Name: Un diseño experimental multidisciplinar iológico y multimodal para estudiar experiencias de examen auténtico casi en tiempo real (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 s
Description: Aprende a medir respuestas fisiológicas y emocionales de estudiantes durante exámenes auténticos usando sensores EDA y biomarcadores salivales. Este protocolo multidisciplinar permite investigar en tiempo real la relación entre cognición, afecto y rendimiento académico.

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Este material se basa en el trabajo apoyado en parte por la National Science Foundation (NSF) No. EED-1661100, así como una subvención NSF GRFP otorgada a Darcie Christensen (No 120214). Las opiniones, conclusiones y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material no reflejan necesariamente las de NSF o USU. Queremos agradecer a Sheree Benson sus amables discusiones y recomendaciones para nuestro análisis estadístico.
Las contribuciones del autor en este artículo son las siguientes: Villanueva (diseño de investigación, recopilación y análisis de datos, escritura, edición); Husman (diseño de investigación, recopilación de datos, escritura, edición); Christensen (recopilación y análisis de datos, escritura, edición); Youmans (recopilación y análisis de datos, escritura y edición); Khan (recopilación y análisis de datos, escritura, edición); Vicioso (recopilación y análisis de datos, edición); Lampkins (recopilación y edición de datos); Graham (recopilación y edición de datos)

Los autores no tienen nada que revelar.

Aunque las medidas fisiológicas se han utilizado en muchos contextos de aprendizaje auténticos, es fundamental diseñar un entorno de estudio que sea consciente de los límites de la tecnología actual. Nuestro diseño equilibra la necesidad de un entorno de pruebas auténtico y se adapta a la tecnología. Limitar cómodamente el movimiento de los participantes, reducir las interrupciones no deseadas y hacer una marca de tiempo en las respuestas de prueba de los participantes son pasos críticos dentro del protocolo.
<p clas...

