Abstract
Vanligvis er selvrapportering brukes i pedagogisk forskning for å vurdere student respons og ytelse til et klasserom aktivitet. Likevel, er tillegg av biologiske og fysiologiske tiltak som spytt biomarkører og galvaniske hud reaksjoner sjelden inkludert, begrense vell av informasjon som kan oppnås for å bedre forstå elevenes prestasjoner. En laboratorieprotokoll for å studere undervisning elevenes svar til klasserom hendelser (f.eks eksamen) er presentert. Deltakerne ble bedt om å fullføre en representant eksamen for sin mastergrad. Før og etter laboratoriet eksamen økten, studenter fullført en akademisk prestasjon følelser selvrapportering og et intervju at parallell disse spørsmålene når deltakerne hadde på seg en galvanisk hud sensor og spytt biomarkører ble samlet. Data som samles inn fra de tre metodene resultert i større dybde av informasjon om elevenes prestasjoner i forhold til selvrapportering. Arbeidet kan utvide utdanningal forskning evner gjennom mer omfattende metoder for å få nærmere sanntids student svar på en undersøkelse aktivitet.
Introduction
I området av akademiske prestasjoner og følelser, studier tyder på at forståelsen av elevenes motivasjon kunne forutsi elevenes prestasjoner, prestasjoner, og karriereplaner ett. Elevenes evner til 'følelsesmessig svare "til utfordrende bane oppgaver 2 er vesentlig for elevenes faglige utvikling. Likevel, nærmere sanntid svar knyttet til faglige prestasjoner og følelser er lite utforsket 3-6. Dette notatet presenterer en protokoll for å studere måter å utforske nærmere sanntid svar fra studenter (f.eks., Fysiologiske responser) når presentert med representative klasserom situasjoner (f.eks., Test tar) ved hjelp av spytt biomarkører, galvaniske hud reaksjoner, og selvrapporterte undersøkelser og intervjuer. Mens arbeidet ikke vil søke å etablere forbindelser mellom disse spytt biomarkører, galvaniske hud respons og selvrapportering, vil det videre arbeidet tar sikte på å ytterligere utforske de underliggende mekanismene somknytte hver respons.
Egenrapportering av akademiske prestasjoner og følelser i klasserommet kan brukes til å vurdere affektive, kognitive, motivasjons, fysiologiske og atferdsmessige komponenter som representerer det menneskelige sinn. På grunn av sin billig pris, enkel formidling og sporbarhet er selvrapporteringsundersøkelser meget brukt i klasserom 7. Men disse har noen ulemper. For eksempel er selvrapportering begrenset til representasjoner av det bevisste sinnet 8, som kan endre den måten at enkeltpersoner representere seg selv. Dessuten kan språket og semantikk i egne rapporteringer forstås ulikt mellom kulturer og individer 7; dets betydning kan endre seg over tid, eller representerer noe annet i lys av situasjonen som deltakeren er involvert i åtte. Videre kan selvrapportering i akademiske innstillinger mangefasetterte, idiosynkratiske og avhengig av minne, sosial ønskelighet, og individuelle oppfatninger 7, 9-11. For eksempel kan deltakernes oppfatninger om professorer forventninger og motiver påvirke hvordan elevene svare og utføre i løpet av klasseromsaktiviteter 7, 9-11. Som sådan, komplementære metoder basert på nærmere sanntid svar er nødvendig for å redusere utvalgsskjevheter og subjektivitet ved bruk av selvrapportering. Dette arbeidet vil supplere egne rapporteringer med spytt biomarkører og galvaniske hud svar å bedre forstå de nærmere sanntid reaksjoner fra studenter til klasseromsaktiviteter.
