نوع مقاله : مقاله پژوهشی-شماره انگلیسی

نویسندگان

• ریحانه رئیسی
• کاوه فتاحی
• سید محمد حسین ذاکری
• سارا دانشمند

دانشکده هنرومعماری، دانشگاه شیراز،شیراز، ایران

چکیده

پیشینه و اهداف: محیط یادگیری به هر گونه محیطی اطلاق می شود که فرایند یادگیری در آن اتفاق می افتد. در سال های 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، زمینه ای 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

COPYRIGHTS 
© 2025 The Author(s).  This is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/)