基于心理学实验视角的Tatool应用研究

黄 睿，杜继淑

(1.东北财经大学研究生院，辽宁 大连 116025;2.重庆工商大学旅游与国土资源学院，重庆 400067; 3.重庆电子工程职业学院，重庆 401331)

基于心理学实验视角的Tatool应用研究

黄 睿1，3，杜继淑2

(1.东北财经大学研究生院，辽宁 大连 116025;2.重庆工商大学旅游与国土资源学院，重庆 400067; 3.重庆电子工程职业学院，重庆 401331)

如何将心理学实验中冗余与重复操作用计算机软件来实现一直是众多相关领域学者孜孜追求的目标;总结出Tatool工具具有开源性、跨平台、易扩充性等三大特征，弥补了已有心理学实验计算机软件的不足;从Tatool涉及的客户端界面、当前执行模块(状态面板、操作面板)、数据的保存与导出、下载相关技术等方面对该工具进行了研究，提出其构架的核心思想是用模块代表某一实验或研究，从而得知Tatool的构架与心理学实验的设计恰好同构。

计算机软件;Tatool;心理学实验;同构

当今心理学行为实验的软件包因多数涉及知识产权问题，购买费用昂贵，且不一定能解决基于计算机的心理学研究中出现的所有问题。虽然免费的开源软件包数量在不断增加，一定程度上缓解了此矛盾，但很多软件包只可用于某一操作系统，如微软的Windows系统，苹果的Mac OS系统。此外，有些软件包只能用于实验室中的线下研究。Tatool作为由Java语言编写的开源程序设计框架，具有可扩充性、跨平台性两大特征［1］。该程序框架可用于心理学实验研究中调查问卷的设计，且不受是否在线的影响，特别适用于认知训练的研究。由于认知训练通常要求被试人员在本地电脑自行开展上机试验，而Java语言的跨平台特性，使Tatool可将实验任务的编译版在线分发给全部被试人员供其下载使用。Tatool可提供多种特征功能，如:环节组织程序，自适应训练算法［2］和一个用于监视被试者参与度的网络界面。

1 Tatool原理分析

Tatool的开源发布许可由GNU Lesser General Public License公正。用户下载Tatool后，通过自定义源代码可实现对该软件功能的扩展，使其满足设计中的差异化需求。此外由于其开源性，同业人员可对Tatool的编译提供个人见解，不断优化其框架从而增强其应用性。用户自行开发的程序代码可在取得GNU Lesser General Public License后发布，在不侵害自身开发者身份的前提下与其他用户共享实验程序或交换代码片段［3］。

Tatool客户端自带一个图形用户界面，如图1所示。可实现多语言与多用户的运行管理，用户的个人数据可在主窗口显示。图形可降低短时记忆的认知负荷，有助于用户在问题之间建立更加具体和清楚的联系［4］。如要完成某一实验任务(蓝、绿色认知实验)显示在当前执行模块，其包括状态面板和操作面板，如图2所示。状态面板显示目前测试的难度等级、已完成的测试数量、当前测试结果的正确度、以及一个可隐藏的计时器;操作面板可通过键盘按键，视窗按钮，或文本输入域等实现用户与Tatool的互动。在进行测试练习时，面板有显示与隐藏这两种状态供选择，但在正式测试时无此选择。当前执行模块可选用视窗化或全屏化两种显示方式，其产生的数据会保存在Tatool自带的本地数据库中，需要时以逗号分隔值文件(CSV)的形式导出。CSV文件由其对应实验的行和对应数个变量的列构成，这些变量可以是刺激变量的属性或其他可度量的变量。CSV文件可使用电子数据表程序(如Microsoft Exel)打开并通过数据透视表对资料进行汇总;也可使用文本处理程序阅读并将其资料导入数据处理程序(如SPSS)。为了协助资料的汇总，CSV文件中每一列的首标均对应XML模块文件中给出的定义命名，因此实验人员可对其所指一目了然。

图1 Tatool客户端自带图形界面

图2 当前执行模块

汇总后的资料既可本地导出到客户端所在的电脑，也可在线导出到可运行Tatool Online的FTP server或Web server。Tatool Online可对所做研究进行线上管理，该组件可在任何支持PHP和MySQL的Web服务器上安装，相关安装示例可参阅网站:www.tatool.ch。实验人员可在Tatool Online创建研究项目，添加分组，并将参与者按组分配。采用不同的实验人员配置文件设置可以设计出不同复杂度的研究程序［5］，如双盲设置(实验人员不被告知被试者的身份或所在分组)。此外，Tatool Online还可为那些需要被试者在家中自行测试的研究(比如那些参与者数量过多的研究项目)提供有用的特征功能，如自动上传实验数据以减少技术问题而引发的数据丢失。与此同时，上传的数据还被存储于本地的嵌入式数据库(HSQLDB)中，一旦出现技术问题，如网络连接中断，数据可暂停传送待故障排除，或者执行本地导出。Tatool Online对已上传的数据进行实时处理，并列出被试者名录以及他们当前进行的环节，包括最近一次上传资料的时间和该环节持续时间，以及用户信息(如用户表现和反应时间)。这就使得实验人员可以对被试者的参与度进行全局浏览，如有必要，还可以对其干涉。此外，Tatool Online可通过提供简要描述性数据、简单图形来满足实验人员对该研究整体进度的监视。