Prøvetaking av spytt biomarkører har blitt populært i å forstå fysiologiske grunnlaget for individers reaksjoner på ulike stressfaktorer som kan påvirke kognitive evner 9. Psykologiske utviklingen av kognisjon er påvirket av hormoner i mange arter, inkludert mennesker 7,12. Under sensitive perioder med utvikling, hormoner er i stand til å gjøre endringer i organiseringen av hjernen, som kan ha lang sisteing effekter på atferd 8. Ulike aspekter av kognisjon, for eksempel, kan bli påvirket av hormoner i ulike tider av et individs utvikling. Spatial evne, som studier har vist kan inkludere kjønnsforskjeller 13-17, er moderat forsterket av androgener (f.eks., Dehydroepiandrosteron-DHEA, testosteron) i prenatal utvikling og deretter igjen gjennom hele voksenlivet 18. Tvert imot, har verbale egenskaper vært knyttet til forbedring av østrogener (f.eks. Østradiol) og progesterones 18. Fysiologiske biomarkører for stress, som kortisol, er funnet i hypothalamus-hypofyse-binyre-aksen i mennesker 12-16, 19-21. Når en situasjon oppleves som ukontrollerbar, kortisolnivå heve 19 og kan resultere i differensielle responser hos individer. Nyere arbeider har begynt å bruke hormoner for å studere akademiske prestasjoner og følelser, selv om dette punktet er det svært begrenset 20,22.
(ie., Høyt stress, kognitiv belastning eller sterke følelsesmessige reaksjoner) resulterer i mer svette sekresjon enn lave aktiveringstilstander (ie., Kjedsomhet, lav kognitiv belastning). Som svette sekresjon svinger, forandrer den elektriske ledningsevne i huden. Dermed er GSR ansett som en proxy for å kvantifisere stressnivå eller kognitiv belastning. GSR er vanligvis målt ved band som inneholder elektroder som kommer i kontakt med hender, håndledd eller føtter og er nyligbrukes i klasserom 22,23 på grunn av sin lave kostnader og gjennomførbarhet i forhold til tilgjengelige neuroimaging teknikker 7. Kombinasjonen av galvaniske hud svar med spytt biomarkører vil gi rom for en mer omfattende vurdering av elevenes svar til klasseromsaktiviteter nærmere sanntid.
Den foreslåtte protokollen diskutert her vil tjene til å kombinere utdanning og fysiologiske teknikker for å etablere en metode for å hjelpe pedagogiske forskere å forstå studentenes prestasjoner og svar på klasseromsaktiviteter (f.eks., Eksamener). Mens arbeidet ikke vil fokusere på å forstå grunnleggende sammenhenger mellom følelser og fysiologiske og biologiske konstruksjoner, er denne protokollen et utgangspunkt for å hjelpe forskere å bevege seg i den retningen. Denne protokollen vil dekke metoder for å måle spytt biomarkører og galvaniske hud respons ved eksamen aktivitet og sammenligne den mot informasjon som er innhentet fra selvrapportering end intervjuer. For dette arbeidet ble en ingeniør eksamen og studenter valgt på grunn av den vanskelige og komplekse natur av faget 1,6 og konsepter som kan antenne både kognitive og emosjonelle reaksjoner i deltakerne.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Prosedyrer har blitt godkjent av Institutional Review Board (IRB) ved Utah State University for studier på mennesker. Forsiktighet bør utvises at IRB prosedyrer godkjent av vertsinstitusjonen og betraktninger om beskyttelse av mennesker, skal skje før, under og etter gjennomføring av alle aspekter av denne protokollen. Per IRB regelverket, må involvering av eksterne aktører eller selskaper i datainnsamling og analyse prosesser følger riktig protokoller for å de-identifisere deltaker informasjon og beskytte konfidensiell art av dataene.
1. Valg av deltakere og aktiviteter for å teste
- Velg student deltakere på midten av semesteret eller 3 måneder etter en ønsket kursinnhold ble presentert av professor for å redusere eventuelle kortsiktige minne erindringer fra deltakerne.
- Utelukke noen deltakere fra en laboratoriestudie som paralleller dette arbeidet hvis participant har: (a) historie med på forhånd bestemt tilstand (f.eks arytmi.) eller metabolsk forstyrrelse; (B) venstre-handedness eller ambidextrous evne (dette kan påvirke fysiologiske sampling); (C) psykologisk historie (nåværende eller tidligere) eller tidligere atferds eller følelsesmessig lidelse (dette kan skew samlingen fra selvrapportering); (D) medisinsk historie for hjerte, metabolske, eller kognitive lidelser; (E) fysisk funksjonshemming som ville hindre deltakelse i laboratorie økter av studien; og (f) traumatisk hjerneskade. Kvinnelige deltakere som ønsker å være en del av den hormonelle undersøkelsen har flere begrensninger forklart i trinn 2.5.
