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

Arbetet har utvecklats inom projektet "Självreglerat lärande i SmartArt Erasmus+ Vuxenutbildning" 2019-1-ES01-KA204-095615-Coordinator 6, finansierat av Europeiska kommissionen. Videon från uppdragets slutförandefas hade rut Velasco Sáiz förhandsgodkännande. Vi uppskattar lärarnas och elevernas deltagande i uppdragsimplementeringsfasen.

Detta protokoll utfördes i enlighet med de förfarandemässiga bestämmelserna från den bioetiska kommittén vid universitetet i Burgos (Spanien) nº Nº IR27/2019. Innan deltagarna deltog hade de blivit fullt medvetna om forskningsmålen och hade alla gett sitt informerade samtycke. De fick ingen ekonomisk ersättning för sitt deltagande.
1. Rekrytering av deltagare
<ol><li>Rekrytera deltagare bland en grupp vuxna inom två miljöer (studenter och lärare), med en ålder på 18 till 69 ?...

<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>

Forskningsresultaten visade att den genomsnittliga fixeringstiden på relevanta stimuli var längre bland deltagare med tidigare kunskaper. På samma sätt är fokus för uppmärksamhet på denna grupp på de mellersta punkterna av information (proximal och distal)7. Resultaten av denna studie har visat skillnader i hur deltagarna behandlade informationen. Vidare var deras behandling inte alltid kopplad till den inledande gruppningen (University of Experience Students, University Teachers och Grad...

