Name: assessing the multiple dimensions of engagement to characterize learning: a neurophysiological perspective
Uploaded: 2015-07-01T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective at JoVE.com

The authors acknowledge the financial support of the Social Sciences and Humanities Research Council of Canada (SSHERC), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Fonds de Recherche Nature et Technologies du Qu&#233;bec (FQRNT) and Fonds de Recherche sur la Soci&#233;t&#233; et Culture du Qu&#233;bec (FQRSC).

Dit protocol kreeg een ethische certificaat van het Comité institutionnel de la recherche avec des eter humains (CIER) de l&#39;Université du Québec à Montréal (UQAM) dat werd onderschreven door HEC-Montreal voor de Tech3Lab onderzoeksfaciliteit. Het protocol beschrijft elk van de specifieke stappen die worden uitgevoerd in ons laboratorium omgeving en de toestellen. Hoewel de precieze software paden worden verstrekt aan de methodiek te verduidelijken, deze techniek is overdraagbaar en kan worden gerepliceerd met a...

<ol>
	<li>Fredricks, J. A., Blumenfeld, P. C., Paris, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=School+engagement:+Potential+of+the+concept,+state+of+the+evidence.">School engagement: Potential of the concept, state of the evidence.</a> Rev. Educ. Res. 74 (1), 59-109 (2004).</li><li>Clark, R. C., Mayer, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> E-learning and the Science of Instruction. , (2011).</li><li>Zhang, D., Zhou, L., Briggs, R. O., Nunamaker, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instructional+video+in+e-learning:+Assessing+the+impact+of+interactive+video+on+learning+effectiveness.">Instructional video in e-learning: Assessing the impact of interactive video on learning effectiveness.</a> Inform. Manage. 43 (1), 15-27 (2006).</li><li>Freeman, F. G., Mikulka, P. J., Prinzel, L. J., Scerbo, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+an+adaptive+automation+system+using+three+EEG+indices+with+a+visual+tracking+task.">Evaluation of an adaptive automation system using three EEG indices with a visual tracking task.</a> Biol. Psychol. 50, 61-76 (1999).</li><li>Glimcher, P., Rustichini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroeconomics:+The+consilience+of+brain+and+decision.">Neuroeconomics: The consilience of brain and decision.</a> Science. 306 (5695), 447-452 (2004).</li><li>Lieberman, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+Cognitive+neuroscience:+A+review+of+core+processes.">Social Cognitive neuroscience: A review of core processes.</a> Annu. Rev. Physiol. 58, 259-289 (2007).</li><li>Pope, A. T., Bogart, E. H., Bartolome, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocybernetic+system+evaluates+indices+of+operator+engagement+in+automated+task.">Biocybernetic system evaluates indices of operator engagement in automated task.</a> Biol. Psychol. 40 (1-2), 187-195 (1995).</li><li>Mandryk, R., Inkpen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+indicators+for+the+evaluation+of+co-located+collaborative+play.">Physiological indicators for the evaluation of co-located collaborative play.</a> , (2004).</li><li>Allaire-Duquette, G., Charland, P., Riopel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=At+the+very+root+of+the+development+of+interest:+Using+human+body+contexts+to+improve+women&#8217;s+emotional+engagement+in+introductory+physics.">At the very root of the development of interest: Using human body contexts to improve women&#8217;s emotional engagement in introductory physics.</a> Eur. J. Phy. Ed. 5 (2), 31-48 (2014).</li><li>Bradley, M. M., Lang, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+emotion:+The+self-assessment+manikin+and+the+semantic+differential.">Measuring emotion: The self-assessment manikin and the semantic differential.</a> J. Behav. Ther. Exp. Psy. 25 (1), 49-59 (1994).</li><li>Lang, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emotion+probe:+Studies+of+motivation+and+attention.">The emotion probe: Studies of motivation and attention.</a> Am. Psychol. 50 (5), 372-385 (1995).</li><li>Ekman, P., Felt Friesen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=false,+and+miserable+smiles.">false, and miserable smiles.</a> J. Nonverbal Behav. 6 (4), 238-252 (1982).</li><li>Van Kuilenburg, H., Den Uyl, M. J., Isra&#235;l, M. L., Ivan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+face+and+gesture+analysis.">Advances in face and gesture analysis.</a> , 371-372 (2008).</li><li>Cacioppo, J., Tassinary, L. G., Berntson, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Psychophysiology. , (2007).</li><li>Lubar, J. F., Swartwood, M. O., Swartwood, J. N., O&#8217;Donnell, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+effectiveness+of+EEG+neurofeedback+training+for+ADHD+in+a+clinical+setting+as+measured+by+changes+in+T.O.V.A.+scores,+behavioral+ratings,+and+WISC+R+performance.">Evaluation of the effectiveness of EEG neurofeedback training for ADHD in a clinical setting as measured by changes in T.O.V.A. scores, behavioral ratings, and WISC R performance.</a> Biofeedback Self-reg. 20 (1), (1995).</li><li>Mikulka, P. J., Freeman, F. G., Scerbo, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+a+biocybernetic+system+on+the+vigilance+decrement.">Effects of a biocybernetic system on the vigilance decrement.</a> Hum. factors. 44 (4), 654-664 (2002).</li><li>Freeman, F. G., Mikulka, P. J., Scerbo, M. W., Scott, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+evaluation+of+an+adaptive+automation+system+using+a+cognitive+vigilance+task.">An evaluation of an adaptive automation system using a cognitive vigilance task.</a> Biol. Psychol. 67 (3), 283-297 (2004).</li><li>Chaouachi, M., Chalfoun, P., Jraidi, I., Frasson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Affect+and+mental+engagement:+Toward+adaptability+for+intelligent+systems.">Affect and mental engagement: Toward adaptability for intelligent systems.</a> Proceedings of the Twenty-Third International Florida Artificial Intelligence Research Society Conference (FLAIRS 2010), Association for the Advancement of Artificial Intelligence. , 355-360 (2010).</li><li>Courtemanche, F., Ortiz de Guinea, A., Titah, R., Fredette, M., Labont&#233;-LeMoyne, &. #. 2. 0. 1. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision+is+in+the+eye+of+the+beholder:+Application+of+eye+fixation-related+potentials+to+information+systems+research.">Precision is in the eye of the beholder: Application of eye fixation-related potentials to information systems research.</a> J. Assoc. Inf. Syst. 15 (10), 651-678 (2014).</li><li>Courtemanche, F., Ortiz de Guinea, A., Titah, R., Fredette, M., Labont&#233;-Lemoyne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applying+eye+fixation-related+potentials+to+information+systems+research:+Demonstration+of+the+method+during+natural+IS+use+and+guidelines+for+research.">Applying eye fixation-related potentials to information systems research: Demonstration of the method during natural IS use and guidelines for research.</a> J. Assoc. Inf. Syst. 15 (10), (2014).</li><li>Courtemanche, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Un outil d&#8217;&#233;valuation neurocognitive des interactions humain-machine Doctoral thesis. , (2014).</li><li>Charland, P., L&#233;ger, P. M., Mercier, J., Skelling-Desmeules, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+multiple+dimensions+of+learner+engagement+during+science+problem+solving+using+psychophysiological+and+behavioral+measures.">Assessing multiple dimensions of learner engagement during science problem solving using psychophysiological and behavioral measures.</a> , (2014).</li><li>Venables, P. H., Christie, M. J., Martin, I., Venables, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodermal+activity.">Electrodermal activity.</a> Techniques in Psychophysiology. , 3-67 (1980).</li><li>Boucsein, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrodermal Activity. , (2012).</li><li>Sarlo, M., Palomba, D., Buodo, G. M., Minghetti, R., Stegagno, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+pressure+changes+highlight+gender+differences+in+emotional+reactivity+to+arousing+pictures.">Blood pressure changes highlight gender differences in emotional reactivity to arousing pictures.</a> Biol. Psychol. 70 (3), 188-196 (2005).</li><li>Martens, R. L., Gulikers, J., Bastiaens, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+intrinsic+motivation+on+e-learning+in+authentic+computer+tasks.">The impact of intrinsic motivation on e-learning in authentic computer tasks.</a> J. Comput. Assist. Lear. 20 (5), 368-376 (2004).</li></ol>

In termen van de kritische stappen in het protocol, moet het eerst worden opgemerkt dat de kwaliteit van de gegevens is altijd de belangrijkste focus voor neurofysiologische verzameling technieken. In deze methodologie, moet onderzoek assistenten bijzondere aandacht besteden aan het instrueren van de onderwerpen hoofdbewegingen die zal interfereren met Valence controle (verliezen juiste gezicht hoek voor de camera) of het genereren myographic artefacten in het EEG te minimaliseren. Anderzijds dient een evenwicht te houd...

