En metod för att fånga gemensam visuell uppmärksamhet med hjälp av mobila Eye-trackers

Summary

Att använda multimodala sensorer är ett lovande sätt att förstå betydelsen av sociala interaktioner i utbildningsmiljöer. Denna uppsats beskriver en metod för att fånga gemensam visuell uppmärksamhet från coplacerade dyader med mobila Eye-trackers.

Abstract

Med tillkomsten av nya teknologiska framsteg, är det möjligt att studera sociala interaktioner på en mikronivå med oöverträffad noggrannhet. Högfrekventa sensorer, såsom ögonspårare, elektrodermala aktivitetsarmband, EEG-band och rörelsesensorer ger observationer på millisekundnivån. Denna precisionsnivå gör det möjligt för forskare att samla in stora datauppsättningar på sociala interaktioner. I detta dokument diskuterar jag hur flera ögonspårare kan fånga en fundamental konstruktion i sociala interaktioner, gemensam visuell uppmärksamhet (JVA). JVA har studerats av utvecklings psykologer för att förstå hur barn förvärvar språk, lär sig forskare för att förstå hur små grupper av elever arbetar tillsammans, och samhällsvetare för att förstå interaktioner i små grupper. Denna uppsats beskriver en metod för att fånga JVA i colokaliserat inställningar med mobila Eye-trackers. Den presenterar några empiriska resultat och diskuterar konsekvenserna av att fånga mikroobservationer för att förstå sociala interaktioner.

Introduction

JVA har studerats under det senaste århundradet, särskilt av utvecklings psykologer som studerar språkinlärning. Det fastställdes snabbt att gemensam uppmärksamhet är mer än bara ett sätt att lära sig ord utan snarare en föregångare till barns teorier om sinne¹. Således spelar den en viktig roll i många sociala processer, som att kommunicera med andra, samarbeta och utveckla empati. Autistiska barn, till exempel, saknar förmågan att samordna sin visuella uppmärksamhet med sina vårdgivare, som är förknippad med betydande sociala funktionsnedsättningar². Människor behöver gemensam uppmärksamhet för att bli funktionella medlemmar i samhället, för att samordna sina handlingar, och att lära av andra. Från barn som förvärvar sina första ord, tonåringar som lär sig av skol lärare, studenter som samarbetar om projekt, och till grupper av vuxna som arbetar mot gemensamma mål, är gemensam uppmärksamhet en grundläggande mekanism för att etablera gemensam grund mellan individer³. I denna uppsats fokuserar jag på studiet av JVA i pedagogisk forskning. Att förstå hur gemensam uppmärksamhet utvecklas med tiden är av största vikt för studiet av samverkande inlärningsprocesser. Som sådan spelar den en dominerande roll i sociokonstruktivistiska inställningar.

Den exakta definitionen av gemensam uppmärksamhet diskuteras fortfarande⁴. Detta dokument handlar om en subkonstruktion av gemensam uppmärksamhet (JA), nämligen JVA. JVA händer när två personer tittar på samma plats samtidigt. Det bör noteras att JVA inte ger någon information om andra viktiga konstruktioner av intresse i studiet av JA, såsom övervakning gemensam, ömsesidig och delad uppmärksamhet, eller mer allmänt, medvetenhet om kognition av en annan gruppmedlem. Det här papperet operationaliserar och förenklar JVA genom att kombinera ögon spårningsdata från två deltagare och analysera hur ofta de anpassar sin Gazes. För en mer omfattande diskussion kan den intresserade läsaren lära sig mer om studiet av JA-konstruktionen i Siposovaet Al.⁴.

Under det senaste decenniet har tekniska framsteg radikalt förändrat forskningen om JVA. Det viktigaste paradigmskiftet var att använda flera Eye-trackers för att få kvantitativa mått av uppmärksamhet anpassningar, i motsats till kvalitativt analysera videoinspelningar i ett laboratorium eller ekologisk miljö. Denna utveckling har gjort det möjligt för forskare att samla in exakt, detaljerad information om dyads visuell koordination. Dessutom, Eye-trackers blir mer överkomliga: tills nyligen var deras användning reserverad för akademiska inställningar eller stora företag. Det är nu möjligt att köpa billiga Eye-trackers som genererar pålitliga DataSet. Slutligen, den progressiva införandet av blick-tracking kapacitet i befintliga enheter som avancerade bärbara datorer och virtuella och Augmented Reality headset tyder på att Eye-tracking kommer snart att bli allestäda.

På grund av popularisering av öga-tracking-enheter, är det viktigt att förstå vad de kan och inte kan berätta om sociala interaktioner. Den metodik som presenteras i detta dokument markerar ett första steg i denna riktning. Jag itu två utmaningar i att fånga JVA från flera Eye-trackers: synkronisera data på 1) den temporala skalan, och 2) på den rumsliga skalan. Mer specifikt, detta protokoll utnyttjar relaterat markörer placerade i verkliga miljöer för att informera algoritmer datorseende där deltagarna orienterar sin blick. Denna nya typ av metodik banar väg för rigorös analys av mänskligt beteende i små grupper.

Detta forskningsprotokoll överensstämmer med riktlinjerna från Harvard Universitys etikkommitté för mänskliga forskningsfrågor.

Protocol

1. screening av deltagare Se till att deltagare med normal eller korrigerad till normal syn rekryteras. Eftersom deltagarna kommer att uppmanas att bära en mobil Eye-Tracker, kan de bära kontaktlinser men inte vanliga glasögon. 2. förberedelse för experimentet Öga-spårande anordningen Använd valfri mobil Eye-Tracker som kan fånga ögonrörelser i verkliga miljöer.Obs: de mobila Eye-trackers som används här var två Tobii Pro glasögon 2 (se <st…

Representative Results

Den metod som presenteras ovan användes för att studera studenter som följde ett yrkesutbildningsprogram inom logistik (n = 54)12. I det här experimentet interagerade par av studenter med ett konkret användargränssnitt (TUI) som simulerade ett litet lager. De relaterat markörer placerade på TUI tillät forskargruppen att mappa elevernas blickar på ett gemensamt plan och beräknings nivåer för JVA. Resultaten visade att grupper som hade högre nivåer av JVA tenderade att göra bättre p…

Discussion

Den metod som beskrivs i detta dokument ger ett rigoröst sätt att fånga JVA i coplacerade dyader. Med framväxten av prisvärd sensing teknik och förbättrade algoritmer datorseende, är det nu möjligt att studera samverkande interaktioner med en noggrannhet som tidigare inte var tillgänglig. Denna metod utnyttjar relaterat markörer sprids i miljön och använder homografier som ett sätt att mappa deltagarnas blickar på ett gemensamt plan. Detta gör det möjligt för forskare att rigoröst studera JVA i colokal…

Materials

Tobii Glasses 2	Tobii	N/A	https://www.tobiipro.com/product-listing/tobii-pro-glasses-2/
Fiducial markers	Chili lab – EPFL, Switzerland	N/A	https://github.com/chili-epfl/chilitags