一、实验的必要性及实用性
注意力的训练在我们的现实生活中非常重要。注意能力低下会引发学习障碍，工作凌乱无序，伴随粗心错误及不加思考，挫折耐受能力差，到青春期时可能会存在自大、抑郁、焦虑或反对权威等问题。严重的，会引起注意缺陷多动障碍（attention deficit and hyperactivity disorder, ADHD）。ADHD儿童除自身可能存在生活上的困难和抑郁、焦虑的隐患外，其父母也会产生高焦虑感，家庭活动受到不良影响（徐朝辉，2021），我国儿童总体发病率约为5.7%，且呈上升趋势（童连，史慧静，臧嘉捷，2013）。因此，不管是对于病人还是正常人，注意力的训练都意义重大。
传统计算机注意力训练任务注重训练个体抗干扰能力，比如传统的CPT任务（Losier et al., 1996; Nichols & Waschbusch, 2004），但在生态效度方面则受到了质疑（Barkley & Grodzinsky, 1994; Grodzinsky & Barkley, 1999），训练效果很难迁移到现实场景中。标准实验室下的注意力训练任务，初始成绩较好，训练效果较差。无法操纵环境噪音，不能设置环境中的其他变量，比如做小动作的同学，因此，即使在实验室中获得了较好的训练效果，也很难迁移到现实场景中，训练效果较差。此外，标准实验室下的CPT无法变化不同的场景，以比较不同场景下的训练效果。
VR技术的发展为之提供了手段，研究者可以构建与自然情境相仿的实验情境，弥补实验室研究在生态效度方面的不足。Rizzo等（2000）最先基于虚拟环境开发出了虚拟教室任务，他们指出在虚拟环境中可以更精确地给予和控制干扰刺激，因此具有更高的生态效度，在后续研究中得到证实（Negu et al., 2017; Rizzo et al., 2004; Rizzo et al., 2006; Rodríguez et al., 2018）。同时，VR环境下的CPT可以变化场景，以比较不同场景下的训练效果。Wang和Reid (2011)发现VR环境下可改善注意力低下，增强冲动性控制。Cho等人（2002）发现，接受VR训练后，被试在反应准确度、反应倾向和辨别力等指标上显著好于接受非VR训练任务和控制组的被试。
此外，由于一些特殊的现实场景无法通过计算机任务还原与实施，VR技术通过对现实场景进行仿真，使学生可以在课堂中进行体验与实验，因此VR技术拓宽了本科生教学实验的范围。
二、教学设计的合理性和实验系统的先进性
本实验参照近年来注意力训练的研究，设计了多种相关任务，包括连续作业测验、卡片分类测验和视觉搜索任务等。连续作业测验（CPT）被广泛用于对警觉、反应抑制和信号检测等方面作业表现的测量，最早用于成人注意力的评定和筛选，经Conners等人改编并应用于执行功能的评估，发现其要求长时间注意维持和反应抑制的特点使测量结果能够较好预测大多数儿童注意力的水平。威斯康辛卡片分类测验（WSCT）主要评定抽象分类能力和概念形成与转换的能力，并已被证实与涉及执行功能的问题相关。视觉搜索任务主要用于研究视觉注意的机制。此外还有一些相近的任务变体，例如视听双通道整合连续作业（IVA-CPT）。
Wang和Reid（2011）和Cho等人（2002）发展了一套在虚拟环境中行之有效的认知训练任务，并在训练上有一定的成效。接受了两周8次，每次20分钟的VR训练任务后，被试在反应准确度、反应倾向和辨别力等指标上显著好于接受非VR训练任务和控制组的被试。相比于传统的计算机任务，在VR环境下开展注意力训练对被试来说具有更强的沉浸感和代入感，生态效度更高，有利于其将训练中掌握的自我控制能力迁移到实际学习生活中。
1.自主学习与教师督导式实验教学相结合
