黃 睿，杜繼淑

(1.東北財(cái)經(jīng)大學(xué)研究生院，遼寧 大連 116025;2.重慶工商大學(xué)旅游與國(guó)土資源學(xué)院，重慶 400067; 3.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331)

基于心理學(xué)實(shí)驗(yàn)視角的Tatool應(yīng)用研究

黃 睿1，3，杜繼淑2

(1.東北財(cái)經(jīng)大學(xué)研究生院，遼寧 大連 116025;2.重慶工商大學(xué)旅游與國(guó)土資源學(xué)院，重慶 400067; 3.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331)

如何將心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中冗余與重復(fù)操作用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)一直是眾多相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者孜孜追求的目標(biāo);總結(jié)出Tatool工具具有開源性、跨平臺(tái)、易擴(kuò)充性等三大特征，彌補(bǔ)了已有心理學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)軟件的不足;從Tatool涉及的客戶端界面、當(dāng)前執(zhí)行模塊(狀態(tài)面板、操作面板)、數(shù)據(jù)的保存與導(dǎo)出、下載相關(guān)技術(shù)等方面對(duì)該工具進(jìn)行了研究，提出其構(gòu)架的核心思想是用模塊代表某一實(shí)驗(yàn)或研究，從而得知Tatool的構(gòu)架與心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)恰好同構(gòu)。

計(jì)算機(jī)軟件;Tatool;心理學(xué)實(shí)驗(yàn);同構(gòu)

當(dāng)今心理學(xué)行為實(shí)驗(yàn)的軟件包因多數(shù)涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，購(gòu)買費(fèi)用昂貴，且不一定能解決基于計(jì)算機(jī)的心理學(xué)研究中出現(xiàn)的所有問(wèn)題。雖然免費(fèi)的開源軟件包數(shù)量在不斷增加，一定程度上緩解了此矛盾，但很多軟件包只可用于某一操作系統(tǒng)，如微軟的Windows系統(tǒng)，蘋果的Mac OS系統(tǒng)。此外，有些軟件包只能用于實(shí)驗(yàn)室中的線下研究。Tatool作為由Java語(yǔ)言編寫的開源程序設(shè)計(jì)框架，具有可擴(kuò)充性、跨平臺(tái)性兩大特征［1］。該程序框架可用于心理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中調(diào)查問(wèn)卷的設(shè)計(jì)，且不受是否在線的影響，特別適用于認(rèn)知訓(xùn)練的研究。由于認(rèn)知訓(xùn)練通常要求被試人員在本地電腦自行開展上機(jī)試驗(yàn)，而Java語(yǔ)言的跨平臺(tái)特性，使Tatool可將實(shí)驗(yàn)任務(wù)的編譯版在線分發(fā)給全部被試人員供其下載使用。Tatool可提供多種特征功能，如:環(huán)節(jié)組織程序，自適應(yīng)訓(xùn)練算法［2］和一個(gè)用于監(jiān)視被試者參與度的網(wǎng)絡(luò)界面。

1 Tatool原理分析

Tatool的開源發(fā)布許可由GNU Lesser General Public License公正。用戶下載Tatool后，通過(guò)自定義源代碼可實(shí)現(xiàn)對(duì)該軟件功能的擴(kuò)展，使其滿足設(shè)計(jì)中的差異化需求。此外由于其開源性，同業(yè)人員可對(duì)Tatool的編譯提供個(gè)人見解，不斷優(yōu)化其框架從而增強(qiáng)其應(yīng)用性。用戶自行開發(fā)的程序代碼可在取得GNU Lesser General Public License后發(fā)布，在不侵害自身開發(fā)者身份的前提下與其他用戶共享實(shí)驗(yàn)程序或交換代碼片段［3］。

