Name: a cross-disciplinary and multi-modal experimental design for studying near-real-time authentic examination experiences
Uploaded: 2019-09-04T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Cross-Disciplinary and Multi-Modal Experimental Design for Studying Near-Real-Time Authentic Examination Experiences at JoVE.com

Этот материал основан на работе, частично поддержанной Национальным научным фондом (NSF) No. EED-1661100, а также грант NSF GRFP, предоставленный Дарси Кристенсен (No 120214). Любые мнения, выводы и выводы или рекомендации, изложенные в этом материале, не обязательно отражают мнения НСФ или УСУ. Мы хотим поблагодарить Шери Бенсон за ее добрые обсуждения и рекомендации для нашего статистического анализа.
Вклад автора в настоящем документе: Вильянуэва (проектирование исследований, сбор и анализ данных, написание, редактирование); Husman (проектирование исследований, сбор данных, написание, редактирование); Кристенсен (сбор и анализ данных, написание, редактирование); Youmans (сбор и анализ данных, письмо и редактирование); Хан (сбор и анализ данных, написание, редактирование); Vicioso (сбор и анализ данных, редактирование); Лампкинс (сбор и редактирование данных); Грэм (сбор и редактирование данных)

Процедуры были утверждены Институциональным наблюдательным советом (IRB) в рамках общего обзора в Университете штата юта для изучения по гуманитарным вопросам и использования этих конструкций. Типичные результаты включают два семестра курса инженерной статики, каждый из которых имеет...

Хотя физиологические меры были использованы во многих подлинных контекстах обучения, очень важно разработать исследовательскую среду, которая учитывает пределы текущей технологии. Наш дизайн уравновешивает потребность в подлинной среде тестирования и учитывает технологию. Удобное ...

