Abstract
Normalt är självrapportering som används i utbildnings forskning för att bedöma studenternas svar och prestanda till en klassrumsaktivitet. Men tillsats av biologiska och fysiologiska åtgärder såsom saliv biomarkörer och galvanisk hud svar sällan inkluderas begränsa mängd information som kan erhållas för att bättre förstå elevernas prestationer. En laboratorieprotokoll för att studera studenter svar till klassrummet händelser (t.ex. examen) presenteras. Deltagarna ombads att fylla i ett representativt prov för sin examen. Före och efter laboratorieprov session studenter avslutade en akademisk prestation känslor själv rapport och en intervju som parallellt dessa frågor när deltagarna hade en galvanisk hud sensor och saliv biomarkörer samlades. Data som samlats in från de tre metoderna lett till större djup av information om elevernas prestationer jämfört med själv rapport. Arbetet kan expandera utbildningal forskningskapacitet genom mer omfattande metoder för att erhålla närmare realtid svar elev en undersökning aktivitet.
Introduction
När det gäller akademiska prestationer känslor, studier visar att förståelse för elevernas motivation kan förutsäga elevernas prestationer, prestation, och karriärplaner 1. Elevernas förmåga att "känslomässigt svara" till utmanande bana uppgifter 2 är avgörande för studenternas professionella utveckling. Men närmare realtid svar relaterade till akademiska prestationer känslor underprospekt 3-6. Detta dokument presenterar ett protokoll för att studera olika sätt att utforska närmare realtid svar från studenter (t.ex.., Fysiologiska svar) när de presenteras med representativa klassrumssituationer (t.ex.., Test med) med hjälp av saliv biomarkörer, galvanisk hud svar och självrapporterade undersökningar och intervjuer. Medan arbetet inte kommer att försöka upprätta förbindelser mellan dessa saliv biomarkörer, galvanisk hud svar och själv rapporter kommer framtida arbete syftar till att ytterligare undersöka de bakomliggande mekanismer somassociera varje svar.
Självrapportering av akademiska prestationer känslor i klassrummet kan användas för att bedöma affektiva, kognitiva, motivational, fysiologiska och beteendemässiga komponenter som representerar det mänskliga sinnet. På grund av dess billig kostnad, enkel spridning och spårbarhet är självrapport undersökningar används mycket i klassrummet inställningar 7. Men dessa har vissa nackdelar. Till exempel är självrapportering begränsas till representationer av medvetandet 8, som kan ändra det sätt som individer företräda sig själva. Dessutom kan språk och semantik i självrapportering förstås annorlunda mellan kulturer och individer 7; dess betydelse kan förändras över tiden eller representera något annat mot bakgrund av den situation som deltagaren är inblandad i åtta. Dessutom kan självrapportering i akademiska inställningar mångfacetterad, idiosynkratiska och beroende av minne, social önskvärdhet och individuella föreställningar 7, 9-11. Till exempel kan deltagarnas föreställningar om professorer förväntningar och motiv påverka hur eleverna reagerar och utföra under klassrumsaktiviteter 7, 9-11. Som sådan, kompletterande metoder som bygger på närmare realtid svar behövs för att minska provtagnings fördomar och subjektivitet vid användning av självrapportering. Detta arbete kommer att komplettera självrapportering med saliv biomarkörer och galvanisk hud svar för att bättre förstå de närmare realtid svar studenter till klassrumsaktiviteter.
