پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 11 |
| تعداد شمارهها | 237 |
| تعداد مقالات | 2,398 |
| تعداد مشاهده مقاله | 3,830,611 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 2,775,223 |
بررسی تاثیر شیب سقف بر استرس و عملکرد شناختی دانشجویان: با رویکرد معماری عصب محور در VR | ||
| فناوری آموزش | ||
| مقاله 3، دوره 19، شماره 1 - شماره پیاپی 73، دی 1403، صفحه 49-68 اصل مقاله (1.16 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی-شماره انگلیسی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22061/tej.2024.10699.3043 | ||
| نویسندگان | ||
| ریحانه رئیسی؛ کاوه فتاحی* ؛ سید محمد حسین ذاکری؛ سارا دانشمند | ||
| دانشکده هنرومعماری، دانشگاه شیراز،شیراز، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 05 اسفند 1402، تاریخ بازنگری: 26 اردیبهشت 1403، تاریخ پذیرش: 03 تیر 1403 | ||
| چکیده | ||
| پیشینه و اهداف: محیط یادگیری به هر گونه محیطی اطلاق می شود که فرایند یادگیری در آن اتفاق می افتد. در سالهای اخیر، پژوهشهای متنوعی با رویکردهای متفاوت به تجزیه و تحلیل کیفیتهای محیط فیزیکی یادگیری به منظور بهبود و ارتقا عملکرد یادگیرندگان در محیط های یادگیری پرداخته اند. در همین راستا پیشرفتهای شکل گرفته در رویکرد معماری عصب محور، زمینهای رو به رشد که اصول علوم اعصاب را در طراحی معماری ادغام می کند، منجر به کاربست این رویکرد جدید در بهینه سازی ویژگیهای محیطهای یادگیری و ارتقا عملکرد یادگیرندگان شده است. تحقیقات قبلی در زمینه معماری عصب محور، ویژگیهای فیزیکی مختلفی را در محیطهای آموزشی، از جمله اندازه کلاس، رنگ کلاس، نورو صدا،و آسایش حرارتی در محیطهای یادگیری را بررسی کردهاند و تأثیرات آنها را بر حافظه، توجه، واکنشهای عاطفی، عملکرد شناختی و پیشرفت یادگیری آشکار کردهاند. با این وجود، بررسی ها نشان داد که در این پژوهشها توجه محدودی به بررسی تاثیر شیب سقف کلاس بر سطح استرس و عملکردهای شناختی دانشجویان شده است. در همین راستا، هدف این پژوهش آنست که با ارزیابیهای شناختی و عملکرد فیزیولوژیکی مخاطبان در مواجهه با کلاس درس به این سوال پاسخ دهد که چگونه جهتگیریهای شیب سقف بر پاسخهای فیزیولوژیکی مرتبط با برانگیختگی استرس مخاطبان و همچنین عملکرد شناختی آنها تأثیر میگذارد؟ یافتههای این پژوهش به حوزه معماری عصب محور کمک میکند و بینش جدیدی در مورد اینکه چگونه عوامل فیزیکی، بهویژه شیب سقف کلاسها، بر سلامت روان و عملکرد شناختی یادگیرندگان تأثیر میگذارد، ارائه میکند. روشها: در این پژوهش از روش شبه آزمایشی برای بررسی تأثیر تغییرات مختلف شیب سقف بر برانگیختگی ناشی از استرس و عملکرد شناختی شرکتکنندگان استفاده شده است. در این راستا 18 شرکت کننده، شامل 9 دانشجوی مرد و 9 دانشجوی زن، در محیط واقعیت مجازی(VR) مورد آزمایش قرارگرفتند، که انتخاب آنها به صورت نمونه گیری دو مرحله ای از بین داوطلبین شرکت در آزمایش و بر اساس پنج معیار تعیین شده برای حفظ روایی و پایایی پژوهش شکل گرفت. فرایند آزمایش شامل سه گام جداگانه بود: 1) سطح استرس شرکتکنندگان از طریق استفاده از حسگر فیزیولوژیکی Emotibit و آزمون مقیاسهای آنالوگ دیداری (VAS) مورد ارزیابی قرار گرفت. این فرایند شامل ثبت تنوع ضربان قلب (HRV) و فعالیت الکترودرمال (EDA) آنها بود. 2) با استفاده از آزمون استاندارد N-back حین تجربه مجازی فضای کلاسها، به ارزیابی عملکرد شناختی شرکتکنندگان پرداخته شد. هدف این دو گام آن بود که بررسی شود چگونه جهت گیری های مختلف سقف بر عملکرد شناختی و سطح برانگیختگی استرس شرکتکنندگان تأثیر میگذارد.3) رابطه بین جهت گیری های مختلف سقف و پاسخهای شناختی و فیزیولوژیکی شرکتکنندگان با استفاده از آزمون تحلیل واریانس (ANOVA) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این بررسی با هدف تعیین ارتباط بین برانگیختگی ناشی از استرس و عملکرد شناختی در رابطه با جهتگیریهای متنوع شیب سقف انجام شد. یافتهها: یافته ها نشان می دهد که جهت شیب سقف، به سمت جلو و عقب کلاس درس، به طور معناداری بر سطح استرس و عملکرد شناختی شرکت کنندگان تأثیر می گذارد. طراحی سقف با شیب به سمت عقب کلاس درس، عملکرد شناختی بهتر و تعداد پاسخ های نادرست پایین تر در آزمون شناختی N-back را در مقایسه با کلاسهای درس با سقف بدون شیب و یا با شیب سقف به سمت جلو نشان می دهد. این مطالعه همچنین نشان میدهد که تغییرات شیب سقف باعث ایجاد تغییراتی در پاسخهای فیزیولوژیکی شرکت کنندگان میشود.از نتایج دیتالاگر Emotibit و آزمون VAS شرکتکنندگان مشخص میگردد، کلاس با سقف شیبدار به سمت عقب کلاس میتواند به طور قابلتوجهی سطح استرس را در شرکتکنندگان مورد بررسی کاهش دهد. نتیجهگیری: این پژوهش بر نقش کلیدی کیفیت طراحی محیطهای فیزیکی یادگیری در کاهش استرس و ارتقای عملکرد شناختی در بین یادگیرندگان تأکید میکند. نتایج نشان میدهند استفاده از طراحی سقف کلاسهای درس با شیب به سمت عقب کلاس میتواند منجر به کاهش سطح استرس و ارتقا عملکرد شناختی دانشجویان شود. این پژوهش هم راستا با مطالعات معماری عصب محور پیشین در زمینه محیطهای یادگیری، تاکید می کند که در طراحی کلاسهای درس، طراحان آموزشی باید به کیفیتهای فیزیکی محیطهای یادگیری از جمله جهت شیب سقف کلاسها توجه مضاعف داشته باشند تا محیطهایی را ایجاد کنند که فرآیندهای شناختی-احساسی-ادراکی یادگیرندگان را پشتیبانی کرده و به یادگیری، رشد، و در نهایت بهزیستی کلی دانشجویان و یادگیرندگان کمک کنند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| فضای آموزشی؛ کلاس؛ معماری عصب محور؛ استرس؛ عملکرد شناختی | ||
