This research thesis is an exploration into what possibilities lie beyond the representation of analog material when it transcends into the digital realm. Specifically, how printed comics can be altered in realtime by creator- allowed user interaction, when adapted for presentation within the digital sphere of mobile smartphones and computer tablets. Using legacy computer-game techniques like parallax scrolling with modern digital layer filters, device sensors and applying them in realtime to the comic creators digitally layered content, alternative forms of presentation arise.This is an investigation into the comic creator’s will of allowing possibilities of added depth perception, interactivity and alternative visual narratives in their comic, manga or graphic novels when employing new techniques based on sensor data input from a reader, like accelerometer-, gyroscope- or eye-tracking sensors. Several different techniques are evaluated. The focus is mainly on the context of creators of comics or manga who use digital tools and layer compositions when producing their work. Several aspects of the user-centered experience are also explored.Although mainly an interaction design project, most of the design methods are used from a service design approach, emphasizing co-design techniques like interviews, observations and user tests. The results are digital prototypes and proof-of-concepts featuring technology tests that support final design conclusions.The results will show both enthusiasm and reluctance from test subjects towards the new technologies presented. The professional craft of comic, manga and graphic novel creation has a deeply rooted aesthetic and production cycle in its history of the printed form. It could be difficult to alter its standard, reverence and nostalgia in the eyes of its readers and creators, when pursuing the digital format and narrative possibilities of the future. A video explaining the project’s “Drawn To Life” technology is available online.

Tesis por compendio / [ES] A mediados del siglo XX inició en el continente europeo, especialmente en Francia y Bélgica, una nueva disciplina denominada Ergonomía Centrada en la Actividad. Esta disciplina está enfocada en el análisis del trabajo con el fin de optimizar las condiciones laborales. El propósito de la intervención ergonómica es mejorar componentes que interactúan en el sistema o en la actividad del trabajo (las personas, la organización, la tecnología y el ambiente), interrelacionando aspectos de salud, seguridad, productividad y calidad. En investigaciones anteriores a la presente el doctorando identificó la necesidad de mejora de las herramientas empleadas por los profesionales para la evaluación de factores de riesgo ergonómico, motivando así el desarrollo de la presente investigación. Inicialmente se analizaron métodos generales empleados por los diseñadores para establecer aquellos susceptibles de mejora con la introducción de nuevas tecnologías. En una segunda fase se identificaron y analizaron dispositivos tecnológicos orientados al rastreo de la actividad humana aplicables en el ámbito de las metodologías de la ergonomía ocupacional para los sectores productivos. Como resultado se concluyó que los sensores RGB-D y el Eye-Tracking (rastreo ocular) son dispositivos aplicables para ayudar a mejorar las condiciones en los puestos de trabajo, el primero para distribuir las áreas de trabajo y el segundo para la mejora de las interfaces del usuario. En esta TD se desarrollaron técnicas y métodos para el empleo de estos dispositivos logrando el diseño ergonómico de puestos de trabajo con aplicación práctica (artículos 2 y 3). Durante la realización de esta TD, bajo las directrices del Programa de Doctorado en Tecnologías para la Salud y el Bienestar de la Universidad Politécnica de Valencia, se publicaron tres artículos en revistas que durante el año de su publicación estuvieron indexadas en el primer cuartil de su categoría en el Journal Citation Report, las cuáles sustentan los resultados de la investigación. En ellos se evidenció cómo los avances tecnológicos implementados en Ergonomía producen cambios importantes en el diseño de los puestos de trabajo, y minimizan los tiempos y los movimientos que se requieren en las diferentes actividades laborales, garantizando así una ubicación óptima del recurso humano en los sistemas de producción y generando a su vez estrategias que disminuyen los Trastornos Músculo Esqueléticos (TMEs). / [CA] A mitjan segle XX es va desenvolupar en el continent europeu, especialment a França i Bèlgica, una nova disciplina denominada Ergonomia Centrada en l'Activitat. Aquesta disciplina està enfocada en l'anàlisi del treball amb la finalitat d'optimitzar les condicions laborals. El propòsit de la intervenció ergonòmica és millorar els components que interactuen en el sistema o en l'activitat del treball (les persones, l'organització, la tecnologia i l'ambient), interrelacionant els aspectes de salut, seguretat, productivitat i qualitat. En investigacions anteriors a la present el doctorand va identificar la necessitat de millora de les eines emprades pels professionals per a l'avaluació de factors de risc ergonòmic, motivant així el desenvolupament de la present investigació. Inicialment es van analitzar els mètodes habituals empleats pels ergónoms per a establir aquells susceptibles de millora amb la introducció de noves tecnologies. En una segona fase es va identificar i analitzar els dispositius tecnològics orientats al monitoratge de l'activitat humana aplicables en l'àmbit de les metodologies de l'ergonomia ocupacional per als sectors productius. Com a resultat es va concloure que els sensors RGB-D i el Eye-Tracking són dispositius aplicables per a ajudar a millorar les condicions en els llocs de treball, el primer per a distribuir les àrees de treball i el segon per a la millora de les interfícies de l'usuari. En aquesta TD es van desenvolupar tècniques i procediments per a l'ús d'aquests dispositius aconseguint el disseny ergonòmic de llocs de treball amb aplicació pràctica (articles 2 i 3). Durant la realització