Summary

El uso de respuestas galvánicas de la piel, saliva, Biomarcadores y auto-informes para evaluar el rendimiento de Pregrado Estudiantes durante una actividad de examen de laboratorio

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

Por lo general, los auto-informes se utilizan en la investigación educativa para evaluar la respuesta de los estudiantes y el desempeño de una actividad de clase. Sin embargo, la adición de medidas biológicas y fisiológicas, tales como biomarcadores salivales y respuestas galvánicas de la piel rara vez se incluyen, lo que limita la cantidad de información que se puede obtener para entender mejor rendimiento de los estudiantes. Un protocolo de laboratorio para el estudio de las respuestas de los estudiantes de pregrado a los acontecimientos del aula (por ejemplo, exámenes) se presenta. Se pidió a los participantes que completaran un examen representativo para su grado. Antes y después de la sesión de exámenes de laboratorio, los estudiantes completaron un logro académico emociones auto-informe y una entrevista paralelo a estas preguntas cuando los participantes llevaban un sensor galvánica de la piel y se recogieron los biomarcadores salivales. Los datos recogidos de los tres métodos dieron lugar a una mayor profundidad de la información sobre el rendimiento de los estudiantes en comparación con el auto-informe. El trabajo puede ampliar la educaciónla capacidad de investigación col a través de métodos más completos para obtener más cerca de respuestas de los estudiantes en tiempo real a una actividad de examen.

Introduction

En el área de las emociones de rendimiento académico, los estudios indican que la comprensión de las motivaciones de los estudiantes podría predecir el rendimiento de los estudiantes, los logros y los planes de carrera 1. 'Habilidades a' Los estudiantes responden emocionalmente 'a las tareas del curso desafiantes 2 son fundamentales para los estudiantes el desarrollo profesional. Sin embargo, más cerca de respuestas en tiempo real relacionados con las emociones de rendimiento académico están insuficientemente explorado 3-6. En este trabajo se presenta un protocolo para estudiar maneras de explorar más cerca en tiempo real las respuestas de los estudiantes (por ejemplo., Las respuestas fisiológicas) cuando se presenta con situaciones representativas de clase (por ejemplo., Tomar pruebas) a través de biomarcadores salivales, respuestas galvánicas de la piel, y las encuestas de auto-reporte y entrevistas. Mientras que el trabajo no tratará de establecer conexiones entre estos biomarcadores salivales, respuestas galvánicas de la piel y auto-informes, el trabajo futuro tendrá como objetivo explorar más a fondo los mecanismos subyacentes queasociar cada respuesta.

El auto-informe de las emociones de rendimiento académico en el aula se puede utilizar para evaluar afectivos, cognitivos, de motivación, fisiológico, conductual y los componentes que representan la mente humana. Debido a su costo barato, fácil difusión y la trazabilidad, las encuestas de autoinforme son muy utilizados en los salones de clase 7. Sin embargo, estos tienen algunas desventajas. Por ejemplo, los auto-informes se limitan a las representaciones de la mente consciente 8, que pueden cambiar la forma en que las personas representan a sí mismos. Además, el lenguaje y la semántica en auto-informes pueden ser entendidas de manera diferente entre las culturas y los individuos 7; sus significados pueden cambiar con el tiempo o representar algo diferente a la luz de la situación que el participante está involucrado en 8. Por otra parte, la auto-presentación de informes en el ámbito académico puede ser multifacética, idiosincrásico y dependientes de la memoria, la conveniencia social, y las creencias individuales 7, 9-11. Por ejemplo, las creencias acerca de los profesores participantes expectativas y motivos pueden afectar a cómo los estudiantes responden y se realizan durante las actividades de clase 7, 9-11. A medida que se necesitan, tales métodos complementarios basados ​​en más cerca de respuestas en tiempo real para reducir los sesgos de muestreo y la subjetividad cuando se utiliza auto-informes. Este trabajo se complementa con auto-informes biomarcadores salivales y respuestas galvánicas de la piel para comprender mejor las respuestas más cerca en tiempo real de los estudiantes a las actividades de clase.

