善，就是支持Unicode 和國際字型，這也為中文用戶帶來了福音和極大的方便。因為之前的版本不支持中文，不能再E- Prime實驗設計中直接輸入中文，否則存檔時會出錯。中文實驗材料只能輸入在腳本檔案中。

實際套用

根據 PST公司2001年的統計,使用 E- Prime的實驗室已經超過3000多個,並且正在逐漸增加;使用 E- Prime進行研究的發表文章已經近百篇,此外還有很多研究工作和文章未納入統計;國內使用 E- Prime的實驗室也在迅速增加。

心理實驗教學和研究中的 E- Prime實現

Macwhinney等2001 年啟動了一個項目叫 STEP(System for the Teaching of Experimental Psychology) 。這個項目提供了各種學習背景下套用 E- Prime的教學材料,以及實驗心理學課程建設的教學材料。在 STEP的運作下,許多經典實驗用E- Prime實現了計算機化,可以用來進行實驗教學,或實際研究的實驗參考。這些經典實驗近百個,涉及的領域包括感知覺、記憶、注意、心理生理學、心理語言學、工程心理學、發展心理學、社會心理學、認知神經科學等。PST公司的 PsychMate教學系統也提供了21個經典實驗,允許學生作為被試進行真實實驗來體驗實驗教學。隨著 PST公司發布 E- Prime相關工作列表的公布 ,從中可以看到有許多文章或研究中的實驗是採用 E- Prime編制的,涉及的領域包括知覺、注意、記憶、高級認知、認知神經科學、社會心理學和工程心理學等。

E- Prime在國內的套用

中國科學院心理研究所於 2000 年在國內率先引入 E -Prime,在技術中心和公用實驗室建設的帶動下,成立了 E -Prime學習交流的平台,四年來,許多老師和同學的大部分實驗都採用 E- Prime編制。在全國心理學界與心理所的交流下,越來越多的心理學研究機構購買了 E- Prime,如北師大心理學院、中山大學心理系、華中師範大學心理學院、東北師範大學心理系、大連醫科大學等。採用 E- Prime的一些研究工作已經在心理學報、心理科學等發表,例如《心理科學》: 2003年05 期的“線索對基本特徵刺激加工作用機制研究”《心理學報》, 2003 年 01 期的“漢語同音歧義詞歧義消解的過程及其抑制機制”。

E- Prime與實驗室建設

實驗室建設的一個重要方面是實驗室軟體或系統的套用。這些系統的套用主要分為教學和研究兩個方面。E- Prime套用於實驗室教學,在國外已經比較常見,如美國 Carnegie Mellon大學、Pittsburgh大學、Richmond大學、George Mason大學和 Mil2likin大學等。在國內,實驗室教學系統仍然主要是傳統的心理實驗系統,如北大心理系的 PES。隨著 E- Prime套用在國內日漸增多,憑藉其接近真實實驗和強大靈活而又開放的特點,E- Prime在實驗室教學方面具有很大的發展空間。E- Prime套用於實驗室研究,在國內外已經已經成為很多實驗室的必備工具。在國內,中科院心理所公共實驗室的建設主要就是圍繞 E- Prime進行的,例如實驗環境和硬體配備。

實驗生成

作為實驗生成系統的 E- Prime

簡單地說,E- Prime是一個毫秒級精度的心理實驗生成系統,針對行為實驗做了刺激組織、時間精度等方面的最佳化,提供了強大而靈活的各種功能。例如,可以呈現文本、圖像和聲音等刺激及其組合;反應輸入設備有鍵盤、滑鼠以及反應盒RBox,也提供聲音輸入或外接其它設備;提供了與fMRI等外部設備連線的接口,可以進行認知神經科學方面的實驗,也專門提供了fMRI研究的工具套裝。相對於傳統程式語言,E-rime易學易用,可以快速生成實驗,大大節省研究人員在實驗編程上耗費的時間。

E- Prime作為實驗教學系統

傳統的心理實驗教學系統主要是用來演示實驗的,實驗室活動經常只是局限於實驗的演示。但是,演示實驗和真實實驗不同,學生只是被動參與者。科學教育的研究者 認為演示實驗給學生提供的科學視角存在偏差,如果學生具有真實實驗的體驗,就會對科學和科學研究過程有更好的理解。在認知心理學研究方法或實驗心理學課程里,很少有機會進行真實實驗。學生接觸的多是紙筆任務或不可靈活調整的計算機化教學實驗。由於現代的認知心理學實驗多是計算機化的,這種狀況嚴重限制了實驗教學。除非是少數計算機高手或專業人員,開發更精細複雜的實驗就需要花費很長時間。因此,教師通常只有兩個選擇,讓學生做計算機演示實驗,或者採取相似的非計算機化實驗。但是,這兩種方式相對於真實實驗有很大缺陷:學生從前人的實驗中獲益不大,或者因為非計算機化實驗的限制太大而無能為力。使用 E- Prime作為實驗教學系統,可以避免上述缺點,並且能夠更好地達到實驗教學的目的。PaychMate系統提供一系列知覺、認知、神經心理學、社會心理學和工程心理學方面的經典實驗,由於 E- Prime的逐漸推廣,現成的實驗資源很豐富。傳統實驗教學系統中,由於實驗設計,如變數控制、因素匹配、反應記錄、結果計算等過程都由計算機來操縱完成,學生體會不到實驗設計過程本身,很被動,因而實驗教學效果受影響。而且,刺激呈現、反應記錄、過程控制等變數及其參數設定一般都由專業編程人員完成,限制了實驗教學的靈活性。E- Prime作為開放的實驗教學系統,允許教師和學生方便地控制或修改E- Prime演示實驗的各種變數和參數設定“看到”實驗設計實,現的全過程,從而更深刻地理解演示實驗。另外,通過 E -Prime,學生也可以很方便將現成的實驗修改成自己的實驗。事實上,E- Prime提供了實驗計算機化的“可視”過程,能使學生對自己的實驗細節更清楚,明確各種變數的操作化定義,在開始實驗數據收集前就考慮到各種相關變數,從而控制或排除無關變數的影響,並且設計出更為實際可行的實驗,因為生成實驗的過程就是實驗具體化的過程,而且他們能夠控制各種情況,更正確測量被試的行為。此外,E- Prime還提供了與 SPSS、EXCEL 等的數據接口,將反應記錄、數據導出到數據分析緊密結合,有助於學生更全面理解研究過程。使用 E -Prime進行真實實驗的學生,報告說對研究過程有更好的理解,例如從實驗設計到實驗實現到數據分析,E- Prime為學生提供了可具體操作化的完整過程。