| موضوعات | ||
| محیط های یادگیری مبتنی بر فناوری | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Examining the Impact of Ceiling Slope on Student Stress and Cognitive Performance: A Neuro-Architectural Study Utilizing VR | ||
| نویسندگان [English] | ||
| R. Raisi؛ K. Fattahi؛ S.M. Zakeri؛ S. Daneshmand | ||
| Faculty of Art and Architecture, Shiraz University, Shiraz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objectives: The learning environment refers to different settings in which students partake in their studies or learning. In recent years, there has been a focus on implementing diverse research to analyze physical settings to improve students' performance in educational settings. The emergence of Neuro-architecture, a growing field that integrates neuroscience principles into architectural design, has gained popularity in optimizing student engagement and learning outcomes. By understanding the neural mechanisms that influence interactions with the built environment, neuro-architecture provides novel avenues for developing learning spaces that support optimal students’ performance. Previous Neuro-architecture research has explored various physical aspects within educational settings, including classroom size, color palettes, lighting, acoustics, and indoor air quality, revealing their impacts on memory, attention, emotional reactions, cognitive abilities, and learning advancement. However, limited attention has been given to stress-induced arousal, as well as the influence of classroom ceiling slope on students' stress levels and cognitive abilities. This study seeks to fill this gap by examining how the classroom ceiling slope relates to students' stress levels and cognitive function. Employing Virtual Reality (VR) simulations, cognitive assessments, and physiological measures, the study aims to answer the research question: How do varying ceiling slope orientations affect physiological responses linked to stress-induced arousal and cognitive function? The findings of this study will enhance the realm of research on learning environments by providing insight into the influence of physical features, such as the slope angle of classroom ceilings, on student wellness and academic performance. Materials and Methods: The research employed a quasi-experimental design to explore the effects of various Ceiling Slope Variations (CSV) on stress-induced arousal and cognitive performance. A total of 18 participants, comprising nine males and nine females, participated in the experiment, selected based on five inclusion criteria established to maintain study consistency and reliability. In the first phase, participants' stress levels were evaluated through the utilization of an Emotibit bio-data logger and Visual Analogue Scales (VAS) test for measuring and mapping psychological responses. This involved monitoring heart rate variability (HRV) and electrodermal activity (EDA) in the surveyed individuals, with the objective of understanding how various ceiling slope orientations affected stress levels. The subsequent phase focused on assessing participants' cognitive abilities by utilizing the N-back test, a well-established task for gauging working memory and attention. The aim was to investigate how different CSV configurations influenced cognitive performance. In the final phase, the relationship between participants' psychological and physiological responses was analyzed using the Analysis of Variance (ANOVA) test. This examination aimed to uncover the connection between stress-induced arousal and cognitive performance in relation to the diverse ceiling slope orientations. Findings: The findings highlight the important role of ceiling slope orientation in impacting stress levels and cognitive performance among students. Specifically, the research emphasizes that a backward-sloping