Summary

Die Verwendung von galvanischen Haut Antworten, Biomarker aus dem Speichel, und Self-Berichte Bachelor-Student Leistung während einer Laborprüfung zur Beurteilung der Wirksamkeit

Published: February 10, 2016
doi:

Summary

Research on undergraduate students’ academic achievement emotions have primarily relied on self-reports in laboratory settings. Studies rarely include bio-physiological measures to these self-reports. This protocol will describe a methodology that integrates self-reports with and bio-physiological measures to assess student response and performance during a laboratory examination activity.

Abstract

Typischerweise werden Selbstaussagen in der Bildungsforschung verwendet, um Schüler Reaktion und Leistung zu einem Klassenzimmer Aktivität zu bewerten. Doch Zugabe von biologischen und physiologischen Maßnahmen wie Speichel Biomarker und galvanische Hautreaktionen sind selten enthalten, die Fülle von Informationen begrenzt wird, die besser erhalten werden kann, um die Leistungen der Schüler zu verstehen. Ein Labor-Protokoll zu studieren Studenten Antworten zu Klassenzimmer Ereignisse (zB Prüfungen) präsentiert wird. Die Teilnehmer wurden gebeten, einen Vertreter Prüfung für ihr Studium abzuschließen. Vor und nach dem Labor Prüfungstermin, abgeschlossen Studenten eine akademische Leistung Emotionen Selbst-Bericht und ein Interview, das diese Fragen parallel, wenn die Teilnehmer trugen wurden eine galvanische Hautsensor und Speichel Biomarkern gesammelt. Die Daten aus den drei Methoden gesammelt resultierte in größerer Tiefe der Informationen über die Leistungen der Schüler, wenn sie der Selbst-Bericht verglichen. Die Arbeit kann Bildung erweiternal Forschungskapazitäten durch umfassendere Methoden zur Tätigkeit einer Prüfung näher an Echtzeit-Schülerantworten zu erhalten.

Introduction

Im Bereich der schulischen Leistungen Emotionen, Studien zeigen, dass das Verständnis der Schüler Motivationen Studenten vorhersagen Leistung, Leistung und Karrierepläne ein. Students 'Fähigkeiten zu "emotional reagieren" zu anspruchsvollen Kurs Aufgaben 2 sind entscheidend für Schüler berufliche Entwicklung. Doch näher an Echtzeit-Reaktionen im Zusammenhang mit schulischen Leistungen Emotionen untersucht 3-6. Dieser Beitrag stellt ein Protokoll Wege zu studieren näher Echtzeit-Antworten von Studenten zu erkunden (z. B. physiologische Reaktionen), wenn sie mit repräsentativen Unterrichtssituationen dargestellt (z. B. Testentnahme), mit Speichel Biomarker, galvanische Hautreaktionen, und selbst berichteten Umfragen und Interviews. Während der Arbeit nicht zwischen diesen Biomarker aus dem Speichel, galvanische Hautreaktionen und Selbstaussagen zu schaffen Verbindungen werden versuchen, wird die künftige Arbeit soll dabei weiter die zugrunde liegenden Mechanismen erforschen, diejede Antwort in Verbindung bringen.

Selbstauskunft der schulischen Leistungen Emotionen im Unterricht verwendet werden, affektiven, kognitiven, motivationalen, physiologische zu bewerten und Verhaltenskomponenten, die den menschlichen Geist darstellen. Aufgrund seiner günstigen Kosten, einfache Verbreitung und Rückverfolgbarkeit sind Eigenangaben hoch im Klassenzimmer Einstellungen 7 verwendet. Diese haben jedoch einige Nachteile. Zum Beispiel, selbst Berichte zu den Darstellungen des Bewußtseins 8 begrenzt, die die Art und Weise ändern kann, dass der Einzelne sich selbst vertreten. ; Auch, Sprache und Semantik in Selbstaussagen möglicherweise anders zwischen den Kulturen und Einzelpersonen 7 verstanden werden seine Bedeutungen im Laufe der Zeit ändern oder etwas anderes im Hinblick auf die Situation darstellen, die die Teilnehmer in 8 beteiligt ist. Darüber hinaus selbst Berichterstattung im akademischen Umfeld kann auf das Gedächtnis, soziale Erwünschtheit und individuelle Überzeugungen vielfältig, eigenwillige und abhängig werden 79-11. Zum Beispiel Teilnehmer Überzeugungen über Professoren Erwartungen und Motive beeinflussen können, wie die Schüler reagieren und bei Aktivitäten im Klassenzimmer 7, 9-11 durchführen. Als solche komplementäre on näher basierten Verfahren auf Echtzeit-Reaktionen erforderlich sind Probenahme spannt und Subjektivität zu reduzieren, wenn Selbst Berichte erstellt. Diese Arbeiten werden ergänzt selbst Berichte mit Speichel Biomarker und galvanischen Hautreaktionen, die näher in Echtzeit Antworten der Schüler auf Unterrichtsaktivitäten besser zu verstehen.

