Name: eye-tracking technology and data-mining techniques used for a behavioral analysis of adults engaged in learning processes
Uploaded: 2021-06-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Eye-tracking Technology and Data-mining Techniques used for a Behavioral Analysis of Adults engaged in Learning Processes at JoVE.com

העבודה פותחה במסגרת הפרויקט "למידה עצמית ב SmartArt ארסמוס + חינוך למבוגרים" 2019-1-ES01-KA204-095615-מתאם 6, במימון הנציבות האירופית. הסרטון של שלב השלמת המשימה היה הסכמה מדעת מוקדמת של רוט ולאסקו סאיז. אנו מעריכים את השתתפותם של מורים ותלמידים בשלב יישום המשימה.

פרוטוקול זה בוצע בהתאם לתקנות הפרוצדורליות של הוועדה הביואתית של אוניברסיטת בורגוס (ספרד) nº Nº IR27/2019. לפני השתתפותם, המשתתפים היו מודעים לחלוטין למטרות המחקר וכולם סיפקו את הסכמתם מדעת. הם לא קיבלו שום פיצוי כספי על השתתפותם.
1. גיוס משתתפים
<ol><li>גייסו משתתפים מקרב קבוצת מבו?...

<ol>
	<li>van Marlen, T., van Wermeskerken, M., Jarodzka, H., van Gog, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+eye+movement+modeling+examples+in+problem+solving:+The+role+of+verbal+ambiguity+and+prior+knowledge.">Effectiveness of eye movement modeling examples in problem solving: The role of verbal ambiguity and prior knowledge.</a> Learning and Instruction. 58, 274-283 (2018).</li><li>Taub, M., Azevedo, R., Bradbury, A. E., Millar, G. C., Lester, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+sequence+mining+to+reveal+the+efficiency+in+scientific+reasoning+during+STEM+learning+with+a+game-based+learning+environment.">Using sequence mining to reveal the efficiency in scientific reasoning during STEM learning with a game-based learning environment.</a> Learning and Instruction. 54, 93-103 (2018).</li><li>Cloude, E. B., Taub, M., Lester, J., Azevedo, R., Isotani, S., Millan, E., Ogan, A., Hastings, P., McLaren, B., Luckin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Achievement+Goal+Orientation+on+Metacognitive+Process+Use+in+Game-Based+Learning.">The Role of Achievement Goal Orientation on Metacognitive Process Use in Game-Based Learning.</a> Artificial Intelligence in Education. , 36-40 (2019).</li><li>Azevedo, R., Ga&#353;evi&#263;, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyzing+Multimodal+Multichannel+Data+about+Self-Regulated+Learning+with+Advanced+Learning+Technologies:+Issues+and+Challenges.">Analyzing Multimodal Multichannel Data about Self-Regulated Learning with Advanced Learning Technologies: Issues and Challenges.</a> Computers in Human Behavior. 96, 207-210 (2019).</li><li>S&#225;iz-Manzanares, M. C., Rodr&#237;guez-Diez, J. J., Marticorena-S&#225;nchez, R., Zapar&#237;n-Y&#225;&#241;ez, M. J., Cerezo-Men&#233;ndez, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lifelong+learning+from+sustainable+education:+An+analysis+with+eye+tracking+and+data+mining+techniques.">Lifelong learning from sustainable education: An analysis with eye tracking and data mining techniques.</a> Sustainability. 12 (5), 2-18 (2020).</li><li>Alemdag, E., Cagiltay, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+review+of+eye+tracking+research+on+multimedia+learning.">A systematic review of eye tracking research on multimedia learning.</a> Computers &amp; Education. 125, 413-428 (2018).</li><li>Ho, H. N. J., Tsai, M. -. J., Wang, C. -. Y., Tsai, C. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prior+knowledge+and+online+inquiry-based+science+reading:+evidence+from+eye+tracking.">Prior knowledge and online inquiry-based science reading: evidence from eye tracking.</a> International Journal of Science and Mathematics Education. 12, 525-554 (2014).</li><li>Catrysse, L., Gijbels, D., Donche, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=It+is+not+only+about+the+depth+of+processing:+What+if+eye+am+not+interested+in+the+text.">It is not only about the depth of processing: What if eye am not interested in the text.</a> Learning and Instruction. 58, 284-294 (2018).</li><li>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=Using+multimedia+for+e-learning.">Using multimedia for e-learning.</a> Journal of Computer Assisted Learning. 33 (5), 403-423 (2017).</li><li>Prokop, M., Pila&#345;, L., Tich&#225;, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+think-aloud+on+eye-tracking:+A+comparison+of+concurrent+and+retrospective+think-aloud+for+research+on+decision-making+in+the+game+environment.">Impact of think-aloud on eye-tracking: A comparison of concurrent and retrospective think-aloud for research on decision-making in the game environment.</a> Sensors. 20 (10), (2020).</li><li>DuMouchel, W., Abello, J., Pardalos, P. M., Resende, M. G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Data+Squashing:+Constructing+Summary+Data+Sets.">Data Squashing: Constructing Summary Data Sets.</a> Handbook of Massive Data Sets. , 579-591 (2002).</li><li>Stull, A. T., Fiorella, L., 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=An+eye-tracking+analysis+of+instructor+presence+in+video+lectures.">An eye-tracking analysis of instructor presence in video lectures.</a> Computers in Human Behavior. 88, 263-272 (2018).</li><li>K&#246;nig, S. D., Buffalo, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+nonparametric+method+for+detecting+fixations+and+saccades+using+cluster+analysis:+Removing+the+need+for+arbitrary+thresholds.">A nonparametric method for detecting fixations and saccades using cluster analysis: Removing the need for arbitrary thresholds.</a> Journal of Neuroscience Methods. 30 (227), 121-131 (2014).</li><li>Maltz, M., Shinar, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+Movements+of+Younger+and+Older+Drivers.">Eye Movements of Younger and Older Drivers.</a> Human Factors. 41 (1), 15-25 (1999).</li><li>Burch, M., Kull, A., Weiskopf, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AOI+rivers+for+visualizing+dynamic+eye+gaze+frequencies.">AOI rivers for visualizing dynamic eye gaze frequencies.