心理学实验教学内容的创新与实践_曾祥炎

第28卷第9期 2009年9月

实验室研究与探索

RESEARC H AND EX PLORAT I ON I N LABORATORY

Vo.l 28N o .9

S ep .2009

心理学实验教学内容的创新与实践

曾祥炎

(华南师范大学心理学系,广东广州510631)

摘 要:随着现代科技的高速发展,心理学实验的各种研究技术不断涌现和日臻成熟,心理学实验教学的模式和内容也随着科技的日新月异呼唤着变革与创新。

关键词:心理实验;实验技术;实验教学;教学模式

中图分类号:G 642 文献标识码:A 文章编号:1006-7167(2009)09-0121-04

I nnovati o n and Practice of the Psychol o g i c al Experm i ental Teaching

ZENG X i a ng-yan

(Depart m ent of Psyc ho l o gy ,Sou t h China Nor m alUn i v ersity ,Guang zhou 510631,Ch i n a)

Abst ract :W ith the fast develop m ent o fm oder n science and techno logy ,experi m enta l psychology has seen the conti n u -ous e m ergence and m aturation o f all k i n ds of research techniques .A t t h e sa m e ti m e ,psycho l o g ical experi m ents are un -dergo i n g the refor m and innova ti o n of teach i n g m ethods and contents .K ey w ords :psycho l o g ica l experi m ents ;experi m enta l techn i q ues ;experi m ental teach i n g ;teach i n g m ethods

收稿日期:2008-08-19

作者简介:曾祥炎(1974-),男,江西寻乌人,硕士,高级实验师,实验室副主任,研究方向为实验心理学。

T e.l:020-********;E -m ai :l s cnu z xy @126.co m

1 引 言

心理学是研究人类自身奥秘的科学,是研究人的

心理现象发生、发展规律的科学。1879年,德国心理学家冯特建立了世界上第一个心理学实验室,标志着心理学成为一门独立的科学,心理学也从思辨和经验科学转变成实验科学,即实验室的科学的实验研究使心理学成为了独立于哲学之外的科学。不仅如此,心理学辉煌发展的今天,心理学研究中的实验法仍是推动心理学飞速发展的最重要最有效的一个方法和手段。因此,实验教学也就首当其冲地成了心理学科进行学科教学和人才培养的一个重要手段

[1,2]

。随着现

代计算机技术和高科技医学技术的发展,心理学的各种实验研究技术也正高速发展和日臻成熟,尤其是计

算机技术的高度精密发展,使绝大部分心理学实验都移植到计算机上进行,并且,计算机化的心理实验也正朝着标准化方向发展。心理学实验教学的模式和内容也随着科技的日新月异呼唤着变革与创新。

2 心理实验技术发展的新形势

2.1 心理实验技术层出不穷,日新月异

心理学作为一门实验科学,实验手段和技术的发展为心理学的产生与发展做出了不可磨灭的贡献。从19世纪初心理学产生前期到科学技术飞速发展的今天,心理学的实验仪器与研究技术经历了如下几个发

展阶段[3]

。

(1)第一阶段是从19世纪初到20世纪20年代,这个阶段心理学的主要实验仪器是在物理学和生理学仪器的技术上以及基于传统心理物理法发展起来的简单的测量感知觉、记忆等实验仪器。尽管当时的研究方法和技术手段还处于朴素的机械装置的水平,但这些仪器、研究方法、技术手段和思路为推动科学心理学的发展并为后来的心理学实验仪器的发展奠定了基础。

(2)第二阶段是从20世纪20~60年代,该阶段心理学实验研究仪器主要是基于行为主义的实验设备,如/斯金纳箱0、音叉、共鸣器等,通过这些装备记录人和动物的行为表现来探讨心理与行为问题。

(3)第三阶段是从20世纪60~90年代,这个时期的仪器设备主要集中在认知心理学、生理心理学等基础研究领域,如反应时测量技术、眼动技术、生理多

导仪、视野计等,通过这些新方法和技术手段来研究心理与行为活动背后的认知机制。

(4)第四阶段是从20世纪90年代到现在,这个阶段主要是医学研究的技术手段在心理学中得到广泛应用,并产生了新的学科)))认知神经科学,成为当前心理学界研究的热点,常用的实验技术有脑电技术(EEG/ERP)、脑功能磁共振成像技术(F MR I)、正电子发射计算机断层显像技术(PET)等,通过这些技术手段研究心理与行为活动背后的脑机制。