Engagement speelt een cruciale rol in het leren. Voor Clark en Mayer 2, &quot;al het leren vereist betrokkenheid,&quot; ongeacht de levering media. Zhang et al. 3 ook gesuggereerd dat de toegenomen betrokkenheid van de student leerresultaten, zoals het oplossen van problemen en kritisch denken vaardigheden kunnen verbeteren. Het definiëren van betrokkenheid blijft een uitdaging. In hun literatuuronderzoek, Fredricks, Blumenfeld en Parijs 1 gedefinieerd betrokkenheid door zijn veelzijdige karakter: &quot;Behavioural betrokkenheid is gebaseerd op het idee van participatie; het omvat betrokkenheid bij de academische en sociale of buitenschoolse activiteiten. (...) Emotionele betrokkenheid omvat positieve en negatieve reacties op leraren, klasgenoten, academici, en de school en wordt verondersteld om de banden op een object en invloed bereidheid om het werk te doen maken. Tot slot, cognitieve betrokkenheid is gebaseerd op het idee van mentale investeringen; het bevat bedachtzaamheid en de bereidheid om de inspanning nec oefenendig om complexe ideeën en meester moeilijke vaardigheden te begrijpen. &quot; Fredricks, Blumenfeld en Parijs 1 beweerde ook dat een focus op het gedrag, emotie en cognitie, binnen het concept van betrokkenheid, kan een rijkere karakterisering van leren te bieden. Deze auteurs erop gewezen dat een robuust lichaam van het onderzoek richt zich op elk onderdeel van de opdracht afzonderlijk, maar deze onderdelen waren niet onderzocht in combinatie. Zij hebben ook geconstateerd dat er weinig informatie beschikbaar is over de interacties tussen de dimensies en dat er meer studies zouden kunnen bijdragen tot de planning fijn afgestemd onderwijs interventies. Als een stap in die richting, dit artikel beschrijft een onderzoeksmethode die werd ontwikkeld voor het verzamelen en tijdens het leren taken kwantitatieve en kwalitatieve gegevens, synchroon, op gedrags-, emotionele en cognitieve betrokkenheid te analyseren. Brengen de Neurowetenschappen in Education BehavIOR, en bijgevolg gedragsmatige betrokkenheid, is al lange tijd de centrale focus van de studies in het onderwijs: onderzoek ontwerpen vooral gericht op veranderingen in de kennis en het gedrag dat over lange periodes, tussen pre- en post-testen, en dan met intervallen van uren, weken , maanden of jaren. Onderscheid te maken tussen gedrags-, emotionele en cognitieve betrokkenheid blijft een uitdaging, omdat de laatste twee dimensies zijn niet systematisch waarneembaar extern. Cognitie en emoties moet ofwel worden afgeleid uit waarnemingen of getoetst met zelf-verslag maatregelen. Uit een extern oogpunt blijft het moeilijk om te bepalen of de studenten proberen te krijgen hun werk zo snel mogelijk of met behulp van deep-level learning strategieën om een ​​specifieke inhoud knie gedaan. In feite, Fredricks, Blumenfeld en Parijs 1 waren niet in staat om gepubliceerde studies met behulp van directe, objectieve metingen van cognitieve betrokkenheid te vinden. Recente technologische ontwikkelingen inhet gebied van neurowetenschappen hebben nieuwe mogelijkheden voor onderzoek in het onderwijs gemaakt. Nieuwe methoden van dataverzameling en analyse algoritmes ontwikkeld op het gebied van neuro ergonomie lijken veelbelovend voor de kwalitatieve en kwantitatieve studies tijdens leertaken. Andere disciplines, zoals economie, psychologie, marketing, en ergonomie, zijn met behulp van neurofysiologische metingen om cognitieve betrokkenheid beoordelen voor bepaalde tijd 4-8. Neurofysiologische maatregelen, in combinatie met een efficiënte analyse algoritmes, mogelijk maken om een ​​fenomeen te bestuderen, zonder te verstoren. Door hun aard, zelfrapportage vragenlijsten los studenten van leren. Neurofysiologische maatregelen toestaan ​​onderzoek ontwerpen om in meer authentieke leeromgevingen worden uitgevoerd. Deze tools omvatten apparatuur om de hartslag te controleren, ademhaling, bloeddruk, lichaamstemperatuur, pupil diameter, elektrodermale activiteit, elektro-encefalogram (EEG), enz. <strong&gt; Gathering gesynchroniseerde gegevens op Behavioral, emotionele en cognitieve Engagement Als vertegenwoordiger resultaten na het gebruik van dit protocol, zal deze paper gedeeltelijke resultaten van een studie waarin leerlingen moesten lossen, op een computerscherm, tien problemen in mechanische natuurkunde presenteren. Deze problemen werden ontwikkeld in eerdere werk 9. Neurofysiologische gegevens werden verzameld, terwijl de leerlingen waren het oplossen van de problemen en ontspannen tijdens een 45 s pauze, met hun ogen dicht, na elk probleem. Zoals hierboven vermeld, behavioral aangrijping data bestaan ​​uit software interacties (muisbewegingen en klikken), ogen blik, prestaties en antwoorden op vragen die door een lerende interactie met het