- Rekrutter i henhold til etablerte Institutional Review Board (IRB) protokoller ved å inkludere detaljerte prosedyrer og restriksjoner om beskyttelse av konfidensialitet.
MERK: Hvis et selskap vil ha tilgang til dataene, (i dette tilfellet spyttprøver og galvaniske hud respons data ble samlet inn fra tredjeparts selskaper) sikre at enn avtale er på plass for riktig håndtering av data (f.eks., tid for nedkjøling), deling (f.eks., sikring av server), og inkluderer en tidslinje for å ødelegge data (f.eks., ett år etter publisering av data). Inkludere disse retningslinjene i din IRB programmet og følger riktig retningslinjer som kreves av IRB organisasjon innenfor institusjonen. - Velg kursvirksomhet som representerer kompleksiteten av kunnskap og oppgaver som må elevene til å utføre i.
MERK: For denne protokollen, ble freshmen ingeniørstudenter valgt på grunn av den vanskelige og komplekse natur av kursinnhold. Aktivitetene som ble ansett representant var en kombinasjon av to typer tekniske problemer fra to brukte ingeniør eksamener: Mental skjæringsplan Test (MCT) og Purdue Spatial Visualisering Test (PSVT-R). MCT ser på todimensjonale snittavsnitt som tilsvarer en tredimensjonal gjenstand 24, mens PSVT-R ser for tre-dimensional rotasjon av et objekt 25. Hver ble anvendt for å teste for romlig ytelse og verbal hukommelse for denne studenter 26, 27.
2. Før Laboratory Session
- Host en orientering for de frivillige deltakerne minst 1 - 2 uker før laboratoriet økten. Avklare alle vilkår fra IRB informert samtykke. Utfør en demonstrasjon av bruk og montering av galvanisk huden sensor og riktig datainnsamling prosedyrer for spytt hormon samling, i henhold til produsentens protokoller 28. Forklar risiko og fordeler av studien.
- Etablere en kalender som deltakerne kan melde deg på. Hvis deltakerne melde deg inn i spytt biomarkør del av studiet, sørg for å etablere ganger i løpet av morgenen før frokost som kortisolnivå er lavest på denne tiden av dagen og ta med eventuelle tilleggsopplysninger for å melde deg på tildelte ganger (se trinn 2.5 for mer informasjon).
NERK: Sørg for at alle deltakerne gi minst tre tilgjengelige tidsluker for studien. Imøtekomme deltakere i en randomisert måte å redusere fordommer og gi mer statistisk gyldige resultater. - Forhånds passe galvanisk leddet sensor for hver frivillig ved at sensor stropper sikre deltakerens håndleddet under orienteringen økt. Skriv deltakeren studien ID-koden og den unike håndleddet sensor bar code levert av leverandøren for å sikre konsistens for oppfølgings laboratorium økter om nødvendig.
- Send en påminnelse til deltakerne i de prosedyrer og begrensninger for datainnsamling og forutsetninger før dagen for prøvetaking, i henhold til produsentens protokoller 28.
MERK: Eksempler på prosedyrer og begrensninger kan omfatte: (a) ingen mat, kosttilskudd eller energisk produkter eller sukkerholdige drikker under dagaktive samlinger eller minst 1 time før studien; (B) ingen forbruk vann en time før datainnsamling; (C) ingen tenner brushing eller munn skyllinger; (d) ingen kjemiske produkter (f.eks, hånd kremer, kremer, chapsticks, parfyme, fargestoffer) i de nødvendige kontakt områder (f.eks, håndledd, ansikt, lepper.); (F) ingen hår produkter eller styling; og (g) ingen fysiske aktiviteter (f.eks rask gange, sykling, løping, vekter) 24 timer før undersøkelsen. - For kvinnelige deltakere, samle spyttprøver mellom 10 - 12 dager etter den første dagen av deltakerens menstruasjon for å redusere hormonelle svingninger i løpet av spytt samling 28.