Provtagning av spott biomarkörer har blivit populärt att förstå fysiologiska grunden för individers svar på olika stressfaktorer som kan påverka kognitiva förmågor 9. Psykologiska utveckling av kognition påverkas av hormoner i många arter, inklusive människan 7,12. Under känsliga perioder av utveckling, hormoner är kapabla att göra förändringar i organisationen av hjärnan, som kan ha lång sisting effekter på beteendet 8. Olika aspekter av kognition, till exempel, kan påverkas av hormoner under olika tider på en individs utveckling. Spatial förmåga, som studier har visat kan inkludera könsskillnader 13-17 är måttligt förstärks av androgener (eg., Dehydroepiandrosteron-DHEA, testosteron) i prenatal utveckling och sedan igen under hela vuxenlivet 18. Tvärtom har verbala förmåga varit kopplade till förbättring av östrogener (eg., Estradiol) och progesteroner 18. Fysiologiska biomarkörer av stress såsom kortisol, finns i hypotalamus-hypofys-binjure-axeln hos människor 12-16, 19-21. När en situation uppfattas som okontrollerbar, kortisolnivåer elevate 19 och kan resultera i differentialsvar i individer. Senaste arbete har börjat använda hormoner för att studera akademiska prestationer känslor, även om denna punkt är det mycket begränsad 20,22.
(dvs., Hög stress, kognitiv belastning eller starka känslomässiga reaktioner) resulterar i mer svett utsöndring än låga aktiveringstillstånd (dvs., Tristess, låg kognitiv belastning). Som svett sekre fluktuerar, ändrar den elektriska konduktiviteten hos huden. Således är GSR allmänt betraktas som en proxy för att kvantifiera stressnivå eller kognitiv belastning. GSR mäts typiskt av band som innehåller elektroder som kommer i kontakt med händerna, handleden, eller fötter och är nyligenanvänds i klassrummet inställningar 22,23 på grund av dess låga kostnad och genomförbarhet jämfört med tillgängliga neuroradiologiska tekniker 7. Kombinationen av galvanisk hud svar med saliv biomarkörer kommer att möjliggöra en mer omfattande utvärdering av elevernas svar på klassrumsaktiviteter närmare realtid.
Det föreslagna protokollet diskuteras här kommer att bidra till att kombinera utbildning och fysiologiska tekniker för att fastställa en metod för att hjälpa utbildnings forskarna att förstå elevernas prestationer och svar på klassrumsaktiviteter (t ex., Tentor). Medan arbetet inte kommer att fokusera på att förstå de grundläggande samband mellan känslor och fysiologiska och biologiska konstruktioner, är detta protokoll en utgångspunkt för att hjälpa forskare att flytta i den riktningen. Detta protokoll kommer att omfatta metoder för att mäta saliv biomarkörer och galvanisk hud svar under en tenta aktivitet och jämföra den mot den information som erhålls från självrapportering end intervjuer. För detta arbete har en teknisk examen och studenter valts på grund av den svåra och komplexa natur disciplin 1,6 och begrepp, som kan antända både kognitiva och känslomässiga reaktioner i deltagarna.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Förfaranden har godkänts av Institutional Review Board (IRB) vid Utah State University för studier på människor. Försiktighet bör iakttas att IRK förfaranden godkänns av värdinstitutionen och överväganden när det gäller skydd av mänskliga ämnen skall ske före, under och efter utförandet av någon aspekt av detta protokoll. Per IRK regler måste involvera externa parter eller företag i datainsamling och analys processer följa rätt protokoll för att avidentifiera deltagare information och skydda den konfidentiella karaktären av data.
1. Val av deltagare och aktiviteter för att testa
- Välj elev deltagarna i mitten av terminen eller 3 månader efter en önskad kursinnehållet presenterades av professor minska de kortsiktiga minnes minnen från deltagarna.
- Utesluta alla deltagare från en laboratoriestudie som paralleller detta arbete om participant har: (a) historia av förutbestämda villkor (t.ex. arytmi.) eller ämnesomsättningssjukdom; (B) vänsterhänthet eller ambidextrous förmåga (detta kan störa fysiologisk provtagning); (C) psykologisk historia (nuvarande eller tidigare) eller historia av beteende eller känslomässig störning (detta kan skeva insamling från självrapportering); (D) sjukdomshistoria för hjärtat, metaboliska eller kognitiva störningar; (E) fysiskt handikapp som skulle förhindra deltagande i laborationer av studien; och (f) traumatisk hjärnskada. Kvinnliga deltagare som vill vara en del av den hormonella studien har ytterligare begränsningar som beskrivs i steg 2,5.