正是通过上述4个阶段心理学实验研究技术的不断创新和完善,推动着心理学的飞速发展。掌握了这些技术,也就跟上了心理学研究的主流方向。在现代科学技术日新月异发展的今天,心理学也不失时机地借用现代的高新技术进行心理学的研究,使用心理学的研究向纵深发展。实验法至今仍是推动心理学飞速发展的最重要最有效的一个方法和手段。

2.2心理实验的计算机化

20世纪50~60年代,计算机技术的发展和认知心理学的兴起使心理学实验研究的技术思路产生了根本性的变化。传统的反应时测量技术与计算机技术结合使反应时测量技术成为信息加工心理学研究的主要手段之一。计算机的优势在于它对各种控制的精确性和严密性,而心理实验是一项设计严密的实验,在实验中应排除各种无关变量的影响,对不能排除的因素,在实验中应加以恒定,确保因变量确系由自变量引起,而非其他因素引起的,这是实验法的基本原则[1]。因此,计算机具有的优良特性使计算机技术一成熟就成为心理学工作者研究心理学的主要工具。20世纪90年代以来,随着计算机技术的高速发展,现代计算机技术和高科技医学技术的发展为现代心理学实验研究提供了新的研究方法和技术手段。心理学实验研究仪器正不断地通过计算机由单一的设备向多种设备联机使用来对心理学实验的全过程进行严格与高效率控制的形势发展。如:在认知层面的实验研究,主要是通过计算机来对心理学实验材料的编辑与制作、实验参数控制、实验过程与实验设计控制、被试信息与实验数据的采集和数据的初步处理等的全过程进行控制,既使心理学实验达到标准化,同时也尽可能避免各种可能影响实验结果的额外因素对实验结果造成不利的影响。在行为层面的研究中,将计算机与实验仪器进行联机来控制实验和收集数据,如眼动仪主要是通过计算机呈现设计好的刺激与眼动仪的头盔进行联机来获取被试的各种眼动轨迹的数据。在认知神经科学研究领域,如目前常用的功能磁共振成像(FunctionalM agne-t ic Resonance I m aging,F MR I)、事件相关脑电位(Event Related Brai n Potentials,ERP)、脑磁图(M agnetoenceph-alog raphy,MEG)等仪器也无不都是通过计算机来精确呈现刺激和采集数据[3,4]。

因此,计算机成为控制心理学实验设备的重要仪器,在心理学研究中起着非常重要的作用。各种层面研究技术从刺激制作到刺激的精确呈现和数据收集几乎都实现了计算机化。计算机硬件、软件技术已经成为心理学实验研究的必需仪器设备和技术手段。

2.3心理实验生成系统的标准化

时至今日,心理学实验研究和实验教学随着计算机技术和认知科学的发展已经差不多全部计算机化。在心理学研究方面通过使用计算机编程语言编制心理学实验程序,进行刺激精确呈现与严格控制,进行数据的快捷方便的收集和标准化统计处理。心理实验的计算机化在早期大多都是用计算机的各种高级编程语言,如C语言、Pascal语言、V isual B asic、De l p h i等高级程序设计语言或汇编语言进行心理实验程序的编制,达到对刺激的呈现和数据的收集。

