Abstract
Normalmente, auto-relatos são utilizados em pesquisa educacional para avaliar a resposta do estudante e desempenho para uma atividade de sala de aula. No entanto, a adição de medidas biológicas e fisiológicas, tais como biomarcadores salivares e respostas galvânicas da pele raramente são incluídas, limitando a riqueza de informações que podem ser obtidas a compreender melhor o desempenho dos alunos. Um protocolo de laboratório para estudar as respostas dos alunos de graduação para eventos de sala de aula (por exemplo, exames) é apresentada. Os participantes foram convidados a preencher um exame representativo para o seu grau. Antes e após a sessão de exame laboratorial, os alunos completaram uma acadêmicas emoções realização de auto-avaliação e uma entrevista que paralelo a essas perguntas quando os participantes usavam um sensor galvânica da pele e biomarcadores salivares foram coletadas. Os dados recolhidos a partir dos três métodos resultaram em maior profundidade de informações sobre o desempenho dos alunos quando comparado com o auto-relato. O trabalho pode expandir a educaçãocapacidades de investigação al através de métodos mais abrangentes para a obtenção de mais perto as respostas dos alunos em tempo real para uma atividade de exame.
Introduction
Na área das emoções de desempenho acadêmico, os estudos indicam que a compreensão dos alunos motivações poderia prever desempenho dos estudantes, realização, e planos de carreira 1. 'Habilidades para' estudantes emocionalmente responder 'às tarefas percurso desafiador 2 são fundamentais para os alunos' desenvolvimento profissional. No entanto, mais próximo de respostas em tempo real relacionados a emoções de desempenho acadêmico são subaproveitadas 3-6. Este artigo apresenta um protocolo para estudar maneiras de explorar mais perto em tempo real respostas de alunos (por exemplo., Respostas fisiológicas), quando apresentados com situações representativas de sala de aula (por exemplo., Tendo test) utilizando biomarcadores salivares, respostas galvânicas da pele e pesquisas auto-relatados e entrevistas. Enquanto o trabalho não vai procurar estabelecer conexões entre esses biomarcadores salivares, respostas galvânicas da pele e auto-relatos, o trabalho futuro terá como objectivo continuar a explorar os mecanismos subjacentes queassociar cada resposta.
O auto-relato das emoções de desempenho acadêmico em sala de aula pode ser usado para avaliar afetivos, cognitivos, inspirador, fisiológicos e comportamentais componentes que representam a mente humana. Devido ao seu custo mais barato, a disseminação fácil e rastreabilidade, as pesquisas de auto-relato são muito utilizados em sala de aula 7. No entanto, estes têm algumas desvantagens. Por exemplo, auto-relatos estão limitados às representações da mente consciente 8, que podem mudar a maneira que as pessoas representam a si mesmos. Além disso, a linguagem ea semântica em auto-relatos pode ser entendido de forma diferente entre culturas e indivíduos 7; seus significados podem mudar ao longo do tempo ou representam algo diferente em função da situação que o participante está envolvido em 8. Além disso, auto-relato em ambientes acadêmicos pode ser multifacetada, idiossincrática e dependente de memória, desejabilidade social e crenças individuais 7, 9-11. Por exemplo, 'crenças sobre professores dos participantes expectativas e motivações podem afectar a forma como os alunos respondem e realizar durante as atividades de sala de aula 7, 9-11. Como tal, os métodos complementares com base em mais próximo de respostas em tempo real são necessários para reduzir os vieses de amostragem e subjetividade ao usar auto-relatos. Este trabalho irá complementar auto-relatos com biomarcadores salivares e respostas galvânicas da pele para entender melhor as respostas mais perto em tempo real dos alunos para atividades de sala de aula.