Психологи уже давно поняли важность эмоций людей в выяснении их поведения1. В рамках исследования образования, Академические достижения Эмоции (AEE) стал центром исследования эмоций2. Исследователи, которые используют AAE утверждают, что ситуационные контексты студенты оказываются в важное значение для рассмотрения при изучении эмоций студентов. Студенты могут испытывать связанные с тестом, связанные с классом, или связанных с обучением эмоции, которые включают в себя многокомпонентные процессы, в том числе аффективные, физиологические, мотивационные и когнитивные компоненты. AEE выражается в двух формах: валентность (положительная/отрицательная) и активация (сосредоточенная/нефокусированная энергия). Положительные активирующиеся эмоции, такие как наслаждение, могут увеличить светоотражающие процессы, такие как метапознание, в то время как положительные деактивации эмоций, таких как гордость может привести к низким уровням когнитивной обработки. Отрицательные активацииэмоций,таких как гнев и тревога может вызвать участие, в то время как негативные деактивации эмоций, таких как безнадежность может ослабить мотивацию3,4,5. Академические эмоции способствуют тому, как мы учимся, воспринимаем, решаем, реагируем и решаем2. Для регулирования академических эмоций, человек должен обладать самоэффективностью (SE)6,7,8, что является их уверенность в своей способности использовать контроль над их мотивацией, поведением и социальной средой 6. Самоэффективность и академические эмоции взаимосвязаны, где более низкая самоэффективность связана с негативными деактивирующие эмоциями (например, тревога, гнев, скука) и более высокая самоэффективность связана с положительными активизирующиеся эмоциями (например, счастье, надежда, волнение)6,7,8. SE также считается сильно привязаны к производительности6,7,8.
Исследования, которые изучили класс эмоции опирались на самостоятельной доклады, наблюдения, интервью и артефакты (например, экзамены, проекты)9,10. Хотя эти методы предоставляют богатую контекстную информацию об опыте учащихся в классе, они имеют значительные ограничения. Например, интервью, наблюдения и самоотчеты опираются на интроспективы людей10. Другие методы стремились изучить академические эмоции более проксимально, чем предыдущие исследователи, такие, как те, на основе опыта выборки подходов, где исследователи просят студентов сообщать о своих эмоциях во время школьного дня11. Хотя это исследование позволяет нам более точно сообщать об эмоциях студентов, эта работа опирается на методы самоотчета и не позволяет в режиме реального времени сообщать, поскольку студенты должны приостановить свою работу на экзамене, чтобы решить вопрос об опыте.
В последнее время исследователи начали решать проблемы, связанные с самооценкой меры с помощью биологических или физиологических мер эмоции9, что в сочетании с другими инструментами или методами, такими как обследования, наблюдения, или интервью, состоит из мультимодальной формы сбора данных для образовательных и психологических исследований12. Например, биологические методы, в том числе слюнных биомаркеров, используются для понимания роли биологических процессов на познание, эмоции, обучение, и производительность13,14,15. Для когнитивных процессов андрогены (например, тестостерон) были связаны с различными моделями пространственного распознавания у взрослых и детей16,17 в то время как гипоталамо-гипофизарно-адренокортические гормоны (например, кортизол) и адренергические гормоны (например, слюнные препараты или сАА) связаны со стрессом реагирования среди людей18,19,20.
Электродермальная активность (ЭДА) представляет собой физиологическую меру активации вегетативной нервной системы (ANS) и связана с повышенной активацией системы, когнитивной нагрузкой или интенсивными эмоциональными реакциями21,22 ,23. В экзаменационных мероприятиях, EDA зависит от физической мобильности21,22, телесных и окружающих температур24,25,26,27,и вербализации мысли28, а также чувствительность и степень подключения аналогово-цифровых электродов к коже29.
Хотя это может быть ограничение на использование EDA, этот метод все еще может обеспечить ценную информацию о том, что происходит во время почти в режиме реального времени экзаменов и может служить в качестве перспективного инструмента для изучения AEE и по степени, самоэффективность. В результате, точную картину AEE студентов можно получить с помощью комбинации методов обследования, чтобы определить валентность эмоций, и физиологические и биологические данные, чтобы измерить активацию этой эмоции. Этот документ основывается на предыдущей публикации, опубликованной в области экспертизы30, и расширяет сферу охвата этой работы, включив в сценарий экспертизы многомомодальные подходы (с использованием обзоров опыта, датчиков ЭДА и слюнных биомаркеров). Важно отметить, что описанный ниже протокол позволяет собирать данные нескольких участников одновременно в рамках одной экспериментальной настройки.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.1 cu ft medical freezer</td>
			<td>Compact Compliance</td>
			<td># bci2801863</td>
			<td>They can use any freezer as long as it can go below -20 degrees Celsius; these can be used to store salivary samples for longer periods of time (~4 months) before running salivary assays.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camping Cooler</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>(any size/type)</td>
			<td>Can be used to store salivary samples during data collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E4 sensor</td>
			<td>Empatica Inc</td>
			<td>E4 Wristband Rev2</td>
			<td>You can use any EDA sensor or company as long as it records EDA and accelerometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDA Explorer</td>
			<td>https://eda-explorer.media.mit.edu/</td>
			<td>(open-source)</td>
			<td>Can be used to identify potential sources of noise that are not necessarily due to movement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptops</td>
			<td>Dell</td>
			<td>Latitude 3480</td>
			<td>They can use any desktop or laptop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ledalab</td>
			<td>http://www.ledalab.de/</td>
			<td>(open-source)</td>
			<td>Can be used to separate tonic and phasic EDA signals after following filtration steps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td>
			<td>(version varies according to updates)</td>
			<td>To be used for Ledalab, EDA Explorer, and to create customized time-stamping programs.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Salivary Alpha Amylase Enzymatic Kit</td>
			<td>Salimetrics</td>
			<td>&#8206;# 1-1902</td>
			<td>For the salivary kits, you should plan to either order the company to analyze your samples and/or go to a molecular biology lab for processing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Salivary Cortisol ELISA Kit</td>
			<td>Salimetrics</td>
			<td># &#8206;1-3002</td>
			<td>For the salivary kits, you should plan to either order the company to analyze your samples and/or go to a molecular biology lab for processing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing Divider (Privacy Shields)</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>#60005</td>
			<td>They can use any brand of testing shield as long as they cover the workspace</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Web Camera</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>Logitech c920</td>
			<td>They can use any web camera as long as it is HD and 1080p or greater</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a cross-disciplinary and multi-modal experimental design for studying near-real-time authentic examination experiences