沿袭《心理实验设计与研究方法》课程的督导式教学模式，要求每个同学在实验室里在老师和助教的监督下，独立完成一项完整的心理学研究，从设计到实施到研究论文写作，学生在实验中遇到任何问题都可与老师讨论。
自主学习方面：如学生自主查阅文献，了解连续作业任务的应用现状和具体流程，独立设计实验，提出研究目的。
督导式实验教学：在自主学习的基础上，学生在实验过程中遇到任何问题（如参数控制等），单独和老师讨论分析，发现和解决问题。以学生为中心，因材施教，充分发挥学生的主观能动性，使每位同学能够完成一项完整的心理学研究。在教学过程中，教师教授实验设计的方法，由教师和学生共同讨论确定所开展的实验任务的设计、实验任务的参数设置、实施的总天数、每天需完成的任务时长，以及需记录的实验数据。
2.双重评价体系
本实验教学项目采用双重评价体系，综合心理学专业学术能力和信息技术应用能力给出整体评价。
3.传统教学的延伸与拓展
本实验教学项目旨在训练科学素养，培养科学研究密切结合实际应用的初步能力。
第一，这不仅有利于提高学生的实验技能，还能帮助学生熟悉注意力训练相关研究领域，为在此基础上开展进一步研究做好准备；
第二，在教学中积极融入新的技术，让学生在老师和助教的辅导、监督下自主编写实验程序和调试环境，能调动学生学习的积极性，主动获取各种学习资源完成实验；
第三，在实践中熟悉VR的开发与管理技术，能让同学们体会心理学的注意力训练技术，同时可以比较VR技术在这个过程中具有的优势和面临的挑战，对如何在新技术视角下发挥自己的专业学术能力有所思考。另外，本实验项目计划在后续建设过程中面向高校与社会推广，有利于树立学生服务社会的意识，增强责任感。
（1）实验原理
本实验选取连续作业任务（CPT），对VR-CPT组，被试需要手持手柄，将射线对准虚拟环境中的白板，并在目标刺激（字母X）出现后，按下手柄的按键进行反应。在每个试次中，字母呈现时间为500ms，刺激间隔时间为2000ms；每个组块中有300个试次，每天需进行3组任务，差不多一个小时，连续进行7天。3组任务分两阶段进行，第一、二组任务连续进行，时长约25分钟，休息10-15分钟后，进行第三组任务，时长约12.5分钟。对NE-CPT组，被试在目标刺激（非X字母）出现后，按空格键进行反应。在每个试次中，字母呈现时间为500ms，刺激间隔时间为2000ms；每个组块有62个试次，每天需进行16组任务，连续进行7天。16组任务分两阶段进行，先完成8组，时长约21分钟，休息2分钟后，完成剩下8组，时长约21分钟。
其余实验任务的原理如下：
1.双通道连续作业任务（IVA-CPT）：采用数字作为视觉和听觉刺激，同样将数字分为目标刺激（“1”）和非目标刺激（“2”），并要求被试在任务期间始终维持注意，对听到或看到的目标刺激按键反应。
2.卡片分类任务（WCST）：呈现一张目标卡片和四张备选卡片，要求被试在备选卡片中选择一张与目标卡片规则一致的卡片。共128张卡片，规则是根据卡片上几何图形的数量、形状、颜色，依某种规则顺序进行（如颜色→形状→数量），10次试验，变一次规则。但这一规则在任务中不告知被试，只显示每次选择是正确还是错误。被试需要记忆每次选择的正误，并据此进行推理，尽可能快和正确地发现规则。
3.视觉搜索任务：采用某种特定几何图形（红色三角形）作为目标刺激，并同时呈现一定数量的两类干扰刺激，两类干扰刺激各在某一个维度上与目标刺激有差异（蓝色三角形或红色梯形），使被试寻找目标刺激时必须进行序列搜索而非弹出搜索。
4.言语工作记忆任务：屏幕上呈现长度不等的数字序列，被试需要记住呈现的数字序列，并在呈现结束后通过按键复制所看到的数字序列，数字序列的长度可根据难度进行调整。
