Abstract
Typisk er selvstændige rapporter anvendes i pædagogisk forskning for at vurdere studerendes respons og ydeevne til et klasseværelse aktivitet. Men tilsætning af biologiske og fysiologiske foranstaltninger såsom spyt biomarkører og galvaniske hud reaktioner er sjældent inkluderet, begrænser det væld af oplysninger, der kan opnås for bedre at forstå de studerendes præstationer. Et laboratorium protokol til at studere bachelor elevernes reaktioner på klasseværelset arrangementer (f.eks eksamener) præsenteres. Deltagerne blev bedt om at udfylde et repræsentativt eksamen for deres grad. Før og efter laboratoriet eksamen session, studerende gennemført en akademisk præstation følelser selvrapportering og et interview, at parallel disse spørgsmål, når deltagerne bar en galvanisk hud sensor og spyt biomarkører blev indsamlet. Data indsamlet fra de tre metoder resulteret i større dybde af information om de studerendes præstationer i forhold til selvrapportering. Arbejdet kan udvide uddannelseal forskningskapacitet gennem mere omfattende metoder til at opnå tættere på realtid elevernes svar til en undersøgelse aktivitet.
Introduction
På området for akademiske præstation følelser, undersøgelser viser, at forståelsen af elevernes motivationer kunne forudsige elevernes præstationer, præstation og karriere planer 1. Elevernes evner til at 'følelsesmæssigt reagere' til udfordrende kursus opgaver 2 er afgørende for elevernes faglige udvikling. Men tættere på realtid reaktioner relateret til akademiske præstation følelser er under-udforsket 3-6. Denne artikel præsenterer en protokol til at studere måder at udforske nærmere realtid reaktioner fra studerende (f.eks., Fysiologiske reaktioner), når præsenteret med repræsentative klasseværelset situationer (f.eks., Testene) hjælp spyt biomarkører, galvaniske hud reaktioner, og selvrapporterede undersøgelser og interviews. Mens arbejdet ikke vil søge at skabe forbindelse mellem disse spyt biomarkører, galvaniske hud reaktioner og selvstændige rapporter, vil det fremtidige arbejde til formål yderligere at udforske de underliggende mekanismer, derknytte hver reaktion.
Self-rapportering af akademiske præstation følelser i klasseværelset kan bruges til at vurdere affektive, kognitive, motiverende, fysiologiske og adfærdsmæssige komponenter, der repræsenterer det menneskelige sind. På grund af sin billige pris, nem formidling og sporbarhed, er selvrapportering undersøgelser meget brugt i klasseværelset indstillinger 7. Men disse har nogle ulemper. For eksempel er selvstændige rapporter begrænset til repræsentationer af det bevidste sind 8, som kan ændre den måde, som enkeltpersoner repræsentere sig selv. Ligeledes kan sprog og semantik i selvstændige rapporter forstås forskelligt mellem kulturer og enkeltpersoner 7; dets betydninger kan ændre sig over tid eller repræsentere noget andet i lyset af den situation, at deltageren er involveret i otte. Desuden kan selv-rapportering i akademiske indstillinger mangesidede, idiosynkratiske og afhængig af hukommelse, social ønskelige, og individuelle overbevisninger 7, 9-11. For eksempel kan deltagernes overbevisninger om professorer forventninger og motiver indflydelse på, hvordan eleverne reagere og udføre under klasseværelset aktiviteter 7, 9-11. Som sådan, komplementære metoder baseret på tættere på realtid svar er nødvendig for at reducere prøvetagning fordomme og subjektivitet, når du bruger selvstændige rapporter. Dette arbejde vil supplere selvstændige rapporter med spyt biomarkører og galvaniske hud svar til bedre at forstå de nærmere realtid svarene fra studerende til aktiviteter i klasseværelset.
Sampling af spyt biomarkører er blevet populært at forstå fysiologiske grundlag for individers reaktioner på forskellige stressfaktorer, der kan påvirke kognitive evner 9. Psykologisk udvikling af kognition er påvirket af hormoner i mange arter, herunder mennesket 7,12. I følsomme perioder af udvikling, hormoner er i stand til at foretage ændringer i organiseringen af hjernen, som kan have lange sidsteing effekter på adfærd 8. Forskellige aspekter af kognition, fx kan påvirkes af hormoner på forskellige tidspunkter af en persons udvikling. Spatial evne, som undersøgelser har vist kan omfatte kønsforskelle 13-17, er moderat forstærket af androgener (f.eks., Dehydroepiandrosteron-DHEA, testosteron) i prænatal udvikling og derefter igen gennem hele voksenlivet 18. Tværtimod har verbale evner blevet forbundet med forbedring af østrogener (f.eks., Estradiol) og progesteroner 18. Fysiologiske biomarkører for stress, såsom cortisol, findes i hypothalamus-hypofyse-binyre-aksen hos mennesker 12-16, 19-21. Når en situation opfattes som ukontrollabel, cortisol niveauer løfte 19 og kan resultere i differentierede responser hos individer. Nyligt arbejde er begyndt at bruge hormoner til at studere akademiske præstation følelser, selv til dette punkt er det meget begrænset 20,22.
