This research was aimed at the optimisation of the usability of content-rich computer and mobile based e-learning material. The goal was to preserve the advantages of paper based material in designing optimised modules that were mobile and computer-based, but at the same time avoiding the pitfalls of converting traditional paper based learning material for use on screen. A mobile eye tracker was used to analyse how students studied similar course content on paper, and on mobile device. Screen based eye tracking was also used to analyse how participants studied corresponding content on a desktop screen. Eye movements which were recorded by an eye tracker revealed the sequences of fixations and saccades on the text that was read by each participant. By analysing and comparing the eye gaze patterns of students reading the same content on three different delivery platforms, the differences between these platforms were identified in terms of their delivery of content rich, text based study material. The results showed that more students read online content on a computer screen than on mobile devices. The inferential analysis revealed that the differences in reading duration, comprehension, linearity and fixation count on the three platforms were insignificant. There were significant differences in saccade length. This analysis was used to identify strong aspects of the respective platforms and consequently derive guidelines for using these aspects optimally to design content rich material for delivery on computer screen and mobile device. The limitations of each platform were revealed and guidelines for avoiding these were derived / Computing / M.A. (Computing)

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.

The study explores the role of eye contact in promoting effective learning in natural science in the secondary school using eye-tracking technology. A theoretical framework constituting the theories of Vygotsky, Piaget and Bandura inform the study. In the empirical inquiry in this study a purposefully selected group of eleven Grade 9-learners of mixed ability were eye-tracked by means of the Tobii 60 X-2 eye-tracker during individual viewings of a video-recording of a natural science lesson taught by the educator using a PowerPoint presentation. The Tobii 60 X-2 eyetracker establishes how a learner pays attention to information presented through educator narration, visuals and texts during teaching and learning. The findings indicate that, as the learners’ areas of interest, their highest total fixation duration was firstly on the PowerPoint presentation, and secondly on the educator. Under-performing natural science learners showed shorter and less dense fixation in both areas of interest. / Science and Technology Education / M. Ed. (Natural Science Education)

Die vorliegende Dissertation trägt zur Erforschung der fremdsprachlichen Sprachverarbeitung bei, indem sie den Einfluss von wachsendem Diskurs auf die semantische Verarbeitung von Wörtern durch fortgeschrittene Deutschlerner (L2) im Vergleich zu Muttersprachlern (L1) untersucht. Im Moment des Lese- und Hörverstehens wurde unter Laborbedingungen die kognitive Verarbeitung von bekannten Wörtern und die Bedeutungserschließung von unbekannten Wörtern mit Hilfe von kontextuellen Hinweisen im vorausgehenden Kontext erforscht. In der EEG-Studie wurde im Prozess des leisen Lesens die Gehirnreaktion der Versuchspersonen auf das kritische Wort im Text gemessen. Die Analyse des ereigniskorrelierten Potentials N400, das semantische Verarbeitung reflektiert, implizierte, dass selbst ein reduzierter unterstützender Kontext die Verarbeitung des kritischen bekannten Wortes erleichtert. Im Gegensatz dazu fördert ein zusammenhängender neutraler Kontext, der keine Hinweise auf die Bedeutung des kritischen bekannten Wortes enthält, dessen kognitive Verarbeitung nicht. Wenn aber in einem Text ein unbekanntes Wort vorkommt, scheinen nur die Muttersprachler, jedoch nicht die L2-Lerner, von erweitertem unterstützendem Kontext zu profitieren, um die Bedeutung dieses Wortes in realer Zeit zu erschließen. Die ursprüngliche Forschungsfrage wurde erweitert, um zu testen, ob Personen dazu fähig sind, ein nachfolgendes Wort im Kontext auf Grundlage der vorausgehenden semantischen Hinweise vorauszusagen. Diese Fähigkeit wurde im Moment der auditiv-visuellen Diskursverarbeitung untersucht. In der Eye-Tracking-Studie wurden die Blickbewegungen der Versuchsteilnehmer zu den kritischen Bildern auf dem Monitor aufgenommen, bevor das entsprechende kritische Wort genannt wurde. Die gewonnenen Daten belegen, dass Muttersprachler den nachfolgenden Input selbst auf Basis eines reduzierten unterstützenden Kontextes voraussagen können. Für die L2-Lermer scheint ein reduzierter unterstützender Kontext keine prädiktive Kraft zu besitzen. Im Kontrast zu den Ergebnissen der früheren Lesestudie demonstrierten beide Versuchspersonengruppen eine ähnlich ausgeprägte Fähigkeit dabei, die Bedeutung eines unbekannten Wortes aufgrund der semantischen Signale des vorausgehenden erweiterten Kontextes zu erschließen. Das könnte bedeuten, dass fortgeschrittene L2-Lerner in einer natürlicheren Sprachverarbeitungssituation – insbesondere wenn sie die Informationen über verschiedene sensorische Kanäle bekommen – die kontextuellen Signale eines erweiterten unterstützenden Kontextes ähnlich effektiv wie die Muttersprachler einsetzen können, um die nachfolgenden Wörter leichter zu verarbeiten. Die berichteten Ergebnisse wurden vor dem Hintergrund von gedächtnisbasierten Theorien der Diskursverarbeitung diskutiert. Es wurde angenommen, dass die gemessenen Unterschiede bei der kontextgebundener Wortverarbeitung mit der ungleich ausgeprägten Fähigkeit zusammenhängen könnten, in L1 und L2 mentale Modelle des verarbeiteten Diskurses aufzubauen. Die Erkenntnisse der vorliegenden Dissertation tragen zu dem Wissensstand über Diskursverarbeitungsstrategien durch neue empirische Daten bei, die einen Einblick darin gewähren, wie geschriebene und gesprochene Texte von L2-Sprechern und Muttersprachlern ähnlich oder unterschiedlich verarbeitet werden. Vom Standpunkt der Fremdsprachendidaktik aus könnten die Ergebnisse als Effizienzbeweis für die kontextbasierten Semantisierungsstrategie interpretiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse können in der Fremdsprachendidaktik eingesetzt werden, um die Diskursverarbeitung bei L2-Sprechern zu fördern.