5.视觉空间工作记忆任务：灰色圆形为目标刺激，目标刺激随机出现在2×2网格中的任意一格，共出现若干次，次数可根据难度进行调整；被试需要记忆目标刺激出现的位置和顺序，刺激呈现结束后通过按键在空白网格中复现。
6.选择反应时任务：屏幕上出现红色圆圈，被试要尽快按键反应；当出现绿色圆圈时，被试不做任何反应。
7.警戒任务：被试必须时刻注意观看屏幕，当屏幕上出现红色飞机时，被试需要尽快按键反应。刺激出现的间隔可很长。
知识点：共5个
1.学会使用Unity系统进行注意力训练VR实验操作。
2.学会使用inquisit系统进行注意力训练的行为实验操作。
3.学会使用Excel和SPSS等数据分析软件处理Unity系统所记录的数据。
4.学会使用Excel和SPSS等数据分析软件处理inquisit系统所记录的数据。
5.学会撰写在标准实验环境和VR嘈杂教室环境下的注意力训练效果比较的实验报告。
（2）核心要素仿真设计（对系统或对象的仿真模型体现的客观结构、功能及其运动规律的实验场景进行如实描述）
首先，实验场景为一间标准的矩形教室内部，包括面向建筑和车辆的窗户若干、前后两扇门、学生的课桌椅若干、一个讲台、一位虚拟老师（靠近前门，佩戴眼镜，并伴有指黑板等手部动作动画）、若干同学（位于视野后方，伴有转头等动作动画）、一块白板；黑板、课桌、椅子的长度、材质尽量做到逼真，以尽量模拟真实的教室环境，模拟光照为上午10:00左右。
其次，场景中伴随听觉干扰刺激，包括道路噪音（汽车鸣笛、发动机）、人声噪音（同学喧闹）及教室的嘈杂声，噪音分为三段，整个任务期间均存在，依次为道路噪音、人声噪音、道路噪音。背景噪音可由受试者自行操纵开启或关闭。
再次，实验材料为26个黑色大写字母，任务进行时，将显示在白板正中央位置。
最后，摄像头可根据被试的座高进行调整，以保证受试者具有较好的沉浸体验。
实验教学过程主要从以下方面展开：
1.教师介绍实验背景、实验原理及实验操作；
2.教师教授实验设计的方法，由教师和学生共同讨论确定本学期所开展的实验任务（共8种任务，每学期挑选1种任务进行教学），实验设计、实验任务的参数设置、实施的总天数、每天需完成的任务时长，以及需记录的实验数据。
3.学生在教师的指导下完成实验操作（每个学期近30名同学参与实验，随机分成两组，一组采用inquisit系统，在标准实验室中完成实验操作；一组采用VR系统，在虚拟现实环境下完成实验操作。例如，在VR-CPT中，每个组块中有300个试次，每天需进行3组任务，连续进行7天。3组任务分两阶段进行，第一、二组任务连续进行，时长约25分钟，休息10-15分钟后，进行第三组任务，时长约12.5分钟。在NE-CPT中，每个试次中，字母呈现时间为500ms，刺激间隔时间为2000ms；每个组块有62个试次，每天需进行16组任务，连续进行7天。16组任务分两阶段进行，先完成8组，时长约21分钟，休息2分钟后，完成剩下8组，时长约21分钟。）；
4.每个同学自行汇总所有学生的实验操作数据；
5.教师讲授统计学相关知识，指导学生完成数据处理与统计分析；
6.学生自主查询文献与资料，完成实验报告的撰写，并由教师进行评价。
（1）学生交互性操作步骤，共13步（以连续作业任务（CPT）为例）
步骤序号 |
步骤目标要求 |
步骤合理用时 |
目标达成度赋分模型 |
步骤满分 |
成绩类型 |
1 |
注册并登录网站 |
1min |
完成操作 |
/ |
£操作成绩 √实验报告 £预习成绩 £教师评价报告 |
2 |
在资源中下载运行软件 |
1min |
完成操作 |
||
3 |
预习CPT等8个注意力训练任务相关的实验材料 |
30min |
完成操作 |
/ |
|
4 |
阅读实验材料，熟悉实验原理和实验内容 |
20min |