</a> Computer Graphics Forum. 32 (3), 281-290 (2013).</li><li>Dzeng, R. -. J., Lin, C. -. T., Fang, Y. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+eye-tracker+to+compare+search+patterns+between+experienced+and+novice+workers+for+site+hazard+identification.">Using eye-tracker to compare search patterns between experienced and novice workers for site hazard identification.</a> Safety Science. 82, 56-67 (2016).</li><li>Kurzhals, K., Weiskopf, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Space-time+visual+analytics+of+eye-tracking+data+for+dynamic+stimuli.">Space-time visual analytics of eye-tracking data for dynamic stimuli.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 19 (12), 2129-2138 (2013).</li><li>Sharafi, Z., Soh, Z., Gu&#233;h&#233;neuc, Y. -. 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+systematic+literature+review+on+the+usage+of+eye-tracking+in+software+engineering.">A systematic literature review on the usage of eye-tracking in software engineering.</a> Information and Software Technology. 67, 79-107 (2015).</li><li>Dalrymple, K. A., Jiang, M., Zhao, Q., Elison, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Machine+learning+accurately+classifies+age+of+toddlers+based+on+eye+tracking.">Machine learning accurately classifies age of toddlers based on eye tracking.</a> Scientific Reports. 9 (1), 6255 (2019).</li><li>Seifert, L., Cordier, R., Orth, D., Courtine, Y., Croft, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+route+previewing+strategies+on+climbing+fluency+and+exploratory+movements.">Role of route previewing strategies on climbing fluency and exploratory movements.</a> PLoS One. 12 (4), 1-22 (2017).</li><li>Takeuchi, H., Habuchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quantitative+method+for+analyzing+scan+path+data+obtained+by+eye+tracker.">A quantitative method for analyzing scan path data obtained by eye tracker.</a> IEEE Symposium on Computational Intelligence and Data Mining, CIDM 2007. , 283-286 (2007).</li><li>Takeuchi, H., Matsuda, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scan-path+analysis+by+the+string-edit+method+considering+fixation+duration.">Scan-path analysis by the string-edit method considering fixation duration.</a> 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and 13th International Symposium on Advanced Intelligence Systems, SCIS/ISIS 2012. , 1724-1728 (2012).</li><li>S&#225;iz, M. C., Marticorena, R., Anaiz, &. #. 1. 9. 3. ;., Zapara&#237;n, M. J., Peralbo, M., Risso, A., Barca, A., Duarte, B., Almeda, L., Brenlla, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Task+analysis+with+eye+tracking+technology.+srl+at+Smartart.">Task analysis with eye tracking technology. srl at Smartart.</a> II Congress of the International Scientific Association of Psychopedagogy Proceedings. , 4093-4104 (2019).</li><li>Khedher, A. B., 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=Tracking+Students'+Analytical+Reasoning+Using+Visual+Scan+Paths.">Tracking Students' Analytical Reasoning Using Visual Scan Paths.</a> IEEE 17th International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT). , 53-54 (2017).</li><li>Xia, C., Han, J., Qi, F., Shi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+Human+Saccadic+Scanpaths+Based+on+Iterative+Representation+Learning.">Predicting Human Saccadic Scanpaths Based on Iterative Representation Learning.</a> IEEE Trans Image Process. 8 (7), 3502-3515 (2019).</li><li>Cerezo, R., Fern&#225;ndez, E., G&#243;mez, C., S&#225;nchez-Santill&#225;n, M., Taub, M., Azevedo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal+Protocol+for+Assessing+Metacognition+and+Self-Regulation+in+Adults+with+Learning+Difficulties.">Multimodal Protocol for Assessing Metacognition and Self-Regulation in Adults with Learning Difficulties.</a> Journal of Visualized Experiments. , e60331 (2020).</li><li>Scherer, R., Siddiq, F., Tondeur, 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+technology+acceptance+model+(TAM):+A+meta-analytic+structural+equation+modeling+approach+to+explaining+teachers'+adoption+of+digital+technology+in+education.">The technology acceptance model (TAM): A meta-analytic structural equation modeling approach to explaining teachers' adoption of digital technology in education.</a> Computers &amp; Education. 128 (0317), 13-35 (2019).</li><li>Bruder, C., Ei&#223;feldt, H., Maschke, P., Hasse, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+monitoring+between+experts+and+novices.">Differences in monitoring between experts and novices.</a> Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. 57 (1), 295-298 (2013).</li><li>Azevedo, R., Ga&#353;evi&#263;, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyzing+Multimodal+Multichannel+Data+about+Self-Regulated+Learning+with+Advanced+Learning+Technologies:+Issues+and+Challenges.">Analyzing Multimodal Multichannel Data about Self-Regulated Learning with Advanced Learning Technologies: Issues and Challenges.</a> Computers in Human Behavior. 96, 207-210 (2019).</li><li>Taub, M., Azevedo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+Does+Prior+Knowledge+Influence+Eye+Fixations+and+Sequences+of+Cognitive+and+Metacognitive+SRL+Processes+during+Learning+with+an+Intelligent+Tutoring+System.">How Does Prior Knowledge Influence Eye Fixations and Sequences of Cognitive and Metacognitive SRL Processes during Learning with an Intelligent Tutoring System.</a> International Journal of Artificial Intelligence in Education. 29 (1), 1-28 (2019).</li><li>IBM Corp. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> SPSS Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) (Version 24). , (2016).</li><li>. Orange Software Package Available from: <a target="_blank" href="https://orange.biolab.si/docs/">https://orange.biolab.si/docs/</a> (2020)</li></ol>