(dvs.., Høj stress, kognitiv belastning eller stærke følelsesmæssige reaktioner) resulterer i mere sved sekretion end lave aktivering tilstande (dvs.., Kedsomhed, lav kognitiv belastning). Som sved sekretion svinger, den elektriske ledningsevne af ændringer i huden. Således er GSR bredt betragtes som en proxy til kvantificering stress-niveau eller kognitiv belastning. GSR måles typisk ved bands, der indeholder elektroder, der kommer i kontakt med hænder, håndled eller fødder og er for nyligbliver brugt i klasseværelset indstillinger 22,23 på grund af sin lave omkostninger og gennemførlighed i forhold til tilgængelige Neuroimaging teknikker 7. Kombinationen af galvaniske hud reaktioner med spyt biomarkører vil give mulighed for en mere omfattende vurdering af de studerendes svar på klasseaktiviteter tættere på realtid.
Den foreslåede protokol diskuteret her vil tjene til at kombinere uddannelse og fysiologiske teknikker til at etablere en metode til at hjælpe pædagogiske forskere at forstå elevernes resultater og respons på aktiviteter i klasseværelset (f.eks., Eksamener). Mens arbejdet ikke vil fokusere på at forstå grundlæggende forbindelser mellem følelser og fysiologiske og biologiske konstruktioner, denne protokol er et udgangspunkt for at hjælpe forskerne gå i den retning. Denne protokol vil dække metoder til at måle spyt biomarkører og galvaniske hud reaktioner under en eksamen aktivitet og sammenligne den mod oplysningerne fra selvstændige rapporter end interviews. For dette arbejde blev en ingeniør eksamen og studerende valgt på grund af den vanskelige og komplekse karakter af disciplin 1,6 og begreber, som kan antænde både kognitive og følelsesmæssige reaktioner på deltagerne.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Procedurer er blevet godkendt af Institutional Review Board (IRB) ved Utah State University til undersøgelser på mennesker. Der bør udvises forsigtighed, at IRB procedurer er godkendt af værtsinstitutionen og overvejelser om beskyttelse af forsøgspersoner bør finde sted før, under og efter udførelsen af ethvert aspekt af denne protokol. Som pr IRB regler, skal inddragelse af eksterne parter eller virksomheder i indsamling og analyse af data processer følge ordentlig protokoller til de-identificere deltageren oplysninger og beskytte den fortrolige karakter af dataene.
1. Udvælgelse af deltagere og aktiviteter til at teste
- Vælg studerende deltagere på midten af semestret eller 3 måneder efter et ønsket indhold kursus blev fremlagt af professor afsvække de kortsigtede hukommelse erindringer fra deltagerne.
- Udeluk eventuelle deltagere fra en laboratorieundersøgelse, der paralleller dette arbejde, hvis parti-deltager har en: (a) historie forudbestemt tilstand (f.eks arytmi.) eller metabolisk lidelse; (B) venstre-håndethed eller begge hænder evne (dette kan forstyrre fysiologisk sampling); (C) psykologisk historie (nuværende eller tidligere) eller tidligere adfærdsmæssige eller følelsesmæssig lidelse (dette kan forvrænge samlingen fra selvstændige rapporter); (D) sygehistorie for hjerte, metaboliske eller kognitive forstyrrelser; (E) fysisk handicap, der ville forhindre deltagelse i laboratorie-sessioner af undersøgelsen; og (f) traumatisk hjerneskade. Kvindelige deltagere, der ønsker at være en del af den hormonelle undersøgelse har yderligere begrænsninger forklaret i trin 2.5.
- Rekrutter ifølge etablerede Institutional Review Board (IRB) protokoller ved at medtage detaljerede procedurer og restriktioner om beskyttelse af fortrolige.
BEMÆRK: Hvis en virksomhed vil have adgang til de data, (i dette tilfælde spyt prøver og galvaniske hud respons data blev indsamlet fra tredjeparts selskaber) sikre, at enn aftale er på plads for korrekt håndtering af data (f.eks., tid til køling), deling (f.eks., sikkerhed server), og inkluderer en tidslinje for at ødelægge data (f.eks. et år efter offentliggørelse af data). Medtag disse retningslinjer i din IRB ansøgning og følge ordentlig retningslinjer som krævet af IRB organisation inden din institution. - Vælg kursusaktiviteter, der repræsenterer kompleksiteten af viden og opgaver, som de studerende skal udføre i.
BEMÆRK: For denne protokol blev freshmen ingeniørstuderende valgt på grund af den vanskelige og komplekse karakter af kursets indhold. De aktiviteter, der blev anset repræsentant var en kombination af to typer af tekniske problemer fra to almindeligt anvendte tekniske eksamener: Mental Cutting Plane Test (MCT) og Purdue Spatial Visualisering Test (PSVT-R). MCT ser på todimensionale afskårne sektioner, der svarer til et tredimensionalt objekt 24, mens PSVT-R ser for tre-dimensional rotation af en genstand 25. Hver blev anvendt til at teste for fysisk ydeevne og verbal hukommelse til denne elev population 26, 27.
2. Forud for Laboratory Session
- Vært en orientering for de frivillige deltagere mindst 1 - 2 uger før laboratoriet session. Afklar alle vilkår fra informeret samtykke IRB. Udfør en demonstration af brug og montering af den galvaniske hud sensor og ordentlige procedurer for indsamling af data til spyt hormon indsamling, ifølge producenten protokoller 28. Forklare de risici og fordele ved undersøgelsen.