ceiling design, particularly in relation to the class board, is associated with enhanced cognitive abilities, including higher accuracy rates and reduced instances of incorrect answers, compared to traditional classroom layouts. Conversely, the conventional classroom design results in the lowest cognitive performance levels. Furthermore, the study indicates that variations in ceiling slope can also trigger physiological responses in students, such as changes in heart rate and skin conductance, leading to diverse stress levels. The results suggest that integrating a backward sloping ceiling design can significantly alleviate stress levels in the surveyed participants, showcasing the potential benefits of such ceilings in educational environments. Conclusions: This research highlights the critical importance of educational space design in alleviating stress and enhancing cognitive abilities among students. Through the utilization of VR simulations and the assessment of physiological and cognitive reactions, the study offers valuable insights into how variations in ceiling slope can impact stress levels and cognitive performance. The results indicate that integrating a backward sloping ceiling design can play a significant role in reducing stress and boosting cognitive functions in students. These findings underscore the importance of developing educational environments that prioritize neuro-architectural principles to promote optimal learning outcomes and student welfare. It is imperative for educational institutions to take into account these considerations when structuring classrooms, ensuring the creation of spaces that nurture students' cognitive processes and overall well-being. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Learning environment, Ceiling slope, Neuro-architecture, Physiological measures, Stress, Cognitive performance | ||
| مراجع | ||
|
[1] Md Tamrin S, Sia CC, Ng YG, Karmegan K. Effects of Light’s Colour Temperatures on Visual Comfort Level, Task Performances, and Alertness among Students. American Journal of Public Health Research. 2013;1:159-65. https://doi.org/10.12691/ajphr-1-7-3
[2] Assem A, Safwat M. Computation Design Approach for Applying Neuro-Architecture Principles in Healthcare Facilities. Architecture and Planning Journal (APJ). 2023;28(3):28. https://doi.org/10.54729/2789-8547.1223
[3] Noh T, Suh SK. A development of checklist for applying neuro architecture factors-Focused on medical space. Journal of The Korea Institute of Healthcare Architecture. 2020;26(2):63-9. https://doi.org/10.15682/jkiha.2020.26.2.63
[5] Dan B. Rehabilitative and therapeutic neuroarchitecture. Wiley Online Library; 2016. p. 1098-. https://doi.org/10.1111/dmcn.13246
[6] Assem HM, Khodeir LM, Fathy F. Designing for human wellbeing: the integration of neuroarchitecture in design–a systematic review. Ain Shams Engineering Journal. 2023:102102. https://doi.org/10.1016/j.asej.2022.102102
[7] Marchand GC, Nardi NM, Reynolds D, Pamoukov S. The impact of the classroom built environment on student perceptions and learning. Journal of Environmental Psychology. 2014;40:187-97. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2014.06.009
[8] Wargocki P, Wyon D. The Effects of Moderately Raised Classroom Temperatures and Classroom Ventilation Rate on the Performance of Schoolwork by Children (RP-1257). HVAC&R Research. 2007;13:193-220. https://doi.org/10.1080/10789669.2007.10390951
[9] Pirouzmand R, Rostaminezhad M, Mohammadhasani N, Ayati M. The Effect of Animated Pedagogical Agent Visual Signaling on The Attention of Students in a Multimedia Learning Environment: An Eye-tracking Approach. Technology of Education Journal (TEJ). 2024;18(2):465-78. https://doi.org/10.22061/tej.2024.9790.2900
[10]Brühwiler C, Blatchford P. Effects of class size and adaptive teaching competency on classroom processes and academic outcome. Learning and Instruction. 2011;21(1):95-108. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2009.11.004
[11]Al-Ayash A, Kane R, Smith D, Green‐Armytage P. The influence of color on student emotion, heart rate, and performance in learning environments. Color Research and Application. 2016;41:196-205. https://doi.org/10.1002/col.21949