תוצאות המחקר הצביעו על כך שמשך הקיבעון הממוצע על הגירויים הרלוונטיים היה ארוך יותר בקרב משתתפים בעלי ידע קודם. כמו כן, מוקד תשומת הלב בקבוצה זו הוא על נקודות האמצע של מידע (פרוקסימלי ודיסטלי)7. תוצאות מחקר זה חשפו הבדלים באופן שבו המשתתפים עיבדו את המידע. יתר על כן, העיבוד שלהם ל...

מתודולוגיית מעקב אחר העיניים החלה על ניתוח התנהגותי בלמידה מתודולוגיית מעקב אחר העיניים, בין שימושים פונקציונליים אחרים, מוחלת על חקר ההתנהגות האנושית, במיוחד במהלך פתרון המשימה. טכניקה זו מאפשרת ניטור וניתוח במהלך השלמת משימות למידה1. באופן ספציפי, ניתן ללמוד את רמות הקשב של התלמידים בנקודות שונות של תהליך הלמידה (התחלה, פיתוח וסיום) במקצועות שונים (היסטוריה, מתמטיקה, מדעים וכו ') תוך שימוש בטכנולוגיית מעקב אחר העיניים. בנוסף, אם המשימה כוללת שימוש בסרטונים עם קול המנחה את תהליך הלמידה, למידה מווסתת עצמית (SRL) מתאפשרת. לכן, היישום של טכנולוגיית מעקב אחר העיניים בניתוח של משימות אשר SRL (הכוללים את השימוש בסרטונים) מוצע כמשאב משמעותי כדי להבין כיצד הלמידה מפותחת2,3,4. שילוב זה גם אומר כי ההבדלים בין שיטות הדרכה (עם או בלי SRL, וכו ') ניתן לבדוק עם סוגים שונים של תלמידים (עם או בלי ידע מוקדם, וכו ') 5. לעומת זאת, הצגת מידע רב ערוצי (הצגה בו זמנית של מידע שמיעתי וויזואלי, בין אם מילולי, כתוב או ציורי) יכולה להקל הן על ההקלטה והן על ניתוח המידע הרלוונטי לעומת הלא רלוונטי מהמשתנים הנ"ל6. תלמידים עם ידע מוקדם שנחשף לערוצי למידה מולטימדיה נראה ללמוד בצורה יעילה יותר מאשר אלה עם ידע מוקדם מעט או ללא ידע קודם. תלמידים עם רמות גבוהות של ידע מוקדם בנושא ישלבו מידע טקסטואלי וגרפי בצורה יעילה יותר7. פונקציונליות זו נצפתה בלמידה של טקסטים8 הכוללים תמונות9. טכנולוגיית מעקב אחר העיניים מציעה מידע על המקום שבו תשומת הלב ממוקדת ולכמה זמן. נתונים אלה נותנים תובנה על התפתחות תהליך למידה בצורה מדויקת יותר מאשר באמצעות התבוננות פשוטה של תהליך הרזולוציה במהלך השלמת משימה. כמו כן, הניתוח של אינדיקטורים אלה מקל על המחקר אם התלמיד מפתח למידה עמוקה או שטחית. יתר על כן, הקשר בין נתונים אלה לבין תוצאות הלמידה מקל על אימות המידע המתקבל עם טכנולוגיית מעקב אחר העיניים4,10. למעשה, טכניקה זו יחד עם SRL משמשים יותר ויותר בהשכלה גבוהה ובחינוך למבוגרים11 סביבות למידה, הן על מוסדר והן על קורסים שאינם מוסדרים12.
טכנולוגיית מעקב אחר העיניים מציעה מדדים שונים: מרחק, מהירות, תאוצה, צפיפות, פיזור, מהירות זוויתית, מעברים בין תחומי עניין (AOI), סדר רציף של AOI, ביקורים בקיבעון, סקאדות, נתיב סריקה ופרמטרים של מפת חום. עם זאת, הפרשנות של נתונים אלה מורכבת ומחייבת שימוש בפיקוח (רגרסיה, עצי החלטה וכו') ותוקפים ללא השגחה (טכניקות אשכול k-means וכו') 13,14 טכניקות כריית נתונים. ניתן ליישם מדדים אלה לניטור אופן הפעולה של אותו נושא לאורך זמן או להשוואה בין מספר נושאים והביצועים שלהם עם אותה משימה15, על ידי ניתוח ההבדל בין משתתפים עם ידע קודם לעומת לא ידע קודם16. מחקר שנערך לאחרונה11,17 גילה כי חניכים טירון להתקבע זמן רב יותר על הגירויים (כלומר, יש תדירות קיבעון גדולה יותר בעוד דפוסי נתיב סריקה דומים נרשמים). משך הקיבעון הממוצע היה ארוך יותר עבור מומחים מאשר עבור טירונים. המומחים הציגו את מוקד תשומת הלב שלהם על נקודות האמצע של המידע (קרוב ומרכזי), הבדלים שניתן לראות גם בנקודות ההדמיה בתוך AOI על מפות החום.
פרשנות מדדים במעקב אחר העיניים מחקריםאחרונים 18 הראו כי רכישת מידע קשורה למספר קיבעון העין על הגירויים. מדד חשוב נוסף הוא ה-saccade, המוגדר כתנועה מהירה ופתאומית של קיבעון עם מרווח של [10 אלפיות השנייה, 100 אלפיות השנייה]. שרפי ואח ' (2015)18 מצאו הבדלים במספר הסאקאדות, בהתאם לשלב קידוד המידע של התלמיד. פרמטר רלוונטי נוסף הוא נתיב הסריקה, מדד הלוכד את הסדר הכרונולוגי של השלבים שהמשתתף מבצע לפתרון משימת הלמידה בתוך AOI שהוגדר על ידי החוקר18. באופן דומה, ניתן להשתמש בטכנולוגיית מעקב אחר העיניים כדי לחזות את רמת ההבנה של המשתתף, שנראית קשורה למספר הקיבעון. מחקרים שנעשו לאחרונה