Los psicólogos han entendido durante mucho tiempo la importancia de las emociones de los seres humanos para esclarecer sus comportamientos1. Dentro del estudio de la educación, Academic Achievement Emotions (AEE) se ha convertido en el foco de la investigación de emociones2. Los investigadores que utilizan AAE argumentan que los contextos situacionales en los que se encuentran los estudiantes son importantes a tener en cuenta al examinar las emociones de los estudiantes. Los estudiantes pueden experimentar emociones relacionadas con las pruebas, relacionadas con la clase o el aprendizaje que involucran procesos multicomponente, incluyendo componentes afectivos, fisiológicos, motivacionales y cognitivos. La AEE se expresa en dos formas: valencia (positiva/negativa) y activación (energía enfocada/desenfocada). Las emociones de activación positiva, como el disfrute, pueden aumentar los procesos reflectantes como la metacognición, mientras que las emociones de desactivación positivas como el orgullo pueden resultar en bajos niveles de procesamiento cognitivo. Las emociones de activación negativas como la ira y la ansiedad pueden provocar compromiso, mientras que la desactivación negativa de emociones como la desesperanza puede amortiguar la motivación3,4,5. Las emociones académicas contribuyen a cómo aprendemos, percibimos, decidimos, respondemos y resolvemos problemas2. Para regular las emociones académicas, un individuo debe poseer autoeficacia (SE)6,7,8, que es su confianza en su capacidad para emplear el control sobre su motivación, comportamiento, y el entorno social 6. La autoeficacia y las emociones académicas están interrelacionadas, donde la baja autoeficacia está ligada a las emociones de desactivación negativas (por ejemplo, ansiedad, ira, aburrimiento) y mayor autoeficacia está ligada a emociones activadoras positivas (por ejemplo, felicidad, esperanza, emoción)6,7,8. SE también se cree que está fuertemente ligado al rendimiento6,7,8.
Las investigaciones que han examinado las emociones en el aula se han basado en autoinformes, observaciones, entrevistas y artefactos (por ejemplo, exámenes, proyectos)9,10. Aunque estos métodos proporcionan información contextual rica sobre las experiencias de los estudiantes en el salón de clases, tienen limitaciones significativas. Por ejemplo, las entrevistas, observaciones y autoinformes se basan en las introspecciones10de las personas. Otros métodos han tratado de examinar las emociones académicas más proximalmente que los investigadores anteriores, como los basados en enfoques de muestreo de experiencia donde los investigadores piden a los estudiantes que informen sobre sus emociones durante el díaescolar 11. Aunque esta investigación nos permite informar las emociones de los estudiantes con mayor precisión, este trabajo se basa en métodos de autoinforme y no permite informes en tiempo real, ya que los estudiantes tienen que detener su trabajo en el examen para abordar la encuesta de experiencia.
Recientemente, los investigadores han comenzado a abordar las preocupaciones sobre las medidas de autoinforme mediante el uso de medidas biológicas o fisiológicas de la emoción9,que combinadas con otros instrumentos o técnicas como encuestas, observaciones o entrevistas, consiste en una forma multimodal de recopilación de datos para la investigación educativa y psicológica12. Por ejemplo, las técnicas biológicas, incluidos los biomarcadores salivales, se están utilizando para comprender el papel que los procesos biológicos tienen en la cognición, la emoción, el aprendizaje y el rendimiento13,14,15. Para los procesos cognitivos, los andrógenos (por ejemplo, la testosterona) se han relacionado con diferentes patrones de reconocimiento espacial en adultos y niños16,17 mientras que las hormonas hipotalámica-hipófisis-adrenocortical (por ejemplo, cortisol) y las hormonas adrenérgicas (p. ej., salival-amilasa o SAA) están vinculadas a la capacidad de respuesta al estrés entre los individuos18,19,20.
La actividad electrodérmica (EDA) representa una medida fisiológica de la activación del sistema nervioso autónomo (ANS) y está vinculada a una mayor activación del sistema, carga cognitiva o respuestas emocionales intensas21,22 ,23. En las actividades de examen, la AED se ve afectada por la movilidad física21,22, temperaturas corporales y ambientales24,25,26,27,y la verbalización de pensamientos28,así como la sensibilidad y el grado de conectividad de los electrodos analógico-digitales a la piel29.
Aunque estas pueden ser limitaciones al uso de EDA, esta técnica todavía puede proporcionar información valiosa sobre lo que sucede durante los exámenes casi en tiempo real y puede servir como una herramienta prometedora para explorar AEE y, en grado, autoeficacia. Como resultado, se puede obtener una imagen precisa de la AEE de los estudiantes a través de una combinación de métodos de encuesta, para determinar la valencia de la emoción, y los datos fisiológicos y biológicos, para medir la activación de esa emoción. Este documento se basa en una publicación anterior sobre las actividades de examen30 y amplía el alcance de ese trabajo para incluir enfoques multimodales (utilizando encuestas de muestreo de experiencia, sensores EDA y biomarcadores salivales) en un escenario de examen. Es esencial mencionar que el protocolo descrito a continuación permite recopilar varios datos de participantes al mismo tiempo dentro de un único entorno experimental.