d'aquesta TD, sota les directrius del Programa de Doctorat en Tecnologies per a la Salut i el Benestar de la Universitat Politècnica de València, es van publicar tres articles en revistes, que durant l'any de la seua publicació, van estar indexades en el primer quartil de la seua categoria en el Journal Citation Report, les quals sustenten els resultats de la investigació. En ells es va evidenciar com els avanços tecnològics implementats en Ergonomia produeixen canvis importants en el disseny dels llocs de treball, minimitzen els temps i els moviments que es requereixen en les diferents activitats laborals, garantint així una ubicació òptima del recurs humà en els sistemes de producció i generant al seu torn estratègies que disminueixen els Trastorns Músculesquelètics. / [EN] Around the middle of XX century in Europe, especially in France and Belgium, a new discipline named Activity Focused Ergonomics was developed. This concept is based on the task analysis aiming to optimize working conditions. The purpose of the ergonomic intervention is to improve the components interacting within the system or the work activities (people, organization, technology and environment), correlating all health, safety, productivity and quality facts. In previous research, the ergomists identified the improvement need of those tools used by professionals to assess ergonomic risk factors, enhancing therefore the development of this present research. In the beginning, regular methods used by ergonomics specilists were analized in order to define those that could be improved with the introduction of new technologies. In a second phase, technological devices aimed to monitorize human activity, as well as those applicable for the occupational ergonomics methodologies in productive sectors were identified and analyzed. The conclusion that came as a result was that RGB-D sensors and Eye-Tracking are actual workstations conditions' improving devices, the first one is used to better organize working areas and the second one to optimize the user's interfaces. This Doctoral Thesis develops techniques and procedures to correctly use these devices obtaining workstations ergonomic designs with practical applications (articles 2 and 3). Along the development of this Doctoral Thesis, under the Polytechnic University of Valencia Doctoral School for Health and Wellbeing Technologies program directions, three articles were published in magazines which, throughout their publication year were indexed within its cathegory's first quartile at the Journal Citation Report, supporting the research results. The articles evidenced how the technological progress implemented in Ergonomics produce important changes in the workstations design and minimize times and movements required in different working activities, ensuring human resources' optimal location within the production systems and also developing Musculoskeletal Disorders reduction strategies. / Garzón Leal, DC. (2020). Nuevas tecnologías aplicadas a la ergonomía ocupacional. Empleo de sensores RGBD y EyeTracking en la mejora ergonómica de puestos de trabajo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/156052 / Compendio

[ES] El Trastorno del Espectro Autista (TEA) es una afección compleja que se encuentra dentro de los llamados Trastornos del Neurodesarrollo. Está caracterizada por la presencia de disfunciones en las interacciones sociales, en la capacidad comunicativa, pensamiento simbólico, así como, conductas estereotipadas y desregulación de carácter sensorial. Actualmente, dada su elevada prevalencia, ha despertado el interés científico para poder llevar a cabo diagnósticos más tempranos que repercutan en intervenciones más eficaces. Hasta el momento el diagnóstico del TEA se ha venido realizando mediante baterías diagnósticas estandarizadas basadas en criterios cualitativos, por lo cual, la respuesta puede distar de la obtenida en un contexto real. Es por ello que herramientas como la Realidad Virtual (RV), con la potencialidad de reproducir entornos con elevado grado de realismo, pueden ser un contexto válido tanto para la evaluación como para la intervención terapéutica. Se han aplicado entornos virtuales no inmersivos, dado el rechazo de la población TEA a utilizar visores RV, aunque con resultados observacionales. Dichas limitaciones pueden superarse con el uso de los llamados Entornos Virtuales Inmersivos (EVI), ya que suponen una solución tecnológica no invasiva, con mayor capacidad de inmersión y, por tanto, de generar respuestas con mayor similitud a las obtenidas en un contexto real. Las mediciones de carácter observacional pueden superarse con mediciones fisiológicas, tales como, la actividad electrodermal (EDA), que proporciona la respuesta de la excitación corporal en forma de sudoración ante un estímulo o el eye tracking, el cual muestra el comportamiento ocular. Ambas suponen respuestas implícitas, inconscientes y cuantificables, que pueden ayudar a definir la afección. Por todo ello, la presente Tesis Doctoral, compuesta de tres estudios, tiene como objetivo unir el uso de EVI, con capacidad de estimulación visual, auditiva y olfativa con medidas fisiológicas, focalizadas en la evaluación y entrenamiento del TEA, además de estudiar las relaciones entre las mismas y las baterías diagnósticas del TEA. El Estudio nº 1 valoró la adaptación de los participantes a los dispositivos y el EVI y los niveles EDA en un contexto de respuesta al saludo. Los resultados hallaron que los sujetos TEA mostraron una tolerancia similar en el uso del EVI y del dispositivo EDA. Aumentaron sus niveles de excitación con respecto al estado de reposo previo (Ratio), cuando intervino el sentido del olfato, no habiendo relaciones significativas con las baterías diagnósticas. El Estudio nº 2 profundizó en los niveles EDA en un contexto de imitación total o parcial. Los resultados mostraros que los sujetos TEA mostraron una menor activación (Ratio), ante procesos de imitación total, con estimulación olfativa, no encontrando relaciones significativas con las baterías diagnósticas. El Estudio nº 3 estudió el EDA y el