Tatool客戶端自帶一個(gè)圖形用戶界面，如圖1所示?？蓪?shí)現(xiàn)多語(yǔ)言與多用戶的運(yùn)行管理，用戶的個(gè)人數(shù)據(jù)可在主窗口顯示。圖形可降低短時(shí)記憶的認(rèn)知負(fù)荷，有助于用戶在問(wèn)題之間建立更加具體和清楚的聯(lián)系［4］。如要完成某一實(shí)驗(yàn)任務(wù)(藍(lán)、綠色認(rèn)知實(shí)驗(yàn))顯示在當(dāng)前執(zhí)行模塊，其包括狀態(tài)面板和操作面板，如圖2所示。狀態(tài)面板顯示目前測(cè)試的難度等級(jí)、已完成的測(cè)試數(shù)量、當(dāng)前測(cè)試結(jié)果的正確度、以及一個(gè)可隱藏的計(jì)時(shí)器;操作面板可通過(guò)鍵盤按鍵，視窗按鈕，或文本輸入域等實(shí)現(xiàn)用戶與Tatool的互動(dòng)。在進(jìn)行測(cè)試練習(xí)時(shí)，面板有顯示與隱藏這兩種狀態(tài)供選擇，但在正式測(cè)試時(shí)無(wú)此選擇。當(dāng)前執(zhí)行模塊可選用視窗化或全屏化兩種顯示方式，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會(huì)保存在Tatool自帶的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，需要時(shí)以逗號(hào)分隔值文件(CSV)的形式導(dǎo)出。CSV文件由其對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)的行和對(duì)應(yīng)數(shù)個(gè)變量的列構(gòu)成，這些變量可以是刺激變量的屬性或其他可度量的變量。CSV文件可使用電子數(shù)據(jù)表程序(如Microsoft Exel)打開并通過(guò)數(shù)據(jù)透視表對(duì)資料進(jìn)行匯總;也可使用文本處理程序閱讀并將其資料導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理程序(如SPSS)。為了協(xié)助資料的匯總，CSV文件中每一列的首標(biāo)均對(duì)應(yīng)XML模塊文件中給出的定義命名，因此實(shí)驗(yàn)人員可對(duì)其所指一目了然。

圖1 Tatool客戶端自帶圖形界面

圖2 當(dāng)前執(zhí)行模塊

匯總后的資料既可本地導(dǎo)出到客戶端所在的電腦，也可在線導(dǎo)出到可運(yùn)行Tatool Online的FTP server或Web server。Tatool Online可對(duì)所做研究進(jìn)行線上管理，該組件可在任何支持PHP和MySQL的Web服務(wù)器上安裝，相關(guān)安裝示例可參閱網(wǎng)站:www.tatool.ch。實(shí)驗(yàn)人員可在Tatool Online創(chuàng)建研究項(xiàng)目，添加分組，并將參與者按組分配。采用不同的實(shí)驗(yàn)人員配置文件設(shè)置可以設(shè)計(jì)出不同復(fù)雜度的研究程序［5］，如雙盲設(shè)置(實(shí)驗(yàn)人員不被告知被試者的身份或所在分組)。此外，Tatool Online還可為那些需要被試者在家中自行測(cè)試的研究(比如那些參與者數(shù)量過(guò)多的研究項(xiàng)目)提供有用的特征功能，如自動(dòng)上傳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以減少技術(shù)問(wèn)題而引發(fā)的數(shù)據(jù)丟失。與此同時(shí)，上傳的數(shù)據(jù)還被存儲(chǔ)于本地的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)(HSQLDB)中，一旦出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)連接中斷，數(shù)據(jù)可暫停傳送待故障排除，或者執(zhí)行本地導(dǎo)出。Tatool Online對(duì)已上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并列出被試者名錄以及他們當(dāng)前進(jìn)行的環(huán)節(jié)，包括最近一次上傳資料的時(shí)間和該環(huán)節(jié)持續(xù)時(shí)間，以及用戶信息(如用戶表現(xiàn)和反應(yīng)時(shí)間)。這就使得實(shí)驗(yàn)人員可以對(duì)被試者的參與度進(jìn)行全局瀏覽，如有必要，還可以對(duì)其干涉。此外，Tatool Online可通過(guò)提供簡(jiǎn)要描述性數(shù)據(jù)、簡(jiǎn)單圖形來(lái)滿足實(shí)驗(yàn)人員對(duì)該研究整體進(jìn)度的監(jiān)視。