The study explores the role of eye contact in promoting effective learning in natural science in the secondary school using eye-tracking technology. A theoretical framework constituting the theories of Vygotsky, Piaget and Bandura inform the study. In the empirical inquiry in this study a purposefully selected group of eleven Grade 9-learners of mixed ability were eye-tracked by means of the Tobii 60 X-2 eye-tracker during individual viewings of a video-recording of a natural science lesson taught by the educator using a PowerPoint presentation. The Tobii 60 X-2 eyetracker establishes how a learner pays attention to information presented through educator narration, visuals and texts during teaching and learning. The findings indicate that, as the learners’ areas of interest, their highest total fixation duration was firstly on the PowerPoint presentation, and secondly on the educator. Under-performing natural science learners showed shorter and less dense fixation in both areas of interest. / Science and Technology Education / M. Ed. (Natural Science Education)

This research was aimed at the optimisation of the usability of content-rich computer and mobile based e-learning material. The goal was to preserve the advantages of paper based material in designing optimised modules that were mobile and computer-based, but at the same time avoiding the pitfalls of converting traditional paper based learning material for use on screen. A mobile eye tracker was used to analyse how students studied similar course content on paper, and on mobile device. Screen based eye tracking was also used to analyse how participants studied corresponding content on a desktop screen. Eye movements which were recorded by an eye tracker revealed the sequences of fixations and saccades on the text that was read by each participant. By analysing and comparing the eye gaze patterns of students reading the same content on three different delivery platforms, the differences between these platforms were identified in terms of their delivery of content rich, text based study material. The results showed that more students read online content on a computer screen than on mobile devices. The inferential analysis revealed that the differences in reading duration, comprehension, linearity and fixation count on the three platforms were insignificant. There were significant differences in saccade length. This analysis was used to identify strong aspects of the respective platforms and consequently derive guidelines for using these aspects optimally to design content rich material for delivery on computer screen and mobile device. The limitations of each platform were revealed and guidelines for avoiding these were derived / Computing / M. Sc. (Computing)

