Towards Evaluating and Modelling the Impacts of Mobile-Based Augmented Reality Applications on Learning and Engagement

Mobile augmented reality applications are increasingly utilized as a medium for enhancing learning and engagement in history education. Although these digital devices facilitate learning through immersive and appealing experiences, their design should be driven by theories of learning and instruction. We provide an overview of an evidence-based approach to optimize the development of mobile augmented reality applications that teaches students about history. Our research aims to evaluate and model the impacts of design parameters towards learning and engagement. The research program is interdisciplinary in that we apply techniques derived from design-based experiments and educational data mining. We outline the methodological and analytical techniques as well as discuss the implications of the anticipated findings.

Towards Evaluating and Modelling the Impacts of Mobile-Based Augmented Reality Applications on Learning and Engagement

Mobile augmented reality applications are increasingly utilized as a medium for enhancing learning and engagement in history education. Although these digital devices facilitate learning through immersive and appealing experiences, their design should be driven by theories of learning and instruction. We provide an overview of an evidence-based approach to optimize the development of mobile augmented reality applications that teaches students about history. Our research aims to evaluate and model the impacts of design parameters towards learning and engagement. The research program is interdisciplinary in that we apply techniques derived from design-based experiments and educational data mining. We outline the methodological and analytical techniques as well as discuss the implications of the anticipated findings.

Academic and social adjustment of teenagers in social rehabilitation : the role of intrinsic need satisfaction and autonomy support

Les études antérieures ont démontré les bénéfices de la satisfaction des besoins intrinsèques et du soutien à l’autonomie dans le domaine de l’éducation. Or, l’applicabilité des tenants principaux de la Théorie de l’Auto-Détermination (TAD; Deci & Ryan, 2000) n’a pas été investiguée auprès d’une population clinique d’adolescents. L’objectif de cette thèse doctorale est de faire la lumière sur la façon dont l'adaptation scolaire et sociale peut être favorisée par les agents de socialisation dans le contexte de la réadaptation sociale. Cette thèse est composée de deux études s’intéressant à l’application des tenants clés de la TAD auprès de deux échantillons d’adolescents vivant des problèmes d’adaptation et recevant des services d’éducation spécialisée et de réadaptation sociale. Les relations entre les concepts motivationnels de base sont étudiés afin de déterminer si, comme la TAD le propose, la satisfaction des besoins intrinsèques des jeunes peut être soutenue par le style interpersonnel des agents de socialisation (c.-à-d., le soutien à l’autonomie, l’implication et la structure). Il est aussi vérifié si ces concepts motivationnels améliorent la motivation ainsi que d’autres conséquences qui résultent de leur expérience, proposées par la TAD. La première étude a évalué si le style interpersonnel des enseignants peut favoriser la satisfaction des besoins des élèves, leur style de motivationl, tout comme leur ajustement scolaire. Les élèves en difficulté d’adaptation (N = 115) inscrits aux écoles internes des Centres de Réadaptation en raison de leurs problématiques émotionnelles et comportementales ont rempli les questionnaires à deux reprises, au début et à la fin de l’année scolaire. Les analyses de modèles d’équations structurelles révèlent que l’augmentation du soutien à l’autonomie et de l’implication (mais pas de la structure) des enseignants pendant l’année est associée à une augmentation de la satisfaction des besoins des élèves qui, conséquemment, conduit à une motivation scolaire plus auto-déterminée et à une diminution d’intentions de décrochage à la fin de l’année scolaire. De plus, l’amélioration de la satisfaction des besoins mène directement à une meilleure expérience affective à l’école. La deuxième étude consiste en une recherche expérimentale conduite auprès d’adolescentes en difficulté d’adaptation (N = 29). Le devis expérimental a permis de comparer l’impact de la présence (c. absence) du soutien à l’autonomie sur l’internalisation d’une tâche et sur les conséquences motivationnelles et expérientielles des jeunes. La tâche, fastidieuse mais importante, consistait à de la résolution de problèmes interpersonnels (activité clinique). Les résultats suggèrent qu’un style interpersonnel soutenant l’autonomie a augmenté la motivation auto-déterminée, la perception de la valeur de la tâche et son appréciation, ainsi que diminué les affects négatifs comparativement à la condition sans soutien à l’autonomie. Les résultats sont discutés en lien avec les implications théoriques et pratiques d’étendre la portée de la TAD à une population clinique d’adolescents aux prises avec des difficultés d’adaptation.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Does uncertainty cause inertia in decision making? An experimental study of the role of regret aversion and indecisiveness

Previous research has shown that often there is clear inertia in individual decision making---that is, a tendency for decision makers to choose a status quo option. I conduct a laboratory experiment to investigate two potential determinants of inertia in uncertain environments: (i) regret aversion and (ii) ambiguity-driven indecisiveness. I use a between-subjects design with varying conditions to identify the effects of these two mechanisms on choice behavior. In each condition, participants choose between two simple real gambles, one of which is the status quo option. I find that inertia is quite large and that both mechanisms are equally important.