可是,利用这些为数众多、各自为政的计算机编程语言进行心理实验程序设计存在着如下几个方面不可避免的、难于克服的缺陷和致命弱点[5,6]。1在W i n-do w s系统下,多数是非系统级编程,时间精度不够,误差较大;也存在在W i n dow s操作系统下由多任务系统引起的对数据呈现和记录方面的随机误差。o采用各种各样的编程语言,如C、Delph,i更多是采用V i s ua l Basic,对时间精度和误差的处理存在许多缺陷。同时,不同语言编制的实验程序在刺激呈现和数据记录方面无法比较或求得一致。?非熟练编程者对刺激呈现的精确控制和数据记录等方面随机误差大;同时,不同软件编制人员编制的实验也难以比较。?编程人员大多为非心理学专业知识背景,难于真正理解实验研究人员的意图,同时由于技术上存在难于解决的问题而将实验程序的编制将就于编程人员,导致实际的程序与理想的程序存在着一定的差异。这些诸如此类的缺陷给国内的心理学工作者用这些为数众多的编程语言设计实验程序产生的论文,在投寄国外有影响的刊物时受到了审稿人诸多的质疑,为文章的发表造成了一定的障碍。因此,心理实验程序的设计呼唤着统一的、全球通用的心理实验程序设计的专门软件,即标准的心理实验生成系统的诞生。全球通用的心理学实验生成系统E-Pri m e就在这个背景下应用而生[2,7]。

当然,心理实验的标准化不光要求实验生成系统的标准化,还要求尽可能做到实验刺激材料的标准化,如美国国立心理健康研究所(N I M H)编制了3套情绪材料系统:/国际情绪图片系统0,/国际情绪数码声音系统0,/英语情绪词系统0;北师大认知所编制的/中国情绪刺激材料数据库0,包括中国情感图片系统、中国人情绪面孔图片系统,中国情感数码声音系统和汉语情感词系统。这些材料都是经过标准化评定的刺激

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材料,在情绪研究的各种实验中都可以放心使用[8,9]

。3 心理实验教学内容的创新与建构

3.1 实验技术发展对心理学实验教学认识与要求

通过上面的分析,可以清楚地认识到学习心理学进行心理学的研究,至少需要掌握3方面的实验技术,即应具备或培养3方面的能力。

(1)/实验研究技术0。即心理学研究常用的研究方法和技术手段,如事件相关电位技术ERP 、脑功能磁共振成像技术F MR I 、眼动技术等,它直接通达心理学的本身,对人类的心理和行为的机制有更接近的认识。

(2)/计算机技术0。计算机作为自动化和精确控制的代名词,它的硬件、软件技术已经成为心理学实验研究的必需仪器设备和技术手段。

(3)/实验程序设计技术0。指如何将研究者的意图、想法或实验设计转变成计算机程序或语言,即心理实验的计算机化。实验程序是连接实验研究技术和计算机的纽带,正是通过计算机化的实验程序,使实验者的意图得以呈现,反应得以记录和收集。

从培养心理学专业学生实验能力和研究能力的角度上,可以将上述3方面的技术转化为实验研究必备的3个层次的能力进行培养(见图1)。第1层次能力为/实验基本能力0,主要是对计算机应用能力的培养,包括计算机软硬件技术能力和与心理学研究有关的软件应用能力,它是进行实验研究必须具备的最为基本的能力。第2层次的能力为/实验专业能力0,主要是指心理学专业的学生能把自己的实验意图或实验设计用全球通用的实验生成系统,如E-

Pri m e 等进行实验程序设计,完成自己的实验并有效地收集到实验数据。第3层次即最高层次的能力为/实验研究能力0,它主要是指心理学专业学生尤其是博硕士研究生能够掌握和精通当今心理学界常用的或前沿的研究技术手段,进行心理学研究的能力。掌握当今的研究技术,才能与时俱进,紧跟心理学研究的主

流。

图1 心理实验和研究能力培养层次图

3.2 心理学实验教学内容创新与建构

根据作者多年来在心理学实验室从事实验教学、科研实验技术支持、实验程序设计、E -Pri m e 培训辅导和解答学生在实验过程及实验编程中遇到的问题等工作并在工作中不断积累及总结经验,并结合这些年来学生在实际教学与科研实验中碰到的问题以及自己的思考,从实际的角度从教学科研需求的角度,又将上述3个层次的能力细分成可操作的8个亚层次的能力结构,每个亚层次的能力相应地包括了实验教学的各项内容,即学生必须掌握的各项实验技术和研究技术,形成了具有较强操作性的/心理学专业学生实验能力和研究能力培养结构图0,见图2