- Etablere en kalender, som deltagerne kan tilmelde sig. Hvis deltagerne indskrive i spyt biomarkør stykke af undersøgelsen, skal du sørge for at etablere gange i løbet af morgenen før morgenmad som cortisol niveauer er lavest på denne tid af dagen og omfatter alle oplysninger for tilmelding i tildelte gange (se trin 2.5 for mere information).
NOTE: Sørg for, at alle deltagere giver mindst tre tilgængelige tidsintervaller til studiet. Plads deltagerne i en randomiseret måde at minimere bias og give mere statistisk gyldige resultater. - Pre-passer den galvaniske håndled sensor for hver frivillig ved at sikre, at sensoren stropper sikre deltagerens håndled under den orienterende session. Indtast deltageren studiet Fondskode og den unikke håndled sensor stregkode, som leverandøren at sikre sammenhæng for opfølgende laboratorie-sessioner, hvis nødvendigt.
- Send en påmindelse til deltagerne de procedurer og begrænsninger for dataindsamling og forudsætninger forud for dagen for prøveudtagningen, i henhold til producentens protokoller 28.
BEMÆRK: Eksempler på procedurer og begrænsninger kan omfatte: (a) ingen mad, kosten eller energiske produkter, eller sukkerholdige drikkevarer under døgnets samlinger eller mindst 1 time før undersøgelsen; (B) ingen vandforbrug 1 time før dataindsamling; (C) ingen tænder bruShing eller munden skylninger; (d) ingen kemiske produkter (f.eks, hånd lotion, cremer, chapsticks, parfume, farvestoffer) i de krævede kontaktoplysninger områder (f.eks, håndled, ansigt, læber.); (F) ingen hårprodukter eller styling; og (g) ingen fysiske aktiviteter (f.eks rask gang, cykling, løb, vægte) 24 timer før undersøgelsen. - For kvindelige deltagere, indsamle spyt prøver mellem 10 - 12 dage efter den første dag i deltagerens menstruation at minimere hormonelle svingninger under spyt samling 28.
BEMÆRK: Under den angivne tidsperiode, hvis kvindelige deltagere tager nogen form for hormon-baserede behandling, såsom eventuelle p-piller, spiral, cremer eller sprays (mundtlige, aktuelt eller vaginal), sublingual og pastiller, patches, film, injektioner, tillader 12-36 timer at passere fra tidspunktet for indtagelse / ansøgning at tillade behandlingseffekt at flade ud. Tidslinjen forpligtet til at indsamle spyt prøver vil variere ved biomarker og specifikationerne for virksomhedens spyt kit. Galvanisk hud respons samling sker i henhold til afsnit 3.2 for kvindelige deltagere. Mand deltager spyt samling sker i henhold til § 3.1.5.1 og galvanisk hud reaktion henhold til punkt 3.2.
3. Dag Laboratory Session
BEMÆRK: Følgende fremgangsmåder præsenteres i anbefalede rækkefølge af dataindsamlingen under den antagelse, at 1 - 2 forskere er involveret. Dog kunne nogle af disse procedurer køres parallelt, hvis mere end 2 forskere samarbejder i undersøgelsen.
- spyt Biomarkører
- Give deltagerne en tjekliste til at skitsere fysiske aktiviteter udøves i den 24 timers periode forud for undersøgelsen (f.eks., Fysisk aktivitet, mad og drikke forbrug, anvendelse af lotion eller hormon produkter) som beskrevet i producentens protokol 28 (se trin 2.4 og 2,5).
BEMÆRK: Hvis en deltager har udført en eller alle aktiviteterne fra tjeklisten, re-tildele deltageren at mødes på en anden dag. Hvis vandforbruget var den eneste begrænsning ikke er opfyldt, bede deltageren at blive længere tid i studiet for at give et passende tidspunkt, i henhold til producentens retningslinjer, til at passere (~ 1 time) før spyt samling opstår. - Spørg deltagerne om at udfylde helbredsoplysninger checkliste fra spyt assay kit 28. Sørg for, at alle spyt hætteglas præ-mærkede og tid stemplet før og efter laboratorie-sessioner.
BEMÆRK: Spyt cortisol har en reaktivitet på ca. 20 min 19,20 og som sådan bør procedurer indsamling spytte ske inden for denne tidsramme. Følg procedurerne indsamling spytte ifølge trin 3.1.5 og producentens retningslinjer 28. - Gem en kopi af helbredsoplysninger tjekliste og forsendelsesoplysninger til fremtidig registrering, sporing, end yderligere analyse. Vær sikker på at følge IRB protokoller og procedurer under opbevaring af checkliste poster. Gennemfør en tidslinje af laboratorieaktiviteter, personale, og indsamling hætteglas for hver deltager.
- Sørg for, at alle deltagere og forskere håndterer spyt prøver er iført aseptiske handsker på alle tidspunkter for at minimere krydskontaminering.
- Når der indsamles spytte, instruere deltageren at samle spyt i spidsen af deltagerens læber før spytte i hætteglasset for at minimere bobledannelse, som kan påvirke nøjagtigheden af resultater, i overensstemmelse med producentens anvisninger 28.