הצביעו על כך שהשונות בהתנהגות המבט נקבעת על-ידי מאפייני התמונה (מיקום, עוצמה, צבע וכיוון), ההוראות לביצוע המשימה וסוג עיבוד המידע (סגנון הלמידה) של המשתתף. הבדלים אלה מזוהים על ידי ניתוח האינטראקציה של התלמיד עם AOI19 שונה. ניתן להשתמש בטכניקות כמותיות20 (ניתוח תדירות) ו/או איכותיות או דינמיות21 (נתיב סריקה) כדי לנתח את הנתונים שנאספו מהמדדים השונים. הטכניקות הקיימות מנותחות בטכניקות סטטיסטיות מסורתיות (ניתוח תדירות, הפרש ממוצע, הפרשי שונות וכו ') והן מנותחות בטכניקות למידת מכונה (מרחקים אוקלידיים עם שיטות עריכתמחרוזות 21,22וקיבוץ באשכולות17). היישום של טכניקות אלה מקל על קיבוץ באשכולות, על ידי התחשבות במאפיינים שונים של הנושאים. מחקר אחד17 מצא כי ככל שהסטודנט מומחה יותר, כך אסטרטגיית עיבוד המידע המרחבית והטמפורלית היעילה יותר מיושמת. טבלה תיאורית של פרמטרי המדידה ששימשו במחקר זה ניתן להתייעץ להלן בטבלה 1.
טבלה 1: רוב הפרמטרים הייצוגיים שניתן להשיג בטכניקת מעקב העיניים, המותאמים מסאיז, זפאריין, מרטיקורנה ולסקו (2019). 20   <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62103/Copia%20de%20JoVE_Table_1.xls" target="_blank">לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.</a>
יישום מתודולוגיית המעקב אחר העיניים לחקר תהליך הלמידה השימוש בהתקדמות הטכנולוגית ובטכניקות ניתוח הנתונים המתוארות לעיל5 יוסיף דיוק רב יותר לניתוח התנהגותי של הלומדים במהלך פתרון בעיות בשלבים השונים של עיבוד מידע (ייזום משימות, עיבוד מידע ופתרון משימות). כל זה יאפשר ניתוח התנהגותי אישי, אשר בתורו יאפשר קיבוץ של תלמידים עם מאפיינים דומים24. כמו כן, טכניקות חיזוי (עצי החלטה, טכניקות רגרסיה וכו ') 25 ניתן להחיל על למידה, הקשורים הן למספר הקיבעון והן לתוצאות פתרון המשימה של כל תלמיד. פונקציונליות זו היא התקדמות חשובה מאוד בידע על האופן שבו כל תלמיד לומד ועל ההצעה של תוכניות למידה מותאמות אישית בתוך קבוצות שונות (אנשים עם או בלי קשיי למידה26). לכן, השימוש בטכניקה זו יתרום להשגת התאמה אישית ואופטימיזציה של למידה27. יש להבין למידה לכל החיים כמעגל של שיפור מתמשך, שכן הידע של החברה מתקדם ומתקדם ללא הרף. הפסיכולוגיה האבולוציונית מצביעה על כך שכישורי הרזולוציה והיעילות בעיבוד מידע יורדים עם הגיל. באופן ספציפי, תדירות saccade, משרעת, ומהירות של תנועות עיניים בקרב מבוגרים נמצאו לרדת עם הגיל. בנוסף, בגילאים מבוגרים יותר, תשומת הלב מתמקדת באזורים הנמוכים יותר של סצינות חזותיות, הקשורות לגירעונות בזיכרון העבודה14. עם זאת, ההפעלה גדלה באזורים הקדמיים והקדם-פרונטליים בגיל מבוגר יותר, מה שנראה כפצה על גירעונות אלה בפתרון משימות. היבט זה כולל את רמת הידע הקודם ואת אסטרטגיות הפיצוי הקוגניטיבי שהנושא יכול ליישם. משתתפים מנוסים לומדים בצורה יעילה יותר, שכן הם מנהלים את תשומת הלב בצורה יעילה יותר, בשל היישום של תהליכי פיקוח אוטומטיים28. בנוסף, אם המידע שיש ללמוד מוענק באמצעות טכניקות SRL, הליקויים הנ"ל הם הקלה17. השימוש בטכניקות כאלה פירושו כי דפוסי מעקב חזותי דומים מאוד, הן בנושאים ללא ידע מוקדם והן בנושאים עם ידע מוקדם7.
לסיכום, ניתוח נתונים רב-ערוציים על SRL המתקבלים עם שימוש בטכנולוגיות למידה מתקדמות (מעקב אחר העיניים) הוא המפתח להבנת האינטראקציה בין תהליכים קוגניטיביים, מטא-קוגניטיביים ומוטיבציוניים, והשפעתם על למידה29. לתוצאות ולחקר ההבדלים בלמידה יש השלכות על עיצוב חומרי למידה ומערכות לימוד חכמות, שתיהן יאפשרו למידה מותאמת אישית שעשויה להיות יעילה ומשביעות רצון יותר עבור התלמיד30.
במחקר זה נשאלו שתי שאלות חקירה: (1) האם יהיו הבדלים משמעותיים בתוצאות הלמידה ובפרמטרים של קיבעון עיני בין תלמידים למורים מומחים לעומת מורים שאינם מומחים בתולדות האמנות המבדילים תלמידים בעלי תארים רשמיים לעומת סטודנטים בעלי תארים לא רשמיים (אוניברסיטת ניסיון - חינוך מבוגרים)? ו-(2) האם אשכולות של כל משתתף עם תוצאות למידה ופרמטרים של קיבעון עיני חופפים לסוג המשתתפים (סטודנטים בעלי תארים רשמיים, סטודנטים בעלי תארים לא רשמיים (אוניברסיטת ניסיון - חינוך מבוגרים) ומורים)?