Adolescents are especially vulnerable to image-based messages, which place them directly in line with the lifestyle messages presented in numerous alcohol advertisements. Research has shown that teenagers encounter alcohol advertisements from a variety of sources, prompting concern over the consequences of exposure and the risks associated with teen drinking. Warning messages contained within these alcohol advertisements are often vague in their wording and targeted to promote responsible drinking among adults, making them wholly inadequate for teen deterrence. This thesis explores the problems with current alcohol responsibility messages when dealing with teens, and proposes the development of new, modified messages, that are more direct and consequence-based. The Elaboration Likelihood Model of persuasion was used to describe teen processing of alcohol warning messages, and eye-tracking technology was used to determine how this processing can be examined visually. The purpose of this research was to aid in the development of new messages that have been modified by type size, type contrast, and message content (a 2x2x2 factorial design). Results indicated that modifying message content to include direct language and a consequence enhances visibility and attention to alcohol responsibility messages. Larger type and higher contrast can be applied to the message to further enhance visibility, but the change in attention for these factors was shown to be minimal and nonsignificant. Overall, the greatest power lies in changing the message itself, irrespective of all other variables.

Systeme zum automatisierten Fahren erlauben es, die Fahrzeugführung in einem gewissen Maß vom Fahrer an das Fahrzeug zu übertragen. Da der Fahrer auf diese Weise unterstützt, entlastet oder sogar ersetzt werden kann, werden Systeme zum automatisierten Fahren mit einem großen Potential für Verbesserungen hinsichtlich Straßenverkehrssicherheit, Fahrkomfort und Effizienz verbunden - vorausgesetzt, dass diese Systeme angemessen benutzt werden. Systeme zum hochautomatisierten Fahren stellen in diesem Zusammenhang eine besondere Herausforderung für die Mensch-Maschine-Interaktion dar: So wird es dem Fahrer bei diesem Automatisierungsgrad zwar zum ersten mal ermöglicht, das System nicht mehr permanent überwachen zu müssen und somit die Fahrtzeit potentiell für fahrfremde Tätigkeiten zu nutzen. Es wird jedoch immer noch erwartet, dass der Fahrer nach einer vorherigen angemessenen Übernahmeaufforderung die Fahrzeugführung im Bedarfsfall gewährleisten kann. Angemessenes Automatisierungsvertrauen stellt daher eine zentrale Komponente für die erfolgreiche Kooperation zwischen Fahrern und Systemen zum hochautomatisierten Fahren dar und sollte bei der Gestaltung derartiger Systeme berücksichtigt werden. Frühere Befunde weisen beispielsweise bereits darauf hin, dass unterschiedliche Informationen über automatisierte Systeme ein möglicher Ansatz sein könnten um das Automatisierungsvertrauen des Fahrers aktiv zu gestalten. Automatisierungsvertrauen als Variable in der Gestaltung von Fahrzeugtechnologie zu berücksichtigen erfordert jedoch zunächst auch in der Lage zu sein, Automatisierungsvertrauen adäquat messen zu können. In diesem Sinne war die Zielsetzung dieser Arbeit einerseits die Untersuchung verschiedener Methoden zur Messung des Automatisierungsvertrauens des Fahrers sowie andererseits die Identifikation, prototypische Umsetzung und Bewertung potentieller Ansätze zur Gestaltung von Automatisierungsvertrauen im Kontext von Systemen zum hochautomatisierten Fahren. Zu diesem Zweck wurden drei Fahrsimulatorstudien mit insgesamt N = 280 Probanden durchgeführt. Die vorliegenden Ergebnisse weisen darauf hin, dass (i) sowohl Selbstberichtsverfahren als auch Verhaltensmaße prinzipiell dazu verwendet werden können um das Automatisierungsvertrauen des Fahrers in Systeme zum hochautomatisierten Fahren zu operationalisieren, (ii) eine vorherige Auseinandersetzung mit funktionalen Grenzen von Systemen zum hochautomatisierten Fahren einen nachhaltigen Effekt auf das Automatisierungsvertrauen des Fahrers in das System haben kann und (iii) insbesondere Informationen über die Funktionsweise von Systemen zum hochautomatisierten Fahren das Automatisierungsvertrauen des Fahrers in derartige Systeme verbessern können. Damit liefert die vorliegende Arbeit sowohl wertvolle Ansatze zur Messbarmachung als auch Hinweise für die Gestaltung von Automatisierungsvertrauen im Kontext des hochautomatisierten Fahrens. Darüber hinaus können die Befunde dieser Arbeit in gewissem Maße auch auf andere Arten von Fahrzeugautomatisierung sowie unterschiedliche Domänen und Anwendungen von Automatisierung übertragen werden. / Automated driving systems allow to transfer a certain degree of vehicle control from the driver to a vehicle. By assisting, augmenting or even supplementing the driver, automated driving systems have been associated with enormous potential for improving driving safety, comfort, and efficiency - provided that they are used appropriately. Among those systems, conditional automated driving systems are particularly challenging for human-automation interaction: While the driver is no longer required to permanently monitor conditional automated driving systems, he / she is still expected to provide fallback performance of the dynamic driving task after adequate prior notification. Therefore, facilitating appropriate automation trust is a key component for enabling successful cooperation between drivers and conditional automated driving systems. Earlier work indicates that providing drivers with proper information about conditional automated driving systems might be one promising approach to do this. Considering the role of automation trust as a variable in the design of vehicle technology, however, also requires that drivers` automation trust can be viably measured in the first place. Accordingly, the objectives of this thesis were to explore difffferent methods for measuring drivers` automation trust in the context of conditional automated driving as well as the identification, implementation and evaluation of possible approaches for designing drivers` automation trust in conditional automated driving systems. For these purposes, three driving simulator studies with N = 280 participants were conducted. The results indicate that (i) both self-report measures and behavioral measures can be used to assess drivers` automation trust in conditional automated driving systems, (ii) prior familiarization with system limitations can have a lasting effffect on drivers` automation trust in conditional automated driving systems and (iii) particularly information about the processes of conditional automated driving systems might promote drivers` automation trust in these systems. Thus, the present research contributes much needed approaches to both measuring and designing automation trust in the context of conditional automated driving. In addition, the current findings might also be transferred to higher levels of driving automation as well as other domains and applications of automation.