- Rekrytera enligt etablerade Institutional Review Board (IRB) protokoll genom att inkludera detaljerade förfaranden och restriktioner om sekretess.
OBS: Om ett företag kommer att ha tillgång till uppgifterna, (i detta fall salivprover och galvanisk hud svarsdata samlades in från tredjepartsföretag) se till att enn avtalet är på plats för korrekt hantering av data (eg., tid för kylning), dela (eg., säkerhet av server), och inkludera en tidsplan för att förstöra data (eg., ett år efter offentliggörandet av data). Inkludera dessa riktlinjer i din IRB ansökan och följer ordentliga riktlinjer som krävs av IRB organisation inom institutionen. - Välj kursverksamhet som representerar komplexiteten av kunskap och uppgifter som elever behöver för att utföra i.
OBS: För detta protokoll, var freshmen teknologer valts på grund av den svåra och komplexa karaktär av kursinnehållet. De aktiviteter som anses representativ var en kombination av två typer av tekniska problem från två vanliga tekniska prov: Mental skärplanet Test (MCT) och Purdue Spatial Visualisering Test (PSVT-R). MCT tittar på tvådimensionella snittsektioner som motsvarar ett tredimensionellt objekt 24 medan PSVT-R ser för tre-didimensionell rotation av ett objekt 25. Vardera användes för att testa för rumslig prestanda och verbalt minne för studenter 26, 27.
2. Före laborationen
- Värd en orientering för frivilliga deltagare minst 1 - 2 veckor före laborationen. Klargöra alla termer från IRB informerat samtycke. Utför en demonstration av användningen och montering av den galvaniska hud sensorn och korrekta förfaranden för insamling av uppgifter för saliv hormon insamling, enligt tillverkarens protokoll 28. Förklara riskerna och fördelarna med studien.
- Upprätta en kalender som deltagarna kan anmäla sig. Om deltagarna inskrivning i saliv biomarkör bit av studien, se till att etablera gånger under morgonen före frukost som kortisolnivåer är lägst vid den här tiden på dygnet och inkluderar eventuella upplysningar för inskrivning i tilldelade gånger (se steg 2,5 för mer information).
NOTE: Se till att alla deltagare ger minst tre tillgängliga tidsluckor för studien. Rymma deltagare i en randomiserad sätt att minimera fördomar och ge mer statistiskt giltiga resultat. - Pre-montera galvanisk handled sensor för varje volontär genom att se till att sensorband säkra deltagarens handled under informationsmöte. Ange deltagarens studie ID-koden och den unika streckkods handled sensor som tillhandahålls av leverantören för att säkerställa överensstämmelse för uppföljnings laborationer om det behövs.
- Skicka en påminnelse till deltagarna om de förfaranden och begränsningar för datainsamling och förutsättningar före dagen för provtagning, enligt tillverkarens protokoll 28.
OBS: Exempel på procedurer och begränsningar kan innefatta: (a) ingen mat, diet eller energiska produkter eller söta drycker under dygns samlingar eller åtminstone en timme före studien; (B) ingen vattenförbrukning en timme före datainsamling; (C) inga tänder brushing eller munnen sköljningar; (d) inga kemiska produkter (t.ex. handkrämer, krämer, chapsticks, parfymer, färgämnen) i önskad kontaktytorna (t.ex., handleder, ansikte, läppar.); (F) ingen hårprodukter eller styling; och (g) inga fysiska aktiviteter (t.ex. rask promenad, cykling, löpning, vikter) 24 timmar innan studien. - För kvinnliga deltagare, samla salivprov mellan 10 - 12 dagar efter den första dagen av deltagarens menstruation för att minimera hormonella förändringar under saliv samling 28.