comportamiento ocular en un EVI basado en un Centro Comercial. Los resultados EDA, no proporcionaron diferencias en la sesión de evaluación, pero descendieron en los sujetos TEA tras una sesión de entrenamiento. El comportamiento ocular en la sesión de evaluación discriminó entre los grupos, pero en el entrenamiento el comportamiento fue similar. Las relaciones entre dichas medidas y las baterías diagnósticas no mostraron relaciones significativas. Tecnologías inmersivas y medidas psicofisiológicas para la evaluación y entrenamiento de niños con Trastorno del Espectro Autista Como conclusión final cabe señalar que, la medida electrodermal que contó con mayor capacidad para identificar a la población TEA fue la medida Ratio. Mientras que el EDA, tras el entrenamiento, fue indicador de una mejora de la excitación ante situaciones de señalado, respuesta al nombre y atención conjunta, en el caso del comportamiento ocular, fue capaz de diferenciar entre los grupos únicamente en la / [CA] El Trastorn de l'Espectre Autista (TEA) és una afecció complexa que es troba dins dels anomenats Trastorns del Neurodesenvolupament. Està caracteritzada per la presència de disfuncions en les interaccions socials, en la capacitat comunicativa, pensament simbòlic, així com, conductes estereotipades i desregulació del caràcter sensorial. Actualment, donada la seua elevada prevalença, ha despertat l'interés científic per poder dur a terme diagnòstics més primerencs que deriven en intervencions més eficaces. Fins al moment el diagnòstic del TEA s'ha realitzat mitjançant bateries diagnòstiques estandarditzades basades en criteris qualitatius, és per això que la resposta pot ser diferent a l'obtinguda en un context real. Per tant, eines com la Realitat Virtual, amb la capacitat de reproduir entorns amb un elevat grau de realisme, poden ser un context vàlid tant per a l'avaluació com per a la intervenció terapèutica. S'han aplicat entorns virtuals no immersius, donat el rebuig de la població TEA a utilitzar visors RV, malgrat que amb resultats observacionals. Dites limitacions poden superar-se amb l'ús dels anomenats Entorns Virtuals Immersius (EVI), ja que suposen una solució tecnològica no invasiva, amb major capacitat d'immersió i per tant, de generar respostes amb major similitud a les obtingudes en un context real. Les mesures de caràcter observacional poden superar-se amb mesures fisiològiques, tals com, l'activitat electrodermal (EDA), que proporciona la resposta de l'excitació corporal en forma de sudoració enfront d'un estímul o l'eye tracking, el qual mostra el comportament ocular. Ambdues suposen respostes implícites, inconscients i quantificables, que poden ajudar a definir l'afecció. Per tot això, la present Tesi Doctoral, composta de tres estudis, té com a objectiu unir l'ús d'EVI, amb capacitat d'estimulació visual, auditiva i olfactiva amb mesures fisiològiques, focalitzades en l'avaluació i entrenament del TEA, a més d'estudiar les relacions entre les mateixes i les bateries diagnòstiques del TEA. L'Estudi nº 1 va valorar l'adaptació dels participants als dispositius i l'EVI i els nivells EDA en un context de resposta salutació. Els resultats van trobar que els subjectes TEA van mostrar una tolerància similar en l'ús d'EVI i del dispositiu EDA. Van augmentar els seus nivells d'excitació pel que fa a l'estat de repòs prEVI (Ràtio), quan va intervenir el sentit de l'olfacte, no havent-hi relacions significatives amb les bateries diagnòstiques. L'Estudi nº 2 va aprofundir en els nivells EDA en un context d'imitació total o parcial. Els resultats mostraren que els subjectes TEA mostraren una menor activació (Ràtio), davant de processos d'imitació total, amb estimulació olfactiva, no trobant relacions significatives amb les bateries diagnòstiques. L'Estudi nº 3 va estudiar l'EDA i el comportament ocular a un EVI basat en un Centre Comercial. Els resultats EDA, no van proporcionar diferències en la sessió d'avaluació, però van baixar en els subjectes TEA després d'una sessió d'entrenament. El comportament ocular en la sessió d'avaluació va discriminar entre els grups, però en l'entrenament el comportament va ser similar. Les relacions entre aquestes mesures i les bateries diagnòstiques no van mostrar relacions significatives. Com a conclusió final es pot assenyalar que, la mesura electrodermal que va comptar amb major capacitat per a identificar a la població TEA fou la mesura Ràtio. Pel quefa a l'EDA, després de l'entrenament, va ser un indicador d'una millora de l'excitació enfront de situacions d'assenyalament, resposta al nom i atenció conjunta, en el cas del comportament ocular, va ser capaç de diferenciar entre els grups únicament en la sessió d'avaluació. Finalment, l'EDA i el comportament ocular, no van ser mesures amb capacitat correlacional amb les bateries diagnòstiques. / [EN] Autism Spectrum Disorder (ASD) is a complex condition that falls under the category of so-called Neurodevelopmental Disorders. It is characterized by the presence of dysfunctions in social interactions, in the communicative capacity, symbolic thinking, as well as, stereotypical behaviours and deregulation of sensorial character. Currently, given its high prevalence, it has awakened scientific interest in order to carry out earlier diagnoses that will have an impact on more effective interventions. Until now, the diagnosis of ASD has been carried out by means of standardized diagnostic batteries based on qualitative criteria, so that the response may be far from that obtained in a real context. Therefore, tools such as Virtual Reality (VR), with the potential to reproduce highly realistic environments, can be a valid context for both assessment and therapeutic intervention. Non-immersive virtual environments have been applied, given the refusal of the ASD population to use VR viewers, although with bservational results. These limitations can be overcome with the use of so-called Immersive Virtual Environments (IVEs), since they represent a non-invasive technological solution, with a greater capacity for immersion and, therefore, for generating responses that