Applicability of the Test of Visual Perceptual Abilities (TVPA) in diagnosing learning disabilities in hearing-impaired children

This paper studies the validity of the Test of Visual Perceptual Abilities (TVPA) as an indicator of learning problems in hearing-impaired children and how it correlates with other measures of learning disabilities.

Becoming skilled: The cultural and corporeal geographies of teaching and learning Thai Yoga massage

This paper explores the process of learning an embodied knowledge using the work of Dreyfus and Deleuze. Although geographers have begun to acknowledge the role of embodied knowledges in social life, there have been few in-depth case studies of how these skills are learned. This paper offers a case study of Thai Yoga massage (TYM), a ‘complementary and alternative therapy’ which is growing in popularity in the United Kingdom. Having outlined the case study, the paper explores the cultural geographies of the formalisation, documentation and contestation of the set of techniques that have come to cohere in the UK as TYM. The paper then interrogates the messy corporeal geographies of learning a skill, and briefly considers how more advanced practitioners experience their skilled practice.

Negative correlations between control performance and verbalizable knowledge: indicators for implicit learning in process control tasks?

Negative correlations between task performance in dynamic control tasks and verbalizable knowledge, as assessed by a post-task questionnaire, have been interpreted as dissociations that indicate two antagonistic modes of learning, one being “explicit”, the other “implicit”. This paper views the control tasks as finite-state automata and offers an alternative interpretation of these negative correlations. It is argued that “good controllers” observe fewer different state transitions and, consequently, can answer fewer post-task questions about system transitions than can “bad controllers”. Two experiments demonstrate the validity of the argument by showing the predicted negative relationship between control performance and the number of explored state transitions, and the predicted positive relationship between the number of explored state transitions and questionnaire scores. However, the experiments also elucidate important boundary conditions for the critical effects. We discuss the implications of these findings, and of other problems arising from the process control paradigm, for conclusions about implicit versus explicit learning processes.

Factors mediating the routinisation of e-learning within a traditional university education environment

Technology-enhanced or Computer Aided Learning (e-learning) can be institutionally integrated and supported by learning management systems or Virtual Learning Environments (VLEs) to offer efficiency gains, effectiveness and scalability of the e-leaning paradigm. However this can only be achieved through integration of pedagogically intelligent approaches and lesson preparation tools environment and VLE that is well accepted by both the students and teachers. This paper critically explores some of the issues relevant to scalable routinisation of e-learning at the tertiary level, typically first year university undergraduates, with the teaching of Relational Data Analysis (RDA), as supported by multimedia authoring, as a case study. The paper concludes that blended learning approaches which balance the deployment of e-learning with other modalities of learning delivery such as instructor–mediated group learning etc offer the most flexible and scalable route to e-learning but that this requires the graceful integration of platforms for multimedia production, distribution and delivery through advanced interactive spaces that provoke learner engagement and promote learning autonomy and group learning facilitated by a cooperative-creative learning environment that remains open to personal exploration of constructivist-constructionist pathways to learning.

Path planning of robots in noisy workspaces using learning automata

The problem of a manipulator operating in a noisy workspace and required to move from an initial fixed position P0 to a final position Pf is considered. However, Pf is corrupted by noise, giving rise to Pˆf, which may be obtained by sensors. The use of learning automata is proposed to tackle this problem. An automaton is placed at each joint of the manipulator which moves according to the action chosen by the automaton (forward, backward, stationary) at each instant. The simultaneous reward or penalty of the automata enables avoiding any inverse kinematics computations that would be necessary if the distance of each joint from the final position had to be calculated. Three variable-structure learning algorithms are used, i.e., the discretized linear reward-penalty (DLR-P, the linear reward-penalty (LR-P ) and a nonlinear scheme. Each algorithm is separately tested with two (forward, backward) and three forward, backward, stationary) actions.