2 Tatool框架設(shè)計(jì)

Tatool的構(gòu)架與心理學(xué)典型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相適應(yīng)，即同構(gòu)。其構(gòu)架的核心概念是用模塊代表某一實(shí)驗(yàn)或研究。一個(gè)模塊包含多個(gè)不同類型的元素:列表元素，復(fù)合元素和可執(zhí)行文件元素。如圖3所示為一個(gè)模塊的內(nèi)部層級(jí)，該模塊由一個(gè)嵌套于列表元素中的可執(zhí)行文件元素構(gòu)成。列表元素和復(fù)合元素為可執(zhí)行文件元素的分組提供服務(wù)，兩者可相互嵌套。列表元素將相關(guān)元素排序?yàn)楹罄m(xù)執(zhí)行做準(zhǔn)備;復(fù)合元素包含一個(gè)初始元素和一個(gè)二次元素，可作為雙重任務(wù)(如1985年的 Brown-Peterson任務(wù)、1980年的 Daneman＆Carpenter，復(fù)雜跨度任務(wù)［6］)的開展基礎(chǔ)。每一次可執(zhí)行文件的實(shí)際執(zhí)行都可作為該環(huán)節(jié)中的一次試驗(yàn)被記錄并存儲(chǔ)。如圖4所示為某一模塊中的不同元素，這些元素將以數(shù)據(jù)輸出時(shí)反映出來(lái)。

圖3 Tatool模塊構(gòu)建圖

圖4 模塊對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)構(gòu)建圖

3 Tatool實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析

心理學(xué)研究要揭示變量與變量的因果關(guān)系，其研究設(shè)計(jì)基本的思路:在控制了其他因素(無(wú)關(guān)因素)的情況下，引起自變量變化，看自變量變化是否引發(fā)出因變量相應(yīng)的變化。一旦自變量的變化引起了因變量相應(yīng)的變化，那么，可以認(rèn)為自變量與因變量有因果關(guān)系。這是心理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本邏輯［7］。

根據(jù)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本邏輯，以心理學(xué)中的“記憶實(shí)驗(yàn)”為例。被試需要在給定時(shí)間內(nèi)記憶一組單詞，隨后實(shí)驗(yàn)人員會(huì)采取一定手段來(lái)分散其注意力，最后要求該被試復(fù)述出自己所記住下的單詞。在這一實(shí)驗(yàn)中，存在一個(gè)或幾個(gè)列表元素，表現(xiàn)形式為一組待記憶的單詞，這些列表元素作為初始元素嵌套在復(fù)合元素中。在實(shí)驗(yàn)執(zhí)行時(shí)，初始元素首先被執(zhí)行，即顯示該列單詞;隨后執(zhí)行二次元素，這里表現(xiàn)為一個(gè)用來(lái)分散被試注意力的程序;在二次元素執(zhí)行過(guò)后，可以讓初始元素再次執(zhí)行，即顯示另一組待記憶的單詞;或者直接開啟可執(zhí)行元素，如要求受試者復(fù)述所記憶的內(nèi)容。每一個(gè)可執(zhí)行元素只能包含一個(gè)可執(zhí)行文件。因此，含有多個(gè)任務(wù)的模塊就要包含多個(gè)嵌套于列表或復(fù)合元素中的可執(zhí)行元素。這三種元素不一定包含所處理程序。處理程序是一種可重復(fù)使用的函數(shù)，在實(shí)驗(yàn)開展的不同階段之間發(fā)揮作用，可跨越不同可執(zhí)行文件。如在復(fù)合元素執(zhí)行完畢后所觸發(fā)的處理程序可以統(tǒng)計(jì)出本次任務(wù)中被正確復(fù)述的單詞數(shù)，并將之與另外一次任務(wù)中統(tǒng)計(jì)出的結(jié)果進(jìn)行比較。模塊層級(jí)可在XML文件中定義，XML文件可用Tatool客戶端打開，文件內(nèi)容會(huì)保存在Tatool自有的本地Java數(shù)據(jù)庫(kù)(HyperSQL)中。隨著每一次模塊的執(zhí)行，Tatool都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)環(huán)節(jié)(Session)并且將本次環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)保存在同一數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4 結(jié) 論