[12]Li D, Sullivan WC. Impact of views to school landscapes on recovery from stress and mental fatigue. Landscape and Urban Planning. 2016;148:149-58. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2015.12.015
[13]Ko LW, Komarov O, Hairston WD, Jung TP, Lin CT. Sustained Attention in Real Classroom Settings: An EEG Study. Front Hum Neurosci. 2017;11:388. https://doi.org/10.3389/fnhum.2017.00388
[14]Cruz-Garza JG, Darfler M, Rounds JD, Gao E, Kalantari S. EEG-based investigation of the impact of classroom design on cognitive performance of students. arXiv preprint arXiv. 2021; 210203629. https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.03629
[15]Llinares Millán C, Higuera-Trujillo JL, Montañana i Aviñó A, Torres J, Sentieri C. The influence of classroom width on attention and memory: virtual-reality-based task performance and neurophysiological effects. Building Research & Information. 2021;49(7):813-26. https://doi.org/10.1080/09613218.2021.1899798
[16]Castilla N, Higuera-Trujillo JL, Llinares C. The effects of illuminance on students′ memory. A neuroarchitecture study. Building and Environment. 2023;228:109833. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109833
[17]Llorens-Gámez M, Higuera-Trujillo JL, Omarrementeria CS, Llinares C. The impact of the design of learning spaces on attention and memory from a neuroarchitectural approach: A systematic. Frontiers of Architectural Research. 2022; 11(3): 542-560. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.foar.2021.12.002
[18]Smith JW. Immersive virtual environment technology to supplement environmental perception, preference and behavior research: a review with applications. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2015;12(9):11486-505. https://doi.org/10.3390/ijerph120911486
[19]Llinares Millan C, Higuera-Trujillo JL, Montañana i Aviñó A, Torres J, Sentieri C. The influence of classroom width on attention and memory: virtual-reality-based task performance and neurophysiological effects. Building Research & Information. 2021;49(7):813-26. https://doi.org/10.1080/09613218.2021.1899798
[20] Higuera-Trujillo JL, Llinares C, Rojas JC, Muniz G. Physiological Validation of the 360° Panorama in HMD, for Research and Design of Engineering Classrooms. InASME International Mechanical Engineering Congress . 2020. https://doi.org/10.1115/IMECE2020-23875
[21]Lewis JR. The system usability scale: past, present, and future. International Journal of Human-Computer Interaction. 2018;34(7):577-90. https://doi.org/10.1080/10447318.2018.1455307
[22]Higuera Trujillo JL, Llinares C, Montañana A, Torres Cueco J, Sentieri C. The cognitive effect of university classroom geometry. A virtual reality study focused on memory and attention. En Proceedings INNODOCT/20. International Conference on Innovation, Documentation and Education. Editorial Universitat Politècnica de València.2020:121-28 https://doi.org/10.4995/INN2020.2020.11857
[23] Tajodini L, Mirzakochak Khoshnevis A, Iranmanesh M. Investigating the effect of classroom color on Students' mental health. Haft Hesar Journal of Environmental Studies. 2021;9(34):105-22. http://dx.doi.org/10.29252/hafthesar.9.34.9
[24]Llinares C, Castilla-Cabanes N, Higuera Trujillo JL. Do Attention and Memory Tasks Require the Same Lighting? A Study in University Classrooms. Sustainability. 2021;13:8374. https://doi.org/10.3390/su13158374
[25]Duyan F, Unver R. A research on the effect of classroom wall colours on student’s attention. A/Z : ITU journal of Faculty of Architecture. 2016;13:73-8. https://doi.org/10.5505/itujfa.2016.57441
[26]Yildirim K, Çağatay K, Ayalp N. Effect of wall colour on the perception of classrooms. Indoor and Built Environment. 2014;24. https://doi.org/10.1177/1420326X14526214
[27]Yang W, Jeon JY. Effects of Correlated Colour Temperature of LED Light on Visual Sensation, Perception, and Cognitive Performance in a Classroom Lighting Environment. Sustainability. 2020;12:4051. https://doi.org/10.3390/su12104051
[28]Keis O, Helbig H, Streb J, Hille K. Influence of blue-enriched classroom lighting on students׳ cognitive performance. Trends in Neuroscience and Education. 2014;3(3):86-92. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.tine.2014.09.001
[29]Crandell CC, Smaldino JJ. Classroom acoustics for children with normal hearing and with hearing impairment. Language, Speech, and Hearing Services in Schools. 2000;31(4):362-70. https://doi.org/10.1044/0161-1461.3104.362
