Summary

منهجيه للتقاط الانتباه البصري المشترك باستخدام متتبع العين المتنقل

Published: January 18, 2020
doi:

Summary

ويعد استخدام أجهزه الاستشعار المتعددة الوسائط وسيله واعده لفهم دور التفاعلات الاجتماعية في البيئات التعليمية. تصف هذه الورقة منهجيه للتقاط الانتباه البصري المشترك من السدود المفصلية باستخدام أجهزه تتبع العين المتنقلة.

Abstract

مع ظهور التطورات التكنولوجية الجديدة ، من الممكن دراسة التفاعلات الاجتماعية علي المستوي الجزئي بدقه لم يسبق لها مثيل. وتوفر أجهزه الاستشعار عاليه التردد ، مثل متتبع العين ، وأساور النشاط الكهربي ، وشرائط تخطيط الدماغ ، وأجهزه استشعار الحركة ملاحظات علي مستوي ميلي ثانيه. ويسمح هذا المستوي من الدقة للباحثين بجمع مجموعات بيانات كبيره عن التفاعلات الاجتماعية. في هذه الورقة ، وانا أناقش كيف متعددة بتتبع العين يمكن التقاط بناء الاساسيه في التفاعلات الاجتماعية ، والاهتمام البصرية المشتركة (JVA). وقد درس الأطباء النفسانيون التنمويون JVA لفهم كيف يكتسب الأطفال اللغة ، وتعلم العلماء لفهم كيفيه عمل مجموعات صغيره من المتعلمين معا ، وعلماء الاجتماع لفهم التفاعلات في الفرق الصغيرة. تصف هذه الورقة منهجيه للتقاط jva في إعدادات ضم باستخدام المحمول بتتبع العين. ويعرض بعض النتائج التجريبية ويناقش الآثار المترتبة علي التقاط الملاحظات المجهرية لفهم التفاعلات الاجتماعية.

Introduction

وقد درست JVA علي نطاق واسع علي مدي القرن الماضي ، وخاصه من قبل علماء النفس التنموية دراسة اكتساب اللغة. وسرعان ما ثبت ان الاهتمام المشترك هو أكثر من مجرد وسيله لتعلم الكلمات ولكن بالأحرى تمهيدا لنظريات الأطفال العقل1. وهكذا ، فانه يلعب دورا هاما في العديد من العمليات الاجتماعية ، مثل التواصل مع الآخرين ، والتعاون ، وتطوير التعاطف. فالأطفال المصابون بالتوحد ، علي سبيل المثال ، يفتقرون إلى القدرة علي تنسيق اهتمامهم البصري مع مقدمي الرعاية ، وهو ما يرتبط بالعاهات الاجتماعية الكبيرة2. يحتاج البشر إلى اهتمام مشترك ليصبحوا أعضاء فاعلين في المجتمع ، ولتنسيق أعمالهم ، وللتعلم من الآخرين. من الأطفال الذين يكتسبون كلماتهم الاولي ، والمراهقين الذين يتعلمون من معلمي المدارس ، والطلاب المتعاونين في المشاريع ، ومجموعات من البالغين الذين يعملون نحو أهداف مشتركه ، والاهتمام المشترك هو اليه أساسيه لأقامه أرضيه مشتركه بين الافراد3. في هذه الورقة ، وانا أركز علي دراسة JVA في البحوث التعليمية. ومن الاهميه الاساسيه لدراسة عمليات التعلم التعاوني فهم كيفيه تطور الاهتمام المشترك علي مر الزمن. علي هذا النحو ، فانه يلعب دورا مهيمنا في إعدادات سوسيوكونستروكتيفيست.