are more similar to those obtained in a real context. Observational measurements can be overcome with physiological measurements, such as electrodermal activity (EDA), which provides the body's response in the form of sweating to a stimulus, or eye tracking, which shows the behaviour of the eye. Both involve implicit, unconscious and quantifiable responses, which can help define the condition. Consequently, the present Doctoral Thesis, composed of three studies, aims to unite the use of IVE, with the capacity of visual, auditory and olfactory stimulation with physiological measures, focused on the evaluation and training of ASD, as well as studying the relationships between them and the diagnostic batteries of ASD. The Study nº1 evaluated the adaptation of the participants to the deviIces and the IVE and the EDA levels in a context of response to the greeting. The results found that ASD subjects showed similar tolerance in the use of the IVE and EDA dEVIce. They increased their levels of arousal with respect to the prEVIous resting state (Ratio), when the sense of smell was involved, with no significant relationship with the diagnostic batteries. Study nº2 studied in depth the EDA levels in a context of total or partial imitation. The results show that the ASD subjects showed a lower activation (Ratio), when facing total imitation processes, with olfactory stimulation, finding no significant relations with the diagnostic batteries. The Study nº3 studied the EDA and the ocular behaviour in an IVE based in a Shopping Centre. The EDA results, did not provide differences in the evaluation session, but they decreased in the ASD subjects after a training session. Eye behaviour in the assessment session discriminated between the groups, but in the training the behaviour was similar. The relationships between these measures and the diagnostic batteries did not show significant relationships. As a final conclusion, it should be pointed out that the electrodermal measure that had more capacity to identify the ASD population was the Ratio measure. While the EDA, after the training, was an indicator of an improvement of the excitement in front of situations of signalling, response to the name and joint attention, in the case of the ocular behaviour, it was one able to differentiate between the groups only in the evaluation session. Finally, the EDA and the ocular behaviour, were not measured with correlational capacity with the diagnostic batteries. / Olmos Raya, E. (2021). Tecnologías Inmersivas y medidas psicofisiológicas para la evaluación y entrenamiento de niños con Trastorno del Espectro Autista [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165871

Diagramme phylogenetischer Verwandtschaft (DpV) modellieren Hypothesen zu evolutiven Verwandtschaftsverhältnissen von Arten oder Populationen. Das Interpretieren und Vergleichen von DpV wird als Tree-Reading bezeichnet und ist essentiell für das Evolutionsverständnis. DpV werden in der Wissenschaft als Modelle verwendet, um Wissen zu kommunizieren (medialer Modelleinsatz) und neue Erkenntnisse zu generieren (methodischer Modelleinsatz). Im Biologieunterricht werden Modelle oft nur medial eingesetzt. Während Wissenschaftler:innen mit einschlägigem Forschungsschwerpunkt die wissenschaftlich erforderlichen Ausprägungen von Tree-Reading vorweisen, weichen Lernende mit oberflächlichen oder wissenschaftlich inadäquaten Aussagen zu DpV häufig davon ab. Die vorliegende Studie untersucht anhand verbaler und visueller Daten, inwiefern der Erfahrungsgrad mit DpV und der Modelleinsatz bei Tree-Reading-Prozessen interagieren. Wissenschaftler:innen mit hohem Erfahrungsgrad mit DpV (n = 10) und Studierende des Master of Education Biologie mit niedrigem Erfahrungsgrad (n = 15) bearbeiteten Aufgaben, in denen DpV im medialen oder im methodischen Modelleinsatz eingebettet waren. Die Studierenden zeigten heterogene Tree-Reading-Prozesse, die sich teilweise nicht von denen von Wissenschaftler:innen unterschieden. Dies lässt sich mit dem Revised STREAM (Schramm, Jose, & Schmiemann, 2021) erklären, das Tree-Reading in fünf Dimensionen einteilt, die in unterschiedlicher Ausprägung beherrscht werden können. Entsprechend sollte Tree-Reading bei Lernenden individuell gefördert werden, um das Evolutionsverständnis und das Verständnis gesellschaftsrelevanter Themen zu stärken. Die vorliegende Studie bietet erstmals umfassende Einblicke in Tree-Reading-Prozesse und ist damit Ausgangspunkt für tiefergehende Untersuchungen der einzelnen Aspekte. / Phylogenetic trees (PT) model hypotheses about evolutionary relationships among species or populations. Interpreting and comparing PT is defined as tree reading and is essential for understanding evolution. PT as models are used in science to communicate knowledge (medial perspective) and to generate new insights (methodical perspective). In biology classrooms, model use is often limited to the medial perspective. While experienced scientists exhibit scientifically adequate tree reading, learners often show superficial and scientifically inadequate tree reading. Based on verbal and visual data the present study investigates how the degree of experience with PT and the perspective from which models are used interact in tree reading processes. Scientists with a high degree of experience with PT (n = 10) and pre-service biology teachers with low degree of experience (n = 15) solved tasks with medially and methodically embedded PT, respectively. Pre-service teachers showed heterogeneous tree reading processes, which sometimes did not differ from scientists’ processes. This is in line with the Revised STREAM (Schramm, Jose, & Schmiemann, 2021) dividing tree reading into five dimensions that learners can master on differing levels. Corresponding to these findings, learners’ tree reading skills should be fostered individually to strengthen understanding of evolution and socially relevant issues. The present study provides unique and comprehensive insights into tree reading processes and thus represents a starting point for more profound investigation of the found aspects.

