E-Prime实验设计
Experimental design using E-Prime





课程性质：本科生专业选修课(二年级)
学时学分：45(2)    1-6周和9-17周，每周3课时
授课对象：心理学、心理学师范
授课时间：春季
主要内容：理论讲解+上机实践
课程软件：E-Prime  E-Prime官方网址
课程教材：E-Prime实验设计技术 北京师范大学出版社，2014年10月，曾祥炎著，纸质书推荐购买网址

第一讲 E-Prime基本介绍

(1) 课程介绍
(2) E-Prime的主要构件
(3) 常用对象介绍：TextDisplay, ImageDisplay, SoundOut

课后思考题
  1.心理学实验程序设计有哪些基本原则？
  2.通常一个程序有哪些组成部分？对这些部分的控制有哪些要素？
  3.单试次和完整实验的示意图有什么不同？你能在自己读到的科研文献中区分这些示意图吗？
  4.“自动+反应”消失 和 反应消失 有什么区别？
  5.心理学实验中如何对变化的内容进行呈现？



第二讲 实验过程与实验类型

(1) 实验设计的流程化、结构化、模式化原则
(2) 实验过程与实验类型
    全过程（ Procedure 、SessionProc）
    核心实验过程(CEP,Core Experimental Procedure)

课后思考题
  1.结构化实质是实验程序的常用组成，你能说出哪些组成界面？
  2.最小的程序刺激单元是什么？
  3.全过程包括哪些部分？
  4.对于一个组块(block)，全过程等同于什么？


第三讲 实验控制的五个要素

(1) 呈现时间（Duration）
(2) 呈现方式（Mode）
(3) 呈现格式（Format）
(4) 反应方式（Response）
(5) 数据收集（Data Logging）

扩展阅读
  对照图片的生成：
      块状搅乱(scrambling)、相位搅乱、纹理搅乱和同胚变换: [Stojanoski and Cusack 2014 JoV]

课后思考题
  1.duration上填的时间就是真实的刺激时间吗？你知道哪些因素会影响真实的刺激时间？
  2.数据收集内容通常包括哪些？
  3.按键消失和自动+反应消失的区别是什么？
  4.哪些情况该用固定/变化时间？


第四讲 实验设计的四种模式

(1) 并联模式
(2) 串联模式(层次模式)
(3) 相嵌模式
(4) 分支模式

课后思考题
  1.通常采用的先学习再正式实验的流程属于什么模式？
  2.相嵌模式适用于哪些情况？
  3.若需每张图片的效价和唤醒度进行评分，建议采用什么模式？
  4.试说明每种模式下List控件的分布特点？


第五讲 心理实验常用组成部分

(1) 指导语(Instruction)*
(2) 注视点(Fixation)*
(3) 刺激界面(Stimulus)*
(4) 探测线索(Probecueing)
(5) 探测界面(Probe)*
(6) 反馈(Feedback)
(7) 刺激间隔(ISI、SOA、Interval)*
(8) 实验缓冲(BufferInterval)
(9) 结语(ExpEnd)
(10) 掩蔽(Mask)
(11) 其他

课后思考题
  1.写好指导语需要注意哪些原则？
  2.ISI, SOA和interval有什么区别和联系？
  3.实验缓冲和刺激间隔有什么区别和联系？
  4.掩蔽界面通常在哪些界面出现，各起什么作用？


第六讲 E-Basic语言编程基础

(1) 数据类型、变量及定义
(2) 函数
(3) 运算符
(4) 运算规则
(5) 常用语句

(1) 循环结构
    For…Next循环（知道循环长度）
    Do While<>…loop(条件不符合时退出循环)
    Do Until<>…loop (条件符合时退出循环)
(2) 选择结构
    If…Then…End If 语句
    Select Case…Case…End Select 语句
(3) E-Prime内部操作命令
    Object.Properties属性设置
    Object.Methods对象控制

课后练习题“身体质量指数(BMI)计算器”改进版
  1.被试通过InputBox输入姓名，身高和体重
  2. 计算BMI指数，公式为：体重/ 身高2，单位分别是公斤和米
  3. 通过TextDisplay输出BMI指数，并提供对应的胖瘦判断：
    低于等于18.5为偏瘦，高于18.5而低于等于24为正常，高于24而低于等于28为微胖，高于28为肥胖
  4.不同胖瘦情况使用不同的字体颜色


第七讲 E-Prime的数据处理

(1) E-Merge合并数据
(2) E-DataAid分析数据，包括
(2.1) 察看数据
(2.2) 编辑数据
(2.3) 筛选数据
(2.4) 分析数据
(2.5) 输出数据

课后思考题
  1.E-DataAid提供了哪几种筛选数据的功能？
  2.如果根据反应时的2倍方差作为遴选有效试次的标准，你认为应该如何操作？
  3.E-DataAid的统计分析中，自变量和因变量应该分别拖入什么窗口？
  4.统计分析中提供了哪些输出参数？


第八讲 Stroop效应实验

(1) Stroop效应的实验原理：
  一致试次：颜色和字意义一样
  不一致试次： 语义冲突 与 响应冲突(语义不同，响应也不一样)
(2) Stroop效应的扩展：
  两种冲突不同的学习效应
  面孔与语义
(3) List权重设置：
  如果在一个block中对试次呈现有多种要求，需要拆分为多个List的并联模式

实验重点
  Stroop效应的实验原理，掌握图片刺激中亮度，视角等基本概念和测量方法，能熟练应用List权重设置进行试次搭配。
参考文献
  van Veen, V., Carter, C.S., 2005. Separating semantic conflict and response conflict in the Stroop task: a functional MRI study. Neuroimage 27 (3), 497-504.


