神経生理学の視点：学習を特徴づけるために、エンゲージメントの複数の次元を評価します

Summary

この論文は、タスク中の学習者の関与の複数の次元(行動的、感情的、認知的)の収集と同期に関与する技術を説明することを目的としています。

Abstract

エンゲージメントの概念に関する最近の理論的統合において、フレドリックス、ブルーメンフェルド、パリ^ス1は、行動的、感情的、認知的という複数の次元によってエンゲージメントを定義しました。彼らは、個々のタイプのエンゲージメントが併せて研究されておらず、次元間の相互作用や相乗効果に関する情報がほとんどないことを観察しました。その結果、より多くの研究が、きめ細かく調整された教育介入の創出に貢献することになる。この論文では、神経科学における最近の技術的進歩の恩恵を受けて、学習タスク中の多次元エンゲージメントに関するデータを収集し、同期するための最近開発された方法論を紹介します。この手法には、(a)脳波記録、(b)皮膚電気、(c)視線追跡、および(d)顔の感情認識データを4つの異なるコンピューターに収集することが含まれます。これにより、複数のソースから収集されたデータの同期に問題が発生しました。専用の統合ソフトウェアでのポスト同期により、研究者はエンゲージメントの複数の次元間のダイナミクスをよりよく理解できます。カリキュラム開発者にとって、これらのデータは、より良い指導/学習効率を達成するための情報に基づいたガイドラインを提供する可能性があります。この手法は、適応学習または評価環境を開発できる脳とコンピューターの相互作用の分野での可能性も開きます。

Introduction

エンゲージメントは、学習に重要な役割を果たしています。クラークとメイヤー²の場合は、関係なく、配信媒体の「すべての学習は、関与を必要とします」。 Zhang ら ^3も増加し、学生の関与は、このような問題解決と批判的思考スキルなどの学習成果を向上させることができることを示唆しました。婚約を定義することは課題です。彼らの文献レビューでは、フレドリクス、Blumenfeld、パリ^1は、その多面性によって係合を定義し、「行動係合は参加の考えに引きます。それは学問や社会や課外活動への関与を含んでいます。 （...）感情的な関与は、先生、クラスメート、学者、学校に正と負の反応を包含し、仕事をすることを目的と影響力意欲との結びつきを作成するためと推定されます。最後に、認知的関与は、精神的な投資の考えに描きます。それは思いやりと労力のNECを発揮する意欲を内蔵します要な複雑なアイデアやマスター難しいスキルを理解します。」

フレドリクス、Blumenfeld、パリ^1も行動、感情、および認知の焦点は、エンゲージメントの概念の範囲内で、学習の豊かな特徴付けを提供することができることを主張しました。これらの著者は、研究の堅牢な本体は別途契約の各コンポーネントに対応していることを指摘したが、これらのコンポーネントは、連携して研究されていませんでした。彼らはまた、ほとんど情報が次元間、より研究は微調....

Protocol

このプロトコルは、Tech3Lab研究施設のためのHEC-モントリオールによって承認されたComitéinstitutionnel·デ·ラ·RECHERCHE AVEC DESêtreshumains（CIER）ドゥ大学ケベックモントリオールà（UQAM）から倫理的な証明書を受け取りました。プロトコルは、私たちのラボ環境や機器で実行される特定の各手順を説明しています。正確なソフトウェアパスが方法論を明確にするために設けられているが、この技術は譲渡であり、他の独自の視線追跡、自動顔感情認識、電気活動と脳波の機器やソフトウェアで複製することができます。

ラボ環境の1.セットアップ

1. アイトラッカー、EEGアンプ、4つの記録コンピュータやスピーカーをオンにします。
2. 録音機器の設定を準備します。
   1. メーカーのrecommeに従って、必要な材料とのEEGセットアップの準備nded手順。今後の参加者の脳波ソフトウェアを準備します。視線追跡ソフトウェアを起動して、ソフトウェアで新しい参加者のプロファイルを作成します。ビデオ録画ソフトウェアとカメラを起動します。
   2. 60秒でのマーカーとプロジェクトのために作成された特定のサブルーチンとの同期ソフトウェアを起動します。生理学的測定ソフトウェアを起動します（皮膚電気活動を記録するため）およびプロジェクト用に作成した特定のレイアウトを開きます。最高レベルの参加者の椅子を調整します。 ....

