Yakın-Gerçek Zamanlı Otantik Sınav Deneyimlerini Incelemek Için Disiplinler arası ve Çok Modal Deneysel Tasarım
4 Eylül 2019
Öğrencilerin yüksek öğretim ortamlarında ve görevlerinde yaşadıkları duygusal gerçekleri değerlendirmek için bir sınav deneyiminin gerçek zamanlı etkilerini araştırmak için deneysel bir tasarım geliştirilmiştir. Bu tasarım disiplinler arası (örn. eğitim psikolojisi, biyoloji, fizyoloji, mühendislik) ve çoklu modal (örn. tükürük belirteçleri, etütler, elektrodermal sensör) yaklaşımının bir sonucudur.
Protokol, sosyal bilimler, psikoloji, eğitim, mühendislik ve biyometri ve çoklu teknikleri kullanarak sınav, sınıf ve benzeri otantik deneyimleri anlamak isteyen diğer disiplinlerde araştırmacılara izin verir. Bu tekniğin en büyük avantajı, verilerdeki hareket yapıtları nedeniyle potansiyel gürültü kaynaklarını bulmayı hedeflemesidir. Ayrıca, protokolü uygulamak kolaydır ve pahalı yazılım kullanımını en aza indirir.
Bir hastalığı teşhis etmek amaçladığımız amaç olmasa da, elektrodermal sensörler ve tükürük biyobelirteçleri aracılığıyla kullandığımız teknolojiler katılımcıdaki fizyolojik ve biyolojik anormallikleri tespit etme potansiyeline sahiptir. Bu yöntem, sınıfta motivasyonel ve duygusal yapıları araştıran eğitim psikolojisi araştırmaları hakkında bilgi verebilir. Aynı zamanda pazarlama, iş, tasarım ve bireyin bilişsel ve duygusal süreçleri içeren diğer araştırma alanlarında kullanılabilir.
Bir araştırmacının bu yöntemle sahip olacağı temel mücadele, mevcut fizyolojik ve biyolojik tekniklerin sınırlamalarını hesaplarken, çalışmayı hedefledikleri olayları zaman senkronize etmektir. Mevcut açık kaynak filtreleme teknikleri sınırlı olduğundan, elektrodermal aktivite sürecini, özellikle elektrodermal sensörlerin çalışma sürecini anlamak önemlidir. Bu tekniğin birden fazla teknik ve disiplin uzmanlığı kullanılarak yarı deneysel tasarımlara yönelik olduğu göz önüne alındığında, araştırmacıların bu yöntemi başarıyla uygulamak için gereken paralel ve eşgüdümlü adımlara tanıklık edebilmeleri için bu yöntemin görsel bir gösterimi esastır.
En az dikkat dağıtıcı bir çalışma alanı oluşturarak başlayın. İstenmeyen şekilde aktive edilmiş bir ürkme yanıtı elektrodermal aktivitede veya EDA'da önemli bir artış yaratabilir. Anket sorusunun sunumunun elektrodermal sensörle senkronize olduğundan emin olun.
Veri toplama zaman dilimi oluşturmak için bilgisayarın dahili saatini kullanın ve Bluetooth özellikli elektrodermal sensörler kullanıyorsanız Greenwich Meridyen Saati'nde eşitleme süreleri. Anketler, sınav protokolü, elektrodermal sensörler ve web kameraları da dahil olmak üzere tüm cihazların aynı anda senkronize edilmesi önemlidir, bu nedenle her veri kaynağı için kayıt sürelerinde bir değişiklik yoktur. Gerekirse, katılımcının yüzünü farklı açılarda ölçmek için web kameraları ayarlayın.
Kamera konumlandırma önerileri için makaleye bakın. Elektrodermal sensör okumaları için, katılımcıların temel EDA verilerini oluşturmak için rahat bir durumda oldukları bir süre belirleyin. Katılımcılara sınavın başında 5 ila 15 dakika boyunca test kalkanına bakmalarını veya bu ipucunu bilgisayara programlamalarını öğretin.