El muestreo de los biomarcadores salivales ha llegado a ser popular en la comprensión de bases fisiológicas de respuestas de los individuos a varios factores estresantes que pueden afectar a las capacidades cognitivas 9. El desarrollo psicológico de la cognición se ve afectada por las hormonas en muchas especies, incluyendo los seres humanos 7,12. Durante los períodos sensibles del desarrollo, las hormonas son capaces de hacer cambios en la organización del cerebro, lo que puede tener a largo pasadoing efectos sobre el comportamiento 8. Diferentes aspectos de la cognición, por ejemplo, pueden ser afectados por las hormonas durante diferentes momentos del desarrollo de un individuo. La capacidad espacial, que los estudios han demostrado puede incluir diferencias de género 13-17, está moderadamente aumentada por los andrógenos (por ejemplo., Dehidroepiandrosterona-DHEA, testosterona) en el desarrollo prenatal y luego otra vez a lo largo de la edad adulta 18. Por el contrario, las habilidades verbales se han relacionado con la mejora de los estrógenos (por ejemplo., Estradiol) y progesteronas 18. Biomarcadores fisiológicos del estrés, como el cortisol, se encuentran en el eje hipotálamo-hipofisario-suprarrenal en seres humanos 12-16, 19-21. Cuando una situación se percibe como incontrolable, los niveles de cortisol elevan 19 y pueden resultar en respuestas diferenciales en los individuos. Trabajos recientes han comenzado a utilizar hormonas para estudiar las emociones de rendimiento académico, aunque en este punto es muy limitada 20,22.

<p class=jove_content respuestas ""> La investigación en la comprensión de las respuestas psicofisiológicas que miden la emoción a través de la activación fisiológica en la educación ha utilizado galvánica de la piel (GSR). GSR es una medida de cantidades microscópicas de sudor secretadas de la piel y está relacionado con el sistema nervioso autónomo (ANS). Cuando una persona se pone nervioso o ansioso acerca de una tarea, palmas de las manos comienzan a sudar. Por lo tanto, los procesos de regulación y cognitivos emocionales, entre otras funciones cerebrales, pueden influir en el control de la sudoración. Más activación del sistema (es decir., Alto estrés, la carga cognitiva o fuertes respuestas emocionales) se traduce en más secreción de sudor que los estados de baja activación (es decir., El aburrimiento, la baja carga cognitiva). Como la secreción de sudor fluctúa, la conductividad eléctrica de la piel cambia. Por lo tanto, GSR es ampliamente considerado como un proxy para cuantificar el nivel de estrés o carga cognitiva. GSR se mide normalmente por bandas que contienen electrodos que están en contacto con las manos, las muñecas o los pies y está recientementesiendo utilizado en los salones de clase 22,23 debido a su bajo costo y la viabilidad en comparación con las técnicas de neuroimagen disponibles 7. La combinación de respuestas galvánicas de la piel con biomarcadores permitirá una evaluación más completa de respuestas de los estudiantes a las actividades de clase más cercana al tiempo real.

El protocolo propuesto discutido aquí servirá para combinar las técnicas educativas y fisiológicas para establecer una metodología para ayudar a los investigadores educativos comprender el rendimiento y la respuesta a las actividades de clase del estudiante (por ejemplo., Exámenes). Mientras que el trabajo no se centrará en la comprensión de las conexiones fundamentales entre las emociones y construcciones fisiológicos y biológicos, este protocolo es un punto de partida para ayudar a los investigadores se mueven en esa dirección. Este protocolo cubrirá métodos para medir los biomarcadores y respuestas galvánicas de la piel durante una actividad de examen y compararla con la información obtenida de un auto-informesentrevistas d. Para este trabajo, un examen de la ingeniería y los estudiantes fueron seleccionados debido a la naturaleza difícil y compleja de la disciplina 1,6 y conceptos, que pueden inflamarse tanto las respuestas cognitivas y emocionales en los participantes.

Protocol

Los procedimientos han sido aprobados por la Junta de Revisión Institucional (IRB) de la Universidad del Estado de Utah para los estudios en seres humanos. Se debe tener cuidado de que los procedimientos del IRB son aprobados por la institución de acogida y consideraciones con respecto a la protección de los seres humanos deben tener lugar antes, durante y después de la actuación de cualquier aspecto de este protocolo. De acuerdo con las regulaciones del IRB, participación de las partes externas o empresas en los …

Representative Results

Esta sección ilustra ejemplos representativos de los resultados que se pueden obtener de cada medida, incluyendo la auto-informe. La intención de las cifras es dar a conocer la utilidad de las cuales se añada como biomarcadores salivales (Figura 1) y las respuestas galvánicas de la piel (Figura 2) para auto-informes (Figura 3) con el fin de obtener un mayor espectro de información de un evento de clase (por ejemplo, exámen…

Discussion

Este protocolo describe la integración de las encuestas de auto-informe y las investigaciones, los biomarcadores y respuestas galvánicas de la piel para estudiar las diferencias individuales en las actividades de clase durante una sesión de laboratorio. Este protocolo tiene muchas ventajas para los investigadores que buscan identificar las emociones de rendimiento académico, la regulación emocional, y las respuestas afectivas a diferentes actividades en un entorno de enseñanza, especialmente durante los períodos …

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).
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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).

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