Ögonspårningsmetodik tillämpad på beteendeanalys i lärande Ögonspårningsmetodik, bland andra funktionella användningsområden, tillämpas på studier av mänskligt beteende, särskilt under uppgiftsupplösning. Denna teknik underlättar övervakning och analys under slutförandet av inlärningsuppgifter1. Specifikt kan uppmärksamhetsnivåerna hos studenter vid olika punkter i inlärningsprocessen (start, utveckling och slut) i olika ämnen (historia, matematik, vetenskap etc.) studeras med hjälp av ögonspårningsteknik. Dessutom, om uppgiften inkluderar användning av videor med en röst som vägleder inlärningsprocessen, underlättas självreglerad inlärning (SRL). Därför föreslås implementering av eyetracking-teknik i analysen av uppgifter som SRL (som inkluderar användning av videor) som en betydande resurs för att förstå hur lärande utvecklas2,3,4. Denna kombination kommer också att innebära att skillnaderna mellan undervisningsmetoder (med eller utan SRL etc.) kan kontrolleras med olika typer av studenter (med eller utan förkunskaper etc.) 5.Presentationen av flerkanalsinformation (samtidig presentation av både auditiv och visuell information, oavsett om den är muntlig, skriftlig eller bildmässig) kan däremot underlätta både registrering och analys av relevant kontra icke-relevant information från ovannämnda variabler6. Studenter med förkunskaper som exponeras för multimediainlärningskanaler verkar lära sig mer effektivt än de med liten eller ingen förkunskaper. Studenter med hög grad av förkunskaper i ämnet kommer att integrera text- och grafisk information mer effektivt7. Denna funktion har observerats i inlärningen av texter8 som innehåller bilder9. Eyetracking-teknik ger information om var uppmärksamheten är fokuserad och hur länge. Dessa data ger insikt i utvecklingen av en inlärningsprocess på ett mer exakt sätt än genom enkel observation av resolutionsprocessen under slutförandet av en uppgift. Analysen av dessa indikatorer underlättar också studien av om studenten utvecklar djupt eller ytligt lärande. Dessutom underlättar förhållandet mellan dessa data och inlärningsresultaten valideringen av den information som erhållits med ögonspårningsteknik4,10. Faktum är att denna teknik tillsammans med SRL i allt högre grad används i högre utbildning och i vuxenutbildning11 lärmiljöer, både på reglerade och på icke-reglerade kurser12.
Ögonspårningsteknik erbjuder olika mätvärden: avstånd, hastighet, acceleration, densitet, spridning, vinkelhastighet, övergångar mellan AOI (Areas of Interest), sekventiell ordning av AOI, besök i fixeringarna, saccades, skanningsbanan och värmekartaparametrarna. Tolkningen av dessa uppgifter är dock komplex och kräver användning av övervakade (regression, beslutsträd osv.) och oövervakade (k-medel klustertekniker osv.) 13,14 datautvinningstekniker. Dessa mått kan tillämpas för att övervaka beteendet hos samma ämne över tid eller för en jämförelse mellan flera ämnen och deras prestanda med sammauppgift 15, genom att analysera skillnaden mellan deltagare med förkunskaper kontra ingen tidigare kunskap16. Ny forskning11,17 har visat att nybörjare lärlingar fixera längre på stimuli (dvs. det finns en större fixeringsfrekvens medan liknande scan-path mönster registreras). Den genomsnittliga varaktigheten av fixering var längre för experter än för nybörjare. Experterna presenterade sitt fokus på informationens mittpunkter (proximala och centrala), skillnader som också kan ses i visualiseringspunkterna inom AOI på värmekartorna.
Tolkning av mätvärden i ögonspårning Nyligengenomförda studier 18 har visat att informationsförvärv är relaterat till antalet okulär fixeringar på stimuli. Ett annat viktigt mått är saccade, som definieras som den snabba och plötsliga rörelsen för en fixering med ett intervall på [10 ms, 100 ms]. (2015)18 fann skillnader i antalet saccades, beroende på studentens informationskodningsfas. En annan relevant parameter är skanningssökvägen, ett mått som fångar den kronologiska ordningen för de steg som deltagaren utför för att lösa inlärningsuppgiften inom AOI som definieras avforskaren 18. På samma sätt kan ögonspårningsteknik användas för att förutsäga deltagarens förståelsenivå, som verkar vara relaterad till antalet fixeringar. Nyligen genomförda studier har visat att variation i blickbeteende bestäms av bildens egenskaper (position, intensitet, färg och orientering), instruktionerna för att utföra uppgiften och typen av informationsbehandling (inlärningsstil) för deltagaren. Dessa skillnader upptäcks genom att