OBS: Under den angivna tidsperioden, om kvinnliga deltagare tar någon form av hormonbaserad behandling, såsom några p-piller, spiraler, krämer eller sprayer (oral, topisk eller vaginal), sublingual och pastiller, plåster, filmer, injektioner, tillåter 12-36 timmar för att passera från tidpunkten för intag / ansökan för att låta behandlingseffekter för att plana ut. Tidslinjen som krävs för att samla in salivprov varierar med biomarker och specifikationerna för bolagets saliv kit. Galvanisk hud svar samling sker enligt avsnitt 3.2 för kvinnliga deltagare. Man deltagare saliv samling sker enligt avsnitt 3.1.5.1 och galvanisk hud svar enligt avsnitt 3.2.
3. Dag för laboratorie Session
OBS: Följande procedurer presenteras i rekommenderad ordning för insamling av uppgifter under antagandet att 1 - 2 forskare är inblandade. Vissa av dessa förfaranden kan köras parallellt om mer än 2 forskare samarbetar i studien.
- spott Biomarkers
- Ge deltagarna en checklista för att beskriva fysiska aktiviteter som utövas under 24 timmarsperiod före studien (t.ex.., Fysisk aktivitet, mat och dryck konsumtion, användning av lotion eller hormonbaserade produkter) som beskrivs i tillverkarens protokoll 28 (se steg 2,4 och 2,5).
OBS: Om en deltagare har utfört någon eller alla aktiviteter från checklistan, åter tilldela deltagare att träffas på en annan dag. Om vattenförbrukningen var den enda begränsningen inte uppfylls, be deltagaren att stanna en längre tid i studien för att möjliggöra en lämplig tidpunkt, enligt tillverkarens anvisningar, att passera (~ 1 h) före saliv samling sker. - Be deltagarna att fylla i checklistan hälsoinformation från saliven analyssatsen 28. Se till att alla spott flaskorna pre-märkta och tidsstämplas före och efter laborationer.
OBS: Spott kortisol har en reaktivitet av ungefär 20 min 19,20 och som sådan bör spotta förfaranden för insamling ske inom denna tidsram. Följ spotta samling rutiner enligt steg 3.1.5 och tillverkarens riktlinjer 28. - Behåll en kopia av checklista hälsoinformation och leveransinformation för framtida journalföring, spårning, end ytterligare analys. Var noga med att följa IRB protokoll och förfaranden under lagring av kontrollpunkterna. Fyll i en tidslinje av laboratorieverksamhet, personal, och uppsamlingsflaskor för varje deltagare.
- Se till att alla deltagare och forskare som hanterar salivprover bär aseptiska handskar vid alla tidpunkter för att minimera korskontaminering.
- När samla spotta, instruera deltagaren att samla saliv i spetsen på deltagarens läpparna innan spotta in i flaskan för att minimera bubbelbildning som kan påverka noggrannheten av resultat, i enlighet med tillverkarens instruktioner 28.
- Instruera deltagarna att inte röra spetsen på flaskan med deltagarens läppar eller fingrarna eftersom detta kan införa föroreningar till provet (spotta flaska metod). För att uppmuntra salivproduktion, rekommenderar att deltagaren att lukta en citrusfrukt som en citron eller huvud luta framåt för att påskynda bildandet av saliv.
- lagra allainsamlade salivprov -20 ° C i upp till 7 dagar om analys av dessa prover kommer inte att ske omedelbart. Längre lagring (upp till 30 dagar) kommer att kräva prover som ska förvaras vid -80 ° C
- Att transportera de frysta proverna till ett utomstående företag, har en förseglad skum låda innehållande torris redo och en lufttät och förseglad kopia av hälso informationsblad förfyllda av deltagaren. Se till att deltagarna placera sina unika studie ID-kod i identifieraren delen av arket för att förhindra privat information som ska skickas till företaget.
- När du är klar, skickar flaskorna till företaget för analys av biomarkörer för spott profil 1: testosteron, progesteron, DHEA, kortisol och östradiol. Analys av biomarkörer utfördes av tillverkaren i enlighet med etablerade protokoll 28. Placera provexemplar i en immunanalys-plattläsare och läs provet optiska densiteten vid en våglängd av 450 nm.