Probenahme von Speichel Biomarker im Verständnis physiologischen Grundlagen des Einzelnen Reaktionen auf verschiedene Stressoren populär geworden, die kognitiven Fähigkeiten 9 auswirken können. Psychologische Entwicklung der Erkenntnis wird durch Hormone in vielen Arten, einschließlich des Menschen 7,12 betroffen. Während sensiblen Phasen der Entwicklung, sind Hormone Veränderungen in der Organisation des Gehirns zu machen fähig, die langfris zuletzt haben kanning Auswirkungen auf das Verhalten 8. Verschiedene Aspekte des Erkennens, kann beispielsweise durch Hormone während der verschiedenen Zeiten der individuellen Entwicklung betroffen sein. Räumliches Vorstellungsvermögen, die Studien gezeigt haben, kann Geschlechtsunterschiede von 13 bis 17 gehören, ist mäßig erhöht durch Androgene (z. B. Dehydroepiandrosteron-DHEA, Testosteron) in der pränatalen Entwicklung und dann wieder im Erwachsenenalter 18. Im Gegensatz dazu haben verbale Fähigkeiten Verbesserung von Östrogenen in Verbindung gebracht worden (z. B. Estradiol) und 18 Progesteronen. Physiologische Biomarker von Stress wie Cortisol, werden in der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse beim Menschen 12-16, fand 19-21. Wenn eine Situation wie unkontrollierbar wahrgenommen wird, Cortisolspiegel erhöhen 19 und in unterschiedlichen Reaktionen bei Personen führen kann. Neuere Arbeiten haben begonnen Hormone zu verwenden akademische Leistung Emotionen zu studieren, obwohl an dieser Stelle ist es sehr begrenzt 20,22 ist.

<p class="Jove_content"> Forschung psychophysiologischen Reaktionen zu verstehen, die Emotionen über physiologische Erregung in der Bildung messen verwendet galvanische Hautreaktionen (GSR). GSR ist ein Maß für mikroskopische Mengen von Schweiß von der Haut ausgeschieden und ist mit dem autonomen Nervensystem (ANS). Wenn eine Person über eine Aufgabe nervös oder ängstlich wird, werden Handflächen verschwitzt. Daher kann Emotionsregulation und kognitive Prozesse, unter anderem Gehirnfunktionen beeinflussen die Steuerung des Schwitzens. Mehr Aktivierung des Systems (dh., Hohe Belastung, kognitive Belastung oder starken emotionalen Reaktionen) führt zu mehr Schweiß Sekretion als niedrige Aktivierungszustände (dh., Langeweile, geringe kognitive Belastung). Wie Schweißsekretion schwankt, ändert sich die elektrische Leitfähigkeit der Haut. Somit wird GSR weithin als Anzeichen Stresslevel oder kognitive Belastung für die Quantifizierung. GSR wird typischerweise durch Bands gemessen Elektroden enthält, die mit den Händen in Berührung kommen, Handgelenk oder Füße und ist vor kurzemin Klassenzimmer 22,23 aufgrund seiner geringen Kosten und Machbarkeit im Vergleich zu verfügbaren bildgebenden Verfahren eingesetzt 7 wird. Die Kombination von galvanischen Hautreaktionen mit Speichel Biomarker für eine umfassendere Beurteilung der Schülerantworten zu Unterrichtsaktivitäten näher an Echtzeit ermöglichen.

Die hier diskutierten vorgeschlagene Protokoll wird dazu dienen, Bildungs- und physiologischen Techniken zu kombinieren, um eine Methodik für Bildungsforscher, um die Leistungen der Schüler und die Reaktion auf Aktivitäten im Klassenzimmer verstehen (z. B. Prüfungen). Während der Arbeit auf das Verständnis grundlegender Zusammenhänge zwischen Emotionen und physiologischen und biologischen Konstruktionen konzentrieren wird nicht, ist dieses Protokoll ein Ausgangspunkt Forscher in diese Richtung bewegen zu helfen. Dieses Protokoll wird Methoden decken Speichel Biomarker und galvanische Hautreaktionen während einer Prüfung Aktivität zu messen und vergleichen Sie sie mit den Informationen von Selbstaussagen erhalten eind Interviews. Für diese Arbeit wurden eine technische Prüfung und Studenten aufgrund der schwierigen und komplexen Natur der Disziplin ausgewählt 1,6 und Konzepte, die sowohl kognitive und emotionale Reaktionen bei den Teilnehmern entzünden können.