Il est proposé que la pléthysmographie pénienne puisse faire l’objet d’améliorations par la combinaison de la pléthysmographie pénienne et de la vidéo-oculographie lors de la présentation de stimuli générés par ordinateur (SGO). L’application de cette combinaison n’a fait l’objet d’aucune étude auprès d’agresseurs sexuels d’enfants. Cette thèse comporte trois articles empiriques qui visent respectivement à soutenir le développement d’un instrument d’évaluation basé sur l’utilisation combinée des réponses oculaires et érectiles lors de la présentation de SGO afin d’évaluer les intérêts sexuels d'agresseurs sexuels d’enfants. Pour ce faire, des hommes ayant eu (n = 26) ou non (n = 36) des comportements sexuels envers des enfants sont recrutés afin de constituer des groupes de comparaison. Le premier article représente une exploration préliminaire des données issues de caractéristiques sociodémographiques, sexuelles et criminologiques ainsi que des réponses oculaires et péniennes lors de présentations de SGO et de bandes sonores conventionnelles. Il permet d’orienter les décisions entourant la poursuite de la recherche. Le second article porte sur la comparaison des profils des réponses péniennes issues de présentations de SGO et de bandes sonores conventionnelles ainsi que sur leur capacité respective à classifier les individus selon la présence d’antécédents de comportements sexuels sur des enfants. Il permet d’établir la validité discriminante de l’utilisation de SGO et d’établir des normes d’utilisation clinique. Le troisième article vise à circonscrire une dynamique oculaire associée à l’intérêt sexuel envers l’âge d’un objet et à soutenir la contribution de la combinaison des réponses oculaires et péniennes lors de la présentation de SGO. En somme, les résultats issus de cette thèse soutiennent l’utilisation clinique de la pléthysmographie pénienne lors de la présentation de SGO. Ils permettent d’identifier la présence d’une signature oculaire spécifique aux agresseurs sexuels lors de la présentation de SGO. Ils démontrent la contribution de la combinaison des réponses oculaires et péniennes par rapport à une mesure reposant uniquement sur les réponses péniennes. Ces résultats ouvrent la voie à l’utilisation clinique de la vidéo-oculographie et de SGO et offrent non seulement des possibilités intéressantes dans le domaine de la délinquance sexuelle, mais également de la sexualité en général. / We propose that penile plethysmography could be improved by its combination with eye-tracking devices during the presentation of computer-generated stimuli (CGS). To date, the application of this combination has not been studied among child molesters. This dissertation includes three empirical articles supporting the development of an assessment instrument based on the joint measurement of ocular and penile responses during the presentation of CGS in order to evaluate the sexual interests of child molesters. To this end, men who had (n = 26) or had not (n = 36) engaged in sexual behaviors towards children were recruited. The first article consists of a preliminary exploration of the sociodemographic, sexual, and criminological characteristics of child molesters and nonoffenders as well as their respective ocular and penile responses to CGS and conventional auditory stimuli. This investigation provided a framework for the subsequent phases of the study. The second article compares the profiles of penile responses to CGS and conventional auditory stimuli and each presentation modality’s ability to classify individuals in terms of their history of sexual behaviors towards children. The third article identifies gaze patterns associated with sexual interest towards a given age group and provides support for the joint measurement of penile and ocular responses during the presentation of CGS. To summarize, the results of these studies support the clinical application of penile plethysmography in conjunction with the presentation of CGS. These results enable the identification of the eye movement signature of sexual offenders in response to CGS. Additionally, the data demonstrate the added benefits of measuring both penile and ocular responses relative to measuring penile responses in isolation. These findings provide insights for the clinical use of eye tracking and CGS and suggest interesting possibilities for the study of deviant sexuality, as well as sexuality in general.