Results

行動解析ソフトウェアアプリケーションの統合や、行動の感情や認知的関与のデータの同期の結果の2及び図3のスクリーンショットを図 。両方の図において、左側のセクションには、研究対象と符号化方式を開催しています。中間部では、（赤い点で）ビデオは、タスク中の被験者の視線を示しています。被験者の行動の婚約は、彼/彼女がタスクとどのようなアクションが取られている間に見ているものに基づいて推測することができます。 EDA（覚醒）、感情的な関与と認知的関与のためのEEGの婚約インデックスの顔の感情価：下のセクションでは、時間マーカーは、同期の3つのデータのトラックにスクロールしています。データは、全ての被験者から収集された場合、ソフトウェアは、最終的には他の統計分析ソフトウェアで被験者間分析を実行するために使用することができる基本的な記述統計を提供します。

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Discussion

プロトコル内の重要なステップの観点では、最初のデータの品質が常に神経生理学的収集技術のための主要な焦点であることが指摘されるべきです。この方法では、研究支援者は、（カメラの正しいフェースアングルを失う）価のモニタリング妨害またはEEGでmyographic成果物が生成されます頭の動きを最小限に抑えるために被験者に指示に特別な注意を払う必要があります。一方、バランスはより人間工学的なデータ収集のために作られた現実の問題解決と介入の正当性との間に維持されなければなりません。これは、EEGデータ収集は、環境の電磁変動を受けることに留意することも重要です。伝統的なEEG施設は、ファラデーケージの電磁変動からその装置を特定してください。しかし、この方法で使用される装置のいくつかは、ファラデーケージ内部の電磁変動（主に視線追跡装置）を生成するため、第アプローチは効果がないです。私たちは、アースに特に注意を払って、すべての電気機器を保護することによって電磁問題を克服します。

技術に修正やトラブルシューティングについては、初期同期戦略を正確に一緒に複数のコンピュータやプログラムに関するデータ収集を.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
EGI GSN-32	EGI		デンスアレイ脳波
Netstation v.5.0	EGI		EEGデータ収集ソフトウェア:脳波は、Netstation取得ソフトウェアとEGIアンプ(Electrical Geodesics, Inc.)を使用して、32電極高密度アレイ脳波計(dEEG)測地線センサーネットで収集されます。頂点(記録部位Cz)は記録用の参照電極です。インピーダンスは50k&Ω未満に保たれています。サンプリングレートは250 Hzです。
Facereader v.4	Noldus		顔面感情認識ソフトウェア
Syncbox	Noldus		Syncboxは、トランジスタ・トランジスタ・ロジック(TTL)信号をEGIアンプに送信し、キーストローク信号をTobii Studio v 3.2に送信することで、脳波と視線データの同時登録を開始します。
ロジクールC600 ウェブカメラ		960-000396	ウェブカメラは、メディアレコーダーに送信され、Facereaderで分析されるビデオデータを収集するために使用されます
オブザーバーXT	Noldus		統合および同期ソフトウェア:Noldus Observer XT(Noldus Information Technology)は、すべての行動、感情、認知エンゲージメントデータを同期するために使用されます。
オンスクリーンLED照明	被験者の顔を正しく照らすために、コンピュータ画面上に配置された	ノルダス
MediaRecorder	ノルダス		・ビデオデータ収集ソフト
Tobii 60X	Tobii		眼球運動パターンの収集 :  実験中に被験者の眼球運動パターンを60Hzで記録するために使用しました。
Tobii Studio v.3.2	Tobii		Eye-tracking データ収集および分析ソフトウェア
Analyzer 2	Brainvision		EEG 信号処理ソフトウェア
Acqknowledge v.4.0	Biopac	ACK100M	生理学的信号取得および処理ソフトウェア
Control III 殺菌剤ソリューション	Maril Products.	10002REVA-20002-1	脳波ヘルメットに用いる消毒液:EGI
Unipark	QuestBack AG		が推奨 オンライン調査環境