[31]Jamieson DG, Kranjc G, Yu K, Hodgetts WE. Speech intelligibility of young school-aged children in the presence of real-life classroom noise. Journal of the American Academy of Audiology. 2004;15(7):508-17. https://doi.org/10.3766/jaaa.15.7.5
[32]Li Y, Li S, Gao W, Xu W, Xu Y, Wang J. Exploring the effects of indoor temperature on college students’ physiological responses, cognitive performance and a concentration index derived from EEG signals. Developments in the Built Environment. 2022;12:100095. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.dibe.2022.100095
[33]Kim H, Hong T, Kim J, Yeom S. A psychophysiological effect of indoor thermal condition on college students’ learning performance through EEG measurement. Building and Environment. 2020;184:107223. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107223
[34]Nolé ML, Higuera-Trujillo JL, Llinares C. Effects of Classroom Design on the Memory of University Students: From a Gender Perspective. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021;18(17). https://doi.org/10.3390/ijerph18179391
[35]Felsten G. Where to take a study break on the college campus: An attention restoration theory perspective. Journal of Environmental Psychology. 2009;29(1):160-7. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2008.11.006
[37]Diz FA, Kolvir HR, Sharif AR. Identifying the components of school physical environment with participatory learning approach (Case study: Boys’ middle schools of Tabriz). Technology of Education Journal (TEJ). 2020;14(2): 455-65. [In Persian]. https://doi.org/10.22061/jte.2019.4600.2091
[38]Movahed K, Sajadi K. The role of class interior furniture in improving student learning. Technology of Education Journal (TEJ). 2017;12(4):365-72. [In Persian]. https://doi.org/10.22061/jte.2018.2931.1745
[39]Cardellino P, Araneda C, García Alvarado R. Interventions in the classroom – the influence of spatial organisation on educational interaction in Uruguay. Architectural Engineering and Design Management. 2018;14(6):413-26. https://doi.org/10.1080/17452007.2018.1477727
[40]Ricciardi P, Buratti C. Environmental quality of university classrooms: Subjective and objective evaluation of the thermal, acoustic, and lighting comfort conditions. Building and Environment. 2018;127:23-36. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2017.10.030
[41]Banaei M, Hatami J, Yazdanfar A, Gramann K. Walking through Architectural Spaces: The Impact of Interior Forms on Human Brain Dynamics. Frontiers in Human Neurosciences. 2017;11:477. https://doi.org/10.3389/fnhum.2017.00477
[42]Grannis JC. Students' stress, distress, and achievement in an urban intermediate school. The Journal of Early Adolescence. 1992;12(1):4-27. https://doi.org/10.1177/0272431692012001001
[44]Hess RS, Copeland EP. Students' stress, coping strategies, and school completion: A longitudinal perspective. School psychology Quarterly. 2001;16(4):389. https://doi.org/10.1521/scpq.16.4.389.19899
[45]Xiong L, Huang X, Li J, Mao P, Wang X, Wang R, et al. Impact of Indoor Physical Environment on Learning Efficiency in Different Types of Tasks: A 3 × 4 × 3 Full Factorial Design Analysis. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2018;15(6): 1256. https://doi.org/10.3390/ijerph15061256
[46]Llorens-Gámez M, Higuera-Trujillo JL, Omarrementeria CS, Llinares C. The impact of the design of learning spaces on attention and memory from a neuroarchitectural approach: A systematic review. Frontiers of Architectural Research. 2022;11(3):542-60. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.foar.2021.12.002
[47]Pereira T, Almeida PR, Cunha JP, Aguiar A. Heart rate variability metrics for fine-grained stress level assessment. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2017;148:71-80. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2017.06.018
[48]Marín-Morales J, Higuera-Trujillo JL, Guixeres J, Llinares C, Alcañiz M, Valenza G. Heart rate variability analysis for the assessment of immersive emotional arousal using virtual reality: Comparing real and virtual scenarios. PloS one. 2021;16(7):e0254098. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0254098
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,108 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,200 |
||