Amostragem de biomarcadores salivares tornou-se popular na compreensão bases fisiológicas de respostas dos indivíduos aos diversos estressores que podem afetar as habilidades cognitivas 9. O desenvolvimento psicológico da cognição está afectado por hormonas em muitas espécies, incluindo os seres humanos 7,12. Durante os períodos sensíveis do desenvolvimento, os hormônios são capazes de fazer mudanças na organização do cérebro, que pode ter a longo passadoefeitos sobre o comportamento 8 ING. Diferentes aspectos da cognição, por exemplo, pode ser afectado por hormonas durante as diferentes tempos de desenvolvimento de um indivíduo. Habilidade espacial, que estudos têm mostrado podem incluir diferenças de género 13-17, é moderadamente aumentada por andrógenos (por exemplo., Dehidroepiandrosterona-DHEA, testosterona) no desenvolvimento pré-natal e, em seguida, novamente durante a vida adulta 18. Pelo contrário, as capacidades verbais foram ligados ao reforço de estrogénios (por exemplo., O estradiol) e progesterona 18. Biomarcadores fisiológicos do stress, tais como o cortisol, são encontrados no eixo hipotalâmico-pituitário-supra-renal em humanos 12-16, 19-21. Quando uma situação é percebida como incontrolável, elevar os níveis de cortisol 19 e pode resultar em respostas diferenciais em indivíduos. Um trabalho recente começou a usar hormônios para estudar as emoções de desempenho acadêmico, embora a este ponto é muito limitada 20,22.
(ie., De alta tensão, a carga cognitiva ou fortes respostas emocionais) resulta numa maior secreção de suor do que os estados de baixa activação (ie., O tédio, a baixa carga cognitiva). Como a secreção de suor flutua, a condutividade eléctrica da pele muda. Assim, GSR é amplamente considerado como um proxy para quantificar o nível de estresse ou carga cognitiva. GSR é normalmente medido por bandas contendo eletrodos que entram em contacto com as mãos, punho ou pé e foi recentementesendo usado em sala de aula 22,23 devido ao seu baixo custo e viabilidade em comparação com técnicas de neuroimagem disponíveis 7. A combinação de respostas galvânicas da pele com biomarcadores salivares permitirá uma avaliação mais abrangente de respostas dos alunos para atividades de sala de aula mais perto em tempo real.
O protocolo proposto discutido aqui vai servir para combinar técnicas educacionais e fisiológicas para estabelecer uma metodologia para ajudar os investigadores educacionais entender o desempenho do aluno e resposta às atividades de sala de aula (por exemplo., Exames). Enquanto o trabalho não vai se concentrar em entender as conexões fundamentais entre emoções e construções fisiológicos e biológicos, este protocolo é um ponto de partida para ajudar os pesquisadores a se mover nessa direção. Este protocolo irá abranger métodos para medir biomarcadores salivares e respostas galvânicas da pele durante uma atividade exame e compará-la com as informações obtidas a partir de auto-relatos de umentrevistas d. Para este trabalho, um exame de engenharia e estudantes foram selecionados devido à natureza difícil e complexa da disciplina 1,6 e conceitos, que podem inflamar-se ambas as respostas cognitivas e emocionais nos participantes.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Os procedimentos foram aprovados pelo Institutional Review Board (IRB) na Universidade Estadual de Utah para estudos em seres humanos. Cuidados devem ser tomados para que os procedimentos IRB são aprovados pela instituição anfitriã e considerações sobre a protecção dos seres humanos deve ter lugar antes, durante e após a realização de qualquer aspecto do presente protocolo. De acordo com os regulamentos da IRB, envolvimento das partes externas ou de empresas nos processos de coleta e análise de dados deve seguir os protocolos apropriados para de-identificam informações dos participantes e proteger a natureza confidencial dos dados.
1. Selecção dos participantes e as actividades para testar
- Seleccione estudantes participantes no meio do semestre ou 3 meses após um conteúdo do curso desejado foi apresentado pelo professor para diminuir quaisquer lembranças de memória de curto prazo dos participantes.
- Excluir quaisquer participantes de um estudo de laboratório que paralelos deste trabalho se as participante tem uma: (a) história de pré-determinado estado (por exemplo arritmia.) ou distúrbio metabólico; (B) ser canhoto ou a capacidade ambidestra (isso pode interferir com a amostragem fisiológica); (C) história psicológica (atual ou passado) ou história de distúrbio comportamental ou emocional (o que pode distorcer a coleta das auto-relatos); (D) história médica para o coração, metabólica, ou distúrbios cognitivos; (E) incapacidade física que impeça a participação nas sessões de laboratório do estudo; e (f) lesão cerebral traumática. participantes do sexo feminino que desejam fazer parte do estudo hormonal têm restrições adicionais explicado no passo 2.5.