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>iViewer XTM</td>
			<td>iViewer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMI Experimenter Center 3.0</td>
			<td>SMI</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMI Be Gaze</td>
			<td>SMI</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

eye-tracking technology and data-mining techniques used for a behavioral analysis of adults engaged in learning processes

ניתוח התנהגותי של מבוגרים העוסקים במשימות למידה הוא אתגר מרכזי בתחום החינוך למבוגרים. כיום, בעולם של שינויים טכנולוגיים מתמשכים והתקדמות מדעית, יש צורך בלמידה וחינוך לכל החיים בסביבות חינוכיות פורמליות ולא פורמליות כאחד. בתגובה לאתגר זה, השימוש בטכנולוגיית מעקב עיניים וטכניקות כריית נתונים, בהתאמה, ללמידה מפוקחת (בעיקר חיזוי) בלתי מפוקחת (במיוחד ניתוח אשכולות), מספק שיטות לגילוי צורות למידה בקרב משתמשים ו/או לסיווג סגנונות הלמידה שלהם. במחקר זה מוצע פרוטוקול לחקר סגנונות למידה בקרב מבוגרים עם וללא ידע קודם בגילאים שונים (בני 18 עד 69) ובנקודות שונות לאורך כל תהליך הלמידה (התחלה וסוף). טכניקות ניתוח סטטיסטי של שונות פירושן שניתן לזהות הבדלים בין המשתתפים לפי סוג הלומד לבין ידע קודם של המשימה. כמו כן, השימוש בטכניקות קיבוץ באשכולות למידה ללא השגחה זורק אור על צורות למידה דומות בקרב המשתתפים בקבוצות שונות. כל הנתונים הללו יאפשרו הצעות מותאמות אישית מהמורה להצגת כל משימה בנקודות שונות בשרשרת עיבוד המידע. כמו כן יהיה קל יותר למורה להתאים את חומרי ההוראה לצרכי הלמידה של כל תלמיד או קבוצת תלמידים בעלי מאפיינים דומים.

36 המשתתפים שגויסו למחקר הנוכחי היו משלוש קבוצות של מבוגרים (סטודנטים מאוניברסיטת הניסיון, פרופסורים באוניברסיטאות וסטודנטים לתואר ראשון ושני) בגילאים הנעים בין 18 ל-69 שנים (לוח 2). הפרוטוקול נבדק במשך 20 חודשים באוניברסיטת בורגוס. את קווי המתאר של הפיתוח ניתן לראו?...

Watch this Scientific Journal Video about Eye-tracking Technology and Data-mining Techniques used for a Behavioral Analysis of Adults engaged in Learning Processes at JoVE.com

Eye-tracking Technology and Data-mining Techniques used for a Behavioral Analysis of Adults engaged in Learning Processes

אנו מציגים פרוטוקול לניתוח התנהגותי של מבוגרים (בגילאי 18 עד 70) העוסקים בתהליכי למידה, תוך ביצוע משימות המיועדות ללמידה עצמית (SRL). המשתתפים, מורים באוניברסיטה וסטודנטים, ומבוגרים מאוניברסיטת הניסיון, היו במעקב עם מכשירי מעקב אחר העיניים והנתונים נותחו בטכניקות כריית נתונים.

טכנולוגיה למעקב אחר העיניים וטכניקות כריית נתונים המשמשות לניתוח התנהגותי של מבוגרים העוסקים בתהליכי למידה

Behavioral analysis of adults engaged in learning tasks is a major challenge in the field of adult education. Nowadays, in a world of continuous ...