Protocol

Die Verfahren wurden vom Institutional Review Board (IRB) an der Utah State University für Studien am Menschen zugelassen. Sollte darauf geachtet werden, dass IRB Verfahren, die von der Gasthochschule zugelassen sind und Überlegungen in Bezug auf den Schutz der menschlichen Probanden sollten vor Ort übernehmen, während und nach der Leistung von jedem Aspekt dieses Protokolls. Wie pro IRB Vorschriften, die Einbeziehung der externen Personen oder Unternehmen in der Datensammlung und Analyse-Prozesse müssen geeignete …

Representative Results

Dieser Abschnitt zeigt repräsentative Beispiele für Ergebnisse, die aus einzelnen Maßnahmen erreicht werden kann, einschließlich der Selbstbericht. Die Absicht der Figuren ist die Nützlichkeit der Zugabe von Maßnahmen wie Speichel Biomarker (Abbildung 1) und galvanischen Hautreaktionen (Abbildung 2) zur Selbst Berichte (Abbildung 3), um ein höheres Spektrum von Informationen aus einem Klassenzimmer Ereignis zu gewinnen (z. B.<…

Discussion

Dieses Protokoll beschreibt die Integration von Eigenangaben und Anfragen, Speichel Biomarker und galvanische Hautreaktionen individuelle Unterschiede in der Unterrichtsaktivitäten während eines Labor-Sitzung zu studieren. Dieses Protokoll hat viele Vorteile für Forscher, die auf akademische Leistung Emotionen, emotionale Regulation und affektive Reaktionen auf verschiedene Aktivitäten in einem Lehr-Einstellung identifizieren, vor allem während Veranlagungszeiträumen (z. B. Prüfungen). Während tradition…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Maria Manuela Valladares is supported by a Utah State University Research Catalyst SEED Grant attained from Idalis Villanueva.

Materials

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Christenson, S. L., Havsy, L. H., Zins, J. E., Weissberg, R. P., Wng, M. C., Walberg, H. J. Family-school-peer relationships: Significance for social, emotional, and academic learning. Building academic success on social and emotional learning: What does the research. , 59-79 (2004).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Pekrun, R., Bühner, M., Pekrun, R., Linnenbrink-Garcia, L. Chapter 28, Self-report measures of academic emotions. International Handbook of Emotions in Education. , 561-566 (2014).
  8. 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).
  9. Benson, L., Kirn, A., Faber, C. J. CAREER: Student Motivation and Learning in Engineering. 121st ASEE Conference and Exposition, Paper ID 9338. , (2014).
  10. 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).
  11. Stump, G. S., Husman, J., Corby, M. Engineering Students’ Intelligence Beliefs and Learning. J. Eng. Ed. 103 (3), 369-387 (2014).
  12. Berenbaum, S. A. Gonadal hormones and sex differences in behavior. Dev. Neuropsych. 14, 175-441 (1998).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Berenbaum, S. A., Moffat, S., Wisniewski, A., Resnick, S., de Haan, M., Johnson, M. H. Neuroendocrinology: Cognitive effects of sex hormones. The Cognitive Neuroscience of Development: Studies in Developmental Psychology. , 207-210 (2003).
  19. Lundberg, U., Frankenhaeuser, M. Pituitary-adrenal and sympathetic-adrenal correlates of distress and effort. J. Psychosom. Res. 24 (3-4), 125-130 (1980).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Kreibig, S. D., Gendolla, G. H. E., Pekrun, R., Linnenbrink-Garcia, L. Chapter 30, Autonomic Nervous System Measurement of Emotion in Education and Achievement Settings. International Handbook of Emotions in Education. , 625-642 (2014).
  23. 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).
  24. CEEB. . Special aptitude test in spatial relations. , (1939).
  25. Guay, R. . Purdue spatial visualization test. , (1976).
  26. 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).
  27. Bishop, J. E. Developing Students’ Spatial Ability. Sci. Teach. 45 (8), 20-23 (1978).
  28. . Monitoring the Autonomic Nervous System, Empatica Available from: https://www.empatica.com/science#electro-dermal-activity (2014)
  29. . . Unix Timestamp Conversion Tools. , (2014).
  30. 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).
  31. Wolkowitz, O. M., Rothschild, A. J. . Psychoneuroendocrinology: The Scientific Basis of Clinical Practice. , (2003).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Hromatko, I., Tadinac, M. Testosterone levels influence spatial ability: further evidence for curvilinear relationship. Rev. of Psychol. 13 (1), 27-34 (2007).
  35. 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. , (2014).

Play Video

Cite This Article
Villanueva, I., Valladares, M., Goodridge, W. Use of Galvanic Skin Responses, Salivary Biomarkers, and Self-reports to Assess Undergraduate Student Performance During a Laboratory Exam Activity. J. Vis. Exp. (108), e53255, doi:10.3791/53255 (2016).

View Video