systeem tijdens het volbrengen van de taak 1. An eye-tracking-systeem werd gebruikt om software interacties en ogen blik verzamelen. Prestatiegegevens (tijd om een ​​probleem op te lossen, juistheid van de antwoorden) werden verzameld op eenenquête website die werd gebruikt om de belasting afgestemd. Deze website werd ook gebruikt om zelfrapportage data verzameld met een vragenlijst aangepast van Bradley en Lang 10 te verzamelen. Emotionele betrokkenheid impliceert karakterisering van emoties. Volgens Lang 11, zijn emoties gekarakteriseerd in termen van Valence (aangenaam / onaangenaam) en arousal (rust / gewekt). Emotionele betrokkenheid gegevens werden dienovereenkomstig verzameld, met behulp van automatische gezicht emotie herkenning software die emotionele valentie en een elektrodermale activiteit encoder / sensor voor opwinding 12,13 kwantificeert. Elektrodermale activiteit (EDA) verwijst naar de opgenomen elektrische weerstand tussen twee elektroden bij een zwakke elektrische stroom gestaag gevoerd daartussen. Cacioppo, Tassinary en Berntson 14 toonde aan dat de weerstand opgenomen is afhankelijk van de opwinding van het onderwerp. Zo psychofysiologische gegevens, zoals valentie of opwinding, worden beschouwd als correlaten van emotionele betrokkenheid. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Tot slot, cognitieve betrokkenheid gegevens worden verzameld door middel van elektro-encefalogram (EEG). EEG maatregelen, de hoofdhuid, de gesynchroniseerde elektrische activiteit van groepen van neuronen in de hersenen. Elektrische signalen die uit de hoofdhuid vaak oscillerende en samengesteld uit frequentiecomponenten. Volgens afspraak worden deze frequenties gegroepeerd in sequenties, zogenaamde bands. Bijvoorbeeld, alfa, beta en theta bands staan ​​centraal in het onderzoek. Volgens neurowetenschappelijke studies 14, deze banden weerspiegelen verschillende cognitieve verwerking vaardigheden in specifieke gebieden van de hersenen. De analyse van de spectrale vermogensdichtheid (PSD) van specifieke frequenties in combinatie met tal van studies 7,15 alertheid en aandacht, stelt onderzoekers cognitieve aangrijping kwantificeren tijdens een taak. Zoals Mikulka et al. 16 is opgemerkt, heeft onderzoek aangetoond een directe relatie tussen bèta-activiteit en cognitieve alertheid en een indirecte relatie tussen alfa eend theta-activiteit en alertheid. Zo Pope, Bogart en Bartolemé 7 ontwikkelde een engagement index die de PSD van de drie bands berekent: beta / (alfa + theta). Deze verhouding werd gevalideerd in andere studies op betrokkenheid 16,17,18. Om cognitieve aangrijping te karakteriseren tijd, een snelle Fourier transformatie (FFT) converteert het EEG signaal van elke actieve plaats (F3, F4, O1, O2) in een vermogensspectrum. Het EEG aangrijping index op tijdstip T wordt berekend door het gemiddelde van elke opdracht verhouding binnen 20 seconden schuifraam voorgaande tijd T. Deze procedure wordt herhaald om de tweede en nieuw schuifraam wordt gebruikt om de index te werken. Aangezien het doel van deze methode is een rijke analyse van de verschillende dimensies van aangrijping, gegevenssynchronisatie cruciaal. Zoals Leger et al. 19 herinneren lezers, fabrikanten van apparatuur raden het gebruik van slechts één computer per meetinstrument om hun gespecificeerde precisie le garanderenvel. Dus, als er meerdere computers worden gebruikt, synchronisatie tussen opname computers wordt een cruciale stap. De opnames kunnen niet allemaal worden gestart op exact hetzelfde moment, en elke datastroom heeft zijn bepaalde termijn (bijvoorbeeld sec 0 van eye-tracking ≠ sec 0 van EEG of fysiologische data). Dit is uiterst belangrijk: desynchronisatie tussen gegevensstromen verstaan ​​fouten in de kwantificering van elke dimensie engagement. Er zijn verschillende manieren van het synchroniseren van gelijktijdige fysiologische en gedrags-opnames. Deze methoden kunnen worden verdeeld in twee belangrijke benaderingen; directe en indirecte 20. De in onderstaande paragraaf protocol is gebaseerd op een indirecte benadering waarbij een extern apparaat, een syncbox, wordt gebruikt om de transistor-transistor logic (TTL) signalen naar alle controleapparaat (zie figuur 1). Zoals elk apparaat heeft een andere starttijd, worden de TTL markers opgenomen in de logbestanden met een relatieve<html> vertraging. Markeringen worden vervolgens gebruikt om de signalen te herschikken en dus zorgen voor een juiste synchronisatie na elke opname. Een gedragsanalyse softwareprogramma dat extern bestand integratie kan wordt gebruikt om opnieuw te synchroniseren de tijdlijn van elke datastroom en kwantitatieve en kwalitatieve analyse van elke dimensie van betrokkenheid uit te voeren. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/52627/52627fig1.jpg" /> Figuur 1. Architectuur van het Data Collection System. Het lab omgeving waarin gedragstherapie (eye tracking), emotionele (EDA en gezicht emotie) en cognitieve (EEG) betrokkenheid gegevens worden verzameld bevat een groot aantal computers. Dit roept een synchronisatie uitdaging voor gegevens die zijn verwezen op hun computer klokken. Om te kunnen alle gegevens op dezelfde referentietijd analyseren, het lab setup gaat om een ​​syncbox dat TTL signalen stuurt naar alle datastromen.nk &quot;&gt; Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken. Om de precisie van de methode in termen van synchronisatie te evalueren, werden 45 sec pauze voor elk van de mechanische fysische problemen geïntroduceerd. Tijdens deze pauzes, onderwerpen hadden om te ontspannen en om hun ogen te sluiten. De twee pupil oog stippen in eye-tracking onmiddellijk verdwijnen (gedrags engagement) en een onmiddellijke daling van de cognitieve engagement (EEG: Zoals gezien in andere studies 4,9,16,17,18, moeten deze pauzes aanzienlijke verschillen in de verzamelde signaal opwekken signaal) wordt waargenomen. Deze specifieke componenten van het signaal worden gebruikt om de algemene geldigheid van het synchronisatieproces te evalueren. De recente publicatie van artikelen die geheel of gedeeltelijk afhankelijk zijn van deze synchronisatie procedure, op het gebied van informatie-systemen 19, mens-machine interactie 21 en onderwijs 9, 22, levert het bewijs van de doeltreffendheid ervan.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>EGI GSN-32&#160;</td>
			<td>EGI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Dense array EEG</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Netstation v.5.0</td>
			<td>EGI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>EEG data collection software: EEG is collected with 32-electrode dense array electroencephalography (dEEG) geodesic sensor net using Netstation acquisition software and EGI amplifiers (Electrical Geodesics, Inc). The vertex (recording site Cz) is the reference electrode for recording. Impedance is kept below 50 k&#937; with a sampling rate of 250 Hz.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Facereader v.4</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Facial emotion recognition software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syncbox</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Syncbox start the co-registration of EEG and gaze data by sending a Transistor-Transistor Logic (TTL) signal to the EGI amplifier and a keystroke signal to the Tobii Studio v 3.2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Logitech C600&#160; Webcam</td>
			<td></td>
			<td>960-000396</td>
			<td>Webcam used to gather video data sent to mediarecorder and that will be analyzed in Facereader</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The Observer XT</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Integration and synchronization software: The Noldus Observer XT (Noldus Information Technology) is used to synchronize all behavioral, emotional and cognitive engagement data.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>On-Screen LED illumination</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Neon positioned on computer screen in order to correctly light the face of subjects</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MediaRecorder</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Video data collection software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tobii X60</td>
			<td>Tobii</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Collect eye-movement patterns :&#160; used to record subjects&#8217; eye movement patterns at 60Hz during the experiment.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tobii Studio v.3.2</td>
			<td>Tobii</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Eye-tracking data collection and analysis software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analyzer 2</td>
			<td>Brainvision</td>
			<td>n/a</td>
			<td>EEG signal processing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acqknowledge v.4.0</td>
			<td>Biopac</td>
			<td>ACK100M</td>
			<td>Physiological signal acquisition and processing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Control III germicide solution</td>
			<td>Maril Products.</td>
			<td>10002REVA-20002-1</td>
			<td>Disinfectant solution used with EEG helmets : recommended by EGI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Unipark</td>
			<td>QuestBack AG</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Online survey environment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing the multiple dimensions of engagement to characterize learning: a neurophysiological perspective