比較

E- Prime的特徵與 DMDX比較一下可以有這些方面的不同。在易用性上DMDX的編程界面不如 E- Prime直觀友好,刺激控制主要由rtf 腳本控制,不如 E- Studio的所見即所得好理解和掌握;E-Prime提供了整個程式結構視圖,不像 DMDX程式結構分割可以“看到”實驗的流程細節,更好把握整個實驗的控制和理解。在靈活性和擴展性上,DMDX沒有提供可擴展的模組,實驗控制也不如 E- Prime靈活方便,例如 E- Prime可以實現複雜的分組隨機,DMDX在刺激的複雜組合控制就顯得無能為力了。E- Prime提供了詳細的數據細節和數據接口以及數據檢

驗功能,可以很好地進行初始分析和數據整理導出,DMDX只簡單提供 RT和對錯反應,無法對可疑數據進行查驗,也沒有數據導出的接口。在時間控制方面,DMDX處理 Windows多重任務,刺激顯示、計時等問題並未提供多少細節,E- Prime則提供詳細的細節以便我們排除誤差大(儘管很少)的刺激或數據E- Prime由於是商業軟體,對軟體套用過程中的技術問題提供了很好的支持,同時也有許多研究資源可以利用,比如許多經典實驗的程式檔案;DMDX由於是自由軟體,在技術支持上就顯得不如 E- Prime

若干問題

可以呈現幾毫秒甚至1毫秒的刺激?

這是對毫秒級精度的誤解,實際上,毫秒精度是相對的(參見 E- Prime對毫秒精度的定義) ,E- Prime無法做到絕對 1 毫秒的控制,任何實驗生成軟體都無法做到。這是因為時間精度受到硬體的很大制約,尤其是顯示刷新頻率的制約(取決於顯示器、顯示卡的性能) ,E- Prime所能控制的顯示時間都是顯示刷新周期的整數倍。也就是說,如果顯示刷新周期是 14 毫秒,則20毫秒的顯示時間(Duration)在實際執行時是 28 毫秒。所以建議實際操作時顯示刷新頻率設為 100Hz,有關的顯示時間則設為10毫秒的整數倍。如果需要更高的顯示精度,就需要高刷新頻率的顯示設備。

不同輸入設備收集的反應時的差異問題

E- Prime允許收集多種反應輸入設備的輸入,例如 PC鍵盤、滑鼠、反應盒,以及連線外部設備的 Port 接口。這些設備在將被試反應傳導到 E- Prime的過程中都有一定的延遲,即存在設備相關的系統誤差。在對時間精度要求不高的情況下,這些都是可以作為反應輸入設備;但通常情況下,同一實驗應該採用同一種輸入設備,而且根據不同的時間精度要求選擇合適的輸入設備。事實上,這些設備的時間分辯率有較大的差異:鍵盤的延遲大約為 7(0.5ms;SRBox延遲則約為 1.25ms;滑鼠的延遲則較大,變化範圍也比較大:(92ms;Port 設備的延遲則取決於所連線的外部設備。因此,反應時實驗最好採用鍵盤或SRBox,ERP、fMRI有關的實驗最好採用 SRBox,採用外部設備的實驗最好先進行該設備時間分辯率的測試。另外,儘管同一種設備的延遲相差不大,但仍有可能存在某個特定設備有較大延遲,例如某個鍵盤的按鍵彈簧失靈等等;因此,實驗前的設備測試不可忽視。

fMRI、ERP等外部設備接口問題

在認知神經行為實驗中,需要與外部腦電設備通訊。E-Prime提供了 WritePort、ReadPort 命令,通過串口或並口與外部設備通訊;也可以通過一些 Signal 方面的屬性設定給外部設備Trigger 信號。ERP實驗中,很關鍵的是刺激呈現時間的精確性和 E- Prime刺激事件與腦電設備的同步。為了儘可能達到同步,正式實驗前需要進行測試校準,檢驗信號是否同步、以及E- Prime與外部設備的時鐘是否同步匹配(不匹配則可以調整E- Prime時鐘) 。

E- Prime與外部程式連線問題

與大多數高級語言(如 VB)相似,E- Prime也可以通過調用一些外部動態程式庫檔案(DLL)或類型庫檔案等的函式或子過程。通過這一點,可以實現一些在 E- Prime沒有直接提供的功能,如播放多媒體檔案。但是,為了保證計時的精度,如果時間數據比較重要 不建議採用外部程式進行計時 最好利用的計時系統。