- Instruer deltagerne til ikke røre spidsen af hætteglasset med deltagerens læber og fingre, da dette kan indføre forurening til prøven (spytte hætteglas metode). For at fremme spyt produktion, anbefaler til deltageren til at lugte en citrusfrugt, såsom en citron eller hoved vippe frem til at fremskynde dannelsen af spyt.
- Opbevar alleindsamlede spyt prøver -20 ° C i op til 7 dage, hvis analyse af disse prøver ikke vil forekomme straks. Længere opbevaring (op til 30 dage) vil kræve prøver, der skal opbevares ved -80 ° C.
- For at sende de frosne prøver til en tredjepart selskab, har en forseglet skum boks med tøris klar og en lufttæt og forseglet kopi af sundhed oplysningsskema fyldt af deltageren. Sørg for, at deltagerne placere deres unikke studie ID-kode i afsnittet af arket for at forhindre private oplysninger id'et sendes til virksomheden.
- Når du er klar, sender hætteglassene til virksomheden til analyse af biomarkør for Spyt Profile 1: Testosteron, Progesteron, DHEA, cortisol, og estradiol. Analyse af biomarkører blev udført af producenten i henhold til etablerede protokoller 28. Anbring prøverne i en immunoassay pladelæser og læse prøven optiske densitet ved en bølgelængde på 450 nm.
BEMÆRK: Alle biomarkører kræver en solid-phase, konkurrencedygtig enzymimmunanalyse. Et fast beløb på den konjugerede biomarkør konkurrerer om bindingssteder med et antistof, der svarer til hver biomarkør. Efter inkubation ubundne bestanddele skyllet væk, og der tilsættes et enzymsubstrat opløsning, danner en farve repræsentant til biomarkør. For eksempel progesteron begynder med en blå farve og ved omsætning med enzymet blive gul.
- Give deltagerne en tjekliste til at skitsere fysiske aktiviteter udøves i den 24 timers periode forud for undersøgelsen (f.eks., Fysisk aktivitet, mad og drikke forbrug, anvendelse af lotion eller hormon produkter) som beskrevet i producentens protokol 28 (se trin 2.4 og 2,5).
- Galvanisk hudrespons
- Rengør galvaniske hud sensorer med færdigpakkede steril 70% spritservietter eller en steril gaze, der indeholder en lille mængde af 70% isopropanol at fjerne rester fra tidligere deltagere. Rengør enheden, før og efter hver dataindsamling session eller deltager, hvad der kommer først.
- En time før undersøgelsen session minde deltagerne til at rense og tørre deres hænder.
BEMÆRK: Indsamling af spyt prøver i kombination med den galvaniske hud reaktion vil kræve, at samlinger tidspunkts betragtes. For eksempel bør cortisol spyt samling indsamles inden for 20 min (trin 3.1.2), mens galvaniske hud sensorer skal monteres og kalibreres med 5 - 10 min som beskrevet i trin 3.2.6. - Placer en ny eller ren sport håndled band i den ikke-dominerende skrivning håndled af deltageren før du installerer den galvaniske hud respons sensor. Lad deltageren til at bære håndleddet band i 1 time forud for indsamlingen af data.
BEMÆRK: sport håndled band skal være præ-mærket i overensstemmelse med den unikke håndled id for at undgå krydskontaminering mellem deltagerne - Efter 1 time, fjerne sporten håndleddet bandet og placere den galvaniske hud sensor. Sørg for, at den galvaniske hud sensor rører medianen nerve af håndleddet for at sikre korrekt samling af puls og hjertefrekvens. Unite båndene sammen i føleren for at sikre en stram pasform på håndleddet.
- Tryk på galvanisk hud sensor indikatorlampe. Vent, indtil lyset skifter fra rød til grøn til hvid; en white farve indikerer, at dataindsamlingen er startet.
- Spørg deltageren til at bære den galvaniske håndled sensor for en fastsat periode (5 - 10 min) uden fysisk bevægelse fra den ikke-dominerende håndled at kalibrere og indsamle baseline styrkende data.
BEMÆRK: en baseline data vil blive fundet, når de galvaniske hud respons data niveauer off og ingen pigge eller støj er længere synlig. Kig på producentens software ved hjælp af tildelte konto af producenten. Åbn en session og kontrollere, at data indsamles 29. - Start et dias præsentation indeholder repræsentative og tidsstemplet problem sæt til hver af de eksamener aktiviteter, der beskrives i afsnit 1.5. Spørg deltageren at registrere tiderne efter endt hver slide for at muliggøre tidsstempler mellem de indsamlede GSR data og de begivenheder, der skal sammenlignes.
- Kontrollér med jævne mellemrum, at de galvaniske hud sensor lys er hvide og kontrollere, at data indsamles.