OBS: Alla biomarkörer kräver en solid-phase, kompetitiv enzymimmunoanalys. Ett fast belopp på den konjugerade biomarker konkurrerar om bindningssätena med en antikropp som motsvarar varje biomarker. Efter inkubation obundna komponenter tvättas bort och ett enzymsubstratlösning tillsätts och bildar en färg representant till biomarkörer. Till exempel börjar progesteron med en blå färg och vid reaktion med enzymet blir gul.
- Ge deltagarna en checklista för att beskriva fysiska aktiviteter som utövas under 24 timmarsperiod före studien (t.ex.., Fysisk aktivitet, mat och dryck konsumtion, användning av lotion eller hormonbaserade produkter) som beskrivs i tillverkarens protokoll 28 (se steg 2,4 och 2,5).
- Galvaniskt hudsvar
- Rengör galvaniska hud sensorer med färdigförpackade steril 70% spritkompresser eller en steril gasbinda som innehåller en liten mängd av 70% isopropanol för att avlägsna rester från tidigare deltagare. Rengöra enheten före och efter varje datainsamling session eller deltagare, beroende på vilket som kommer först.
- En timme före studien session påminna deltagarna att rengöra och torka händerna.
OBS: Insamling av salivprover i kombination med galvanisk hud svar kommer att kräva att samlingar tidpunktens övervägs. Till exempel bör kortisol saliv samling samlas inom 20 minuter (steg 3.1.2) medan galvanisk hud sensorer måste monteras och kalibreras med 5-10 minuter som beskrivs i steg 3.2.6. - Placera en ny eller ren sport armband i skrivandet icke-dominanta handled av deltagaren innan du installerar galvanisk hud svar sensor. Låt deltagaren att bära handleden bandet för en timme före insamling av data.
OBS: Sporthandledsband ska pre-märkt enligt unika handleds ID för att undvika korskontaminering mellan deltagarna - Efter en timme, ta sporten handled band och placera galvanisk hud sensorn. Se till att den galvaniska huden sensorn rör mediannerven i handleden för att säkerställa korrekt insamling av puls och hjärtfrekvens. Förena banden tillsammans i sensorn för att säkerställa en tät passning på handleden.
- Tryck på galvanisk hud sensorindikatorlampa. Vänta tills lampan lyser från rött till grönt till vitt; en white färg indikerar att datainsamlingen har påbörjats.
- Be deltagaren att bära galvanisk handled sensor för en viss tid (5-10 min) utan fysisk förflyttning från den icke-dominerande handleden för att kalibrera och samla utgångs tonic uppgifter.
OBS: En baslinjedata kommer att hittas när galvaniska hud svarsdatanivåer släckt och inga spikar eller buller är längre synlig. Kontrollera tillverkarens programvara med den tilldelade konto av tillverkaren. Öppna en session och kontrollera att data samlas in 29. - Starta en presentation som innehåller representativa och tidsstämplas problem uppsättningar för var och en av tentor verksamhet som beskrivs i avsnitt 1.5. Be deltagaren att registrera gånger efter att ha avslutat varje bild för att möjliggöra tidsstämplar mellan de insamlade GSR data och händelser som ska jämföras.
- Regelbundet kontrollera att galvaniska hud sensor ljus är vita och kontrollera att data samlas in.
OBS: Samplingshastigheten försensorer som presenteras i detta arbete baserades på tillverkarens specifikationer och funktioner (ränta på 8 Hz med en låg elektrisk ström av 1100 mAh) .Galvanic svar genom elektrodermal aktivitet (EDA) rapporterades i mikrosiemens (iS) som tonic (baseline svar på ett prov händelse eller själv rapport / intervju fråga) och phasic (akut, omedelbar reaktion på en tenta händelse eller själv rapport / intervju fråga, över en viss iS tröskel). - Ha till hands en ersättningsbatteri och sensor, i fall problem datainsamlings uppstår under sessionen. I slutet av sessionen, tryck på indikatorlampan tills den är avstängd. Försiktigt bort handleds sensorn och torka av den med alkohol.