The impact of Group Intelligence software on enquiry-based learning

Despite the increasing use of groupware technologies in education, there is little evidence of their impact, especially within an enquiry-based learning (EBL) context. In this paper, we examine the use of a commercial standard Group Intelligence software called GroupSystems®ThinkTank. To date, ThinkTank has been adopted mainly in the USA and supports teams in generating ideas, categorising, prioritising, voting and multi-criteria decision-making and automatically generates a report at the end of each session. The software was used by students carrying out an EBL project, set by employers, for a full academic year. The criteria for assessing the impact of ThinkTank on student learning were those of creativity, participation, productivity, engagement and understanding. Data was collected throughout the year using a combination of interviews and questionnaires, and written feedback from employers. The overall findings show an increase in levels of productivity and creativity, evidence of a deeper understanding of their work but some variation in attitudes towards participation in the early stages of the project.

The MaPS project: mapping teacher conceptions of musical development

The chapter starts from the premise that an historically- and institutionally-formed orientation to music education at primary level in European countries privileges a nineteenth century Western European music aesthetic, with its focus on formal characteristics such as melody and rhythm. While there is a move towards a multi-faceted understanding of musical ability, a discrete intelligence and willingness to accept musical styles or 'open-earedness', there remains a paucity of documented evidence of this in research at primary school level. To date there has been no study undertaken which has the potential to provide policy makers and practitioners with insights into the degree of homogeneity or universality in conceptions of musical ability within this educational sector. Against this background, a study was set up to explore the following research questions: 1. What conceptions of musical ability do primary teachers hold a) of themselves and; b) of their pupils? 2. To what extent are these conceptions informed by Western classical practices? A mixed methods approach was used which included survey questionnaire and semi-structured interview. Questionnaires have been sent to all classroom teachers in a random sample of primary schools in the South East of England. This was followed up with a series of semi-structured interviews with a sub-sample of respondents. The main ideas are concerned with the attitudes, beliefs and working theories held by teachers in contemporary primary school settings. By mapping the extent to which a knowledge base for teaching can be resistant to change in schools, we can problematise primary schools as sites for diversity and migration of cultural ideas. Alongside this, we can use the findings from the study undertaken in an English context as a starting point for further investigation into conceptions of music, musical ability and assessment held by practitioners in a variety of primary school contexts elsewhere in Europe; our emphasis here will be on the development of shared understanding in terms of policies and practices in music education. Within this broader framework, our study can have a significant impact internationally, with potential to inform future policy making, curriculum planning and practice.

L2 performance and context of language learning: a comparative study of learners in Tehran and London

The importance of learning context has stirred debates in the field of second language acquisition over the past two decades since studying a second language (L2) abroad is believed to provide authentic opportunities that facilitate L2 acquisition and development. The present paper examines whether language performance of learners studying English in a formal language classroom context at home (AH) is different from performance of learners who study English abroad (SA) where they would have to use English for a range of communicative purposes. The data for this comparative study is part of a larger corpus of L2 performance of 100 learners of English, 60 in Tehran and 40 in London, on four oral narrative tasks. The two groups’ performances are compared on a range of different measures of fluency, accuracy, syntactic complexity and lexical diversity. The results of the analyses indicate that learners in the two contexts are very similar with respect to the grammatical accuracy and aspects of the oral fluency of their performance. However, the SA group appears to have benefited from living and studying abroad in producing language of higher syntactic complexity and lexical diversity. These results have significant implications for language teaching in AH contexts.

A digital ecosystems model of assessment feedback on student learning

The term ecosystem has been used to describe complex interactions between living organisms and the physical world. The principles underlying ecosystems can also be applied to complex human interactions in the digital world. As internet technologies make an increasing contribution to teaching and learning practice in higher education, the principles of digital ecosystems may help us understand how to maximise technology to benefit active, self-regulated learning especially among groups of learners. Here, feedback on student learning is presented within a conceptual digital ecosystems model of learning. Additionally, we have developed a Web 2.0-based system, called ASSET, which incorporates multimedia and social networking features to deliver assessment feedback within the functionality of the digital ecosystems model. Both the digital ecosystems model and the ASSET system are described and their implications for enhancing feedback on student learning are discussed.

Implicit learning and imperceptible influence: Syncretic literacy of multilingual Chinese children.

This article reports on an ethnographic study involving the literacy practices of two multilingual Chinese children from two similar yet different cultural and linguistic contexts: Montreal and Singapore. Using syncretism as a theoretical tool, this inquiry examines how family environment and support facilitate children’s process of becoming literate in multiple languages. Informed by sociocultural theory, the inquiry looks in particular at the role of grandparents in the syncretic literacy practices of children. Through comparative analysis, the study reveals similarities and differences that, when considered together, contribute to our understanding of multilingual children’s creative forms of learning with regard to their rich literacy resources in multiple languages, the imperceptible influences of mediators, various learning styles and syncretic literacy practices.