BEMÆRK: Sampling rate afsensorer præsenteres i dette arbejde var baseret på producentens specifikationer og kapaciteter (på 8 Hz med en lav elektrisk strøm på 1100 mAh) .Galvanic respons gennem electrodermal aktivitet (EDA) blev rapporteret i mikrosiemens (uS) som tonic (baseline svar på en eksamen begivenhed eller selvrapportering / interview spørgsmål) og fasisk (akut, umiddelbar reaktion på en eksamen begivenhed eller selvrapportering / interview spørgsmål, over en vis uS tærskel). - Har handy et nyt batteri og sensor, i problemer tilfælde dataindsamling forekomme under sessionen. I slutningen af sessionen, tryk indikatoren, indtil den slukkes. Fjern forsigtigt håndleddet sensor og tørre det med alkohol.
- Hente data fra producenten software 29. Log ind på kontoen, og klik på Sessions. Vælg datoen for undersøgelsen, og klik på fanebladet download. Hent data i .csv-fil til nem brug.
- Spor tidslinjer af begivenhederne i undersøgelsen. Hent data ihåndleddet sensor software session. Download data som UNIX epoke tid, hvilket er det antal sekunder, der er gået siden 1. januar 1970 (ikke tælle skudsekunder). Konverter UNIX tid til en GMT tidszone hvis tidslinjer skal spores i data ved hjælp af en open source tidsstempel konverter 30. For at konvertere denne gang, blot konvertere tiden i databladet ved hjælp af denne konvertering (1 år = 365.24 dage = 31.556.926 sek).
- Hent electrodermal data i håndleddet sensor software session. Klik på Vis på nogen af de ønskede sessioner. Præsenter data som realtid eller vælg en fastsat periode af forskeren.
- Self-rapport Survey og Emotional Forespørgsler
- Før og efter dias, giver et før og efter survey.During det andet indsamlingssted (slutningen af eksamen), indsamle den endelige spyt prøve og derefter give den selv-rapporten, mens indsamling EDA data. Optag alle tidspunkter.
BEMÆRK: Denne undersøgelse brugt en modifIED Emner i Emotion skala udviklet af Broughton og kolleger 31. - Mens iført galvanisk hud sensor, spørg deltagernes spørgsmål, der modsvares af selvrapportering.
BEMÆRK: Husk, at tidslinjer skal overvejes, hvis du indsamler spyt prøver som angivet i trin 3.1.2 og 3.3.3. - Som mulige, notere dato og tidspunkt for krydskontrol af GSR data og tilpasning til timingen af selvrapporterede reaktioner i et laboratorium notesbog. Desuden omfatter vejledningen i diasshowet præsentationen forklarer til deltagerne at anmærke tiden efter afslutningen af den nødvendige instruktion efter hver slide for at muliggøre tværs sammenligning af tidsindstillede begivenheder med de GSR data.
- Kontroller, at computeren baseret software har konsistente anvisninger, og at hver slide tydeligt er mærket. Hvis der er behov tastetryk opsætninger for undersøgelsen, angiver i slide instruktioner hvad tastetryk skal trykkes i hvert dias.
- Før og efter dias, giver et før og efter survey.During det andet indsamlingssted (slutningen af eksamen), indsamle den endelige spyt prøve og derefter give den selv-rapporten, mens indsamling EDA data. Optag alle tidspunkter.
- Wrap-Up Aktiviteter
- Efter at indsamle alle de oplysninger, fjern håndleddet sensor og slukke sensordataene i omvendt rækkefølge til trin 3.2.5. Guide deltagerne til en udpeget værelse med mad, drikke, drikkevarer, og give kvitteringer for en fremtidig økonomisk kompensation (hvis det var anført i IRB samtykkeerklæring) for deltagelse i undersøgelsen.
- Opfølgning aktiviteten med en sendt meddelelse om taknemmelighed for deltagelse og inkluderer tilgængelige tidsintervaller for diskussion af resultaterne med deltagerne.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Dette afsnit viser repræsentative eksempler på resultater, der kan opnås fra hver foranstaltning, herunder selvrapportering. Hensigten med tallene er at præsentere nytten af at tilføje foranstaltninger såsom spyt biomarkører (figur 1) og galvaniske hud reaktioner (figur 2) til selvstændige rapporter (figur 3) for at få en større spektrum af oplysninger fra et klasseværelse begivenhed (fx., eksamener). For triangulering af selvstændige rapporter med en specificeret foranstaltning (f.eks., Galvanisk respons huden), kan yderligere teknikker såsom interviews give en nyttig sammenligning metode (figur 3). Resultaterne i figur 1 viser, at deltagernes biologiske reaktioner afveg efter køn, når man sammenligner hormonelle niveauer mellem begyndelsen og slutningen af eksamen. Hormoner såsom estradiol niveauer steg hos mænd, mens progesteron niveauet steget hos kvinder(P <0,05). Høj østradiolniveau har været bundet til hjernen aktivering af verbale ydeevne opgaver 32 mens progesteron er relateret til rumlige evner såsom mental rotation af en genstand 12-16, blev .Spatial aktiviteter opreguleret hos kvinder gennem øget testosteron (p <0,05), hvorimod DHEA viste ingen signifikante forskelle på grund af køn (p = 0,39). DHEA og testosteron er blevet forbundet med øget visuel-rumlig præstation i voksne 12-16, 34. Cortisol niveauer for kvinder og mænd ikke ændre før og efter laboratoriet session (p = 0,41) muligvis på grund af overskridelse kort halveringstid af cortisol (~ 45 min) i løbet af andet spyt samling 19,20,32 .Disse resultater viser, at elevernes resultater er differentieret, i dette tilfælde på køn, og at hormonelle biomarkører kan være et nyttigt redskab til at identificere disse forskelle.