Tükürük örnekleri toplamak için, eksi 20 santigrat derece bir iç sıcaklığı olan kuru buz ile bir soğutucu hazırlamak. Bu kortizol örnekleri için enzimlerin oda sıcaklığında bozulmasını önleyecektir. Bez toplama yöntemini kullanıyorsanız, katılımcılara bezi iç yanakta veya dilin altında 60 saniye boyunca tutmalarını emredin.
Tükürük numunesi toplanmaya hazır olduğunda katılımcıların araştırmacıyı bilgilendirmesini sağlayacak bir işaretleme sistemi geliştirin. Deneye hazırlanırken, katılımcıları bir muayene oturumuna önceden planlayın, tıbbi bilgileri ve beslenme alışkanlıklarını değerlendirin, EDA koleksiyonu için el hakimiyetine dikkat edin ve katılımcılara deney günü şekerli veya kafeinli ürünlerin tüketiminden kaçınmalarını hatırlatın. Katılımcı gelmeden önce, sensörlerin doğru şekilde kalibre edildiğinden, yazılım güncellemelerinin halledildiğinden ve sensörlerin %70 alkol mendilleriyle silindiğinden emin olun.
EDA sensörünü, düğme başparmaka doğru bakacak şekilde sensöre yerleştirerek katılımcının baskın olmayan bileğine tutarak tutarak titretin. Katılımcının ikinci ve üçüncü parmak arasındaki boşluktan orta bilek bölgesine hayali bir çizgi çekmesini ve sensör elektrotlarını oraya yerleştirmesini sağlar. Katılımcılardan sensör kayışlarını ayarlamalarını isteyin.
Sensörü çalıştırırken, veri toplamak için ayarlandıklarından emin olmak için üreticinin protokollerini izleyin. Bu protokolde kullanılan aygıtlar için sensör düğmesine üç saniye basın. Yeşil ışık aralıklı olarak yanıp söner, ardından kırmızı yanıp sönen bir ışık yanar ve sonra kaybolur.
Soluklandırma sırasında, düğmeye bir saniye liğine basın ve kırmızı yanıp sönüyorsa, veri kaydediyor. Sensörü kapatmak için düğmeye üç saniye basın. Bilekliğin altındaki yeşil ışık solacak.
Bilgisayara bağlayarak ve yönetici yazılım sistemine yükleyerek sensörden veri alın. Tükürük örnekleri topluyorsanız, katılımcılar için deneysel odaya vardıktan sonra bir ons su dökün ve onlardan onu swish ve yutmalarını isteyin. Sınav sırasında, tükürük toplama zamanı geldiğinde katılımcılara işaret etmek için zaman ister.
Örnek toplama için 60 saniye bekleyin ve bunları incelemeye geri verin. Tükürük numuneleri toplarken, numune şişesine aktarılacak el yağlarından kaynaklanan toz partikülveya kirletici maddeyi en aza indirmek için taze nitril eldivenler giyin. Numuneleri hemen eksi 20 santigrat derece iç sıcaklıkla hazırlanan soğutucuya aktarın.
Özgün bir test deneyimi sağlamak için, sınav içeriğini ders içeriğiyle hizalamak için kurs eğitmenine danışın ve deneysel bir ortamda çoğaltılabilecek kurs içeriğinin değerlendirmesini seçin. Ayrıca, test ortamının deneysel kuruluma paralel olduğundan emin olun. Ek sınav alma süresini ayırarak ve bir anket istemi nin kesintiye uğraması durumunda öğrencileri belirli bir sınav sorununa döndürmek için sınav programını tasarlayarak sınav da kesintileriçin konaklayın.