אנו מציגים פרוטוקול לניתוח התנהגותי של מבוגרים בני 15 עד 70 העוסקים בתהליכים שונים. ביצוע משימות שהוקצו ללמידה עצמית. המשתתפים, מורים באוניברסיטה וסטודנטים, ואחרים מאוניברסיטת הניסיון, היו במעקב עם מכשירי מעקב אחר העיניים והנתונים נותחו בטכניקות כריית נתונים.פרוטוקול זה בוצע בהתאם לתקנות הפרוצדורליות של הוועדה הביואתית של אוניברסיטת בורגוס, ספרד. במחקר זה, היו שתי שאלות חקירה לשאול. שאלת מחקר אחת, האם יהיו הבדלים משמעותיים בתוצאות הלמידה ובפרמטרים של קיבעון עיניים בין תלמידים למומחים לעומת מורים שאינם מומחים בתולדות האמנות, המבדילים בין תלמידים בעלי תארים רשמיים לעומת תלמידים בעלי תארים לא רשמיים, חינוך מבוגרים של אוניברסיטת הניסיון?ושאלת מחקר 2:האם אשכולות של כל משתתף עם תוצאות למידה ופרמטרים של קיבעון עיני עולים בקנה אחד עם סוג המשתתפים, סטודנטים עם תארים רשמיים, סטודנטים עם תארים לא רשמיים, אוניברסיטת ניסיון לחינוך מבוגרים ומורים? גיוס משתתפים. גייסו משתתפים מקרב קבוצת מבוגרים בשתי סביבות, סטודנטים ומורים, בני 18 עד 70 בסביבה של השכלה גבוהה, השכלה פורמלית ולא פורמלית.כלול משתתף עם ראייה ושמיעה רגילים או מתוקנים. אין לכלול משתתפים עם הפרעות נוירולוגיות, פסיכיאטריות ושינה, נכות הקשורה לצרכים חינוכיים מיוחדים, קשיים תפיסתיים, לקויי ראייה ושמיעה וליקויים קוגניטיביים. במחקר זה עבדנו במדגם סופי שהסתכם ב-39 משתתפים, שישה סטודנטים מאוניברסיטת הניסיון.משתתף אחד לא נכלל בקטגוריה של סטודנט מאוניברסיטת הניסיון בגלל קשיים חזותיים. 25 פרופסורים באוניברסיטאות בתחום מדעי הבריאות, הנדסה והיסטוריה ומורשת, ותשעה סטודנטים לתואר ראשון ושני בעקבות קורסים במדעי הבריאות, הנדסה והיסטוריה ומורשת. איסוף נתונים, קבלת הסכמה מדעת.לפני הבחינה, יש ליידע כל משתתף על מטרת המחקר ועל איסוף, טיפול ואחסון הנתונים שלו. ההסכם של כל משתתף ניתן על ידי חתימה על טופס ההסכמה מדעת. לאחר מכן, לפני תחילת המשימה, המראיין, מומחה בתחום, מעביר שאלון על שאלה על גיל, מין, עיסוק וידע מוקדם בנושא.במקרה זה, מקורם והתפתחותם ההיסטורית של המנזרים באירופה. הליך ניסיוני. כיול. הודע למשתתף כיצד פועלת טכנולוגיית מעקב העיניים וכיצד המידע ייאסף, יוקלט ויתויל.מוסבר למשתתף כי שולחן תקף דורש מיקום תקין. כדי לעשות זאת, המשתתף צריך לשבת במרחק מסוים, 45 עד 60 ס"מ מהצג. המרחק יהיה תלוי בגובה המשתתף, להוריד את הגובה, ככל שהמרחק קצר יותר.למשתתף נמסר כי סדרה של נקודות תופיע על הנקודה הקרדינלית של המסך, וכי בכל פעם שמופיעה נקודה, על המשתתף להתבונן בה בעיניו. קח את הגדרת הכיול. ביצוע משימת הלמידה.הסבר את תוכן המשימה למשתתף. משימת הלמידה מורכבת מהסבר על מקור המנזרים באירופה. המשימה מוצגת בקריינות וידאו באמצעות מתודולוגיית SRL.המידע מוצג בערוצים שמיעתיים וחזותיים, לרבות טקסט ותמונות כתובים. צפה בסרטון הווידאו. ביצוע התשבץ על פלטפורמה וירטואלית מבוססת Moodle.ניתוח נתונים. בחר את תחום העניין, AOI. AOIs מוגדרים בווידאו ומחולקים ל- AOIs המכילים מידע רלוונטי לעומת AOIs הכוללים מידע לא רלוונטי.