MERK: Under den angitte tidsperioden, hvis kvinnelige deltakerne tar noen form for hormonbasert behandling som noen p-piller, spiral, kremer eller spray (muntlig, aktuell, eller vagina), sublingual og pastiller, patcher, filmer, injeksjoner, tillate 12-36 timer å passere fra tidspunktet for inntak / søknad for å tillate behandlingseffekter for å flate ut. Tidslinjen er nødvendig for å samle inn spyttprøver vil variere med biomarker og spesifikasjonene til selskapets spytt kit. Galvanisk hud respons samling er gjort i henhold til avsnitt 3.2 for kvinnelige deltakere. Mann deltaker spytt samling er gjort i henhold til § 3.1.5.1 og galvanisk hud respons etter § 3.2.
3. Day of Laboratory Session
MERK: Følgende prosedyrer er presentert i anbefalt rekkefølge for datainnsamling under forutsetning av at 1 - 2 forskere er involvert. Men noen av disse prosedyrene kan kjøres parallelt dersom mer enn 2 forskere samarbeider i studien.
- spytt Biomarkører
- Gi deltakerne en sjekkliste for å skissere fysiske aktiviteter som utøves i løpet av 24 timers periode før studien (f.eks., Fysisk aktivitet, mat og drikke forbruk, bruk av lotion eller hormonbaserte produkter) som beskrevet i produsentens protokoll 28 (se trinn 2.4 og 2.5).
MERK: Hvis en deltaker har utført noen eller alle aktivitetene fra sjekklisten, re-tildele deltakeren til å møte på en annen dag. Dersom vannforbruket var den eneste begrensningen ikke er oppfylt, spør deltakeren å bo en lengre tid i studien å gi et passende tidspunkt, i henhold til produsentens retningslinjer, for å passere (~ 1 time) før spytt samling oppstår. - Be deltakerne fylle ut helseinformasjon sjekkliste gitt av spytt testsett 28. Sørg for at alle spytt ampuller er pre-merket og klokkeslett trykket før og etter laboratorie økter.
MERK: Spytt kortisol har en reaktivitet på ca 20 min 19,20 og som sådan, bør spytte samling prosedyrer gjøres innenfor denne tidsrammen. Følg spytte samling prosedyrer i henhold til trinn 3.1.5 og produsentens retningslinjer 28. - Behold en kopi av helseopplysninger sjekklisten og fraktinformasjon for fremtiden journalføring, sporing, end videre analyse. Pass på å følge IRB protokoller og prosedyrer under lagring av sjekkliste elementer. Fullføre en tidslinje av laboratorievirksomhet, personell og innsamlings ampuller for hver deltaker.
- Sørg for at alle deltakere og forskere håndtering spyttprøver er iført aseptiske hansker til alle tider for å minimere kryssforurensning.
- Ved innsamling av spytt, instruere deltakeren til basseng spytt i tuppen av deltakernes leppene før spytter i glasset for å minimalisere bobledannelse som kan påvirke nøyaktigheten av resultatene, i henhold til produsentens instruksjoner 28.
- Be deltakerne om å ikke berøre spissen av hetteglasset med deltakerens lepper eller fingre som dette kan innføre for forurensning i prøven (spytte hette metoden). For å oppmuntre spyttproduksjon, anbefaler til deltakeren å lukte en sitrus frukt som en sitron eller hode tilt frem til å fremskynde dannelsen av spytt.
- oppbevar alleinnsamlede spyttprøver -20 ° C i opp til syv dager hvis analyse av disse prøvene ikke vil oppstå umiddelbart. Lengre lagring (opptil 30 dager) vil kreve prøvene lagres ved -80 o C.
- For å sende de frosne prøvene til en tredjepart, har en forseglet skum boks som inneholder tørris klar og en lufttett og forseglet kopi av helseinformasjon ark forhåndsutfylt av deltakeren. Sørg for at deltakerne plassere sine unik studie ID-kode i identifikatoren delen av arket for å hindre privat informasjon som skal sendes til selskapet.
- Når du er klar, sender ampullene til selskapet for analyse av biomarkør for Spytt profil 1: Testosteron, progesteron, DHEA, kortisol, og østradiol. Analyse av biomarkører ble utført av produsenten i henhold til etablerte protokoller 28. Plasser prøver i en immunoanalyse plateavleser og lese prøven optiske tetthet ved en bølgelengde på 450 nm.