- Recrutar acordo com estabelecidas Institutional Review Board (IRB) protocolos por incluindo procedimentos detalhados e restrições sobre protecção da confidencialidade.
NOTA: Se uma empresa terá acesso aos dados, (neste caso, as amostras salivares e dados de resposta galvânica da pele foram coletadas de empresas terceirizadas) assegurar umaAcordo n está no lugar para tratamento adequado dos dados (por exemplo., o tempo de refrigeração), compartilhamento (por exemplo., a segurança do servidor), e incluir um cronograma para destruir os dados (por exemplo., um ano após a publicação de dados). Incluir essas diretrizes em sua aplicação IRB e seguir as orientações adequadas, conforme exigido pela organização IRB dentro da sua instituição. - Escolha atividades do curso que representam a complexidade do conhecimento e as tarefas que os alunos precisam para executar em.
NOTA: Para este protocolo, estudantes de engenharia calouros foram selecionados devido à natureza difícil e complexa do conteúdo do curso. As atividades que foram considerados representativos eram uma combinação de dois tipos de problemas de engenharia de dois exames de engenharia comumente utilizados: o teste de corte Mental Plane (MCT) e do Ordenamento do Visualization teste Purdue (TPSV-R). MCT olha para os bidimensionais corte que corresponde a um objeto tridimensional 24, enquanto TPSV-R procura de três dirotação mensional de um objecto 25. Cada foram usadas para testar para o desempenho espacial e memória verbal para esta população estudantil 26, 27.
2. Antes da sessão de laboratório
- Hospedar uma orientação para os participantes voluntários, pelo menos, 1 - 2 semanas antes da sessão de laboratório. Esclarecer todos os termos do consentimento informado IRB. Executar uma demonstração do uso e montagem do sensor galvânica da pele e adequados procedimentos de coleta de dados para a recolha de hormônio da saliva, de acordo com os protocolos do fabricante 28. Explicar os riscos e benefícios do estudo.
- Estabelecer um calendário que os participantes podem se inscrever no. Se os participantes estão se matricular na peça salivar biomarcador do estudo, não se esqueça de estabelecer vezes durante a manhã antes do pequeno-almoço, os níveis de cortisol são mais baixos neste momento do dia e incluem quaisquer divulgações para se inscrever no vezes atribuídos (veja o passo 2.5 para mais informações).
NOTA: Certifique-se de que todos os participantes fornecer pelo menos três slots de tempo disponível para o estudo. Acomodar os participantes de forma randomizada para minimizar os vieses e proporcionar mais resultados estatisticamente válidos. - Pré-fit o sensor de pulso galvânica para cada voluntário, assegurando que as tiras de sensor garantir o pulso do participante durante a sessão de orientação. Digite o código de identificação do participante do estudo e o código de barras do sensor de pulso único fornecido pelo fornecedor para garantir a consistência para sessões de laboratório de acompanhamento, se necessário.
- Enviar um lembrete para os participantes dos procedimentos e restrições para coleta de dados e pré-condições antes do dia da amostragem, de acordo com os protocolos do fabricante 28.
NOTA: Os exemplos de procedimentos e restrições podem incluir: (a) sem comida, produtos dietéticos ou energéticos ou bebidas açucaradas durante as coletas diurnas ou pelo menos 1 hora antes do estudo; (B) no consumo de água 1 hora antes da coleta de dados; (C) há bru dentesShing ou enxaguatórios bucais; (d) não há produtos químicos (por exemplo, loções para as mãos, cremes, chapsticks, perfumes, corantes) nas áreas de contato necessários (por exemplo, pulsos, face, lábios.); (F) nenhum produto de cabelo ou estilo; e (g) não há atividades físicas (por exemplo, caminhada, ciclismo, corrida, pesos) 24 horas antes do estudo. - Para os participantes do sexo feminino, recolher amostras salivares entre 10 - 12 dias após o primeiro dia do período menstrual do participante para minimizar flutuações hormonais durante a coleta salivar 28.