analysera studentens interaktion med de olika AOI19. Kvantitativa20-tekniker (frekvensanalys) och/eller kvalitativaeller dynamiska 21-tekniker (genomsökningssökväg) kan användas för att analysera data som samlats in från de olika mätvärdena. De tidigare teknikerna analyseras med traditionella statistiska tekniker (frekvensanalys, genomsnittlig skillnad, variansskillnad etc.) och de senare analyseras med maskininlärningstekniker (euklidiska avstånd med strängredigeringsmetoder21,22och klustring17). Tillämpningen av dessa tekniker underlättar klustring genom att överväga olika egenskaper hos försökspersonerna. En studie17 fann att desto mer expert studenten, desto effektivare är den rumsliga och tidsmässiga informationsbehandlingsstrategi som genomförs. En beskrivande tabell över de mätparametrar som användes i denna studie finns nedan i tabell 1.
Tabell 1: De flesta representativa parametrar som kan erhållas med ögonspårningstekniken, anpassad från Sáiz, Zaparaín, Marticorena och Velasco (2019). 20 (på 20)   <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62103/Copia%20de%20JoVE_Table_1.xls" target="_blank">Klicka här för att ladda ner den här tabellen.</a>
Tillämpning av ögonspårningsmetoden på studien av inlärningsprocessen Användningen av de tekniska framstegen och de dataanalystekniker som beskrivsovan 5 kommer att öka precisionen i beteendeanalysen av elever under problemlösning i de olika faserna av informationsbehandling (uppgiftsinitiering, informationsbehandling och uppgiftslösning). Det kommer alla att underlätta individuell beteendeanalys, vilket i sin tur kommer att tillåta gruppering av studenter med liknande egenskaper24. På samma sätt, prediktiva tekniker (beslutsträd, regressionstekniker etc.) 25 kan tillämpas på lärande, både relaterat till antalet korrigeringar och till varje elevs uppgiftsupplösningsresultat. Denna funktionalitet är ett mycket viktigt framsteg i kunskapen om hur varje elev lär sig och för förslaget om personliga inlärningsprogram inom olika grupper (personer med eller utan inlärningssvårigheter26). Därför kommer användningen av denna teknik att bidra till uppnåendet av anpassning och optimering av lärande27. Livslångt lärande måste förstås som en cykel av ständiga förbättringar eftersom kunskapen om samhället ständigt utvecklas och utvecklas. Evolutionspsykologi indikerar att upplösningsförmåga och effektivitet i informationsbehandling minskar med åldern. Specifikt har saccade frekvens, amplitud och hastighet av ögonrörelser bland vuxna visat sig minska med åldern. Dessutom, i äldre åldrar, är uppmärksamheten fokuserad på de nedre områdena av visuella scener, vilket är relaterat till underskott iarbetsminnet 14. Aktiveringen ökar dock i frontal- och prefrontala områden i en äldre ålder, vilket verkar kompensera för dessa brister i uppgiftsresolutionen. Denna aspekt inkluderar nivån på förkunskaper och de kognitiva kompensationsstrategier som ämnet kan tillämpa. Erfarna deltagare lär sig mer effektivt, eftersom de hanterar uppmärksamhet mer effektivt, på grund av tillämpningen av automatiserade övervakningsprocesser28. Dessutom, om den information som ska läras förmedlas genom SRL-tekniker, mildras de ovannämnda bristerna17. Användningen av sådana tekniker innebär att visuella spårningsmönster är mycket lika, både hos ämnen utan förkunskaper och i ämnen med förkunskaper7.
Sammanfattningsvis är analysen av multimodala flerkanalsdata om SRL som erhållits med hjälp av avancerad inlärningsteknik (eyetracking) nyckeln till att förstå interaktionen mellan kognitiva, metakognitiva och motiverande processer och deras inverkan pålärande 29. Resultaten och studien av skillnader i lärande har konsekvenser för utformningen av läromedel och intelligenta handledningssystem, som båda kommer att möjliggöra personligt lärande som sannolikt kommer att vara mer effektivt och tillfredsställande för studenten30.
I denna forskning ställdes två utredningsfrågor: (1) Kommer det att finnas betydande skillnader i inlärningsresultat och i parametrarna för okulär fixering mellan studenter och experter kontra icke-expertlärare i konsthistoria som skiljer studenter med officiella examina jämfört med studenter med icke-officiella examina (University of Experience - Adult education)? och (2) Kommer kluster av varje deltagare med inlärningsresultat och okulär fixeringsparametrar att sammanfalla med typen av deltagare (studenter med officiella examina, studenter med icke-officiella examina (University of Experience - Adult education) och lärare)?