MERK: Alle biomarkører krever en solid-phase, konkurransedyktig enzym immunoassay. En fast mengde av det konjugerte biomarkør konkurrerer om bindingssetene med et antistoff som svarer til hver biomarkør. Etter inkubasjon blir ubundne komponenter vaskes vekk og et enzym-substrat-løsning blir tilsatt, og danner en farge representant for den biomarkør. For eksempel begynner progesteron med en blå farge, og ved å reagere med enzymet blir gul.
- Gi deltakerne en sjekkliste for å skissere fysiske aktiviteter som utøves i løpet av 24 timers periode før studien (f.eks., Fysisk aktivitet, mat og drikke forbruk, bruk av lotion eller hormonbaserte produkter) som beskrevet i produsentens protokoll 28 (se trinn 2.4 og 2.5).
- Galvanic Skin Response
- Rengjør galvaniske hud sensorer med prepackaged steril 70% alkohol våtservietter eller en steril kompress som inneholder en liten mengde på 70% isopropanol for å fjerne rester fra tidligere deltakere. Rengjør enheten før og etter hver datainnsamling sesjon eller deltaker, avhengig av hva som kommer først.
- En time før studien økten, minne deltakerne å rengjøre og tørke hendene.
MERK: Samling av spyttprøver i kombinasjon med galvanisk hud respons vil kreve at samlingene tidspunkts blir vurdert. For eksempel bør kortisol spytt samling bli samlet innen 20 min (trinn 3.1.2) mens galvaniske hud sensorene må være utstyrt og kalibrert med 5 - 10 min som beskrevet i trinn 3.2.6. - Plasser en ny eller ren sport håndleddet band i den ikke-dominante skriving håndledd av deltakeren før du installerer den galvaniske hud respons sensor. Tillat deltakeren til å bære håndleddet band for en time før innsamling av data.
MERK: sport håndleddet band bør være pre-merket i henhold til den unike håndleddet ID for å unngå krysskontaminering mellom deltakerne - Etter en time, fjerne sporten reimen og plasser galvanisk huden sensoren. Forsikre deg om at galvanisk huden sensoren berører median nerve i håndleddet for å sikre forsvarlig innsamling av puls og hjertefrekvens. Forene band sammen i sensoren for å sikre en tett passform på håndleddet.
- Trykk på galvanisk huden sensoren indikatorlampe. Vent til det lyser fra rødt til grønt til hvitt; en wHIte farge indikerer at datainnsamlingen har startet.
- Spør deltakeren til å bære den galvaniske leddet sensor for en viss periode av tid (5-10 min) uten fysisk bevegelse fra den ikke-dominerende håndleddet for å kalibrere og samle baseline tonic data.
MERK: En grunnleggende dataene vil bli funnet når galvaniske hud respons data flater ut og ingen pigger eller støy er lenger synlig. Sjekk produsenten programvaren ved hjelp av tildelt konto av produsenten. Åpne en økt og kontrollere at data samles 29. - Start en lysbildepresentasjon som inneholder representative og klokkeslett trykket oppgavesett for hver av de eksamener aktivitetene som er beskrevet i punkt 1.5. Spør deltakeren til å registrere ganger etter å ha fullført hvert lysbilde for å tillate tidsstempler mellom de innsamlede GSR data og hendelsene som skal sammenlignes.
- Kontroller med jevne mellomrom at de galvaniske hud lyssensor er hvite og kontrollere at data samles inn.
MERK: samplingsfrekvens på densensorer som presenteres i dette arbeidet var basert på produsentens spesifikasjoner og evner (sats på 8 Hz med en lav elektrisk strøm på 1100 mAh) .Galvanic respons gjennom elektrodermal aktivitet (EDA) ble rapportert i mikro (uS) som tonic (baseline svar på en eksamen hendelse eller selvrapportering / intervju spørsmålet) og phasic (akutt, umiddelbar respons på en eksamen hendelse eller selvrapportering / intervju spørsmål, over en viss uS terskel). - Ha godt med et nytt batteri og sensor, i tilfelle datainnsamlings oppstår problemer under økten. På slutten av økten, trykker du på indikatorlyset til den er slått av. fjerne håndleddet sensor nøye og tørk det med alkohol.