ولا يزال التعريف الدقيق للاهتمام المشترك يناقش4. وتتعلق هذه الورقة بالبناء الفرعي للاهتمام المشترك (JA) ، اي JVA. JVA يحدث عندما اثنين من الموضوعات تبحث في نفس المكان في نفس الوقت. وتجدر الاشاره إلى ان JVA لا تقدم اي معلومات عن غيرها من الثوابت الهامه للاهتمام في دراسة JA ، مثل رصد مشتركه ، المتبادلة ، والاهتمام المشترك ، أو أكثر عموما ، والوعي من الإدراك من عضو مجموعه أخرى. هذه الورقة بتفعيل وتبسيط JVA عن طريق الجمع بين البيانات تتبع العين من اثنين من المشاركين وتحليل التردد الذي يقومون بمحاذاة الغزلان الخاصة بهم. لمزيد من المناقشة الشاملة ، يمكن للقارئ المهتم معرفه المزيد عن دراسة بناء JA في Siposovaet al.4.

وخلال العقد الماضي ، أدت التطورات التكنولوجية إلى تحول جذري في البحوث المتعلقة بالتحالف. وكان التحول الرئيسي للنموذج هو استخدام العديد من متتبعي العين للحصول علي مقاييس كميه لمحاذاة الانتباه ، بدلا من التحليل النوعي لتسجيلات الفيديو في المختبر أو البيئة الايكولوجيه. وقد سمح هذا التطور للباحثين بجمع معلومات دقيقه ومفصله عن التنسيق البصري لdyads. بالاضافه إلى ذلك ، أصبحت بتتبع العين أكثر بأسعار معقولة: حتى وقت قريب ، تم حجز استخدامها للإعدادات الاكاديميه أو الشركات الكبيرة. فمن الممكن الآن لشراء غير مكلفه بتتبع العين التي تولد مجموعات البيانات الموثوقه. وأخيرا ، فان الادراج التدريجي لقدرات تتبع البصر في الاجهزه الموجودة مثل الحواسيب المحمولة الراقية وسماعات الواقع الافتراضي والمعزز يوحي بان تتبع العين سيصبح قريبا في كل مكان.

نظرا لتعميم أجهزه تتبع العين ، من المهم ان نفهم ما يمكن ولا يمكن ان تخبرنا عن التفاعلات الاجتماعية. وتمثل المنهجية المعروضة في هذه الورقة خطوه اولي في هذا الاتجاه. وانا أتناول تحديين في الاستيلاء علي JVA من العديد من بتتبع العين: مزامنة البيانات علي 1) المقياس الزمني ، و 2) علي النطاق المكاني. وبشكل أكثر تحديدا ، يستخدم هذا البروتوكول علامات الإيماني الموضوعة في بيئات العالم الحقيقي لاعلام خوارزميات الرؤية الحاسوبية حيث يقوم المشاركون بتوجيه بصرهم. هذا النوع الجديد من المنهجية يمهد الطريق لتحليل دقيق للسلوك البشري في مجموعات صغيره.

هذا البروتوكول البحثي يتوافق مع المبادئ التوجيهية للجنة أخلاقيات البحث الإنساني في جامعه هارفارد.

Protocol

1. عرض المشاركين ضمان تعيين المشاركين ذوي الرؤية العادية أو المصححة إلى العادية. لأنه سيتم طلب المشاركين لارتداء المحمول تعقب العين ، فانها يمكن ان ارتداء العدسات اللاصقة ولكن ليس النظارات العادية. 2. التحضير للتجربة أجهزه تتبع العين استخدام اي تعقب العين …

Representative Results

استخدمت المنهجية المعروضة أعلاه لدراسة الطلاب الذين كانوا يتابعون برنامج التدريب المهني في اللوجستيات (ن = 54)12. في هذه التجربة ، تفاعل أزواج من الطلاب مع واجهه المستخدم الملموسة (TUI) التي تحاكي مستودع صغير الحجم. وقد سمحت العلامات الايمانيه الموضوعة علي اللوحة البحثية لفريق ال…