<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

Beteendeanalys av vuxna som ägnar sig åt inlärningsuppgifter är en stor utmaning inom vuxenutbildningen. I en värld av ständiga tekniska förändringar och vetenskapliga framsteg finns det idag ett behov av livslångt lärande och utbildning inom både formella och icke-formella utbildningsmiljöer. Som svar på denna utmaning ger användningen av ögonspårningsteknik respektive datautvinningsteknik för övervakad (främst förutsägelse) och oövervakad (särskilt klusteranalys) inlärning metoder för att upptäcka former av lärande bland användare och/eller klassificering av deras inlärningsstilar. I denna studie föreslås ett protokoll för studier av inlärningsstilar bland vuxna med och utan förkunskaper i olika åldrar (18 till 69 år) och vid olika tidpunkter under hela inlärningsprocessen (start och slut). Statistisk variansanalys innebär att skillnader kan upptäckas mellan deltagarna efter typ av elev och tidigare kunskaper om uppgiften. På samma sätt kastar användningen av oövervakade inlärningsklustertekniker ljus på liknande former av lärande bland deltagarna i olika grupper. Alla dessa uppgifter kommer att underlätta personliga förslag från läraren för presentation av varje uppgift på olika punkter i informationskedjan. Det blir också lättare för läraren att anpassa undervisningsmaterialet till inlärningsbehoven hos varje elev eller grupp av studenter med liknande egenskaper.

De 36 deltagare som rekryterades till denna studie kom från tre grupper av vuxna (studenter från universitetet med erfarenhet, universitetsprofessorer och grund- och magisterstudenter) med åldrar mellan [18 och 69] år (tabell 2). Protokollet testades under 20 månader vid universitetet i Burgos. En översikt över utvecklingen kan ses i tabell 4.
Tabell 4. Översikt över utvecklinge...

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

Vi presenterar ett protokoll för en beteendeanalys av vuxna (i åldrarna 18 till 70 år) som är engagerade i inlärningsprocesser och utför uppgifter utformade för självreglerat lärande (SRL). Deltagarna, universitetslärarna och studenterna samt vuxna från University of Experience övervakades med ögonspårningsenheter och data analyserades med datautvinningstekniker.