NOTA: Durante o período de tempo indicado, se os participantes do sexo feminino estão tomando qualquer forma de tratamento a base de hormônios, como as pílulas anticoncepcionais, dispositivos intra-uterinos, cremes ou sprays (oral, tópica ou vaginal), sublingual e pastilhas, adesivos, filmes, injecções, permitir 12-36 horas para passar desde o momento da ingestão / aplicação para permitir que os efeitos do tratamento a estabilizar. A linha do tempo necessário para recolher amostras de saliva vai variar de acordo com o biomarker e as especificações do kit salivar da empresa. coleção resposta galvânica da pele é feito de acordo com a Seção 3.2 para participantes do sexo feminino. Masculino coleção participante salivar é feito de acordo com a Seção 3.1.5.1 e resposta galvânica da pele de acordo com a Seção 3.2.
3. Dia da sessão de laboratório
NOTA: Os procedimentos a seguir são apresentadas em ordem recomendada de coleta de dados sob o pressuposto de que 1 - 2 pesquisadores estão envolvidos. No entanto, alguns desses procedimentos podem ser executados em paralelo se mais de 2 investigadores estão a colaborar no estudo.
- salivares Biomarkers
- Proporcionar aos participantes uma lista de verificação para delinear atividades físicas exercidas durante o período de 24 horas antes do estudo (por exemplo., Atividade física, comida e bebida consumo, o uso de loções ou produtos hormonais base), conforme descrito no protocolo do fabricante 28 (veja o passo 2.4 e 2,5).
NOTA: Se um participante já realizou qualquer uma ou todas as atividades da lista de verificação, re-atribuir o participante a se reunirem em um outro dia. Se o consumo de água foi a única restrição não se encontraram, pedir ao participante para ficar um tempo prolongado no estudo para permitir um tempo apropriado, de acordo com as instruções do fabricante, para passar (~ 1 hora) antes de ocorrer a coleta de saliva. - Peça aos participantes para preencher a lista de verificação de informações de saúde fornecido pelo kit de ensaio saliva 28. Assegurar que todos os frascos salivares são pré-marcados e hora marcada antes e depois das sessões de laboratório.
NOTA: salivar de cortisol tem uma reactividade de cerca de 20 min 19,20 e, como tal, procedimentos de coleta de cuspir deve ser feito dentro deste prazo. Siga os procedimentos de coleta de saliva de acordo com a etapa 3.1.5 e fabricante diretrizes 28. - Mantenha uma cópia da lista de verificação de informações de saúde e informação de envio para a futura manutenção de registros, monitoramento, umad posterior análise. Certifique-se de seguir os protocolos e procedimentos IRB durante o armazenamento dos itens da lista de verificação. Completar um cronograma das atividades, pessoal e frascos de coleta de laboratório para cada participante.
- Certifique-se de que todos os participantes e pesquisadores que manuseiam amostras para salivares estão usando luvas assépticas em todos os momentos para minimizar a contaminação cruzada.
- Ao coletar saliva, instruir o participante a piscina saliva na ponta dos lábios do participante antes de cuspir para dentro do frasco para minimizar a formação de bolhas que podem afetar a precisão dos resultados, de acordo com as instruções do fabricante 28.
- Instrua os participantes a não tocar com a ponta do frasco com lábios ou dedos do participante, pois isso pode introduzir contaminação da amostra (cuspir método frasco). Para incentivar a produção salivar, recomendar ao participante para cheirar uma fruta cítrica, como um limão ou inclinação da cabeça para a frente para acelerar a formação de saliva.
- armazenar todosamostras de saliva coletadas -20 ° C por até 7 dias, se a análise dessas amostras não ocorrerá imediatamente. Armazenamento mais longo (até 30 dias) vai exigir amostras a serem armazenadas a -80 o C.
- Para enviar as amostras congeladas a uma terceira empresa, ter uma caixa de espuma selada contendo gelo seco prontos e uma cópia hermético e selado da folha de informações de saúde pré-preenchido pelo participante. Certifique-se de que os participantes colocar seu código estudo identificação única na seção identificador da folha para impedir que informações confidenciais sejam enviadas para a empresa.