Måling af følelser via fysiologiske ophidselsehjælp galvanisk hud reaktion, demonstrerede differentierede reaktioner relateret til typen af eksamen (p> 0,05), men viste eksempler på kognitive engagement (vedvarende toniske niveauer) under testen-taking oplevelse for alle deltagere som de opfattes af GSR toniske toppe i forhold til baseline (indledende hvile). Et repræsentativt GSR datasæt er inkluderet i figur 2. En vedvarende fysiologisk ophidselse blev fundet under den afsluttende dataindsamling session, hvor selvrapportering og interview svar blev indsamlet. Selvrapportering svar udfyldt af deltagerne, da de bar den galvaniske hud sensor (figur 3A) 31,36 foreslår ingen opfattede forskelle i følelser af deltageren til eksamen (p = 0,055). Men når eleverne var bede til svar på de spørgsmål i et interview, der modsvares af selvrapportering, blev fundet, fysiologiske opvågninger set af de øgede toniske reaktioner (figur 3B). Dette resultat tyder på, at følelsesmæssig handlingivation kan kræve kognitive og verbaliseret erindring om begivenhederne.
Dataene viser, at verbal og fysisk aktivering er forskellen i deltagerne trods opnå lige scores i deres eksamener (data ikke vist). Fysiologiske arousals var afhængige af det mentale erindring af deltagerne, når du udfører en sekventielt hårdere eksamen problemet (progression fra MCT til PSVT-R). Desuden har brugen af skriftlige selvstændige rapporter viser ikke en signifikant fysiologisk reaktion eller en selvrapporteret følelsesmæssigt signifikant forskel af deltagerne. Når bedt om at sætte ord på de selvrapporterede poster blev følelsesmæssige opvågninger fundet i deltagerne. Sammen datapunkterne på de forskellige mentale ressourcer, der anvendes af de studerende, når du udfører en eksamen. Det understreger betydningen af at tillade de studerende til kognitivt huske deres tanker, da de sekventielt udføre mere og mere vanskelige problemer i og eksamen. Endelig,undersøgelsens resultater belyse, hvordan selvrapportering alene ikke er tilstrækkelige til fuldt ud repræsentere det spektrum af svar fra de studerende. Således kan inddragelse af biologiske og fysiologiske foranstaltninger til selvstændige rapporter og interviews hjælpe pædagogiske forskere til at erhverve en mere robust datasæt, der kan hjælpe med at forklare komplekse resultater af studerende i en uddannelsesmæssig indstilling.
Figur 1. Hormonelle Aktiviteter for Kvindelige og Mandlige Engineering Student Deltagere før og efter en laboratorieundersøgelse Session. Procent ændring i hormon niveauer før og efter laboratoriet session 36 indikerer, at kvinder steget i både progesteron og testosteron og faldt i østradiolniveau i forhold til mænd før og efter prøven (parret t-test p <0,05 for estradiol; parret t-test p <0,05 for progesteron; parret t-test p <0.05 for testosteron). Cortisol og DHEA, foranstaltninger af stress 19,20 og rumlig evne 12-16,33, viste ikke signifikante ændringer (p = 0,39 og p = 0,42, henholdsvis), til trods for at opnå lige scores i deres eksamener (data ikke vist). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2. Galvanic Skin Reaktion fra en Engineering Student ydeevne i løbet af en laboratorieundersøgelse Session. Galvanisk skintonic respons i uS indsamlet til ingeniørstuderende gennemgår en række repræsentative aktiviteter i et laboratorium undersøgelse session. Den indledende tid repræsenterer en hvilefase at etablere en baseline. Efter dette, den studerende gennemført repræsentative ingeniørmæssige problemer til eksamen. fysiologisk Arousals var afhængige af det mentale erindring af deltagerne, når du udfører en sekventielt hårdere eksamen problemet (progression fra MCT til PSVT-R). Bagefter den studerende gennemført en skriftlig selvreflekterende 10-post-undersøgelse, som viste ingen effekt efterfulgt af et interview (indeholdende parallelle spørgsmål til selvrapportering), hvor en følelsesmæssig ophidselse blev set. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3. Repræsentant Side-by-side sammenligning af selvrapporteret Svar fra Emotion Survey og Interview. Sammenligning af galvanisk hud reaktion ingeniørstuderende selvrapporterede reaktioner (A) og interview (B). Panel A viser beskrivende statistik (n = 7), hvori en parret prøve t-testanalyse viste ingen statistisk signifikante forskelle (p = 0,055) mellem før og efter selvrapportering undersøgelser. Panel B viser GSR stigning i ophidselse under den anden selvrapportering (trin 13 - 14) samt under interviewene (15a - 16). Ophidselse udsving var større under interviewet, i forhold til undersøgelserne. Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne protokol beskriver integrationen af selvrapportering undersøgelser og forespørgsler, spyt biomarkører og galvaniske hud reaktioner til at studere individuelle forskelle i klasseværelset aktiviteter i løbet et laboratorium session. Denne protokol har mange fordele for forskere, der søger at identificere akademiske præstation følelser, følelsesmæssige regulering og affektive reaktioner på forskellige aktiviteter i en instruktions indstilling, især under vurdering perioder (f.eks., Eksamener). Traditionelt har selvstændige rapporter og akademiske kvaliteter blevet brugt til at forstå, hvordan de studerende udvikler kompetencer i klassen og / eller engagement til et kursus, kan vores metoder mere omfattende repræsenterer tættere på realtid svarene fra studerende i faglige aktiviteter.