Ögonspårningsteknik och datautvinningstekniker som används för en beteendeanalys av vuxna som deltar i inlärningsprocesser

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

Vi presenterar ett protokoll för beteendeanalys av 15 till 70-åriga vuxna engagerade i olika processer. Utföra uppgifter som tilldelas för självreglerat lärande. Deltagarna, universitetslärarna och studenterna, och andra från University of Experience, övervakades med ögonspårningsenheter och data analyserades med datautvinningstekniker.Detta protokoll utfördes i enlighet med de förfarandemässiga bestämmelserna för den bioetiska kommittén vid universitetet i Burgos, Spanien. I denna forskning ställdes två utredningsfrågor. Forskningsfråga ett, kommer det att finnas betydande skillnader i inlärningsresultat och i okulär fixeringsparametrarna mellan studenter och expert kontra icke-expertlärare i konsthistoria, differentiering av studenter med officiella examina jämfört med studenter med icke-officiella examina, University of Experience vuxenutbildning?Och forskningsfråga två: Kommer kluster av varje deltagare med inlärningsresultat och okulär fixeringsparametrar att sammanfalla med typen av deltagare, studenter med officiella examina, studenter med icke-officiella examina, University of Experience vuxenutbildning och lärare? Rekrytering av deltagare. Rekrytera deltagare bland en grupp vuxna inom två miljöer, studenter och lärare, med en ålder på 18 till 70 år i miljön för högre utbildning, formell och icke-formell utbildning.Inkludera deltagare med normal eller korrigerad till normal syn och hörsel. Exkludera deltagare med neurologiska, psykiatriska och sömnstörningar, funktionshinder relaterade till pedagogiska särskilda behov, perceptuella svårigheter, nedsatt syn och hörsel och kognitiva funktionshinder. I denna studie arbetade vi i ett definitivt urval som uppgick till 39 deltagare, sex studenter från University of Experience.En deltagare uteslöts i kategorin student från University of Experience på grund av visuella svårigheter. 25 universitetsprofessorer inom disciplin inom hälsovetenskap, ingenjörsvetenskap och historia och arv samt nio grund- och magisterstudenter efter kurser i hälsovetenskap, ingenjörsvetenskap samt historia och arv. Datainsamling, inhämta informerat samtycke.Före testet informera varje deltagare om syftet med studien och insamling, behandling och lagring av deras data. Varje deltagares samtycke ges genom att underteckna det informerade samtyckesformuläret. Innan han påbörjar uppgiften skickar intervjuaren, en expert på området, ett frågeformulär om frågor om ålder, kön, yrke och förkunskaper i ämnet.I detta fall, ursprunget och den historiska utvecklingen av kloster i Europa. Experimentellt förfarande. kalibrering. Informera deltagaren om hur eyetracking-tekniken fungerar och hur informationen kommer att samlas in och registreras och kalibreras.Det förklaras för deltagaren att ett giltigt skrivbord kräver korrekt positionering. För att göra det måste deltagaren sitta på ett visst avstånd, 45 till 60 centimeter från monitorn. Avståndet beror på deltagarens höjd, lägre höjd, desto kortare sträcka.Deltagaren informeras om att en serie punkter kommer att visas på skärmens kardinalpunkt, och att varje gång en punkt visas måste deltagaren observera den med ögonen. Ta kalibreringsinställningen. Utföra inlärningsuppgiften.Förklara innehållet i uppgiften för deltagaren. Inlärningsuppgiften består av förklaringen till klosterens ursprung i Europa. Uppdraget presenteras i en video voiceover med hjälp av SRL-metodik.Informationen presenteras via hörbara och visuella kanaler, inklusive skriftlig text och bilder. Titta på videoklippet. Utför korsordet på en Moodle-baserad virtuell plattform.Dataanalys. Välj intresseområde, AOI. AOIs definieras i videon och är indelade i AOIs som innehåller relevant information jämfört med AOIs som innehåller icke-relevant information.Extrahera databasen om parametrarna för AOIs-korrigeringar. Importera databasen, inklusive ett programpaket för statistisk bearbetning, och välj alternativet Analysera och klassificera sedan med alternativet K-Means Cluster. Välj sedan korstabell i det statistiska programvarupaketet, till exempel SPSS, följt av alternativet ANOVA, för att analysera skillnaderna mellan deltagaren.Utför en visualiseringsanalys av data. Extrahera uppgifterna om parametrarna för detaljerad statistik och gör den statistiska analysen. Personliga inlärningsförslag.Utför ett interventionsprogram för att förbättra inlärningsresultaten bland deltagarna som identifieras i klusteranalysen på grund av deras lägre poäng. Representativa resultat. 36 deltagare som rekryterades till den aktuella studien kom från tre grupper av vuxna studenter från University of Experience, universitetsprofessorer samt grund- och magisterstudenter med en ålder mellan 22 och 69 år.Protokollet testades under 20 månader vid universitetet i Burgos. Blickpositionsparametrarna för fixeringen analyserades. Gruppen av män och kvinnor i var och en av de deltagande gruppen, University of Experience student, universitetslärare och doktorander och masterstudenter, slutförde var och en uppgiften på olika sätt.Inga betydande skillnader hittades i någon av fixeringsparametrarna, men en trend mot skillnader för fixering genomsnittliga elevstorlek Y, fixering och genomsnittlig pupilldiameter och fixering dispersion X noterades, men med låga effektvärden. Sedan var det viktigaste att kluster tillämpades för att studera om det fanns olika grupperingar i den ursprungliga forskargruppen, med avseende på resultaten i parametrarna fixeringsposition, förkunskaper och korsordsresultat. Tre kluster hittades.Även en grupptabell utarbetades mellan värdena för klustret för ett gruppmedlemskap som tilldelats varje deltagare med avseende på kategoritypen deltagare, student vid University of Experience, universitetsprofessorer och universitetsstudenter. Var och en visar deltagarnas position i klustret med avseende på de tre grupperna för parametrarna för fixeringsposition. Betydande skillnader hittades beroende på bakgrundskunskap, variabel i avledning varaktighet 1.Analysera indata-, duell- och utdatatiden för varje stimulans som sätts in i varje AOI. Slutsatsen kan därför dras att sättet att komma in, stanna kvar och avsluta i de olika AOIs var olika beroende på den variabla deltagargruppen under den inledande fasen av informationstillgången. Skillnader hittades också i de genomsnittliga parametrarna för fixeringstid.Längre korrigeringar avser deltagarna som spenderar mer tid på att analysera och tolka informationsinnehållet inom de olika AOIs. Bonferroni innebär att olika prov tillämpades för att fastställa gruppmedlemskap, med vilket det fastställdes att de var mellan gruppen University of Experience studenter och gruppen av universitetsprofessorer. Medlen var högre från grupp ett, University of Experience-studenter, där deltagaren spenderar mer tid på att analysera och tolka AOIs under datainmatningsfasen.Baserat på resultatet i denna studie föreslogs utvecklingen av ett personligt inlärningsprogram för att förbättra resultaten av uppgiftsupplösning. I denna studie kommer programmet att fokusera på förstärkning av konceptet som arbetas med i videon, för vilken en förlängning och specifikation av koncepten kommer att göras. Resultaten som erhålls i denna dataanalys ger information till läraren för att justera presentationen av uppgiften och till och med egenskaperna hos varje elev eller grupp av elever. Slutsatser.Presentationen av information på sätt och vis, genom att de använder informationskanal, hörsel, visuellt eller båda. Med SRL-aktivitet, metodiken, tillsammans med användningen av en spårningsteknik och maskininlärningsteknik. Det är nyckeln till att förstå hur lärande bearbetar information och att kunna erbjuda en personlig inlärningsdesign enligt utbildningsbehov för var och en Så att främja utvecklingen bedömer för lärande.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Double-H labyrint: en robust Behavioral test för Lärande och minne hos gnagare

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

Kombinerad Shuttle-Box Träning med Elektro Cortex inspelning och stimulering som ett verktyg för att studera Perception och lärande

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

Vagus nerve stimulation som ett verktyg för att inducera plasticitet i vägar som är relevanta för Extinction Lärande

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

Eye-Tracking Control för att bedöma kognitiva funktioner hos patienter med amyotrofisk lateralskleros

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

Undersöka motorisk lärprocesser med en Robotic 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

Eye Tracking under visuellt ligger språkförståelse: Flexibilitet och begränsningar i avslöjande visuella sammanhang effekter

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

Stress-förbättrade rädsla lärande, en Robust gnagare modell av posttraumatiskt stressyndrom

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

Samtidig öga spårande och enkel-neuron inspelningen i mänsklig epilepsi patienten

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

Exploring spädbarns känslighet för visuellt språk med hjälp av ögonspårning och preferens utseende paradigm

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

Multimodalt protokoll för bedömning av metakognition och självreglering hos vuxna med inlärningssvårigheter

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