Kesinti süresinin katılımcılar arasında tutarlı olduğundan emin olun. Basit bir soruyla başlayıp katılımcıların her sınav sorusu arasında 30 saniye dinlenmelerine izin vererek sınav deneyimi boyunca kalibrasyon ve dinlenme sürelerini ekleyin. Son olarak, zaman damgalama programının, veri kaynağı eşleştirmesine izin vermek için sınavdaki değişiklikleri hesaba katmasını sağlayın.
Sinyal gürültüsünü veya daha aykırı verileri belirlemek için temel değerlergerektiğinden, özellikle elektrodermal sensörler ve tükürük biyobelirteçleri için, kalibrasyon ve gevşeme sürelerinin protokolde dikkate alınış etmesi önemlidir. İki deneysel tasarımlar test edildi, EDA sensörleri ve anketler için A tasarlığı ve ilave tükürük biyobelirteçleri ile B tasarımı. Sınav zorluğu aynı olmasına rağmen, farklı öz yeterlilik puanları arasında doğru ve yanlış yanıtlar arasında ortalama EDA değerlerinde karşıt farklılıklar saptaydı.
Deneysel tasarım B için ortalama EDA, kortizol ve tükürük alfa-amilaz veya sAA, başlangıçta ölçüldü, orta, son, ve 20 dakika sınavdan sonra. EDA düzeyleri sınavın başından sonuna kadar azalmış, ancak 20 dakika sonra, hem kortizol hem de sAA ile paralel bir eğilim kurtarıldı. Sınavın başında ve ortasında EDA ile SAA arasında istatistiksel anlamlılık bulunurken, EDA ve kortizol muayenenin ortası ile sonu arasında anlamlılık gösterdi.
20 dakikalık işaretle, EDA ve sAA, kortizol ve sAA, birbirleri arasında anlamlılık gösterdi. Lütfen araçların ve protokollerin senkronizasyonunun mümkün olduğunca otomatik olduğundan emin olun ve deneme başlamadan önce hataları kontrol edin. Bu yordam, göz tetikleyicileri, elektromiyograflar gibi diğer biyometrilerin yanı sıra açık uçlu sorular ve video istemleri içeren diğer hizmet biçimlerinin de entegrasyonuna olanak sağlar.
Bu teknik, araştırmacılar tarafından biliş, etki, fizyoloji ve performans arasındaki bağlantıları araştırmak için kullanılabilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu makale, öğrencilerin gerçek sınav deneyimleri sırasındaki gerçek zamanlı duygusal ve fizyolojik tepkilerini deneysel olarak incelemek için ayrıntılı bir protokol sunmaktadır. Yöntem, öznel öz bildirim ölçümlerinin ve laboratuvar tabanlı fizyolojik çalışmaların sınırlamalarını aşmayı amaçlayarak, gerçekçi bir sınıf değerlendirme ortamında elektrodermal aktivite (EDA) sensörlerini ve tükürük biyobelirteç örneklemesini entegre etmektedir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Eğitim psikolojisi
- Fizyolojik ölçüm
- Eğitimde deneysel tasarım
Arka Plan
- Sınıflarda yürütülen geleneksel duygu çalışmaları, büyük ölçüde anketler ve mülakatlar gibi subjektif ölçümlere dayanmaktadır.
- Sınıf içi etkinlikler sırasında öğrencilerin duygusal durumlarının objektif ve gerçek zamanlı ölçümü, metodolojik ve teknik zorluklar nedeniyle sınırlıdır.
- Mevcut fizyolojik çalışmalar genellikle gerçek eğitim ortamlarının dışında gerçekleşmekte veya sınıf görevleriyle senkronize edilmemektedir.
- Çok modlu duygu araştırmalarında katılımcı seçimi, tekrarlanabilirlik, geçerlilik ve veri senkronizasyonu konularunu ele alan protokollere ihtiyaç vardır.
Çalışmanın Amacı
- Gerçek sınıf ortamlarındaki sınavlar sırasında öğrencilerin gerçek zamanlı fizyolojik ve duygusal tepkilerini kaydetmek için bir protokol geliştirmek ve bunu uygulamalı olarak göstermek.