Zweitveröffentlichung / Obwohl Blickbewegungen einen elementaren Bestandteil des natürlichen Sehens darstellen, werden hirnelektrische Korrelate der visuellen Verarbeitung im Elektroenzephalogramm (EEG) zumeist während passiver Stimulation des ruhenden Auges erfasst. Ein alternativer methodischer Zugang ist die Kopplung des EEG an Beginn oder Ende natürlich auftretender Augenbewegungen mit Hilfe simultanen, hochauflösenden Eye-Trackings (ET). Die resultierenden sakkaden- bzw. fixationskorrelierten Potentiale (SRPs/FRPs) wurden in zwei Forschungskontexten untersucht und angewendet. Der erste Teil der Arbeit (Publikation 1 & 2) befasst sich mit den elektrophysiologischen Korrelaten von Mikrosakkaden, unwillkürlichen Fixationsaugenbewegungen die auch während traditioneller EEG-Messungen auftreten. Es wird gezeigt, dass Mikrosakkaden trotz ihrer geringen Amplitude eine wesentliche, aber mit herkömmlichen Methoden kaum auszuschließende Quelle muskulärer und kortikaler Aktivität im EEG darstellen (mikrosakkadische SRPs), welche in der Mehrzahl experimenteller Durchgängen aktiv ist, und zur Fehlinterpretation reizgekoppelter Potentiale führen kann. Der zweite Teil der Arbeit demonstriert die Machbarkeit und Nützlichkeit von FRP-Analysen zur Untersuchung hirnelektrischer Prozesse beim Lesen. In Publikation 3 werden Einflüsse verschiedener Messartefakte sowie visuell-evozierter, motorischer und kognitiv modulierter Potentiale auf die FRP-Wellenform beschrieben und Methoden zur Signaloptimierung vorgeschlagen. Wir zeigen, dass sich im natürlichen Satzlesen der klassische N400 Wortvorhersagbarkeitseffekt reproduzieren und in Bezug zu Maßen der Fixationsdauer setzen lässt. In Publikation 4 wurde mittels FRPs das Ausmaß der parafovealen Wortverarbeitung bestimmt. Simultanes ET ist eine sinnvolle Ergänzung zur bestehenden EEG-Methodik, sowohl zur Kontrolle von Mikroaugenbewegungen, als auch zur Erforschung natürlichen Blickbewegungsverhaltens und Integration von Befunden der ET- und EEG-Forschung. / Although natural vision involves an active sampling of the environment with several saccadic eye movements per second, electroencephalographic (EEG) correlates of visual cognition are predominantly recorded under artificial conditions of prolonged fixation. An alternative approach to EEG analysis, explored in the present thesis, is to time-lock the signal not to passive stimulations, but to the on- or offsets of naturally occurring eye movements, yielding saccade- and fixation-related potentials (SRPs/FRPs). Using simultaneous high-resolution eye-tracking (ET), this technique was applied in two contexts. The first part of the thesis (publications 1 & 2) investigated brain-electric correlates of microsaccades, small involuntary eye movements, which occur despite attempted fixation during traditional EEG paradigms. In a series of experiments, we show that SRPs from microsaccades present a significant, but normally hidden source of visuocortical potentials that is active in most trials and can confound the interpretation of stimulus-locked data under specific conditions. The second part of the thesis assessed the feasibility and utility of using FRPs in the study of natural reading. Publication 3 provides a review of artifact sources, low-level factors, and high-level influences determining the FRP waveform in free viewing and proposes methods to optimize signal quality. We then replicate the N400 word predictability effect, a cornerstone of neurolinguistic research, in left-to-right sentence reading and relate N400 amplitude to measures of fixation time. In publication 4, the FRP technique was combined with gaze-contingent display manipulations to investigate the depth of parafoveal preprocessing in fluent reading. Our results show that simultaneous recordings improve the understanding of electrophysiological data recorded during fixation, extend the EEG’s methodological scope to naturalistic viewing scenarios, and help to integrate findings from EEG and ET research.