<table><tbody><tr><td>Congelador médico de 1.1 pies cúbicos</td><td>Cumplimiento compacto</td># <td>bci2801863</td><td>Pueden usar cualquier congelador siempre que pueda bajar de -20 grados Celsius; estos se pueden usar para almacenar muestras salivales durante períodos de tiempo más largos (~ 4 meses) antes de realizar ensayos salivales.</td></tr><tr><td>Nevera de camping</td><td>Amazon</td><td>(cualquier tamaño/tipo)</td><td>Se puede utilizar para almacenar muestras de saliva durante la recogida de datos</td></tr><tr><td>Sensor E4</td><td>Empatica Inc</td><td>E4 Pulsera Rev2</td><td>Puede utilizar cualquier sensor EDA o empresa siempre que registre la EDA y la acelerometría</td></tr><tr><td>EDA Explorer</td><td>https://eda-explorer.media.mit.edu/</td><td>(código abierto)</td><td>Se puede utilizar para identificar posibles fuentes de ruido que no se deben necesariamente al movimiento</td></tr><tr><td>Portátiles</td><td>Dell</td><td>Latitude 3480</td><td>Pueden utilizar cualquier ordenador de sobremesa o portátil</td></tr><tr><td>Ledalab</td><td>http://www.ledalab.de/</td><td>(código abierto)</td><td>Se puede utilizar para separar las señales EDA tónicas y fásicas después de seguir los pasos de filtrado</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td><td>(la versión varía según las actualizaciones)</td><td>Para ser utilizado para Ledalab, EDA Explorer, y para crear programas de sellado de tiempo personalizados.</td></tr><tr><td>Kit Enzimático de Alfa Amilasa Salival</td><td>Salimetrics</td><td>&lrm;# 1-1902</td><td>Para los kits de saliva, debe planear solicitar a la empresa que analice sus muestras y/o ir a un laboratorio de biología molecular para procesar</td></tr> el <tr><td>Kit de ELISA de Cortisol Salival</td><td>Salimetrics</td><td># &lrm; 1-3002</td><td>Para los kits de saliva, debe planear ordenar a la empresa que analice sus muestras y/o ir a un laboratorio de biología molecular para su procesamiento</td></tr><tr><td>Divisor de pruebas (Privacy Shields)</td><td>Amazon</td><td>#60005</td><td>Pueden usar cualquier marca de escudo de prueba siempre que cubran el espacio de trabajo</td></tr><tr><td>Cámara web</td><td>Amazon</td><td>Logitech c920</td><td>Pueden usar cualquier cámara web siempre que sea HD y 1080p o superior</td></tr></tbody></table>

un diseño experimental multidisciplinar iológico y multimodal para estudiar experiencias de examen auténtico casi en tiempo real

A Cross-Disciplinary and Multi-Modal Experimental Design for Studying Near-Real-Time Authentic Examination Experiences

En los últimos diez años, la investigación sobre las emociones de los estudiantes en entornos educativos ha aumentado. Aunque los investigadores han pedido más estudios que se basen en medidas objetivas de experiencia emocional, existen limitaciones en la utilización de fuentes de datos multimodales. Los estudios de la regulación emocional y emocional en las aulas tradicionalmente se basan en instrumentos de encuesta, muestreo de experiencia, artefactos, entrevistas o procedimientos de observación. Estos métodos, si bien son valiosos, dependen principalmente de la subjetividad del participante u observador y están limitados en su auténtica medición del rendimiento en tiempo real de los estudiantes a una actividad o tarea en el aula. Este último, en particular, plantea un obstáculo para muchos eruditos que buscan medir objetivamente las emociones y otras medidas relacionadas en el aula, en tiempo real.
El propósito de este trabajo es presentar un protocolo para estudiar experimentalmente las respuestas en tiempo real de los estudiantes a las experiencias de examen durante una situación de evaluación auténtica. Para ello, un equipo de psicólogos educativos, ingenieros e investigadores de educación en ingeniería diseñó un protocolo experimental que mantuvo los límites necesarios para la medición precisa de sensores fisiológicos, las mejores prácticas de recolección salival y una entorno de pruebas auténtico. En particular, los estudios existentes que se basan en sensores fisiológicos se llevan a cabo en entornos experimentales que están desconectados de los entornos educativos (por ejemplo, Trier Stress Test), se separan en el tiempo (por ejemplo, antes o después de una tarea), o introducen un error de análisis (por ejemplo, el uso de sensores en entornos donde es probable que los estudiantes se muevan). Esto limita nuestra comprensión de las respuestas en tiempo real de los estudiantes a las actividades y tareas del salón de clases. Además, investigaciones recientes han pedido que se abarquen más consideraciones en torno a cuestiones de contratación, replicabilidad, validez, configuraciones, limpieza de datos, análisis preliminar y circunstancias particulares (por ejemplo, la adición de una variable en el diseño) en la investigación de emociones académicas que se basa en enfoques multimodales.