- Hämta data från tillverkaren programvara 29. Logga in på kontot och klicka på sessioner. Välj datum för studien och klicka på fliken Download. Ladda ner data i CSV-fil för enkel användning.
- Spår tidslinjer av händelserna i studien. Ladda ner data ihandleden sensor programvara session. Hämta data som en UNIX epok tid, vilket är antalet sekunder som har förflutit sedan den 1 januari 1970 (oräknat skottsekunder). Konvertera UNIX tid till GMT tidszon om tidslinjer måste spåras i data med hjälp av en öppen källkod tidsstämpel omvandlare 30. Att omvandla denna tid, helt enkelt konvertera tid i databladet med hjälp av denna omvandling (1 år = 365.24 dagar = 31.556.926 sek).
- Hämta elektroder data i handled sensor programvara session. Klicka på Visa på någon av de önskade sessioner. Presentera data i realtid eller välj av en viss tid av forskaren.
- Själv rapport Survey och emotionella Förfrågningar
- Före och efter bilderna, ge en före och efter survey.During den andra uppsamlingsplats (slutet av provet), samla det slutliga salivprovet och sedan ge den själv rapport samtidigt samla EDA uppgifter. Registrera alla tidpunkter.
OBS: Denna studie använde en modifIED Ämnen i Emotion skala som utvecklats av Broughton och kollegor 31. - Medan bär galvanisk hud sensor, ställa deltagarnas frågor som jämförde själv rapport.
OBS: Tänk på att tidslinjer måste övervägas om du samlar salivprover som anges i steg 3.1.2 och 3.3.3. - Som möjliga, registrera datum och tidpunkt för dubbelkontroll av GSR uppgifter och dess anpassning till tidpunkten för självrapporterade svar i ett laboratorium anteckningsbok. Dessutom innehåller instruktioner i bildspelet som förklarar för deltagarna att kommentera tiden efter att ha avslutat de nödvändiga instruktioner efter varje bild för att möjliggöra kors jämförelse av tidsinställda händelser med GSR data.
- Se till att datorn baserad programvara har konsekventa instruktioner och att varje bild är tydligt märkta. Om tangent inställningar behövs för studien, visar i glid instruktioner vad knapptryckning ska pressas i varje bild.
- Före och efter bilderna, ge en före och efter survey.During den andra uppsamlingsplats (slutet av provet), samla det slutliga salivprovet och sedan ge den själv rapport samtidigt samla EDA uppgifter. Registrera alla tidpunkter.
- Wrap-Up Aktiviteter
- Efter att samla all information, ta bort handledssensorn och stänga av sensordata i omvänd ordning till steg 3.2.5. Guide deltagarna till en utsedd rum med mat, dryck, drycker, och ge kvitton för en framtida ekonomisk ersättning (om det konstaterades i IRB medgivande) för att delta i studien.