Object of the study is the process of analyzing oculography data. The subject of the study is the methods of extracting and classifying features of oculography data. The purpose of the work is to review existing studies in the field of oculography, analyze data obtained using Eye-tracking technology. The study included: studying methods of extracting and classifying features using Scikit-Learn, developing a methodology for analyzing data and machine learning models to identify eye movement patterns, conducting experiments to compare the effectiveness of algorithms. The work demonstrates the effectiveness of the approach with feature selection, and makes assumptions about the influence of indicators on the absence or presence of visual impairments. Practical application: the proposed approach can be used to improve methods for diagnosing dyslexia, automate the analysis of oculography data. / Объект исследования – процесс анализа данных окулографии. Предметом исследования являются методы извлечения и классификация признаков данных окулографии. Цель работы – обзор существующих исследований в области окулографии, анализ данных, полученных с помощью технологии Eye-tracking. В процессе исследования проводились: изучение методов извлечения и классификации признаков с использованием Scikit-Learn, разработка методологии анализа данных и моделей машинного обучения для выявления паттернов движений глаз, проведение экспериментов для сравнения эффективности алгоритмов. В работе продемонстрирована эффективность подхода с отбором признаков, сделаны предположения о влиянии показателей на отсутствия или присутствия нарушений в области зрения. Область практического применения: предложенный подход может быть использован для улучшения методов диагностики дислексии, автоматизации анализа данных окулографии.

Visuell-räumliche Aufmerksamkeit spielt eine Schlüsselrolle in der Wortverarbeitung und der Augenbewegungskontrolle beim Lesen. Dennoch bleibt die räumliche und zeitliche Dynamik von Aufmerksamkeitsbereitstellung innerhalb einer Fixation ungeklärt. Die vorliegende Dissertation nutzt drei Ansätze in der Ko-Registrierung von Augenbewegungen und EEG um diese Forschungslücke zu untersuchen und direkte Einblicke in die Aufmerksamkeitsverteilung zwischen Fovea und Parafovea, ihre Anpassung an Verarbeitungsansprüche und Sakkaden sowie ihre Auswirkungen auf Wortverarbeitung zu liefern. In Studie 1 wurde das Probe Paradigma als Maß zur Abbildung räumlicher Aufmerksamkeit ohne Augenbewegungen implementiert. Die vergrößerte, Probe-bezogene N1 zwischen Wortpräsentationen deutet auf eine Bereitstellung und Umverteilung zusätzlicher Ressourcen zur simultanen fovealen und parafovealen Wortverarbeitung hin. Studie 2 untersuchte den Preview Benefit und seine Modulation durch Sakkaden und Verarbeitungsschwierigkeit und zielte darauf ab, das elektrophysiologische Korrelat als indirektes Maß für parafoveale Aufmerksamkeit in ERPs und FRPs zu etablieren. Es zeigte sich ein Effekt des orthographischen Previews auf die N1. Interaktionen mit Lesemodus und Verarbeitungsschwierigkeit implizieren, dass dem Preview Effekt Aufmerksamkeitseffekte zugrunde liegen. In Studie 3 wurden zwei Datensätze hinsichtlich der Lateralisierung von Oszillationen im Alpha-Band untersucht um die in Studie 2 generierten Hypothesen zu unterstützen. Alpha war im sakkadischen Lesen stärker rechts-lateralisiert als in RSVP und eine stärkere Lateralisierung sagte eine kürzere Fixationsdauer vorher, was die Rolle von parafovealer Aufmerksamkeit und ihre Verbindung zu Sakkaden betont. Trotz der Einschränkungen der drei Ansätze stellt die Kombination von Augenbewegungen, ERPs, FRPs und EEG-Oszillationen geeignete Maße für Aufmerksamkeitsprozesse in der Wortverarbeitung dar, die traditionelle Forschungsmethoden ergänzen. / Visuo-spatial attention is a key contributor to word processing and oculomotor control in reading. Yet, the spatial and temporal dynamics of attention allocation within a fixation remain unclear. The present dissertation uses three approaches in the co-registration of eye movements and EEG to investigate this gap and provide direct, online insights into attention distribution across fovea and parafovea, its adaptation to processing load and saccadic behavior, as well as its effects on word processing. In Study 1, the probe paradigm was implemented as a mapping tool of spatial attention adaptation in the absence of eye movements, yielding ERPs. The enhanced probe-related N1 in-between trials indicates a recruitment and redistribution of additional resources to achieve simultaneous foveal and parafoveal word-recognition. Study 2 tested the preview benefit and its modulation by saccades and foveal load, thereby aiming at establishing its electrophysiological correlate as an indirect index of parafoveal attention allocation in ERPs and FRPs. There was an effect of orthographic preview on the N1. Interactions with reading mode and foveal load indicate underlying attention effects. In Study 3, two datasets were reanalyzed with regard to the lateralization of oscillatory activity in the alpha-band in order to directly support the assumptions generated in Study 2. Alpha was more strongly right-lateralized in saccadic reading compared to RSVP, and moment-to-moment lateralization predicted shorter subsequent fixation duration, emphasizing the role of parafoveal attention allocation and its relation to saccades. Despite the limitations of the three approaches at this point, the combination of eye movements, ERPs, FRPs, and EEG oscillations provides suitable online markers of attention processes in word recognition that complement traditional research methods.