- Quando estiver pronto, enviar os frascos para a empresa de análise de biomarcadores para o perfil salivar 1: testosterona, progesterona, DHEA, cortisol e Estradiol. Análise de biomarcadores foi realizado pelo fabricante de acordo com protocolos estabelecidos 28. Colocar as amostras em um leitor de placas de imunoensaio e ler a densidade óptica da amostra a um comprimento de onda de 450 nm.
NOTA: Todos os biomarcadores requerem um sólido-pHase, ensaio imunoenzimático competitivo. Uma quantidade fixa de conjugado do biomarcador compete para os locais de ligação com um anticorpo que corresponde a cada biomarcador. Após a incubação, os componentes não ligados são removidos por lavagem e uma solução de substrato de enzima é adicionada, formando um representante de cor para o biomarcador. Por exemplo, a progesterona começa com uma cor azul e ao reagir com a enzima torna-se amarelo.
- Proporcionar aos participantes uma lista de verificação para delinear atividades físicas exercidas durante o período de 24 horas antes do estudo (por exemplo., Atividade física, comida e bebida consumo, o uso de loções ou produtos hormonais base), conforme descrito no protocolo do fabricante 28 (veja o passo 2.4 e 2,5).
- Resposta galvânica da pele
- Limpar os sensores galvânicas da pele com toalhetes estéril álcool a 70% pré-embalados ou uma gaze estéril contendo uma pequena quantidade de isopropanol a 70% para remover os resíduos de participantes antes. Limpar o dispositivo antes e depois de cada sessão de coleta de dados ou participante, o que ocorrer primeiro.
- Uma hora antes da sessão de estudo, lembrar aos participantes para limpar e secar as mãos.
NOTA: Recolha de amostras de saliva em combinação com a resposta galvânica da pele vai exigir que ponto coleções tempos são considerados. Por exemplo, cortisol salivar recolha deve ser recolhido dentro de 20 min (passo 3.1.2), enquanto os sensores galvânicas da pele necessita de ser montado e calibrado com 5 - 10 minutos, como foi descrito no passo 3.2.6. - Coloque uma banda de novo ou limpo esportes de pulso no pulso de escrita não-dominante do participante antes de instalar o sensor de resposta galvânica da pele. Permitir que o participante para vestir a faixa de pulso durante 1 h antes da coleta de dados.
NOTA: A banda de esportes de pulso deve ser pré-rotuladas de acordo com o ID único pulso para evitar a contaminação cruzada entre os participantes - Após 1 hora, retire a faixa de pulso desporto e coloque o sensor galvânica da pele. Certifique-se de que o sensor galvânica da pele toca o nervo mediano do pulso para garantir a coleta adequada de taxas de pulso e do coração. Unir as bandas juntas no sensor para assegurar um ajuste apertado no pulso.
- Pressione a luz indicadora do sensor galvânica da pele. Espere até que a luz muda de vermelho para verde para branco; um white de cor indica que a coleta de dados foi iniciada.
- Peça ao participante a usar o sensor de pulso galvânica por um determinado período de tempo (5-10 min) sem movimento físico do pulso não-dominante para calibrar e coletar dados tónicas da linha de base.
Nota: Uma dados de base serão encontradas quando os níveis de resposta galvânica da pele dados fora e sem picos ou ruído é mais visível. Verifique o software fabricante, utilizando a conta atribuída pelo fabricante. Abra uma sessão e verificar se os dados estão sendo coletados 29. - Iniciar uma apresentação de slides que contém conjuntos de problemas representativos e hora marcada para cada uma das atividades exames descritos no ponto 1.5. Peça ao participante para gravar os tempos depois de completar cada slide para permitir timestamps entre os dados recolhidos GSR e os eventos a serem comparados.
- Periodicamente, verifique se as luzes do sensor galvânica da pele são brancos e verificar se os dados estão sendo coletados.
NOTA: taxa de amostragem dosensores apresentados neste trabalho foi baseado em especificações do fabricante e capacidades (taxa de 8 Hz com uma corrente elétrica de baixa de 1100 mAh) de resposta .Galvanic através de resposta galvânica da pele (EDA) foi relatado em microsiemens (uS) como tónico (respostas da linha de base para um exame evento ou self-report / entrevista questão) e fásica (aguda, resposta imediata a um evento exame ou auto-relato pergunta / entrevista, acima de um certo limiar de uS). - Ter à mão uma bateria de substituição e sensor, em problemas de coleta de dados de casos ocorrem durante a sessão. No final da sessão, premir a luz indicadora até ser desligado. Remova cuidadosamente o sensor de pulso e limpe-a com álcool.