- Uppföljning aktiviteten med en mailade anmälan om tacksamhet för deltagande och även tillgängliga tidsluckor för diskussion av resultaten med deltagarna.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Det här avsnittet visar representativa exempel på resultat som kan erhållas från varje åtgärd, inklusive själv rapport. Avsikten med siffrorna är att presentera nyttan av höjande åtgärder såsom saliv biomarkörer (Figur 1) och galvanisk hud svar (Figur 2) till självrapportering (Figur 3) för att få en större spektrum av information från ett klassrum händelse (eg., examen). För triangulering av självrapportering med en viss åtgärd (t.ex.., Galvanisk hud svar), kan ytterligare tekniker såsom intervjuer ger en användbar jämförelsemetod (Figur 3). Resultaten i figur 1 visar att deltagarnas biologiska svar skilde efter kön när man jämför hormonella nivåer mellan början och slutet av provet. Hormoner såsom östradiol nivåer ökade hos män medan progesteronnivåerna ökade hos kvinnor(P <0,05). Höga estradiolnivåer har knutits till hjärnan aktivering av verbala prestanda uppgifter 32 medan progesteron är relaterad till spatiala förmågor såsom mental rotation av ett objekt 12-16, var .Spatial aktiviteter uppregleras hos kvinnor genom ökad testosteron (p <0,05), medan DHEA visade inga signifikanta skillnader på grund av kön (p = 0,39). DHEA och testosteron har kopplats till ökad visuell-spatial prestanda hos vuxna 12-16, 34. Kortisolnivåer för kvinnor och män inte ändra före och efter laboration (p = 0,41) möjligen på grund av mer än kort halveringstid av kortisol (~ 45 min) under andra saliv samling 19,20,32 .Dessa resultat visar att elevernas resultat är differential, i detta fall efter kön, och att hormonella biomarkörer kan vara ett användbart verktyg för att identifiera dessa skillnader.
Mätning av känslor via fysiologisk upphetsningmed hjälp av galvanisk hud svar visade differentialsvar inte är relaterade till den typ av examen (p> 0,05) men visade fall av kognitiv engagemang (ihållande tonic nivåer) under testet tagande upplevelse för alla deltagare som ses av GSR tonic toppar jämfört med baslinjen (initial vilofas). Ett representativt GSR datauppsättning ingår i figur 2. En bibehållen fysiologisk upphetsning hittades under den slutliga datainsamling session där självrapport och intervjusvar samlades in. Själv rapport svar förda av deltagarna när de bar den galvaniska hud sensorn (Figur 3A) 31,36 föreslår inga upplevda skillnader i känslor av deltagaren till tentamen (p = 0,055). Men när eleverna var be att svar på intervjufrågor som jämförde själv rapport har fysiologiska uppvaknanden finns som ses av de ökade tonic svar (Figur 3B). Detta resultat tyder på att emotionell handlingivation kan kräva kognitiva och verbalized minne av händelserna.
Data visar att verbal och fysisk aktivering är skillnad i deltagarna trots att erhålla lika resultat i sin examen (data visas ej). Fysiologiska uppvaknanden var beroende av den mentala minne av deltagarna när de utför en sekventiellt hårdare examen problem (progression från MCT till PSVT-R). Dessutom gjorde användningen av skriftliga själv rapporter inte visar en signifikant fysiologisk reaktion eller en självrapporterade känslomässigt signifikant skillnad av deltagarna. När de ombads att verbalisera självrapporterade poster, var känslomässiga uppvaknanden finns i deltagarna. Tillsammans datapunkterna till olika mentala resurser som används av eleverna när de utför en undersökning. Det understryker vikten av att låta eleverna kognitivt minnas sina tankar när de utför sekventiellt allt svårare problem i och examen. Slutligen,studieresultaten belysa hur själv rapport enbart är inte tillräckligt för att fullt ut representera spektrum av svar från studenter. Sålunda kan införandet av biologiska och fysiologiska åtgärder för att självrapportering och intervjuer hjälpa pedagogiska forskare att skaffa sig en mer robust datamängd som kan hjälpa till att förklara den komplexa prestanda elever i en undervisningsmiljö.