- Fizyolojik veri toplama sürecindeki gürültüyü ve özellikle hareket kaynaklı artefaktları minimize etmek.
- Biyometriklerin eğitim araştırmalarına entegre edilmesi için tekrarlanabilir ve maliyet etkin bir yöntem sunmak.
Kullanılan Yöntemler
- Katılımcıların baskın olmayan bileklerine elektrodermal aktivite (EDA) sensörü yerleştirilmesi ve kalibrasyonu.
- Çoklu zaman noktalarında (başlangıç, orta, son ve sınav sonrası) tükürük biyobelirteçlerinin (kortizol ve alfa-amilaz) toplanması.
- Tüm veri kaynaklarının (sensörler, anketler, kameralar) bilgisayar saatleri ve standartlaştırılmış zaman protokolleri kullanılarak senkronizasyonu.
- Doğru fizyolojik ölçümler için belirlenmiş temel seviye ve rahatlama süreleri.
- Ders materyalleri ve deneysel ihtiyaçlarla uyumlu, gerçek sınav içeriği ve ortamı.
- Numunelerin anında soğutulması ve kontaminasyonun önlenmesi dahil olmak üzere veri yönetimi prosedürleri.
Ana Sonuçlar
- İki deneysel tasarım test edilmiştir: biri EDA ve anketleri içeren, diğeri ise tükürük biyobelirteçlerini ekleyen tasarım.
- Ortalama EDA değerleri, doğru ve yanlış yanıtlar arasında farklılık göstermiş ve öz yeterlilik puanlarına göre değişkenlik sergilemiştir.
- Sınav sırasında EDA, kortizol ve sAA seviyeleri azalmış ve sınav sonrasında yeniden yükselmiş; belirli zaman noktalarında anlamlı korelasyonlar saptanmıştır.
- Protokol, hareket artefaktlarını başarıyla minimize etmiş ve sınıf ortamında senkronize, çok modlu veri toplamaya olanak sağlamıştır.
Sonuçlar
- Bu protokol, öğrencilerin gerçek değerlendirmeler sırasındaki duygusal ve fizyolojik tepkilerinin objektif ve gerçek zamanlı ölçümüne olanak tanır.
- Eğitime ek olarak pazarlama ve bilişsel bilim gibi çeşitli disiplinlerde ve araştırma bağlamlarında kullanıma uygundur.
- Veri geçerliliği için uygun senkronizasyon ve kalibrasyon kritiktir; mümkün olan yerlerde otomasyon önerilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörle İlgili Yönetici Özeti
Bu protokol, gerçek bilişsel görevler sırasında gerçek zamanlı fizyolojik izleme sağlayarak, stres ve uyarılmanın objektif biyobelirteçlerini yakalayıp nöropsikiyatrik ilaç keşfinde hedef doğrulama risklerini azaltırmak için bir çerçeve sunar. Elektrodermal aktiviteyi ve tükürük analizlerini ekolojik olarak geçerli ortamlarda entegre ederek, MSS terapötikleri ile ilgili bilişsel-duygusal yolaklara dair mekanistik içgörüyü destekler. Bu yaklaşım, kontrollü ancak doğal koşullarda fizyolojik okumaları davranışsal sonuçlarla ilişkilendirerek, erken keşif aşamasındaki öngörü güvenini artırır.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Bilişsel zorlama sırasında senkronize EDA ve tükürük biyobelirteç ölçümleri aracılığıyla stres tepki yolaklarının incelenmesine olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Protokol odaklı senkronizasyon ve bazal düzeltme yoluyla hareket artefaktlarından kaynaklanan karıştırıcı etkileri azaltır.
- Öngörücü Değer: Fizyolojik dalgalanmaları ekolojik olarak geçerli bağlamlardaki performans sonuçlarıyla ilişkilendirerek hedef hipotez testlerini destekler.