。

图2 心理学专业学生实验能力和研究能力培养结构图

/实验基本能力0包括/计算机应用能力0、/数据处理与统计能力0、/实验刺激材料制作能力0和/实验环境条件测定与控制能力04个亚层次的能力。

/实验专业能力0是指研究者能把研究的技术路线、实验范式和实验设想等用标准化的实验生成系统E -Pri m e 等软件设计出来,即把心理学的思想转变成计

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第9期

曾祥炎:心理学实验教学内容的创新与实践

算机语言。这一项能力划分成3部分,即/编程的预备能力0、/心理学实验程序设计的模式化思路0和/E-Pri m e能力03个亚层次能力。

/使用心理学实验研究常用技术和前沿技术的能力0主要是指能熟练使用当今心理学界使用的各种常用研究技术和前沿技术进行心理学研究。主要掌握如下几种技术:1/行为认知实验技术0;o/ERP技术0;?/F MR I技术0;?/生物反馈与心理训练技术0;?/生理多导仪技术0;?/眼动技术0;?/行为观察技术0;à/虚拟现实技术0。能熟练掌握各种技术的技术原理、使用方法、实验设计、数据分析和操作使用注意事项等。

各种技术是研究心理学的手段,它直指心理学本身,是通达心理学的钥匙。所以,/实验研究能力0在实验能力和研究能力的培养中处于核心地位和主体地位。/实验基本能力0和/实验专业能力0都是为/实验研究能力0服务,为各种研究技术提供标准化的刺激和标准化的实验程序,这两项能力是/主体0能力的两个侧翼在辐射和延伸。因此,本/心理学专业学生实验能力和研究能力结构图0既是分层次渐进式的培养体系,又是/一体两翼0式的培养体系。

4传统的心理学实验教学模式及其弊端

传统的心理学实验教学模式大都为某一门或多门心理学课程开设一定数量的常规型、验证型和演示型实验,如/实验心理学0开设的/反应时实验0、/信号侦察实验0、/时间知觉实验0、/记忆广度实验0、/概念形成实验0,/教育心理学0开设的/学习迁移实验0, /发展心理学0开设的/守恒实验0等等。通过对这些实验的开设,1加深对心理现象的认识和了解;o加深对心理规律的揭示和理解;?培养学生实验的意识和掌握心理学实验的方法。

传统心理学实验教学模式在实验技术发展的新形势下不利于学生实验研究技能的培养,其弊端主要有如下几个方面。

(1)传统的实验教学依托的仪器设备都为常规型的教学设备,这些设备从实验设计、刺激类型、刺激呈现和数据收集都已固化,无法进行更改或拓展研究,学生获得的只是/S-R0(刺激-反应)联结的简单的固化模式。

(2)传统的教学设备,实验并非计算机化。学生无法从教学实验中体会和学习/心理实验计算机化0趋势下的计算机化实验的方式和方法。

(3)传统的实验教学对各种实验技术尤其是当今心理界使用的各种前沿技术讲解甚少,个别课程即使有讲解也仅限于原理性的介绍,由于课时问题一般不讲述各种实验技术的具体的实验设计及其数据处理与分析,不利于学生对各种实验技术的真正的掌握和应用。

(4)传统的实验教学模式一般不涉及对/实验编程技术0和/实验基本能力0的培养。实验编程技能往往是心理学专业学生们较为薄弱的一个环节,能否掌握了实验编程技能,恰恰又是决定学生们能否独立进行研究的关键。而对/实验基本能力0中对某些技术的培养缺失,也往往是导致实验失败或未达理想效果的关键因素。

5创新实验教学的实践与效果

我们根据/心理学专业学生实验能力和研究能力培养结构图0中8个亚层次能力中包括的各种实验技术,从2004年开始,在本科教学和研究生教学中同步增设/心理实验技术与研究技术0课程,讲述/刺激材料的制作技术0、/实验编程技术0、/实验环境条件测定与控制技术0、/各种实验研究技术0等8个亚层次能力所包含的各种技术,实实在在地培养学生的/实验基本能力0、/实验专业能力0和/实验研究能力0,并收到了较好的教学效果。