En este estudio, nos interesaba estudiar las influencias de la autoeficacia, el rendimiento y la fisiológica (sensores EDA) y las respuestas biológicas (SAA y cortisol) de los estudiantes de ingeniería de pregrado mientras realizaban un examen de práctica. Los datos mostrados son un subconjunto representativo de muestras: a) una que consideró encuestas y sensores electrodérmicos (diseño de experimento A) y (b) una que incluía el mismo examen junto con los datos de biomarcadores salivales ...

Se desarrolló un diseño experimental para investigar las influencias en tiempo real de una experiencia de examen para evaluar las realidades emocionales que los estudiantes experimentan en entornos y tareas de educación superior. Este diseño es el resultado de un enfoque interdisciplinario (por ejemplo, psicología educativa, biología, fisiología, ingeniería) y multimodal (por ejemplo, marcadores salivales, encuestas, sensor electrodérmico).

Un diseño experimental multidisciplinar iológico y multimodal para estudiar experiencias de examen auténtico casi en tiempo real

Over the past ten years, research into students&#39; emotions in educational environments has increased. Although researchers have called for more studies ...

El protocolo permite a los investigadores de ciencias sociales, psicología, educación, ingeniería y otras disciplinas interesadas en el uso de la biometría y múltiples técnicas para entender el examen, el aula y experiencias auténticas similares. La principal ventaja de esta técnica es que tiene como objetivo encontrar las posibles fuentes de ruido debido a los artefactos de movimiento en los datos. Además, el protocolo es fácil de implementar y minimiza el uso de software costoso.Si bien el diagnóstico de una enfermedad no es nuestro objetivo previsto, las tecnologías que utilizamos a través de sensores electrodérmicos y biomarcadores salivales tienen el potencial de detectar anomalías fisiológicas y biológicas en un participante. Este método puede proporcionar información sobre la investigación de la psicología educativa explorando construcciones motivacionales y emocionales en el aula. También podría ser utilizado en marketing, negocios, diseño, y otras áreas de investigación que involucran los procesos cognitivos y emocionales de un individuo.La principal lucha que un investigador tendrá con este método es sincronizar el tiempo los eventos que pretenden estudiar mientras se dan

a-cross-disciplinary-multi-modal-experimental-design-for-studying

Research

Investigación

JoVE Journal

Behavior

Comportamiento

Las investigaciones sobre las emociones de los logros académicos de los estudiantes de pregrado se han basado principalmente en autoinformes en entornos de laboratorio. Los estudios rara vez incluyen medidas biofisiológicas a estos autoinformes. Este protocolo describirá una metodología que integra los autoinformes y las medidas biofisiológicas para evaluar la respuesta y el rendimiento de los estudiantes durante una actividad de examen de laboratorio.

El uso de respuestas galvánicas de la piel, saliva, Biomarcadores y auto-informes para evaluar el rendimiento de Pregrado Estudiantes durante una actividad de examen de laboratorio

Aquí presentamos un original método mixto combinando cuantitativo y un enfoque cualitativo para examinar con precisión experiencias de los participantes durante la prueba de estrés Social de Trier y la prueba de estrés Social de Trier para grupos.

Enfoque fenomenológico enactivo a Trier Social Stress prueba: un punto de vista de métodos mixtos

El trabajo actual propone un protocolo de evaluación multimodal centrado en los procesos metacognitivos, autorreguladores del aprendizaje y emocionales, que conforman la base de las dificultades en adultos con LDs.

