在 Pro Lab中构建刺激材料呈现以及顺序效应的处理

Tobii Pro Lab 设计

了解如何在Pro Lab中规划和构建刺激材料呈现顺序

有些时候,您的实验结构是非常简单的:仅仅是添加需要采集数据的刺激材料(图片和视频),然后执行实验。然而在多数实验中,实验设计并非这样简单。原因之一是我们受到顺序效应的影响。这意味着我们对某样事物的反馈和交互会受到我们对事物感知顺序的影响。

例如,在一个实验开始的时候你不知道接下来会发生什么,你也许并不知道要看哪里来完成实验设计的任务,或你甚至不清楚研究人员的目的是什么。因此在实验开始阶段对一张图片的观察方式与实验结束阶段可能是有差别的。我们可以将这种现象称之为训练效应。或者你可能会想到相反的情形。在实验开始阶段,你非常兴奋,对你的第一次心理实验充满期待,你会非常积极且迅速地给出反馈。但是经过了30分钟对上百个实验中几乎相同的刺激物的反馈,你发现自己已经精疲力竭、反应变慢了。现在你变成了疲劳效应的受害者。

这两种顺序效应的结果就是实验初期阶段呈现刺激物的数据与实验后期阶段呈现刺激物的数据存在差别,并且这种差别不是由单个刺激物引起的。这样会使你做出前半部分刺激物比后半部分刺激物简单的错误结论。

我们要防止一个或几个刺激物材料的不平衡而带来的顺序效应,否则我们就不清楚哪些视觉观察行为是刺激材料引起的,哪些是由于经验缺乏或疲劳引起的。理想情况下,我们要使刺激物项目的学习和疲劳效应均匀分布。如果实验由一组图片构成,那我们只需要简单地将顺序随机化,所以对一个被试者来说,一个刺激材料出现在实验开始,而对于另一个被试,该刺激物要出现在实验中间或结尾。平均来看,在实验采集了许多记录后,刺激材料要基本均匀地出现在所有位置。

Shuffle/randomization

图 1. 一组刺激物,这里按 1-6排序,每个新纪录按随机的顺序随机化。

通过混合,重复,采样和随机化来构建您的实验

根据实验和刺激物的类型,不同的呈现顺序是相关的。最简单的形式可能是按添加这些刺激材料的顺序从头到尾呈现所有刺激物。如果你有一组包含指导语的图片,那么这种按序呈现是非常合适的。显然,他们有一个阅读顺序,不应该随机。

然而在多数实验中,测试并不是只由一组图片组成的。你可能会在视觉搜索任务实验中用屏幕中心呈现的十字刺激让每个被试者观看刺激物时都从同一点开始。在该实验中,我们不想把所有刺激材料都随机化,所以需要在同一行中插入一些图片或十字刺激。我们需要在每个实验的开始固定呈现一个十字刺激,然后呈现一组图片中的一张图片,按这种规则重复。

Search experiment implementation

图2. 实验设计,其中在测试开始时呈现一个十字刺激,然后呈现一张来自不同刺激图片组的随机采样图片。

但这种选择可能会通过不同的方式做出。简言之就是每次顺序地选择一个项目。如果你要按特定的顺序呈现图片,但要在每个图片呈现之前呈现固定的刺激材料,那么种种选择方式是有意义的。然后固定的刺激物会呈现,随即图片组中的一张图片被选择并呈现,直到所有图片都被选择呈现。

 

但是这仅仅是最普通的非替换选择方式。也就是说从这一组刺激材料中随机选择一个,而一旦这个刺激材料被选择过,就不会再回到组中。因此,如果要在一行中再次选择该项目是不行的(除非再次组建包含相同项目的列表)。显然,这种方式的优势是它能够保证数据集的平衡,也就是每个刺激材料呈现的次数是相同的。

 

第三种选择项目的方式是替换式随机化。这种方式的不同之处在于,正如其字面的意思,选择了一个特定刺激材料后,该材料会再次回到组中。这样你就可以在接下来的刺激呈现中再次选择该材料。

如果我们有一组刺激物,假设有三张图片,然后我们想要使该组刺激物按照呈现一个十字刺激并选择一张新图片的方式重复。一种实现方法是将该组刺激物包含在其他带有重复行为的组中,然后重复三次直到所有刺激物都被选择过。

Search experiment implementation

图3.当将该图所示的设计呈现给被试时,他们将看到试验1的十字刺激,随后是随机视觉搜索阵列。 然后,试验2,再呈现一个十字刺激,以及剩余阵列中的一个;试验3,再次呈现一个十字刺激,接着是最后的阵列刺激物。

在很多实验中,仅呈现某刺激材料一次往往无法获得足够的数据来揭示实验操作所带来的影响。如果是一个允许重复呈现相同刺激物的实验,那么可以为相同刺激材料创建几个循环。要添加其他循环,并让每个刺激物呈现两次,一种方法是把从3-6的重复次数增加一倍。要注意随机进行非替换式选择,被选的刺激物并不会被永远移除而是暂时从选择中被排除。如果进行到第四次重复,所有的刺激物就会重新回到组章并可被再次选择。另一种方法是创建两个循环,将刺激材料组重复三次并包含在另外一个带有两个循环行为的组中。这样就会产生2*3=6个刺激呈现次序。

 