- Recuperar os dados do software fabricante 29. Entrar para manter a conta e clique em Sessões. Selecione a data do estudo e clique na guia Download. Faça o download dos dados no arquivo .csv para o uso fácil.
- cronogramas acompanhar os eventos no estudo. Faça o download dos dados ema sessão software do sensor de pulso. Transferir os dados como tempo de época UNIX, que é o número de segundos que decorreu desde 01 de janeiro de 1970 (não contando os segundos bissextos). Converter o tempo UNIX para um fuso horário GMT, se cronogramas precisam ser rastreados nos dados usando um conversor timestamp open source 30. Para converter este tempo, simplesmente converter o tempo na folha de dados usando esta conversão (1 ano = 365,24 dias = 31.556.926 seg).
- Recuperar dados electrodérmicas em sessão software sensor de pulso. Clique em Exibir em qualquer das sessões desejados. Apresentar os dados como em tempo real ou selecione por um período de tempo definido pelo pesquisador.
- Auto-relato Levantamento e Inquéritos emocionais
- Antes e depois dos slides, fornecer um pré e pós-survey.During o segundo ponto de coleta (fim do exame), recolher a amostra final salivares e, em seguida, fornecer o auto-relato durante a coleta de dados EDA. Grave todos os pontos temporais.
NOTA: Este estudo utilizou uma modifTópicos IED em escala Emoção desenvolvidos pela Broughton e colegas 31. - Enquanto estiver usando o sensor galvânica da pele, as perguntas dos participantes paralelo que o auto-relato.
NOTA: Tenha em mente que os prazos devem ser considerados se está a recolher amostras de saliva como indicado no passo 3.1.2 e 3.3.3. - Quanto possível, registrar a data e hora para a verificação cruzada dos dados do GSR e seu alinhamento com o calendário das respostas auto-relatados em um caderno de laboratório. Além disso, incluem instruções no apresentação de slides explicando aos participantes para anotar o tempo depois de completar as instruções necessárias após cada slide para permitir comparação cruzada de eventos programados com os dados do GSR.
- Certifique-se de que o software baseado em computador tem instruções consistentes e que cada slide é claramente identificados. Se as configurações de teclas são necessários para o estudo, indicam nas instruções de slides que keystroke devem ser pressionados em cada slide.
- Antes e depois dos slides, fornecer um pré e pós-survey.During o segundo ponto de coleta (fim do exame), recolher a amostra final salivares e, em seguida, fornecer o auto-relato durante a coleta de dados EDA. Grave todos os pontos temporais.
- Wrap-up Actividades
- Depois de recolher todas as informações, remova o sensor de pulso e desligar os dados do sensor na ordem inversa para a etapa 3.2.5. Orientar os participantes para uma sala designada oferecendo alimentos, bebidas, bebidas, e fornecer recibos para um futuro compensação monetária (se ele foi indicado no formulário de consentimento IRB) para a participação no estudo.
- Acompanhamento da atividade com uma notificação por e-mail de agradecimento pela participação e incluem intervalos de tempo disponível para discussão dos resultados com os participantes.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Esta seção ilustra exemplos representativos de resultados que podem ser obtidos a partir de cada medida, incluindo o auto-relato. A intenção das figuras é apresentar a utilidade das medidas de adição, tais como biomarcadores salivares (Figura 1) e de respostas galvânicas da pele (Figura 2) para auto-relato (Figura 3), a fim de obter um maior espectro de informações a partir de um evento de sala de aula (por exemplo., exames). Para triangulação de auto-relatos com uma medida especificada (por exemplo., Resposta galvânica da pele), técnicas adicionais, tais como entrevistas podem fornecer um método de comparação útil (Figura 3). Os resultados na Figura 1 mostram que as respostas biológicas dos participantes diferiram por sexo quando se comparam os níveis hormonais entre o início eo fim do exame. Hormonas, tais como os níveis de estradiol aumento nos machos, enquanto os níveis de progesterona aumentou em fêmeas(P <0,05). Altos níveis de estradiol foi amarrado a ativação cerebral de tarefas de desempenho verbais 32 enquanto a progesterona está relacionada com habilidades espaciais como a rotação mental de um objeto 12-16, atividades .Spatial foram upregulated nas fêmeas através do aumento da testosterona (p <0,05), enquanto DHEA mostrou diferenças não significativas devido ao sexo (p = 0,39). DHEA ea testosterona tem sido associada a um aumento da performance visual-espacial em adultos 12-16, 34. Os níveis de cortisol para fêmeas e machos não mudam pré e pós-sessão de laboratório (p = 0,41), possivelmente devido à superior a meia-vida curta de cortisol (~ 45 min), durante a segunda coleta de saliva 19,20,32 resultados .Estes mostram que o desempenho dos alunos é diferencial, neste caso por sexo, e que biomarcadores hormonais podem ser uma ferramenta útil para identificar essas diferenças.