Discussion

المنهجية الموصوفة في هذه الورقة توفر طريقه صارمة للقبض علي jva في السدود ضم. ومع ظهور تكنولوجيا الاستشعار بأسعار معقولة وتحسين خوارزميات الرؤية الحاسوبية ، أصبح من الممكن الآن دراسة التفاعلات التعاونية بدقه لم تكن متاحه في السابق. وتعزز هذه المنهجية العلامات الايمانيه المنشورة في البيئة ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

وقد حظي تطوير هذه المنهجية بدعم المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF #0835854) ، وهي الشركة الرائدة في مجال تكنولوجيات التعليم المهني ، التي تمولها أمانه الدولة السويسرية للتعليم والبحث والابتكار ، وصندوق المشاريع التابع لكليه هارفارد للتعليم.

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

References

  1. Tomasello, M., Moore, C., Dunham, P. J. Joint attention as social cognition. Joint attention: Its origins and role in development. , 103-130 (1995).
  2. Mundy, P., Sigman, M., Kasari, C. A longitudinal study of joint attention and language development in autistic children. Journal of Autism and Developmental Disorders. 20, 115-128 (1990).
  3. Clark, H. H., Brennan, S. E., Resnick, L. B., Levine, J. M., Teasley, S. D. Grounding in communication. Perspectives on socially shared cognition. , 127-149 (1991).
  4. Siposova, B., Carpenter, M. A new look at joint attention and common knowledge. Cognition. 189, 260-274 (2019).
  5. Gergle, D., Clark, A. T. See What I’m Saying?: Using Dyadic Mobile Eye Tracking to Study Collaborative Reference. Proceedings of the ACM 2011 Conference on Computer Supported Cooperative Work. , 435-444 (2011).
  6. Renner, P., Pfeiffer, T., Wachsmuth, I., Freksa, C., Nebel, B., Hegarty, M., Barkowsky, T. Spatial References with Gaze and Pointing in Shared Space of Humans and Robots. Spatial Cognition IX. , 121-136 (2014).
  7. Shvarts, A. Y. Automatic detection of gaze convergence in multimodal collaboration: a dual eye-tracking technology. The Russian Journal of Cognitive Science. 5, 4 (2018).
  8. . Chilitags: Robust Fiducial Markers for Augmented Reality [software] Available from: https://github.com/chili-epfl/qml-chilitags (2013)
  9. Jermann, P., Mullins, D., Nüssli, M. -. A., Dillenbourg, P. Collaborative Gaze Footprints: Correlates of Interaction Quality. Connecting Computer-Supported Collaborative Learning to Policy and Practice. CSCL2011 Conference Proceedings., Volume I – Long Papers. , 184-191 (2011).
  10. Richardson, D. C., Dale, R. Looking To Understand: The Coupling Between Speakers’ and Listeners’ Eye Movements and Its Relationship to Discourse Comprehension. Trends in Cognitive Sciences. 29, 1045-1060 (2005).
  11. Richardson, D. C., Dale, R., Kirkham, N. Z. The Art of Conversation Is Coordination Common Ground and the Coupling of Eye Movements During Dialogue. Psychological Science. 18, 407-413 (2007).
  12. Schneider, B., et al. Using Mobile Eye-Trackers to Unpack the Perceptual Benefits of a Tangible User Interface for Collaborative Learning. ACM Transactions on Computer-Human Interaction. 23, 1-23 (2016).
  13. Meier, A., Spada, H., Rummel, N. A rating scheme for assessing the quality of computer-supported collaboration processes. Int. J. Comput.-Support. Collab. Learn. 2, 63-86 (2007).
  14. Schneider, B., Pea, R. Real-time mutual gaze perception enhances collaborative learning and collaboration quality. Journal of Computer-Supported Collaborative Learning. 8, 375-397 (2013).

Play Video

Cite This Article
Schneider, B. A Methodology for Capturing Joint Visual Attention Using Mobile Eye-Trackers. J. Vis. Exp. (155), e60670, doi:10.3791/60670 (2020).

View Video