За последние десять лет исследования эмоций студентов в образовательной среде активизировались. Хотя исследователи призвали к проведению дополнительных исследований, которые опираются на объективные показатели эмоционального пережитого, существуют ограничения на использование мультимодальных источников данных. Исследования эмоционального и эмоционального регулирования в классах традиционно опираются на инструменты обследования, опыт выборки, артефакты, интервью, или наблюдательные процедуры. Эти методы, хотя и ценны, в основном зависят от субъективности участника или наблюдателя и ограничены в подлинном измерении успеваемости учащихся в реальном времени для занятия в классе или задачи. Последнее, в частности, является камнем преткновения для многих ученых, стремящихся объективно измерить эмоции и другие связанные с этим меры в классе в режиме реального времени.
Целью этой работы является представление протокола для экспериментального изучения ответов студентов в режиме реального времени на экзамен опыт во время подлинной ситуации оценки. Для этого группа педагогических психологов, инженеров и исследователей инженерного образования разработала экспериментальный протокол, который сохранил пределы, необходимые для точного измерения физиологических датчиков, передовой практики сбора слюнных слюн, и подлинная среда тестирования. В частности, существующие исследования, которые опираются на физиологические датчики, проводятся в экспериментальных средах, которые отключены от образовательных условий (например, Тест на стресс Трира), отсоединяются во времени (например, до или после выполнения задачи) или вводят ошибку анализа (например, использование датчиков в условиях, где студенты могут двигаться). Это ограничивает наше понимание ответов студентов в режиме реального времени на классные занятия и задачи. Кроме того, недавние исследования призвали к более рассмотренным вопросам набора, репрелепатизируемости, действительности, установкам, очистке данных, предварительному анализу и конкретным обстоятельствам (например, добавление переменной в экспериментальный дизайн) в академических исследований эмоций, которые опираются на мультимодальные подходы.

В этом исследовании, мы были заинтересованы в изучении влияния самоэффективности, производительности и физиологических (EDA датчики) и биологических (SAA и кортизол) ответы студентов инженерных студентов, как они сдавали практический экзамен. Показанные данные являются...

Watch this Scientific Journal Video about A Cross-Disciplinary and Multi-Modal Experimental Design for Studying Near-Real-Time Authentic Examination Experiences at JoVE.com

A Cross-Disciplinary and Multi-Modal Experimental Design for Studying Near-Real-Time Authentic Examination Experiences

Экспериментальный дизайн был разработан для изучения в режиме реального времени влияние экзамена опыт для оценки эмоциональных реалий студенты испытывают в высших учебных заведениях и задач. Такая конструкция является результатом междисциплинарного подхода (например, педагогическая психология, биология, физиология, инженерия) и мультимодального (например, слюнные маркеры, обследования, электродермальный датчик).

Кросс-дисциплинарных и мульти-модальный экспериментальный дизайн для изучения в ближайшем режиме реального времени аутентичные экзамена опыт

Over the past ten years, research into students&#39; emotions in educational environments has increased. Although researchers have called for more studies ...