חלץ את מסד הנתונים הקשור לפרמטרים עבור קיבועי AOIs. יבא את מסד הנתונים, כולל חבילת תוכנת עיבוד סטטיסטית, ובחר באפשרות נתח ולאחר מכן חלק, ולאחר מכן סווג, ואחריו את האפשרות K-Means Cluster. לאחר מכן בחר טבלה מוצלבת בחבילת התוכנה הסטטיסטית, לדוגמה SPSS, ואחריה האפשרות ANOVA, כדי לנתח את ההבדלים בין המשתתפים.בצע ניתוח תצוגה חזותית של הנתונים. לחלץ את הנתונים של הפרמטרים של סטטיסטיקה מפורטת ולעשות את הניתוח הסטטיסטי. הצעות למידה מותאמות אישית.בצע תוכנית התערבות לשיפור תוצאות הלמידה בקרב המשתתפים שזוהו בניתוח האשכולות בשל הציונים הנמוכים שלהם. תוצאות מייצגות. 36 משתתפים שגויסו למחקר הנוכחי היו משלוש קבוצות של סטודנטים בוגרים מאוניברסיטת הניסיון, מרצים באוניברסיטאות וסטודנטים לתואר ראשון ושני בגילאי 22 עד 69.הפרוטוקול נבדק במשך 20 חודשים באוניברסיטת בורגוס. הפרמטרים של מיקום המבט של הקיבעון נותחו. קבוצת הגברים והנשים בכל אחת מהקבוצות המשתתפות, סטודנטית מאוניברסיטת התנסות, מורה באוניברסיטה וסטודנטים לתארים מתקדמים ותואר שני, השלימה כל אחת את המשימה בדרכים שונות.לא נמצאו הבדלים משמעותיים באף אחד מהפרמטרים של הקיבעון, אך נרשמה מגמה של הבדלים בגודל אישון ממוצע Y, קיבעון וקוטר אישון ממוצע ופיזור קיבוע X, אם כי עם ערכי אפקט נמוכים. אז המפתח פירושו אשכולות הוחל כדי ללמוד אם היו קבוצות שונות בקבוצת המחקר הראשונית, ביחס לתוצאות הפרמטרים של מיקום קיבוע, ידע קודם, ותשבצים תוצאות. נמצאו שלושה אשכולות.כמו כן הוכנה טבלה קבוצתית בין ערכי האשכול של חברות בקבוצה שהוקצתה לכל משתתף ביחס לסוג הקטגוריה של משתתף, סטודנט מאוניברסיטת הניסיון, פרופסורים באוניברסיטה וסטודנטים באוניברסיטה. כל אחת מהן מציגה את מיקום המשתתפים באשכול ביחס לשלוש הקבוצות עבור הפרמטרים של מיקום הקיבעון. נמצאו הבדלים משמעותיים בהתאם לידע הרקע, משתנה במשך הסחה 1.ניתוח זמן הקלט, הדו-קרב והפלט עבור כל גירוי המוכנס לכל AOI. לפיכך ניתן להסיק כי הדרך להיכנס, להישאר ולצאת ב- AOIs השונים הייתה שונה בהתאם לקבוצת המשתתפים המשתנה במהלך השלב הראשוני של הגישה למידע. נמצאו גם הבדלים בפרמטרים הממוצעים של משך הקיבעון.קיבעונים ארוכים יותר מתייחסים למשתתפים המקדישים זמן רב יותר לניתוח ופירוש תוכן המידע בתוך AOIs השונים. Bonferroni פירושו מבחן שונה הוחל כדי להקים חברות בקבוצה, שבו נקבע כי הם היו בין הקבוצה אוניברסיטת ניסיון סטודנטים לבין הקבוצה של פרופסורים באוניברסיטה. האמצעים היו גבוהים יותר מקבוצה אחת, סטודנטים מאוניברסיטת ניסיון, שבה המשתתפים מבלים יותר זמן בניתוח ופירוש ה- AOIs במהלך שלב הזנת הנתונים.בהתבסס על התוצאה שנמצאה במחקר זה, הפיתוח של תוכנית למידה מותאמת אישית הוצע כדי לשפר את תוצאות הלמידה של פתרון המשימות. במחקר זה, התכנית תתמקד בחיזוק הקונספט עליו עבדו בסרטון, שעבורו תינתן הרחבה ומפרט של המושגים. התוצאות המתקבלות בניתוח נתונים זה נותנות מידע למורה כדי להתאים את הצגת המשימה ואפילו את המאפיינים של כל לומד או קבוצת לומדים. מסקנות.הצגת מידע באופן, באמצעות ערוץ מידע, שמיעתי, חזותי או שניהם. עם פעילות SRL, המתודולוגיה, יחד עם השימוש בטכנולוגיית מעקב וטכניקת למידת מכונה. זהו המפתח להבנת האופן שבו למידה מעבדת מידע, ולהפעלה להציע עיצוב למידה מותאם אישית בהתאם לצרכים החינוכיים של כל אחד מהם, כך שקידום הפיתוח מעריך את הלמידה.