- Hente data fra produsenten programvaren 29. Logg deg inn på kontoen og klikk på Sessions. Velg datoen for studien, og klikk på Last ned-fanen. Last ned data i CSV-fil for enkel bruk.
- Spor tidslinjer av hendelsene i studien. Last ned data ihåndleddet sensor programvare økt. Last ned data som UNIX epoch tid, som er antall sekunder som har gått siden 1. januar 1970 (ikke medregnet spranget sekunder). Konverter UNIX tid til en GMT tidssone hvis tidslinjer må spores i dataene ved hjelp av åpen kildekode timestamp converter 30. Å konvertere denne gangen, bare konvertere tiden i databladet ved hjelp av denne konverteringen (1 år = 365,24 dager = 31556926 sek).
- Hent elektrodermal data i håndledd sensor programvare økt. Klikk på Vis på noen av de ønskede økter. Presentere data i sanntid eller velg etter en bestemt periode av forskeren.
- Selvrapportering Survey og emosjonelle Forespørsler
- Før og etter lysbildene, gir en pre-og post survey.During den andre returpunkt (slutten av eksamen), samle den endelige spyttprøve og deretter gi selvrapportering mens samle EDA data. Spill alle tidspunkter.
MERK: Denne studien benyttet en modifIED emner i Emotion skala utviklet av Broughton og kolleger 31. - Mens iført galvanisk huden sensor, spør deltakernes spørsmål som sin parallell i selvrapportering.
MERK: Husk at tidslinjer må vurderes hvis du samler inn spyttprøver som angitt i trinn 3.1.2 og 3.3.3. - Som mulig, registrere dato og tid for krysstakling av GSR data og dets innretting med timingen av de selvrapporterte svar i et laboratorium notatbok. I tillegg inkluderer instruksjonene i lysbildefremvisning forklarer til deltakerne å kommentere tid etter å ha fullført de nødvendige instruksjonene etter hvert lysbilde for å muliggjøre kryss sammenligning med tidsangivelse med GSR data.
- Kontroller at databasert programvare har konsekvent instrukser, og at hvert bilde er tydelig merket. Hvis det er nødvendig tasteoppsett for studien, indikerer i glide instruksjoner hva tastetrykk skal trykkes på hvert lysbilde.
- Før og etter lysbildene, gir en pre-og post survey.During den andre returpunkt (slutten av eksamen), samle den endelige spyttprøve og deretter gi selvrapportering mens samle EDA data. Spill alle tidspunkter.
- Wrap-Up Aktiviteter
- Etter å samle all informasjon, ta av håndleddet sensor og slå av sensordata i motsatt rekkefølge av trinn 3.2.5. Veilede deltakerne til et bestemt rom med mat, drikke, drikke, og gi kvitteringer for en fremtidig økonomisk kompensasjon (hvis det ble uttalt i IRB samtykkeskjema) for deltakelse i studien.
- Oppfølging av aktivitet med en mailet varsling av takknemlighet for deltakelse og inkluderer tilgjengelige tidslukene for diskusjon av resultatene med deltakerne.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Denne delen viser representative eksempler på resultater som kan oppnås fra hvert tiltak, herunder selvrapportering. Hensikten med tallene er å presentere nytten av å legge til tiltak som spytt biomarkører (figur 1) og galvaniske hud respons (figur 2) for å selvrapportering (figur 3) for å få en større spekter av informasjon fra et klasserom hendelse (f.eks., eksamener). For triangulering av selvrapportering med en angitt mål (f.eks., Galvanisk hud respons), kan flere teknikker som intervjuer gir en nyttig sammenligning metode (figur 3). Resultatene i figur 1 viser at deltakernes biologiske reaksjoner varierte på bakgrunn av kjønn når man sammenligner hormonelle nivåer mellom begynnelsen og slutten av eksamen. Hormoner som østradiolnivåer økt hos menn, mens progesteron økt hos kvinner(P <0,05). Høy østradiolnivåer er blitt bundet til hjernen aktivering av verbale ytelses oppgaver 32 mens progesteron er relatert til romlige egenskaper som mental rotasjon av et objekt 12-16, .Spatial aktiviteter ble oppregulert hos kvinner gjennom økt testosteron (p <0,05), mens DHEA viste ingen signifikante forskjeller på grunn av kjønn (p = 0,39). DHEA og testosteron har vært knyttet til økt visuell-romlig ytelse hos voksne 12-16, 34. Kortisolnivå for kvinner og menn ikke endre for- og etter laboratoriet sesjon (p = 0,41) muligens på grunn av overskridelse kort halveringstid av kortisol (~ 45 min) i løpet av andre spytt samling 19,20,32 .Disse resultatene viser at elevprestasjoner er differensial, i dette tilfellet ved kjønn, og at hormonelle biomarkører kan være et nyttig verktøy for å identifisere disse forskjellene.