Protocolo multimodal para evaluar la metacognición y la autorregulación en adultos con dificultades de aprendizaje

Este trabajo describe un sistema de experimentación en línea que proporciona experimentos visualizados, incluida la visualización de teorías, conceptos y fórmulas, visualizando el proceso experimental con plataformas de prueba virtuales tridimensionales (3-D) y visualizando el sistema de control y monitoreo utilizando widgets como gráficos y cámaras.

Sistema de experimentación en línea interactivo y visualizado para la educación e investigación en ingeniería

En este trabajo se desarrolló un sistema de realidad mixta denominado MRE para ayudar a los estudiantes a desarrollar prácticas de laboratorio complementando las clases online. Se realizó un experimento con 30 estudiantes; 10 estudiantes no usaron MRE, 10 usaron MRE y 10 más usaron MRE con comentarios de los maestros.

Implementación y resultados de la realidad mixta para la educación (MRE) en las clases en línea para ingeniería

Este estudio presenta una configuración experimental naturalista que permite a los investigadores presentar estímulos de acción en tiempo real, obtener datos de tiempo de respuesta y seguimiento del ratón mientras los participantes responden después de cada visualización de estímulo, y cambiar de actor entre condiciones experimentales con un sistema único que incluye una pantalla especial de diodo orgánico emisor de luz transparente (OLED) y manipulación de luz.

Una configuración naturalista para presentar personas reales y acciones en vivo en estudios de psicología experimental y neurociencia cognitiva

Desarrollo de un sistema cerebro-máquina efectiva (IMC) para la restauración y rehabilitación de la locomoción bípeda requiere decodificación precisa de la intención del usuario. Aquí se presenta un nuevo protocolo experimental y la técnica de recogida de datos para la adquisición simultánea no invasiva de la actividad neuronal, la actividad muscular, y de todo el cuerpo cinemática durante diversas tareas y condiciones de locomoción.

Electroencefalografía simultánea del cuero cabelludo (EEG), electromiografía (EMG) y de todo el cuerpo de grabación inercial segmentaria para Multi-modal Neural Decodificación

Las rápidas fluctuaciones en la dopamina extracelular (DA) median tanto el procesamiento de la recompensa como el comportamiento motivado en los mamíferos. Este manuscrito describe el uso combinado de voltamperometría cíclica de barrido rápido (FSCV) y la administración intraoral de saborizantes para determinar cómo los saborizantes alteran la liberación rápida de dopamina en ratas despiertas que se mueven libremente.

Examen de Rapid dopamina Dinámica con Fast Scan voltametría cíclica Durante intraoral Administración saborizante en ratas Awake

Este protocolo describe un método para cuantificar la sociabilidad ratón. Los ratones se graban en vídeo mientras se mueven e interactúan en una jaula especial. Procesamiento de vídeo permite la cuantificación automatizada de la sociabilidad con una excelente precisión y fiabilidad.

Evaluación experimental de ratón sociabilidad Utilizando un enfoque de procesamiento de imágenes automatizado

Aquí, presentamos un protocolo para cuantificar el paso preciso en roedores. Las señales corticales y del generador de patrones centrales espinales son necesarias para la colocación precisa de los pies durante la locomoción obstruida. Informamos aquí sobre la novedosa tarea de caminar restringido que examina directamente el comportamiento preciso de los pasos.

Asimétrica Pasarela: Un Ensayo Novela conductual para Estudiar asimétrica Locomoción

Aprende a medir respuestas fisiológicas y emocionales de estudiantes durante exámenes auténticos usando sensores EDA y biomarcadores salivales. Este protocolo multidisciplinar permite investigar en tiempo real la relación entre cognición, afecto y rendimiento académico.

Un diseño experimental multidisciplinar iológico y multimodal para estudiar experiencias de examen auténtico casi en tiempo real (Video) | JoVE Journal

Un diseño experimental multidisciplinar iológico y multimodal para estudiar experiencias de examen auténtico casi en tiempo real

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