Til succes af denne protokol, er det afgørende, at spyt biomarkører og galvaniske hud reaktioner indsamles diurnally, at deltagerne er bekendt med de adfærdsmæssige og biologiske hvilerictions af denne undersøgelse (f.eks., sundhedsmæssige betingelser), og at løbende opfølgning med deltagerne foregår. Desuden bør der udvises forsigtighed ved håndtering af prøverne, da dette bør ske i aseptiske forhold. Nogle begrænsninger af undersøgelsen omfatter den tilladte tidsramme (fx 10 -. 12 dage efter menstruation) for spyt dataindsamling for kvinder samt vanskelighed ved præcist timing begivenhederne med realtid galvanisk hudrespons samling (f.eks spyt cortisol kan kræve en 20 min samling tid, mens galvanisk hud sensor kalibrering kræver 5 min). Som sådan bør procedurerne for dataindsamling overveje korrekt tidsstempling af sektioner og problemer, som deltagerne komplet under laboratoriet session for at sikre en ordentlig statistisk dataanalyse og triangulering. Endelig skyldes den fine karakter af de selvrapporterede følelser, følelsesmæssige reaktioner og biologiske og fysiologiske data er opnået og vurderes, protokollerbør følge Institutional Review Board for mennesker politikker og procedurer.
Med den teknologiske udvikling i ikke-påtrængende bærbare teknologier og biologiske markører, kan metoder kombineres til triangulere komplekse bachelor elevernes erfaringer og resultater til akademiske opgaver. Denne metode udvider potentialet i selvrapporterede undersøgelser og fysiologiske oplysninger, der normalt ikke er blevet kombineret til at forstå tættere på realtid følelser og kognitive reaktioner på forskellige aktiviteter i klasseværelset.
Én retning for denne protokol er at indarbejde metoder i en større indstilling (f.eks., Klasseværelset) i real-life sammenhænge. Til dette yderligere overvejelser til tiden, koordinering af brugen af ressourcer og software, forvaltning af hormon kit og GSR håndled sensorer forbrug skal blive betragtet samt vigtige mekanismer mellem konstruktioner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Salivary Kit | ZRT Laboratories | Female/Male Saliva Profile I | An account needs to be created with the company before sending samples; diurnal samples are recommended for this protocol |
| Galvanic Skin Response Wrist Sensor and Band | Empatica, Inc. | E3P.v4 | M/L fits for the majority of the population although you may need to purchase a smaller size for thin wrists |
| E-Prime Software | Psychology Software Tools | E-Prime 2.0 Professional | Consider time stamping separately from software |
References
- Jones, B. D., Paretti, M. C., Hein, S. F., Knott, T. W. An analysis of motivation constructs with first-year engineering students: Relationships among expectancies, values, achievement, and career plans. J. Eng. Ed. 99 (4), 319-336 (2010).
- Pekrun, R. The control-value theory of achievement emotions: Assumptions, corollaries, and implications for educational research and practice. Ed. Psych. Rev. 18, 315-341 (2006).
- Bandura, A., Millard, M., Peloso, E. A., Ortman, N. Effects of peer education training on peer educators: leadership, self-esteem, health knowledge, and health behaviors. J. Coll. Stud. Dev. 41 (5), 471-478 (2000).
- Christenson, S. L., Havsy, L. H. Family-school-peer relationships: Significance for social, emotional, and academic learning. Building academic success on social and emotional learning: What does the research. Zins, J. E., Weissberg, R. P., Wng, M. C., Walberg, H. J. , Teachers College Press. New York, NY. 59-79 (2004).
- Struthers, C. W., Perry, R. P., Menec, V. H. An examination of the relationship among academic stress, coping, motivation, and performance in college. Res. Higher Ed. 41 (5), 581-592 (2000).
- Hsieh, P., Sullivan, J. R., Sass, D. A., Guerra, N. S. Undergraduate engineering students' beliefs, coping strategies, and academic performance: An evaluation of theoretical models. J. Exp. Ed. 80 (2), 196-218 (2012).
- Pekrun, R., Bühner, M. Chapter 28, Self-report measures of academic emotions. International Handbook of Emotions in Education. Pekrun, R., Linnenbrink-Garcia, L. , Routledge Press. 561-566 (2014).
- Frenzel, A. C., Pekrun, R., Dicke, A. L., Goetz, T. Beyond quantitative decline: Conceptual shifts in adolescents' development of interest in mathematics. Dev. Psych. 48, 1069-1082 (2012).
- Benson, L., Kirn, A., Faber, C. J. CAREER: Student Motivation and Learning in Engineering. 121st ASEE Conference and Exposition, Paper ID 9338. , (2014).
- Matusovich, H., Streveler, R. A., Miller, R. L. Why Do Students Choose Engineering? A Qualitative, Longitudinal Investigation of Students' Motivational Values. J. Eng. Ed. 99 (4), 289-303 (2013).