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: behavioral, emotional and cognitive. They observed that individual types of engagement had not been studied in conjunction, and little information was available about interactions or synergy between the dimensions; consequently, more studies would contribute to creating finely tuned teaching interventions. Benefiting from the recent technological advances in neurosciences, this paper presents a recently developed methodology to gather and synchronize data on multidimensional engagement during learning tasks. The technique involves the collection of (a) electroencephalography, (b) electrodermal, (c) eye-tracking, and (d) facial emotion recognition data on four different computers. This led to synchronization issues for data collected from multiple sources. Post synchronization in specialized integration software gives researchers a better understanding of the dynamics between the multiple dimensions of engagement. For curriculum developers, these data could provide informed guidelines for achieving better instruction/learning efficiency. This technique also opens up possibilities in the field of brain-computer interactions, where adaptive learning or assessment environments could be developed.

<html> Figuren 2 en 3 tonen schermafbeeldingen van het resultaat van de integratie en synchronisatie van gedrags-, emotionele en cognitieve betrokkenheid data in een gedragsanalyse softwaretoepassing. In beide figuren, de linkerhand sectie organiseert het onderzoek onderwerpen en het codeerschema. In het middendeel, een video (met rode stippen) geeft het subject ogen blik tijdens de taak. Gedragsmatige betrokkenheid van het onderwerp kan worden afgeleid op basis van wat hij / zij is op zoek naar tijdens ...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective at JoVE.com

Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective

This paper aims to describe the techniques involved in the collection and synchronization of the multiple dimensions (behavioral, affective and cognitive) of learners&#8217; engagement during a task.

Het beoordelen van de verschillende dimensies van Engagement te karakteriseren Learning: A Neurofysiologische Perspective

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling

Het beoordelen voorpoot Functie na Eenzijdige Baarmoederhalskanker SCI behulp Novel Taken: Limb Step-afwisseling, houdingsinstabiliteit en Pasta Handling

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority ...

The Use of the Puzzle Box as a Means of Assessing the Efficacy of Environmental Enrichment

Het gebruik van de Puzzle Box als een manier om te beoordelen van de werkzaamheid van Environmental Enrichment

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits.  Further, enrichment has been shown to successfully ...

Mindfulness in Motion (MIM): An Onsite Mindfulness Based Intervention (MBI) for Chronically High Stress Work Environments to Increase Resiliency and Work Engagement

Mindfulness in Motion MIM: An Onsite Mindfulness Based Intervention MBI for Chronically High Stress Work Environments to Increase Resiliency and Work Engagement

Mindfulness in Motion (MIM): Een Onsite Mindfulness Based Intervention (MBI) voor chronisch hoge Stress Work Environments aan Veerkracht en Work Engagement Verhoog

A pragmatic mindfulness intervention to benefit personnel working in chronically high-stress environments, delivered onsite during the workday, is timely ...

Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task

Kwantificeren Learning bij jonge kinderen: Tracking Been Acties Tijdens een Discovery-leertaak

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning ...

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Nervus Vagus Stimulatie als een Tool om plasticiteit te induceren in Pathways Relevant voor Extinction Learning

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze

Plaats en Response Leren in de Open-veld Toren Maze

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Met behulp van een Split-riem loopband te evalueren veralgemening van menselijke Locomotor aanpassing

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

The "Motor" in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

De "Motor" in impliciete Motor volgnummer leren: een voet-intensivering seriële reactie tijd taak

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that ...

Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies

Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies

Met behulp van de FishSim animatie Toolchain te onderzoeken vis gedrag: een Case-studie over de keuze van de partner-kopiëren In Sailfin Mollies

Over the last decade, employing computer animations for animal behavior research has increased due to its ability to non-invasively manipulate the ...

Modeling Verbal Behavior Deficits with the Stimulus Control Ratio Equation, SCoRE

Modellering van verbale gedrags tekorten met de stimulus Control ratio vergelijking, SCoRE

Verbal operant analyses are the extension of functional analysis technology to the field of verbal behavior, of particular relevance to autism spectrum ...