Research

JoVE Journal

Behavior

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

זוגי H-המבוך: מבחן חזק התנהגות למידה וזיכרון במכרסמים

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

שילוב הסעות-Box הדרכה עם אלקטרו Cortex הקלטה וגירוי ככלי לחקר תפיסה ולמידה

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

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

הקוצב וגאלי ככלי כדי לגרום פלסטיות במסלולים רלוונטיים ללמידה הכחדה

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

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

בקרת Eye-מעקב כדי להעריך תפקודים קוגניטיביים אצל חולים עם טרשת לרוחב amyotrophic

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

חקירת Motor מיומנות תהליכי למידה עם רובוטית Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be ...

Eye Tracking During Visually Situated Language Comprehension: Flexibility and Limitations in Uncovering Visual Context Effects

מעקב עין במהלך שפה חזותית ממוקם בהבנת הנקרא: מגבלות חשיפת הקשר חזותי אפקטים וגמישות

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing ...

Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder

פחד משופרת מתח למידה, מודל מכרסמים חזקים של הפרעה פוסט-טראומטית

Fear behaviors are important for survival, but disproportionately high levels of fear can increase the vulnerability for developing psychiatric disorders ...

Simultaneous Eye Tracking and Single-Neuron Recordings in Human Epilepsy Patients

מעקב אחר עיניים והקלטות של תא העצב היחיד בחולי אפילפסיה של האדם

Intracranial recordings from patients with intractable epilepsy provide a unique opportunity to study the activity of individual human neurons during ...

Exploring Infant Sensitivity to Visual Language using Eye Tracking and the Preferential Looking Paradigm

חקירת רגישות לתינוקות לשפה חזותית באמצעות מעקב עיניים והפרדיגמה הנראית מועדף

We discuss the use of the preferential looking paradigm in eye tracking studies in order to study how infants develop, understand, and attend to the world ...

Multimodal Protocol for Assessing Metacognition and Self-Regulation in Adults with Learning Difficulties

פרוטוקול רב-מודאלי להערכת Metacognition ורגולציה עצמית אצל מבוגרים עם קשיי למידה

Learning disabilities (LDs) encompass disorders of those who have difficulty learning and using academic skills, exhibiting performance below expectations ...