第八讲  空间线索化范式

(1) 按比例设置试次个数
(2) 在结果统计时，需要将试次按类型分为cue和uncue试次
(3) 间隔时间有6种选择

实验重点
  空间线索化范式的实现，熟悉认知减法原则。
参考文献
  Posner, M.I., Cohen, Y., 1984. Components of visual orienting. Attention and performance X: Control of language processes 32 531-556.


第九讲 工作记忆实验

(1) 冒号语法的应用：[attribute:n]
(2) 记录连续两次刺激，以方便在实验过程中进行动态更新
(3) 根据刺激出现的要求填入需要的刺激

实验重点
  理解2-back工作记忆实验的原理，掌握如何在实验流程中，根据需要的反应进行实验刺激配置的方法。
参考文献
  Cohen, J.D., Perlstein, W.M., Braver, T.S., Nystrom, L.E., Noll, D.C., Jonides, J., Smith, E.E., 1997. Temporal dynamics of brain activation during a working memory task. Nature 386 (6625), 604-608.
课堂作业
  将本实验改为人脸图片为刺激材料的实验


第九讲 情绪评分实验

(1) 调用Slide控件里的图片或文字控件，需要使用：
  Dim theSlideText As SlideText
  Set theSlideText = CSlideText(Rating.States.Item("Default").Objects("Text1"))
(2) 根据反应键的不同，以及选择框的当前位置，决定下一步移动情况(根据左右移动，以及边界，共有4种条件需要处理)
(3) 采用goto控件实现对评分界面的反复调用，让被试觉得始终停留在同一个界面

实验重点
  掌握5点评分程序的原理，理解如何通过按键对应到图标的移动。
参考文献
  Yoo, S.S., Gujar, N., Hu, P., Jolesz, F.A., Walker, M.P., 2007. The human emotional brain without sleep - a prefrontal amygdala disconnect. Current Biology 17, R877-R878.
课堂作业
  将实验材料改为3种情绪的40张人脸图片试试，这里需要将反应按键改为Q(左移)和P(右移)


第十讲 记忆扫描实验

(1) 产生随机序列：
  多次调用嵌入List，用到冒号语法 [attribute:n]
(2) 实现变长的刺激 (1-4个数字不等)
  可以将最长的序列设置出来，如这里的4个，然后通过设置某些控件的呈现时间为0来实现


实验重点
  理解斯滕伯格记忆扫描实验，学会产生随机序列的方法：多次调用嵌入List。学会刺激长度变化的控制技巧：持续时间设为0
参考文献
  Sternberg, S., 1966. High-speed scanning in human memory. Science 153, 652-654.
课堂作业
  按原文要求，将本实验改为包含5，6数字长度的情况


第十一讲 脑电与磁共振实验

在脑电中加入Mark的三步法：
(1) 首先需要在设备中选取Port端口，Mark是通过这个端口，打到脑电记录信号中的。各属性设置如下
  Address: &HD010 size: 16;
  Invert: No; Mask: -1
注意： &HD010 是电脑的端口号，不同设备会不一样。
(2) 其次是在Script中为控件开端口，这样控件才能把mark打到EEG的记录端口中，即下面的命令
  控件名.OnsetSignalEnabled = True
  控件名.OnsetSignalPort = &HD010
  控件名.OffsetSignalEnabled = True
  控件名.OffsetSignalPort = &HD010
注意：Onset和Offset分别对应的是控件呈现和消失的信号触发，可单独使用。
(3) 最后，在需要打标记的地方加入
  writePort &HD010,0
  控件名.OnsetSignalData = 8
把8这个标记发给脑电记录仪
前一句是将系统记录归零，如果不归零，可能会打上一些莫名其妙的幽灵mark。mark必须用数字，并且只能用小于256的自然数，大于256的数字就不能识别了。 标记可以来自于List，采用c.GetAttrib("属性")进行提取。注意如果是让控件结束后打mark，需要把上面两句中的OnsetSignalData改为OffsetSignalData
也可以采用writePort来直接打
由于控件刷新率的问题，在控件前后打mark都要注意一些小细节：
但注意控件前的mark为了保证和控件在同一个刷新帧出现，需加入Display.WaitForVerticalBlank
在控件后的mark需要将控件的PreRelease的值和Duration保持一致

在磁共振中设计实验的四个技巧：
(1) 结合磁共振能自动输出“s”来进行实验设计
  每个实验开始单独输出一次“s”：
    作为启动信号，用在指导语后的空屏中
  每个全脑扫描连续输出“s”：
    作为每个试次的控制信号
(2) 磁共振信号有时间延迟：4到5秒到达峰值
  试次间需要随机加入一些Null试次，时间和正常试次一样，但只出现注视点
(3) 采用填充空屏确保实验总时间可控
  对于每个试次一般不采用按键就消失的设置，防止个体反应式差异导致实验总时长变化。一般采用按键后继续呈现，或按键后填充空屏，其显示时间为剩余的时间
(4) 伪随机的采用
  一般采用伪随机，即List其实都是顺序呈现，但内容提前就按随机的方式排好来进行磁共振的实验。若担心材料有影响，可考虑制作多套，按被试号分配多个伪随机的成绩。优点：后期数据分析工作量显著降低。


课程考核项目

  每位同学阅读一篇文献，在word文档中画出实验流程，在E-Prime中完成实验设计。将文献、word文档、E-Prime程序(包括.es文件和实验素材)打包压缩后，将其命名为“姓名学号实验名”的形式(如：郭小童222008306032001运动想象实验)，于7月8日前提交(拷贝到学习委员处进行统一提交，压缩包小于1 m也可直接发到邮箱xlei@swu.edu.cn)。
(1) 文献选择要求
(2) 文档写作要求
(3) 实验设计要求
(4) 例子