- Stump, G. S., Husman, J., Corby, M. Engineering Students' Intelligence Beliefs and Learning. J. Eng. Ed. 103 (3), 369-387 (2014).
- Berenbaum, S. A. Gonadal hormones and sex differences in behavior. Dev. Neuropsych. 14, 175-441 (1998).
- Halpern, D. F., LaMay, M. L. The Smarter Sex: A Critical Review of Sex Differences in Intelligence. Educational Psychology Review. 12 (2), 229-246 (2000).
- Schöning, S., et al. Functional anatomy of visuo-spatial working memory during mental rotation is influenced by sex, menstrual cycle, and sex steroid hormones. Neuropsychologia. 45 (4), 3203-3214 (2007).
- Hausman, M., Slabberkoorn, D., Van Goozen, S. H. M., Cohen-Kettenis, C. Sex Hormones Affect Spatial Abilities during the Menstrual Cycle. Behav. Neurosci. 114 (6), 1245-1250 (2000).
- Kimura, D. Sex Differences in the Brain: Men and women display patterns of behavioral and cognitive differences that reflect varying hormonal influences on brain development. Sci. Am. , 26-31 (2002).
- Valla, J., Ceci, S. J. Can Sex Differences in Science Be Tied to the Long Reach of Prenatal Hormones? Brain Organization Theory, Digit Ratio (2D/4D), and Sex Differences in Preferences and Cognition. Persp. Psy. Sci. 6 (2), 134-136 (2011).
- Berenbaum, S. A., Moffat, S., Wisniewski, A., Resnick, S. Neuroendocrinology: Cognitive effects of sex hormones. The Cognitive Neuroscience of Development: Studies in Developmental Psychology. de Haan, M., Johnson, M. H. , Psychology Press. 207-210 (2003).
- Lundberg, U., Frankenhaeuser, M. Pituitary-adrenal and sympathetic-adrenal correlates of distress and effort. J. Psychosom. Res. 24 (3-4), 125-130 (1980).
- Rappolt-Schlichtmann, G., Wtamura, S. Inter- and transdisciplinary work: Connecting research on hormones to problems of educational practice. Mind, Brain, Ed. 4, 157-210 (2010).
- Jamieson, J. P., Nock, M. K., Mendes, W. B. Mind over matter: reappraising arousal cardiovascular and cognitive responses to stress. J. Exp. Psychol. 141, 417-422 (2012).
- Kreibig, S. D., Gendolla, G. H. E. Chapter 30, Autonomic Nervous System Measurement of Emotion in Education and Achievement Settings. International Handbook of Emotions in Education. Pekrun, R., Linnenbrink-Garcia, L. , Routledge Press. 625-642 (2014).
- Villanueva, I., Raikes, A., Ruben, N., Schaefer, S., Gunther, J. The use of physiological tools to identify changes in affective responses for graduate students recently admitted into a scientific discipline. IEEE FIE Proceeding. , (2014).
- CEEB. Special aptitude test in spatial relations. , CEEB. (1939).
- Guay, R. Purdue spatial visualization test. , Purdue University. (1976).
- Sorby, S. A., Baartmans, B. J. The development and assessment of a course for enhancing the 3-D spatial visualization skills of first year engineering students. J. Eng. Ed. 89 (3), 301-307 (2000).
- Bishop, J. E.
- Moore, D. Innovative Hormone Testing: Saliva Test Specifications, ZRT Laboratory Reports. , Available from: http://www.zrtlab.com/resources-and-data (2014).
- Lai, M. Monitoring the Autonomic Nervous System, Empatica. , Available from: https://www.empatica.com/science#electro-dermal-activity (2014).
- Unix Timestamp Conversion Tools. , Available from: http://www.epochconverter.com (2014).
- Broughton, S. H., Sinatra, G. M., Nussbaum, E. M. "Pluto has been a planet my whole life!" Emotions, attitudes, and conceptual change in elementary students learning about Pluto's reclassification. Res. Sci. Ed. 43 (2), 529-550 (2013).
- Wolkowitz, O. M., Rothschild, A. J. Psychoneuroendocrinology: The Scientific Basis of Clinical Practice. , American Psychiatric Publishing Inc. (2003).
- Craig, M. C., et al. Physiological variation in estradiol and brain function: a functional magnetic resonance imaging study of verbal memory across the follicular phase of the menstrual cycle. Horm. Beh. 53 (4), 503-508 (2008).
- Stangl, B., Hirshman, E., Verbalis, J. Administration of dehydroepiandrosterone (DHEA) enhances visual-spatial performance in post-menopausal women. Beh. Neurosci. 125 (5), 742-752 (2011).
- Hromatko, I., Tadinac, M. Testosterone levels influence spatial ability: further evidence for curvilinear relationship. Rev. of Psychol. 13 (1), 27-34 (2007).
- Villanueva, I., Goodridge, W. H., Wan, N. J. A., Valladares, M. M., Robinson, B. S., Jordan, K. Hormonal and Cognitive Assessment of Spatial Ability and Performance in Engineering Examination Activities. Society of Neuroscience Meeting, Washington, D.C, , (2014).