Medição de emoção através de excitação fisiológicautilizando a resposta galvânica da pele, demonstraram respostas diferenciais não relacionados com o tipo de exame (p> 0,05), mas mostrou casos de envolvimento cognitivo (níveis tónicos sofridos) durante a experiência de fazer o teste para todos os participantes, como visto pelos picos tónicas GSR em comparação com a linha de base (fase de repouso inicial). Um conjunto de dados GSR representante está incluído na Figura 2. Um sustentada excitação fisiológica foi encontrado durante a sessão de coleta de dados final, onde auto-relato e respostas da entrevista foram coletadas. Respostas de auto-relato concluídas pelos participantes como eles usavam o sensor galvânica da pele (Figura 3A) 31,36 sugere que não há diferenças percebidas em emoções pelo participante para o exame (p = 0,055). No entanto, quando os estudantes foram pedir para resposta às perguntas da entrevista paralelo que o auto-relato, despertares fisiológicas foram encontrados como visto pelo aumento das respostas tónicas (Figura 3B). Este resultado sugere que ato emocionalivation pode exigir recolhimento cognitivo e verbalizado de eventos.
Os dados demonstram que a activação verbal e espacial é diferencial em participantes, apesar de a obtenção de pontuações iguais nos seus exames (dados não mostrados). despertares fisiológicas eram dependentes da lembrança mental, os participantes ao executar um problema exame sequencialmente mais difícil (progressão do MCT para TPSV-R). Além disso, o uso de auto-relatos escritos não demonstraram uma resposta fisiológica significativa ou uma diferença emocionalmente significativa auto-relatado pelos participantes. Quando perguntado a verbalizar os itens de auto-relato, despertares emocionais foram encontrados nos participantes. Juntos, os pontos de dados para os diferentes recursos mentais usado pelos alunos ao realizar um exame. Ele destaca a importância de permitir que os estudantes para lembrar cognitivamente seus pensamentos como eles executam sequencialmente problemas cada vez mais difíceis e exame. Finalmente,os resultados do estudo destacam como auto-relato por si só não são suficientes para representar completamente o espectro de respostas dos alunos. Assim, a inclusão de medidas biológicas e fisiológicas de auto-relatos e entrevistas pode ajudar os pesquisadores educacionais para adquirir um conjunto de dados mais robusto, que pode ajudar a explicar a complexa desempenho dos alunos em um ambiente educacional.