(1)学生了解和掌握了心理学实验研究的各种技术。包括传统的行为实验研究技术,如反应时技术,各种重要的研究技术,如眼动实验研究技术,虚拟现实技术,和当今心理学界各种前沿研究技术,如脑电技术(EEG/ERP)、脑功能磁共振成像技术(F MR I)、正电子扫描技术(PET)等。掌握了这些技术,为相关的心理学研究提供了可能,才能同步跟上当前心理学研究的步伐。

(2)学生掌握了实验编程技能,尤其是掌握了当今心理学界全球通用的心理实验设计专业软件E-Pri m e。E-Pri m e作为全球通用的标准化的心理实验生成系统,用其作实验程序所生成的论文,审稿人对实验技术本身和实验呈现与记录的精确性不会有任何的质疑。

(3)培养了学生规范制作各种视听刺激材料的意识和技术,使学生掌握了精确呈现各种刺激的方法和技术。培养了学生检测和控制实验环境条件的能力,能有效地控制实验并使实验能较好地朝预期的方向进行。

(4)学生进行心理学研究能力大幅提高。自2005年以来,学生申请各级各类科研课题项目逐年在增多,获校级、省级和国家级/挑战杯0的各类奖项比2005年前大幅提高,与同比的前3年提高81.5%。

(5)学生们实验技术和研究能力的掌握和提高,也为心理学专业各课程开设/综合性设计性0和/创新性0实验项目提供了技术和能力的保障。

(下转第142页)

和解决问题的能力为目标,利用计算机虚拟实验环境,采用现代电子技术手段,开设综合性、设计性实验课题,进行电路设计、虚拟仿真、参数调整、电路制作、现场搭建、实景测量、排除电路故障、实现课题功能等训练。这一级实验以综合性设计性课题为主,与大学生电子设计竞赛接轨。

4.2.2营造自主学习环境,培养创新能力

培养学生的创新意识、创新精神与创新能力,仅仅依靠课内实验教学远远不够,尤其是在我校全面实施/通识教育,大类培养0人才培养的模式下,更加重视学生的素质教育。为此,借助于/大学生素质拓展0计划,积极开展丰富多彩的科技活动,为学生开展小发明、小制作,营造良好的环境,为电子设计竞赛奠定基础。

(1)加大实验室开放,提供自主实训场地。为提供学生自主学习平台,每学期我们在安排课内实验教学的同时,充分利用实验室的资源,制定了实验室的开放计划、开放项目。在开放时间里,实验室不仅为学生提供场地,还为学生提供必要的设备,如:信号发生器、示波器、万用表、单片机仿真器、电类实验箱、单片机最小系统、计算机及相应软件等;同时还安排有教师现场指导,极大的提高了学生自主学习的积极性。

(2)举办校内电子设计竞赛,激发学生学习兴趣。为了拓展学生的素质技能,我们每年的五月份,借助校园科技文化节的大舞台,举办校内电子设计竞赛。为电子设计爱好者提供施展技能的平台,同时也为参加省、国家大学生电子设计竞赛选拔队员做准备。校内竞赛完全按照国家的竞赛形式进行。在校领导和相关部门的支持下,每年一次的校内电子设计竞赛,已成为我校科技文化节的特色项目,参加竞赛人数逐年增多, 2006年有81名学生参加竞赛,2007年有180名学生参加,2008年有246名学生参加,电子设计竞赛已成为众多大学生喜爱的科技活动。

(3)开设现代电子技术实践选修课,培养系统设计能力。为了适应现代电子技术高速发展,我们从07级开始,为理工科学生开设/电子制作训练0和/电子创新设计与实践0自选实践课程,内容包括单元电路设计、系统电路分析、计算机辅助设计和信息处理、设计制作具有创新特色的电子作品,弥补二三年级参赛学生在专业知识上的不足,同时为爱好电子设计的学生提供施展才能的平台。

5结语

大学生电子设计竞赛为学生施展才能提供了契机,同时也推动了电子类实践课程教学改革[10]。通过近几年基础实验课程的改革,取得了一些成绩,但改革也需要与时俱进,新技术、新知识的不断出现,如何融入教学中,如何提高学生自主学习、自主创新、自主设计与制作的能力,培养创新人才是高等学校的长期任务。为此,我们将不断地探索、不断地研究,努力提高教学水平和教学质量。

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(上接第124页)

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