Måling av følelser via fysiologisk opphisselseved hjelp av galvanisk hud respons, demonstrerte differensial svar som ikke er relatert til den type eksamen (p> 0,05), men viste forekomster av kognitiv engasjement (vedvarende tonic nivåer) i løpet av testen tar opplevelse for alle deltakerne så sett av GSR tonic toppene i forhold til baseline (initial hvile fase). En representant GSR datasett er inkludert i figur 2. En vedvarende fysiologisk opphisselse ble funnet under den siste datainnsamlingen økt der selvrapportering og intervju svar ble samlet. Selvrapporterings svar fullført av deltakerne som de hadde på seg den galvaniske hud sensor (figur 3A) 31,36 antyder ingen oppfattede forskjeller i følelser av deltakeren til eksamen (p = 0,055). Men når elevene var be om å svar på intervjuspørsmål som sin parallell selv rapporten ble fysiologiske arousals funnet som sett av de økte tonic svar (Figur 3B). Dette resultatet tyder på at emosjonell handlingivation kan kreve kognitive og verbalized erindring av hendelser.
Dataene viser at verbal og spatial aktivering er differensial i deltakere til tross for få lik score i sine eksamener (data ikke vist). Fysiologiske arousals var avhengig av den mentale erindring av deltakerne når du utfører et sekvensielt hardere eksamen problem (progresjon fra MCT til PSVT-R). Videre bruk av skriftlige egenrapporter viste ikke en signifikant fysiologisk reaksjon eller en selvrapportert følelsesmessig signifikant forskjell mellom deltakerne. Når spurt om å verbalisere de selvrapporterte elementer, ble emosjonelle arousals funnet i deltakerne. Sammen datapunktene til de ulike mentale ressurser brukes av studenter når du utfører en eksamen. Det viser viktigheten av å la elevene å kognitivt minnes sine tanker som de sekvensielt utføre stadig vanskeligere problemer og eksamen. Endelig,studien resultatene synliggjøre hvordan selvrapportering alene er ikke tilstrekkelig til fullt ut å representere hele spekteret av reaksjoner fra elevene. Dermed kan inkludering av biologiske og fysiologiske tiltak for å egenrapporter og intervjuer hjelpe pedagogiske forskere å få en mer robust datasett som kan bidra til å forklare komplekse ytelsen av studenter i en pedagogisk setting.
Figur 1. Hormonelle Aktiviteter for kvinnelige og mannlige Engineering Student Deltakere før og etter et laboratorium Study Session. Prosent endring av hormonnivået før og etter laboratoriet økten 36 indikerer at kvinner økt i både progesteron og testosteron og gikk ned i østradiolnivåer i forhold til menn før og etter eksamen (paret T-test p <0,05 for østradiol, paret t-test p <0,05 for progesteron, paret t-test p <0.05 for testosteron). Kortisol og DHEA, tiltak av stress 19,20 og romlig evne 12-16,33, viste ikke signifikante endringer (p = 0,39 og p = 0,42, henholdsvis), til tross for få lik score i sine eksamener (data ikke vist). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2. Galvanic Skin Response av en ingeniør student ytelse under et laboratorium Study Session. Galvanisk hudvann respons i uS samles for en ingeniør student gjennomgår en rekke representative aktiviteter i et laboratorium studie økt. Den første tiden representerer en hvilefase for å etablere en baseline. Etter dette, studenten fullført representative tekniske problemer for eksamen. fysiologisk arousals var avhengig av den mentale erindring av deltakerne når du utfører et sekvensielt hardere eksamen problem (progresjon fra MCT til PSVT-R). Etterpå studenten fullført en skriftlig selvreflekterende 10-element undersøkelsen, som viste ingen effekt, etterfulgt av et intervju (med parallelle spørsmål til selvrapportering) der en følelsesmessig opphisselse ble sett. Klikk her for å se en større versjon av denne figur.