In der Dissertation wird der Frage nachgegangen, welche kognitiven Prozesse der Informationsverarbeitung von wissenschaftlichen Daten beim konzeptuellen Lernen von biologischen Inhalten eine Rolle spielen. Dafür wird ein theoriebasiertes Modell des data-based scientific reasoning beschrieben, welches ebenfalls Aspekte der visuellen Wahrnehmung einbezieht. Dabei kann eine Synthese sogenannter bottom-up- und top-down-Effekte die visuelle Wahrnehmung der dargestellten Daten beeinflussen. Von Interesse sind hierbei Charakteristika der Repräsentation der Daten, sowie die individuellen Vorstellungen zum Kontext und ob, die Daten diese stützen oder widerlegen (anomale Daten). Weiterhin wird in der Arbeit die Rolle von data-based scientific reasoning auf wissenschaftliche Modellierungsprozesse untersucht, da Modellieren als übergreifende wissenschaftliche Praxis gesehen werden kann. In vier empirischen Studien wurden kognitive Prozesse beim Umgang mit Daten bei angehenden Biologielehrkräften, mit Fragebögen, Eye Tracking und lautem Denken untersucht. Die Ergebnisse der durchgeführten Studien heben die Rolle der visuellen Wahrnehmung als entscheidenden Schritt beim data-based scientific reasoning hervor. In Bezug auf Charakteristika der Repräsentation erscheint es notwendig, die visuelle Aufmerksamkeit der Lernenden auf spezifische Merkmale zu lenken und mit entsprechendem konzeptuellem Wissen zu verknüpfen. Die Ergebnisse legen nahe, dass anomale Daten zwar mit wissenschaftlich adäquatem Wissen erklärt werden, dies aber nicht automatisch zur Änderung ursprünglicher Vorstellungen bezüglich des Kontexts führt. Diese Tendenz scheint mit Unsicherheit gegenüber den Daten verbunden zu sein. Darüber hinaus spielen anomale Daten eine zentrale Rolle in wissenschaftlichen Modellierungsprozessen. Die Ergebnisse der entsprechenden Studie deuten darauf hin, dass hoch ausgeprägte Kompetenzen des data-based scientific reasoning mit elaborierten Modellierungsprozessen zusammenhängen. / The thesis focusses on the relevance of reasoning with scientific data for conceptual learning in biology. It aims to contribute to the question which cognitive processes are involved when learners encounter data sets that support or contradict their individual expectations. Therefore, a theoretical model of data-based scientific reasoning is described that is grounded on a general model of information processing. In this model, aspects of visual perception are emphasized. However, visual perception is influenced by a synthesis of so-called bottom-up and top-down effects. Furthermore, the theoretical perspective on the role of responses to anomalous data for scientific practices was extended by investigating how learners react and integrate anomalous data during modeling processes. In four empirical studies cognitive processes leading to responses to anomalous data in science education were investigated by applying a mixture of questionnaires, eye tracking techniques, and think aloud. The findings of the conducted studies highlight the role of perceptual processes as a key step during data-based scientific reasoning. Regarding representational characteristics it seems necessary to guide learners´ visual attention and connect specific features with corresponding conceptual knowledge. However, the findings suggest that a use of adequate scientific knowledge for explaining anomalous data does not lead to a change in initial conceptions regarding the context, since participants of the studies still tended to maintain their initial expectations. This tendency seems to be linked to a high need for encompassing information and a connected uncertainty towards the perceived data. Furthermore, anomalous data play a central role during modelling processes. The results of the corresponding study, indicate that sophisticated competencies of data-based reasoning with anomalous data relate to elaborate modeling processes.