Протокол позволяет исследователям в социальных науках, психологии, образовании, инженерии и других дисциплинах, заинтересованных в использовании биометрии и нескольких методов, чтобы понять экзамен, класс, и аналогичный подлинный опыт. Основным преимуществом этой техники является то, что она направлена на поиск потенциальных источников шума из-за движения артефактов в данных. Кроме того, протокол прост в реализации и сводит к минимуму использование дорогостоящего программного обеспечения.Хотя диагностика заболевания не является нашей целью, технологии, которые мы используем с помощью электродермальных датчиков и слюнных биомаркеров, имеют потенциал для выявления физиологических и биологических аномалий у участника. Этот метод может обеспечить понимание образовательных исследований психологии изучения мотивационных и эмоциональных конструкций в классе. Он также может быть использован в маркетинге, бизнесе, дизайне и других областях исследований, которые связаны с когнитивными и эмоциональными процессами человека.Основная борьба исследователь будет иметь с этим методом является время синхронизации событий, которые они стремятся изучить при учете ограничений существующих физиологических и биологических методов. Важно понимать процесс электродермальной активности, особенно рабочий процесс электродермальных датчиков, так как существующие методы фильтрации с открытым исходным кодом ограничены. Учитывая, что этот метод предназначен для квази-экспериментальных конструкций с использованием нескольких методов и дисциплинарных знаний, визуальная демонстрация этого метода имеет важное значение, чтобы позволить исследователям наблюдать параллельные и скоординированные шаги, необходимые для успешного выполнения этого метода.Начните с настройки рабочего пространства с минимальными отвлекающими факторами. Непреднамеренно активированный ответ на удар может создать значительный всплеск электродермальной активности, или EDA. Убедитесь, что представление вопроса обследования синхронизировано с электродермальным датчиком.Используйте внутренние часы компьютера, чтобы установить сроки сбора данных, и при использовании каких-либо Bluetooth с поддержкой электродермальных датчиков, синхронизация раз в Гринвич Меридиан времени. Крайне важно, чтобы все инструменты, включая обследования, протокол экзамена, электродермальные датчики и веб-камеры, синхронизировались в одно и то же время, поэтому нет сдвига во времени записи для каждого источника данных. При необходимости навестите веб-камеры для измерения лица участника под разными углами.Обратитесь к рукописи для получения рекомендаций по позиционированию камеры. Для показаний электродермальных датчиков назначьте период времени, в течение которого участники находятся в расслабленном состоянии, чтобы установить базовые данные EDA. Поручите участникам смотреть на щит тестирования в течение пяти-пяти минут в начале экзамена, или запрограммировать этот сигнал на компьютер.Для сбора образцов слюны приготовьте охладитель с сухим льдом, температура которого составляет минус 20 градусов по Цельсию. Это предотвратит комнатную деградацию ферментов для образцов кортизола. При использовании метода сбора тампона, поручить участникам держать тампон либо во внутренней щеке или под языком в течение 60 секунд.Разработайте систему маркировки, которая позволит участникам уведомить исследователя, когда слюнный образец будет готов к сбору. В рамках подготовки к эксперименту, предварительно запланировать участников на экзаменационную сессию, оценить любую медицинскую информацию и диетические привычки, отметить доминирование рук для сбора ЭДА, и напомнить участникам, чтобы избежать потребления сладких или кофеина продуктов в день эксперимента. До прибытия участника убедитесь, что датчики должным образом откалиброваны, обновления программного обеспечения были приняты во меры, и датчики были уничтожены с 70% спирта салфетки.Fit датчик EDA на не доминирующей запястье участника, поместив датчик с кнопкой лицом вниз к большому пальцам. У участника нарисовать воображаемую линию от пространства между вторым и третьим пальцем до их середины запястья области, и место датчик электродов там. Попросите участников настроить ремешок датчика.При запуске датчика следуйте протоколам производителя, чтобы убедиться, что они настроены для сбора данных. Для устройств, используемых в этом протоколе, навямите кнопку датчика на три секунды. Зеленый свет будет мигать с перерывами, а затем красный мигающий свет, а затем исчезают.Во время выцвета, нажмите кнопку один раз на одну секунду, и если он мигает красным, он записывает данные. Чтобы выключить датчик, нажмите кнопку на три секунды. Зеленый свет в нижней части браслета исчезнет.Извлеките данные с датчика, подключив его к компьютеру и загрузив в систему управления программным обеспечением. При сборе образцов слюны, залить одну унцию воды для участников по прибытии в экспериментальную комнату, и попросить их свист и проглотить его. Во время осмотра, использовать время подсказывает сигнал участников, когда пришло время собирать слюну.Разрешить 60 секунд для сбора образцов, и вернуть их на экспертизу. При сборе образцов слюны, носить свежие перчатки нитриля, чтобы свести к минимуму любые частицы пыли или загрязняющих веществ из ручных масел, которые будут переданы в образец флакона. Немедленно перенесите образцы в подготовленный охладитель с внутренней температурой минус 20 градусов по Цельсию.Чтобы обеспечить аутентичный опыт тестирования, проконсультируйтесь с преподавателем курса, чтобы привести содержание экзамена в соответствие с содержанием курса и выбрать оценку содержимого курса, которое может быть воспроизведено в экспериментальной обстановке. Кроме того, убедитесь, что среда тестирования параллели экспериментальной установки. Размещение для перерывов в сдаче теста путем выделения дополнительного времени для сдачи теста и разработки экзаменационной программы для возвращения студентов к конкретной проблеме экзамена, если опрос быстро прервал их.Убедитесь, что время прерывания согласовано между участниками. Включите периоды калибровки и релаксации на протяжении всего экзамена, начиная с простого вопроса и позволяя участникам 30 секунд отдыхать между каждым экзаменационным вопросом. Наконец, убедитесь, что программа штамповки времени включает любые изменения в экзамене, чтобы обеспечить соответствие источника данных.Важно, чтобы периоды калибровки и релаксации учитывались в протоколе, особенно для электродермальных датчиков и слюнных биомаркеров, поскольку базовые значения необходимы для определения сигнала шума или выброса данных. Были протестированы два экспериментальных проекта: дизайн А с датчиками EDA и обзоры и дизайн B с добавленными слюнными биомаркерами. Хотя сложность экзамена была одинаковой, противоположные различия в средних значениях EDA были найдены между правильными и неправильными ответами по различным баллам самореаффективности.Для экспериментального дизайна B, средняя ЭДА, а также кортизола и слюнной альфа-амилаза, или SAA, были измерены в начале, середине, конце, и через 20 минут после экзамена. Уровни ЭДА снижались от начала до конца экзамена, но восстановились через 20 минут после этого, и эта тенденция была параллельна как кортизолу, так и sAA. Статистическая значимость была найдена между EDA и sAA в начале и середине экзамена, в то время как ЭДА и кортизол показали значение между серединой и концом экзамена.К 20-минутной отметке, EDA и sAA, а также кортизол и sAA, показали значение между ею. Пожалуйста, убедитесь, что синхронизация инструментов и протоколов автоматизирована как можно больше, и проверить на наличие ошибок до начала эксперимента. Эта процедура позволяет для интеграции других биометрических данных, таких как глаз триггеры, электромиографы, а также другие формы обслуживания, которые включают открытые вопросы и видео-запросы, среди других.Этот метод может быть использован исследователями для изучения связей между познанием, аффектом, физиологией и производительностью.