Figur 3. Representant Side-by-side-sammenligning av selvrapporterte svar fra Emotion Survey og intervju. Sammenligning av galvanisk hud respons av engineering student selvrapporterte svar (A) og intervju (B). Panel A viser deskriptiv statistikk (n = 7), hvor en sammenkoblet sample T-testAnalysen viste ingen statistisk signifikante forskjeller (p = 0,055) mellom for- og etterselvrapporteringsundersøkelser. Panel B viser GSR økning i opphisselse i løpet av andre selvrapportering (trinn 13 - 14), så vel som under intervjuene (15a - 16). Opphisselse svingningene var større under intervjuet, sammenlignet med undersøkelsene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne protokollen beskriver integrering av selvrapporteringsundersøkelser og forespørsler, spytt biomarkører og galvaniske hud respons å studere individuelle forskjeller i klasserommet aktiviteter i løpet av et laboratorium økt. Denne protokollen har mange fordeler for forskere som ønsker å identifisere faglige prestasjoner og følelser, emosjonell regulering og affektive responser til ulike aktiviteter i en instruksjons omgivelser, spesielt i vurderingsperioder (f.eks., Eksamener). Mens tradisjonelt har egne rapporteringer og faglige karakterer blitt brukt til å forstå hvordan studentene utvikle kompetanse i klasserommet og / eller engasjement til et kurs, kan våre metoder mer omfattende representerer nærmere sanntids reaksjoner fra studenter i faglige aktiviteter.
For å lykkes i denne protokollen, er det avgjørende at spytt biomarkører og galvaniske hud respons samles diurnally, at deltakerne er klar over det atferdsmessige og biologiske restenrictions av denne studien (f.eks., helsemessige forhold), og som kontinuerlig oppfølging med deltakerne er gjennomført. Dessuten bør man være forsiktig ved håndtering av prøvene som dette bør gjøres i aseptiske betingelser. Noen begrensninger i studien omfatter den tillatte tidsramme (for eksempel 10 -. 12 dager etter menstruasjonen) for spytt datainnsamling for kvinner så vel som vanskeligheter med nøyaktig timing hendelsene med sanntids galvanisk hud respons samling (f.eks kortisol kan kreve en 20 min samling tid mens galvanisk hud sensorkalibrerings krever 5 min). Som sådan bør datainnsamling prosedyrer vurdere riktig tidsstempling av seksjoner og problemer som deltakerne fullstendig under laboratoriet økt for å sikre forsvarlig statistisk dataanalyse og triangulering. Til slutt, på grunn av den skjøre naturen av selvrapporterte følelser, emosjonelle reaksjoner og biologiske og fysiologiske data er oppnådd og vurdert, protokollerbør følge Institutional Review Board for menneske emner retningslinjer og prosedyrer.
Med den teknologiske utviklingen i ikke-påtrengende bærbare teknologier og biologiske markører kan metoder kombineres for å triangulere komplekse lavere studentenes erfaringer og resultater til faglige oppgaver. Denne metoden utvider potensialet i selvrapporterte undersøkelser og fysiologiske informasjon som er normalt ikke blitt kombinert for å forstå nærmere sanntids følelser og kognitive reaksjoner på forskjellige klasseromsaktiviteter.
En retning for denne protokollen er å innlemme metodene i større omgivelser (f.eks., Klasserom) i real-life sammenhenger. For dette, flere hensyn på tid, koordinering av bruken av ressurser og programvare, styring av hormonet kit og GSR håndleddet sensorer bruk må vurderes også som viktige mekanismer mellom konstruksjoner.
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. Developing Students' Spatial Ability. Sci. Teach. 45 (8), 20-23 (1978).
- 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).