Die Konferenz »Entwerfen – Entwickeln – Erleben« bietet ein be­sonderes Podium zum Austausch von Wissenschaftlern und Praxis­vertretern aus den zentralen Bereichen der Produktentwicklung. Der vorliegende Band enthält Beiträge der EEE2014 unter anderem zu Innovationsstudien und Zukunftskonzepten für verschiedenste Bran­chen, zu Design Thinking und Designprozessen von frühen Phasen bis zum Qualitätsmanagement, Methoden und Werkzeugen von Mindcards bis Eye-Tracking sowie zu den Themen User Experience und Nutzererleben, Öko-Design, Universal Design und partizipative Gestaltung. Die Technischen Universität Dresden und technischesdesign.org er­möglichten in Kooperation mit der Gruppe Virtuelle Produktentwick­lung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP), dem Mathematisch-Physikalischen Salon der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden und der Hochschule für Bildende Küns­te Dresden die fachübergreifende Diskussion des Schwerpunkt-The­mas inmitten der Dresdner Altstadt. In diesem Band sind die Bei­träge zum Technischen Design enthalten, ein weiterer Band (http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-144963, herausgegeben von Ralph Stelzer) fasst die Beiträge zur Konstruktionstechnik und zur Virtuellen Produktentwick­lung zusammen.:Das Futur II Innovationskonzept zur Optimierung schienengebundener Fahrzeuge Christian Scholz 11 Eco Design Tool – Qualitative Entscheidungsunterstützung in der Produktgestaltung Georg Dwalischwili, Malte Koslowski und Nikolaus Marbach 27 Innovationsstudien als Treiber anwendungsorientierter Forschung – Beispiele aus dem Agrarbereich Christoph Philipp Schreiber, Thomas Herlitzius und Jens Krzywinski 43 Produktentwicklung von Bekleidung und technischen Textilien – 3DDesign/Konstruktion für biegeweiche Materialien Sybille Krzywinski, Ellen Wendt, Jana Siegmund und Lina Girdauskaite 57 Design Thinking: Allgemeingültiger Innovationsprozess? Gavin Melles und Rebekka Fuge 69 Neue Industrial Design Prozesse für die Produktentwicklung – Die Überarbeitung der VDI/VDE-Richtlinie 2424 Gerhard Reichert, Robert Watty und Christian Zimmermann 77 UXX Enterprise oder: Über den Sinn und Unsinn von Entwerfen, User Experience und Modellbau im Spannungsfeld zwischen Design Thinking und User Centered Design Oliver Gerstheimer 87 Anwenderorientierte strategische Ausrichtung von Design bei technologiegeprägten Unternehmen Frank Thomas Gärtner 103 Partizipative Softwareentwicklung am Beispiel der Findung eines Interaktionskonzeptes Ingmar S. Franke und Frank Peter 115 Die Konzeptvisualisierung als frühe Entscheidungsunterstützung im Rahmen komplexer Produktentwicklungen Frank Mühlbauer und Jens Krzywinski 129 Qualitätsmanagement im Designprozess Matthias Richter 145 Der Raum als unterstützendes Werkzeug im Designprozess. Wie wirkt sich das Design der Arbeitsumgebung auf kreative Teamarbeit aus? Danjela Hüsam, Claudia Nicolai, Dora Panayotova und Ulrich Weinberg 155 Entwickeln mit Mindcards – mehr Interaktion in kreativen Prozessen Stefan Boës, Moritz Mussgnug, Dominik Noli, Bastian Leutenecker und Mirko Meboldt 169 Learning in Action als mannigfaltige Methode zum Erlernen, Erleben und Problem Reframing Andrea Augsten 181 Potenziale und Herausforderungen für das Design in der Konzeptionsphase von soziotechnischen Systemen Jennifer Müller, Christophe Kunze und Madeleine Berger 195 Einsatz von mobilen Eye Tracking Technologien in der nutzerorientierten Produktentwicklung Moritz Mussgnug, Quentin Lohmeyer und Mirko Meboldt 209 Methode zur nutzergerechten Interfacegestaltung auf der Basis eines idealen Informationsablaufs zwischen funktionalen und formalen Anforderungen Markus Schmid 219 Multimodale HMI – Untersuchungen zur Erweiterung der Arbeitsgedächtniskapazität durch visuell-taktile Anzeiger Matti Schwalk und Thomas Maier 233 Assistenzsysteme im industriellen Kontext – Interviews und Kontextanalyse Anja Knöfel, Ralph Stelzer, Rainer Groh und Jens Krzywinski 243 Design im Bereich der Sicherheitstechnik Christian Fritz 255 Gestaltungsprinzipien für herstellerproprietäre, mobilfunkbasierte Arbeitsmittel Applikationen – Die Zielgruppenbefragung Friedrich Niehaus und Tobias Kehrein 263 Optimierung gestalterischer Faktoren für die altersgerechte Mensch-Produkt-Schnittstelle durch Greifkraftmessung Benedikt Janny, Matthias Haug und Thomas Maier 279 Iteratives Design in der Produktentstehung Gerhard Glatzel 291 Streaming alternativer Inhalte ermöglicht Barrierefreiheit für einige – und Mehrwerte für viele Zuschauer Mathias Knigge und Jörn Erkau 303 Kein schales Schimmern – Die Goldene Regel im Designkontext Heike Raap 309 Möbelentwicklung im Wandel Tony Gauser 319 Solarkraft in der Produktentwicklung – Anwendungen für Westafrika Jörg Reiff-Stephan 327 Universal Design – Möglichkeiten und Grenzen Susanne Trabandt, Linda Geißler und Stefan Schmidt 341 Wahrnehmungsgerechtheit als Gestaltungsaufgabe im Produktdesign Thomas Gatzky 351

A carefully constructed set of 16 graphical tasks related to key biochemistry concepts was designed and administered to a group of 82 students in their final year of B.Sc. study. The test mean score of 48,3% ( 12,1) was low and characterised by gender and ethnic differences. There was a moderate linear relationship between biochemistry grades obtained by the students over two years of study and their graphical literacy (r = 0,433). The majority of the students exhibited slope/height confusion and only seven students (8,5%) were able to answer the two items corresponding to Kimura‘s Level F, the most complex and difficult level of graphical literacy. Eye tracking data gave valuable insights into different strategies used by students while interpreting graphs and is a valuable tool for assessing graphical literacy. These findings confirmed other studies where researchers have found a widespread lack of graph comprehension among biological science students. / Institute of Science and Technology Education / M. Sc. (Science Education)