心理學(xué)實(shí)驗(yàn)不同于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，它的研究對(duì)象主要是人，是探索人的心理活動(dòng)和心理過(guò)程的;人的復(fù)雜性與不確定性遠(yuǎn)超過(guò)物理化學(xué)等學(xué)科中的研究對(duì)象，人本身有思想，會(huì)自己提出一系列的要求，作出自己的選擇，甚至其微妙的情感變化都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果［8］。Tatool是計(jì)算機(jī)軟件與心理學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)秀的結(jié)合體之一，它克服了已有心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中軟件技術(shù)的不足與缺點(diǎn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求非常嚴(yán)格的心理學(xué)來(lái)說(shuō)，Tatool通過(guò)不斷擴(kuò)充性并完善其功能力求達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。但是，在其可視化操作界面上、繁瑣的數(shù)據(jù)處理等功能上還待進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn):

［1］GELLER A，SCHLEIFER I，SEDERBERG P.A Cross-Platform Experiment-Programming Library［J］.Behavior ResearchMethods，2007(39):950-958

［2］BRAINARD D.The Psychophysics Toolbox［J］.Spatial Vision，1997(10):433-436

［3］BROWN J.Some Tests of the Decay Theory of Immediate Memory［J］.The Quarterly Journal of Experimental Psychology，1958 (10):12-21

［4］李清茂，田昌鵬.基于認(rèn)知心理學(xué)的信息服務(wù)本質(zhì)探尋［J］.重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008(4):380-384

［5］DANEMAN M，CARPENTER P.Individual Differences in Working Memory and Reading［J］.Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior，1980(19):450-466

［6］陳曦.視覺認(rèn)知心理學(xué)反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)研究的新技術(shù)［J］.華南師范大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版，1996(4):70-74

［7］莫雷.談?wù)勑睦韺W(xué)研究設(shè)計(jì)的基本邏輯［J］.心理學(xué)報(bào)，2004(2):247-252

［8］李婕.心理實(shí)驗(yàn)的影響因素及對(duì)策研究［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011(5):93-96

Research on Tatool Application Based on the Perspective of Psychological Experiment

HUANG Rui1，3，DU Ji-shu2
(1.Graduate School，Northeast University of Finance and Economics，Liaoning Dalian 116025，China; 2.School of Tourism and National Land Resources，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China;3.Chongqing College of Electronic Engineering，Chongqing 401331，China)

How to use computer software to deal with the redundancy and repetitive operation in psychological experiments has been the goal of the scholars in many related fields.This paper summarizes three features of Tatool instrument such as open source，trans-platform and easy extendability，which make up the insufficiency of the existed computer software for psychological experiments，studies this tool in such aspects as current executive module(status panel，operating panel)of customer-end interface related to Tatool，data storage and export，download-related techniques and so on，and points out that the core idea of its framework is using the module to represent an experiment or a research so as to know that the framework of Tatool is exact isomorphism with psychological experiment design.

computer software;Tatool;psychological software;isomorphism

TP237

A

1672-058X(2014)01-0061-04

責(zé)任編輯:代小紅

2013-07-17;

2013-08-09.

黃睿(1981-)，男，重慶渝北人，博士，講師，從事信息化管理，企業(yè)組織管理研究.