Figur 1. Hormonella aktiviteter för kvinnliga och manliga teknolog Deltagarna före och efter en laboratoriestudie session. Procentuell förändring av hormonnivåer före och efter laboration 36 indikerar att kvinnor ökade både progesteron och testosteron och minskade östradiolnivåer i jämförelse med män före och efter testet (parat t-test p <0,05 för östradiol; parat t-test p <0,05 för progesteron; parat t-test p <0.05 för testosteron). Kortisol och DHEA, åtgärder av stress 19,20 och spatial förmåga 12-16,33, visade inte signifikanta förändringar (p = 0,39 och p = 0,42, respektive), trots att erhålla lika resultat i sin examen (data visas ej). Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. Galvanisk Skin Response av en teknolog Utveckling under en laboratoriestudie session. Galvanisk hud tonic svar i iS samlats in för en teknolog genomgår en rad representativa aktiviteter i en laboratoriestudie session. Den initiala tiden utgör en vilofas att etablera en baslinje. Efter detta, avslutade studentrepresentant tekniska problem för testet. fysiologisk Arousals var beroende av den mentala minne av deltagarna när de utför en sekventiellt hårdare examen problem (progression från MCT till PSVT-R). Efteråt, avslutade studenten en skriftlig självreflekterande 10-post undersökning, som visade ingen effekt, följt av en intervju (innehållande parallella frågor till själv rapporten) där en emotionell upphetsning sågs. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3. Representant sida vid sida jämförelse av självrapporterade Svar från Emotion Survey och intervju. Jämförelse av galvanisk hud svar av teknolog självrapporterade svar (A) och intervju (B). Panel A visar beskrivande statistik (n = 7), i vilken ett parat prov T-testanalys visade inga statistiskt signifikanta skillnader (p = 0,055) mellan före och efter självrapport undersökningar. Panel B visar GSR ökning av upphetsning under andra själv rapport (steg 13-14) liksom under intervjuerna (15a - 16). Upphetsning förändringar var större under intervjun, jämfört med undersökningarna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Detta protokoll beskriver integrationen av självrapport undersökningar och utredningar, saliv biomarkörer och galvanisk hud svar att studera individuella skillnader i klassrumsaktiviteter under en laboration. Detta protokoll har många fördelar för forskare som vill identifiera akademiska prestationer känslor, emotionell reglering och affektiva svar på olika aktiviteter i en instruktions miljö, särskilt under perioder bedömnings (eg., Tentor). Medan traditionellt har självrapportering och akademiska kvaliteter använts för att förstå hur eleverna att utveckla kompetens i klassrummet och / eller engagemang för att en kurs, kan våra metoder mer omfattande representerar närmare realtid svar av studenter under akademisk verksamhet.
För framgång med detta protokoll, är det viktigt att saliv biomarkörer och galvanisk hud svar samlas diurnally, att deltagarna är medvetna om beteende och biologisk vilarictions av denna studie (eg., hälsotillstånd), och att kontinuerlig uppföljning med deltagarna sker. Dessutom bör försiktighet iakttas vid hanteringen av proverna som detta bör göras under aseptiska förhållanden. Vissa begränsningar i studien omfattar den tillåtna tidsramen (t ex 10 -. 12 dagar efter menstruationen) för saliv datainsamling för kvinnor samt svårigheten att exakt timing händelserna med realtids galvanisk hud svar samling (t.ex. saliv kortisol kan kräva en 20 min samling tid medan galvanisk hud sensorkalibrering kräver 5 min). Som sådan bör förfaranden för insamling av uppgifter anser riktig tidsstämpling av sektioner och problem som deltagarna fylla under laboration att säkerställa korrekt statistisk analys av data och triangulering. Slutligen, på grund av den känsliga naturen hos de självrapporterade känslor, emotionella reaktioner och biologisk och fysiologisk data uppnås och utvärderas, protokollbör följa Institutional Review Board för människor riktlinjer och rutiner.
Med den tekniska utvecklingen inom icke störande bärbara teknik och biologiska markörer, kan metoder kombineras för att triangulera komplexa studenter erfarenheter och prestanda akademiska uppgifter. Denna metod utvidgar potentialen i självrapporterade undersökningar och fysiologisk information som normalt inte kombineras för att förstå närmare realtid känslor och kognitiva reaktioner på olika klassrumsaktiviteter.
En riktning för detta protokoll är att införliva de metoder i större inställning (t ex., Klassrum) i verkliga sammanhang. För detta ytterligare överväganden tid, samordning av användningen av resurser och programvara, hantering av hormon kit och GSR handleds sensorer användning måste beaktas, liksom viktiga mekanismer mellan konstruktionerna.
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).