如果实验只是由随机化所有刺激材料构成,那么添加一个带有选择行为的组同时添加另一个能够呈现所有刺激材料的重复组就可能不太妥当。更简单的方法就是创建一个带有随机行为的组。这样就能使整体的实验设计简化,因为可以少一个组。

 

然而,为了使实验的刺激呈现流程更丰富,在实验设计时我们往往会考虑将这几种机制结合。例如,将一个测试本身作为一个组,其包含一个固定部分,然后是在其他组中进行随机选择的部分。然后这个测试组作为略有变化的不同版本存在。每个这样的测试组可以被置于一个一直重复直到所有刺激材料都被选择过的组中。这种方式能够快速地将实验从一个前导测试过渡为完整测试。此案例如下图所示。

Search experiment implementation

图4.在某个视觉搜索实验中的一个更复杂的呈现顺序。该实验开始时随机呈现X/O或T/L的阵列,然后执行这三个测试组,每个测试组前呈现一个十字刺激物。然后继续下一个部分,每个刺激物图片呈现前呈现十字刺激物。

使用“Group”元素在Pro Lab中实现学习结构

设计好学习结构后,即可在Pro Lab中执行。 要开始此过程,请转到软件的“Design”模块,然后开始在时间轴上组织您的刺激物呈现。 时间轴是您的呈现序列的线性表示。 除了能够直接向其添加刺激物,例如 图片或视频文件,您还可以添加“组”。 “组”是一个容器,具有自己的时间轴,您可以向其添加其他刺激呈现。 您可以为每个“组”分配不同的呈现规则或操作。 这些允许您“打破”时间轴的线性或顺序呈现,并引入呈现循环,采样规则和呈现元素的随机化。 您可以使用“组”将前面部分中讨论的规则和操作应用于刺激呈现。

可用的 "Group" 操作

  • 全部显示:显示组中的所有元素...
    • 顺序:...按顺序排列
    • 随机:...按随机顺序无需更换
Action: Show all sequential
Action: Show all shuffle
  • 重复:重复显示“n”次并按顺序显示该组的内容。
Action: Repeat
  • 样本:从组内容中抽取“n”个元素...
  • 顺序:...按顺序排列
  • 无需替换的随机:...以随机顺序而不重复相同的元素
  • 随机替换:...以随机顺序,可以重复元素
Action: Sample sequential
Action: Sample random without replacement
Action: Sample random with replacement

尝试使用组功能执行实验设计

让我们看看如何在Pro Lab中实现图2中的示例。这次创建一个“指令”和“谢谢”元素并将其添加到实验中:

  1. 下载此部分下方的图像 - “视觉搜索图像”
  2. 首先创建一个新的“基于屏幕”项目,并将其命名为“我的第一个搜索研究”。
  3. 单击“Design”以打开“Design”选项卡。在主窗口上,应显示带有预定义“Eyetracker Calibration”元素的时间轴“Timeline 1”。
  4. 使用图像编辑软件(例如Microsoft Paint)创建并添加“指令”和“谢谢”元素。将这些图像保存为.PNG文件。
  5. 将“指令”和“谢谢”元素添加到时间轴。
  6. 单击“指令”元素,然后在“Properties”面板中选中“Keypress”,并在“Advance on”选项中取消选中“Time”。这允许被试以他或她自己的节奏阅读指令,然后通过按键盘上的任何键继续下一个元素。
  7. 单击“谢谢”元素,此时设置固定显示时间 - 在“Advance on”选项中将显示时间更改为3秒。
  8. 接下来,在时间轴上添加一个“Group”元素,并将其放在“指令”和“谢谢”元素之间。
  9. 在“Properties”面板中,将组的“Name”更改为“Search block”,将“Action”属性设置为“Show all”,将“演示顺序”设置为“顺序”。 “顺序”操作可确保将添加到组中的元素根据其在时间轴上的顺序显示。
  10. 双击“Search block”元素以打开组的时间轴。
  11. 将“Fixation cross”元素添加到此新时间轴。
  12. 单击十字刺激元素,然后在“Properties”面板中,将“Advance on”设置为2秒,以显示图像2秒。
  13. 将新的“Group”元素添加到“Search block”时间轴,并将其放在十字刺激元素之后。
  14. 将此组命名为“搜索数组采样器”,因为它用于从其内容中采样一个图像。
  15. 在属性窗格中,将“Action”属性更改为“Sample”,将“Presentation order”设置为“Random with replacement”。这些设置可确保随机采样图像,并且在刺激呈现期间不会显示任何图像。
  16. 将图像添加到“搜索阵列采样器”组...双击“搜索阵列采样器”元素打开组的时间线,然后打开Windows文件浏览器,选择3个搜索阵列刺激图像并拖动到“搜索数组采样器“时间轴。
  17. 在仍然选择所有图像的同时,在“Properties”面板中,将“Advance on”设置为“Keypress”,并在“Advanced on”选项中取消选中“Time”。 这些属性将适用于所有图像。

您现在已准备好运行第一次测试记录。 每次运行记录时,都会看到以下呈现结构:指令元素>十字刺激>随机选择“搜索数组”元素>“谢谢”元素。

“组”元素含多种功能,允许您结合不同的呈现规则,以实现Tobii Pro Lab中不同级别的实验设计复杂性。

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