2 Tatool框架设计

Tatool的构架与心理学典型实验的设计相适应，即同构。其构架的核心概念是用模块代表某一实验或研究。一个模块包含多个不同类型的元素:列表元素，复合元素和可执行文件元素。如图3所示为一个模块的内部层级，该模块由一个嵌套于列表元素中的可执行文件元素构成。列表元素和复合元素为可执行文件元素的分组提供服务，两者可相互嵌套。列表元素将相关元素排序为后续执行做准备;复合元素包含一个初始元素和一个二次元素，可作为双重任务(如1985年的 Brown-Peterson任务、1980年的 Daneman＆Carpenter，复杂跨度任务［6］)的开展基础。每一次可执行文件的实际执行都可作为该环节中的一次试验被记录并存储。如图4所示为某一模块中的不同元素，这些元素将以数据输出时反映出来。

图3 Tatool模块构建图

图4 模块对应的实验构建图

3 Tatool实验测试与分析

心理学研究要揭示变量与变量的因果关系，其研究设计基本的思路:在控制了其他因素(无关因素)的情况下，引起自变量变化，看自变量变化是否引发出因变量相应的变化。一旦自变量的变化引起了因变量相应的变化，那么，可以认为自变量与因变量有因果关系。这是心理学实验设计的基本逻辑［7］。

根据心理学实验设计的基本逻辑，以心理学中的“记忆实验”为例。被试需要在给定时间内记忆一组单词，随后实验人员会采取一定手段来分散其注意力，最后要求该被试复述出自己所记住下的单词。在这一实验中，存在一个或几个列表元素，表现形式为一组待记忆的单词，这些列表元素作为初始元素嵌套在复合元素中。在实验执行时，初始元素首先被执行，即显示该列单词;随后执行二次元素，这里表现为一个用来分散被试注意力的程序;在二次元素执行过后，可以让初始元素再次执行，即显示另一组待记忆的单词;或者直接开启可执行元素，如要求受试者复述所记忆的内容。每一个可执行元素只能包含一个可执行文件。因此，含有多个任务的模块就要包含多个嵌套于列表或复合元素中的可执行元素。这三种元素不一定包含所处理程序。处理程序是一种可重复使用的函数，在实验开展的不同阶段之间发挥作用，可跨越不同可执行文件。如在复合元素执行完毕后所触发的处理程序可以统计出本次任务中被正确复述的单词数，并将之与另外一次任务中统计出的结果进行比较。模块层级可在XML文件中定义，XML文件可用Tatool客户端打开，文件内容会保存在Tatool自有的本地Java数据库(HyperSQL)中。随着每一次模块的执行，Tatool都会创建一个环节(Session)并且将本次环节中产生的数据保存在同一数据库中。

4 结 论

心理学实验不同于物理化学实验，它的研究对象主要是人，是探索人的心理活动和心理过程的;人的复杂性与不确定性远超过物理化学等学科中的研究对象，人本身有思想，会自己提出一系列的要求，作出自己的选择，甚至其微妙的情感变化都会影响实验的结果［8］。Tatool是计算机软件与心理学实验优秀的结合体之一，它克服了已有心理学实验中软件技术的不足与缺点。对于实验环境要求非常严格的心理学来说，Tatool通过不断扩充性并完善其功能力求达到理想的实验环境。但是，在其可视化操作界面上、繁琐的数据处理等功能上还待进一步提高。

参考文献:

［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，田昌鹏.基于认知心理学的信息服务本质探寻［J］.重庆工商大学学报:自然科学版，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］陈曦.视觉认知心理学反应时实验研究的新技术［J］.华南师范大学学报:社会科学版，1996(4):70-74

［7］莫雷.谈谈心理学研究设计的基本逻辑［J］.心理学报，2004(2):247-252

［8］李婕.心理实验的影响因素及对策研究［J］.实验室科学，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

责任编辑:代小红

2013-07-17;

2013-08-09.

黄睿(1981-)，男，重庆渝北人，博士，讲师，从事信息化管理，企业组织管理研究.