完成操作 |
/ |
|
5 |
在线打开注意力训练实验任务 |
30s |
完成操作 |
/ |
|
6 |
聆听教师讲授实验过程，讲解实验设计的要求，观察教师实验操作 |
1h |
完成操作 |
/ |
|
7 |
讨论确定实验设计参数 |
1h |
完成操作 |
/ |
|
8 |
设置实验环境参数 |
30s |
完成操作 |
/ |
|
9 |
完成实验操作 |
7h |
完成操作 |
/ |
|
10 |
上传实验数据结果 |
/ |
完成操作 |
/ |
|
11 |
聆听教师讲解数据处理方法 |
3h |
完成操作 |
/ |
|
12 |
汇总所有同学的实验数据，进行统计分析 |
/ |
完成操作 |
/ |
|
13 |
撰写实验报告并上交 |
/ |
完成操作 |
/ |
|
14 |
聆听教师点评实验报告 |
3h |
完成操作 |
/ |
（2）交互性步骤详细说明
1.学生注册并登录网站。
只有vr实验资源和行为实验资源需要注册登陆，并在线或线下运行程序。
2.在资源中下载运行软件。
在vr实验资源和行为实验资源中下载运行软件。
3.预习相关的实验材料。
预习CPT、IVA-CPT、WCST、视觉搜索任务、言语工作记忆任务、视觉空间工作记忆任务、选择反应时任务、警戒任务8个注意力训练任务相关的实验材料。
4.阅读实验材料，熟悉实验原理与内容。
熟悉CPT、IVA-CPT、WCST、视觉搜索任务、言语工作记忆任务、视觉空间工作记忆任务、选择反应时任务、警戒任务8个注意力训练任务的原理、实验目的、实验自变量和因变量及实验内容与操作步骤。
5.在线打开注意力训练实验任务。
6.聆听教师讲授实验过程。
教师讲授如何设置环境参数、如何进行实验操作交互，讲解实验设计的要求，观察教师实验操作。
7.讨论确定实验设计参数。
讨论被试数量（如30人）、分组（如2组）、实验环境（如：vr教室环境和标准实验室环境）、注意力训练任务（如CPT）、有无噪音、刺激呈现时间（如，500ms)，刺激间隔时间（如，2000ms）、每天实验组块数（如，3个）和时长（如，约1小时）、连续训练几天（如，7天）。
8.设置实验环境参数。
设置实验环境、注意力训练任务、有无噪音、刺激呈现时间（如，500ms)，刺激间隔时间（如，2000ms）。
9.完成实验操作
完成注意力训练任务，如每天进行3轮，约1小时，共持续7天。
10.上传实验数据结果。
11.聆听教师讲解数据处理方法。
教师讲解所获的数据文件的各个字段含义及格式，传授excel、spss等专业软件处理数据的方法。
12.汇总所有同学的实验数据，进行统计分析。
13.撰写实验报告并上交。
14.聆听教师点评实验报告。
教师对实验立意、设计、数据分析、讨论等进行重点讲评。
1.连续作业任务（CPT）：记录被试的正确率和反应时，结果表明，虚拟环境或实验室环境下，连续作业任务都可以作为训练任务有效提升个体的注意力。被试的正确率均显著提升，但实验室情境下，第七日时，被试的正确率有所下降，VR教室情境下一直处于高平稳状态；被试的反应时均有所降低，但实验室情境下，第6、7日的反应时有回升趋势，VR教室情境下一直处于低平稳状态。
2.双通道连续作业任务（IVA-CPT）：记录被试的正确率和反应时
3.卡片分类任务（WCST）：记录被试的正确率
4.视觉搜索任务：记录被试的正确率和反应时
5.言语工作记忆任务：记录被试的工作记忆的广度
6.视觉空间工作记忆任务：记录被试的工作记忆的广度
7.选择反应时任务：记录被试的漏报率和反应时
8.警戒任务：记录被试的漏报率和反应时
电话: (021)65642805
邮箱: fanglei@fudan.edu.cn 
地址:上海市杨浦区邯郸路220号