Deney Geliştirme ve Tarama
- Bilimsel Değer: Kontrollü zamanlama koşulları altında tükürük kortizol ve alfa-amilaz toplanması için standartlaştırılmış bir çerçeve sunar.
- Operasyonel Değer: Sıcaklığı stabilize edilmiş örnekleme ve senkronize toplama işaretleri aracılığıyla pre-analitik değişkenliği minimize eder.
- Tarama Hazırlığı: Keşif iş akışlarında analiz kalifikasyonu için gerekli olan tekrarlanabilir biyobelirteç bazal değerlerini oluşturur.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Translasyonel Süreklilik: İnsan benzeri kognitif stres paradigmalarında biyobelirteç dinamiklerini doğrulayarak, keşif aşamasındaki mekanistik içgörüler ile preklinik modeller arasında köprü kurar.
- Mekanistik Risk Azaltma: Kognitif görevler sırasında EDA, kortizol ve sAA dalgalanmaları arasındaki zamansal ilişkileri netleştirerek hedef etkileşim zamanlaması hakkında bilgi sağlar.
- Öngörü Güvenilirliği: Stres ekseni aktivasyonunun çapraz modal doğrulanmasına olanak tanıyarak, aday optimizasyonunda tek biyobelirteç varsayımlarına olan bağımlılığı azaltır.
İş Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, özellikle MSS'yi modüle eden bileşikler için, objektif fizyolojik fenotiplendirmenin hedef seçimini ve yolak doğrulamasını yönlendirdiği erken keşif iş akışlarına uygundur.
- Keşif Biyolojisi: Görev yürütme sırasındaki bilişsel performansla elektrodermal ve tükürük biyobelirteçlerini ilişkilendirerek yolak netleştirmesini destekler.
- Tarama: Farklı koşullar altında bileşik etkilerinin karşılaştırılmasına olanak tanıyan kantitatif, zamana bağlı biyobelirteç çıktıları sağlar.
- Analitik: Fizyolojik-bilişsel ilişkilerin istatistiksel modellemesine uygun, senkronize, çok modlu veri setleri üretir.
- Translasyonel Araştırma: Gerçek görev bağlamlarında tekrarlanabilir stres ekseni yanıtlarını göstererek biyobelirteç odaklı ilerleme kararlarıyla uyum sağlar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Bilişsel veya duygusal sonlanım noktalarını içeren keşif projelerinde, çok modlu fizyolojik değerlendirme için yeniden kullanılabilir bir platform oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Bilişsel zorlama sırasında objektif, gerçek zamanlı fizyolojik okumalar yoluyla hedef doğrulama güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Standartlaştırılmış sensör yerleşimi, zamanlama senkronizasyonu ve çevresel kontroller aracılığıyla tekrarlanabilirliği geliştirir.
- Stratejik Değer: Erken evre biyobelirteç verilerindeki biyolojik gürültüyü azaltarak devam/durma (go/no-go) karar kalitesini artırır.
- Portföy Etkisi: Fizyolojik ve davranışsal çıktılar arasındaki mekanistik tutarlılığa dayalı olarak hedeflerin riske göre ayarlanmış önceliklendirmesine olanak tanır.
Uygulama Hususları
- Psikofizyoloji, biyobelirteç yönetimi ve çok modlu veri senkronizasyonu konularında uzmanlık gerektirir.
- Kalibre edilmiş elektrodermal sensörler, tükürük örnekleri için sıcaklık kontrollü saklama koşulları ve zaman damgalama yazılımı gereklidir.
- Protokole uyum için davranışsal, fizyolojik ve veri analiz ekipleri arasında ekipler arası uyum gerektirir.
- Model sistemler veya görev paradigmaları arasında geçiş yaparken örnekleme frekansının ve sensör yerleşiminin uyarlanması gerekir.
- Katılımcı hareket artefaktları ve çevresel değişkenlikle sınırlıdır; bu durum titiz baz hattı belirleme ve gürültü filtreleme prosedürlerini zorunlu kılar.