De plus en plus de recherches sur les Interactions Humain-Machine (IHM) tentent d’effectuer des analyses fines de l’interaction afin de faire ressortir ce qui influence les comportements des utilisateurs. Tant au niveau de l’évaluation de la performance que de l’expérience des utilisateurs, on note qu’une attention particulière est maintenant portée aux réactions émotionnelles et cognitives lors de l’interaction. Les approches qualitatives standards sont limitées, car elles se fondent sur l’observation et des entrevues après l’interaction, limitant ainsi la précision du diagnostic. L’expérience utilisateur et les réactions émotionnelles étant de nature hautement dynamique et contextualisée, les approches d’évaluation doivent l’être de même afin de permettre un diagnostic précis de l’interaction. Cette thèse présente une approche d’évaluation quantitative et dynamique qui permet de contextualiser les réactions des utilisateurs afin d’en identifier les antécédents dans l’interaction avec un système. Pour ce faire, ce travail s’articule autour de trois axes. 1) La reconnaissance automatique des buts et de la structure de tâches de l’utilisateur, à l’aide de mesures oculométriques et d’activité dans l’environnement par apprentissage machine. 2) L’inférence de construits psychologiques (activation, valence émotionnelle et charge cognitive) via l’analyse des signaux physiologiques. 3) Le diagnostic de l‘interaction reposant sur le couplage dynamique des deux précédentes opérations. Les idées et le développement de notre approche sont illustrés par leur application dans deux contextes expérimentaux : le commerce électronique et l’apprentissage par simulation. Nous présentons aussi l’outil informatique complet qui a été implémenté afin de permettre à des professionnels en évaluation (ex. : ergonomes, concepteurs de jeux, formateurs) d’utiliser l’approche proposée pour l’évaluation d’IHM. Celui-ci est conçu de manière à faciliter la triangulation des appareils de mesure impliqués dans ce travail et à s’intégrer aux méthodes classiques d’évaluation de l’interaction (ex. : questionnaires et codage des observations). / More and more researches on Human-Computer Interactions (HCI) are trying to perform detailed analyses of interaction to determine its influence on users’ behaviours. A particular emphasis is now put on emotional reactions during the interaction, whether it’s from the perspective of user experience evaluation or user performance. Standard qualitative approaches are limited because they are based on observations and interviews after the interaction, therefore limiting the precision of the diagnosis. User experience and emotional reactions being, by nature, highly dynamic and contextualized, evaluation approaches should be the same to accurately diagnose the quality of interaction. This thesis presents an evaluation approach, both dynamic and quantitative, which allows contextualising users’ emotional reactions to help identify their causes during the interaction with a system. To this end, our work focuses on three main axes: 1) automatic task recognition using machine learning modeling of eye tracking and interaction data; 2) automatic inference of psychological constructs (emotional activation, emotional valence, and cognitive load) through physiological signals analysis; and 3) diagnosis of users’ reactions during interaction based on the coupling of the two previous operations. The ideas and development of our approach are illustrated using two experimental contexts: e-commerce and simulation-based training. We also present the tool we implemented in order to allow HCI professionals (e.g.: user experience expert, training supervisor, or game designer) to use our evaluation approach to assess interaction. This tool is designed to facilitate the triangulation of measuring instruments and the integration with more classical Human-Computer Interaction methods (ex.: surveys and observation coding).