Figura 1. Actividades hormonais para feminino e masculino estudante de engenharia participantes antes e depois de um estudo de laboratório Session. Variação percentual dos níveis hormonais antes e após a sessão de laboratório 36 indica que as fêmeas aumentou em ambos progesterona e testosterona e diminuição nos níveis de estradiol em relação ao masculino antes e após o exame (emparelhado t de Student p <0,05 para estradiol; t-teste emparelhado p <0,05 para a progesterona; t-teste emparelhado p <0.05 para a testosterona). Cortisol e DHEA, medidas de estresse 19,20 e habilidade espacial 12-16,33, não mostraram alterações significativas (p = 0,39 e p = 0,42, respectivamente), apesar de a obtenção de escores iguais em seus exames (dados não mostrados). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. galvânica resposta da pele de um Desempenho dos Estudantes de Engenharia durante uma sessão de estudo de laboratório. Resposta galvânica da pele tónico no uS recolhidos para um estudante de engenharia passando por uma série de atividades de representação em uma sessão de estudo de laboratório. O tempo inicial representa uma fase de repouso para estabelecer uma linha de base. Em seguida, o estudante ter concluído os problemas de engenharia representativos para o exame. arous fisiológicaals eram dependentes da lembrança mental, os participantes ao executar um problema exame sequencialmente mais difícil (progressão do MCT para TPSV-R). Depois, o estudante completou um levantamento de 10 itens, auto-reflexiva por escrito, que não mostrou nenhum efeito seguido de uma entrevista (contendo perguntas paralelas para o auto-relato) em que uma excitação emocional foi visto. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Representante Side-by-side comparação das respostas auto-relatados de Inquérito Emoção e Entrevista. Comparação da resposta galvânica da pele de respostas auto-relatados estudante de engenharia (A) e entrevista (B). O painel A mostra estatísticas descritivas (n = 7), no qual um teste t de amostras pareadasanálise não apresentaram diferenças estatisticamente significativas (p = 0,055) entre os pré e pós-levantamentos de auto-relato. Painel B demonstra aumento GSR na excitação durante o segundo auto-relato (passo 13 - 14), bem como durante as entrevistas (15a - 16). Flutuações de excitação foram maiores durante a entrevista, em comparação com as pesquisas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Este protocolo descreve a integração dos estudos de auto-relato e inquéritos, biomarcadores salivares, e respostas galvânicas da pele para estudar as diferenças individuais em atividades de sala de aula durante uma sessão de laboratório. Este protocolo tem muitas vantagens para pesquisadores que procuram identificar as emoções acadêmicos realização, a regulação emocional e respostas afetivas para diferentes atividades em um ambiente instrucional, especialmente durante os períodos de avaliação (por exemplo., Exames). Considerando tradicionalmente, auto-relatos e graus académicos têm sido usados para entender como os alunos a desenvolver competências na sala de aula e / ou envolvimento de um campo, os nossos métodos podem de forma mais abrangente representam mais perto de respostas em tempo real dos alunos durante as atividades acadêmicas.
Para o sucesso deste protocolo, é crucial que os biomarcadores salivares e respostas galvânicas da pele são recolhidas diurnally, que os participantes estejam cientes do resto comportamental e biológicarictions deste estudo (ex., condições de saúde), e que a contínua follow-up com os participantes é conduzida. Além disso, cuidados devem ser tomados no manuseio das amostras como isso deve ser feito em condições assépticas. Algumas limitações do estudo incluem o intervalo de tempo permissível (por exemplo, 10 -. 12 dias após a menstruação) para recolha de dados salivar de fêmeas assim como a dificuldade em sincronismo com precisão os acontecimentos com a recolha resposta galvânica da pele em tempo real (por exemplo, cortisol salivar podem requerer um tempo de recolha de 20 min enquanto a calibração do sensor galvânica da pele requer 5 min). Como tal, os procedimentos de coleta de dados deve considerar tempo adequado de estampagem de secções e problemas que os participantes completos durante a sessão de laboratório para garantir a análise estatística dos dados adequada e triangulação. Por último, devido à natureza delicada das emoções auto-relatados, respostas emocionais e dados biológica e fisiológica é atingido e avaliados, protocolosdeve seguir o Conselho de Revisão Institucional de políticas e procedimentos sujeitos humanos.
Com a evolução tecnológica nas tecnologias vestíveis não intrusivos e de marcadores biológicos, metodologias podem ser combinados para triangular experiências e desempenho complexos dos alunos de graduação para tarefas acadêmicas. Este método amplia o potencial dos inquéritos de auto-relato e informação fisiológica que normalmente não foram combinadas para entender mais perto em tempo real emoção e cognitivas respostas a diferentes atividades de sala de aula.
Uma direção para este protocolo é incorporar os métodos em uma definição maior (por exemplo., Sala de aula) em contextos da vida real. Por isso, as considerações adicionais a tempo, a coordenação na utilização de recursos, e software de gestão do kit de hormona e o uso de sensores de pulso GSR terá de ser considerados, bem como os mecanismos importantes entre as construções.
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).