Research

JoVE Journal

Behavior

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Одновременное головы электроэнцефалография (ЭЭГ), электромиография (ЭМГ) и всего тела сегментных инерциальных Запись для Мультимодальные нейронных декодирование

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

Examination of Rapid Dopamine Dynamics with Fast Scan Cyclic Voltammetry During Intra-oral Tastant Administration in Awake Rats

Экспертиза Rapid допамина Dynamics с быстрого сканирования циклической вольтамперометрии Во интраоральных Tastant администрации в Пробудитесь крыс

Rapid, phasic dopamine (DA) release in the mammalian brain plays a critical role in reward processing, reinforcement learning, and motivational control. ...

Experimental Assessment of Mouse Sociability Using an Automated Image Processing Approach

Экспериментальная оценка мыши Общительность с помощью автоматизированной обработки изображений подход

Mouse is the preferred model organism for testing drugs designed to increase sociability. We present a method to quantify mouse sociability in which the ...

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Асимметричная дорожка: Роман Поведенческая Анализ по изучению Asymmetric Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

The Social Dimension of Stress: Experimental Manipulations of Social Support and Social Identity in the Trier Social Stress Test

Социальное измерение стресса: экспериментальные манипуляции социальной поддержки и социальной идентичности в Трир социальной стресс-теста

In many situations humans are influenced by the behavior of other people and their relationships with them. For example, in stressful situations ...

An Experimental Analysis of Children's Ability to Provide a False Report about a Crime

Экспериментальный анализ детской способности обеспечить ложное сообщение о преступлении

A considerable amount of research has evaluated children's lie-telling behaviors and skills1-2; however, limitations with the tasks used for eliciting ...

Determining Pain Detection and Tolerance Thresholds Using an Integrated, Multi-Modal Pain Task Battery

Определение боли Обнаружение и толерантности Пороги, используя интегрированный мультимодальный боли Задача батареи

Human pain models are useful in the assessing the analgesic effect of drugs, providing information about a drug&#39;s pharmacology and identify ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

Беспроводной, двунаправленный интерфейс для записи в естественных условиях и стимуляции нейронной активности в свободно себя крысы

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants

Наглядное руководство для изучения поведенческих защиты от возбудителя нападения в муравьями-листорезами

The complex lifestyle, evolutionary history of advanced cooperation, and disease defenses of leaf-cutting ants are well studied. Although numerous studies ...

Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli

Мульти-модальных сигналы для анализа боли реакции на раздражители, тепловой и электрической

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing ...