Analysis and visualization of learning interactions in collaborative web environments

Abstract

The influence of web-based learning environments has proliferated throughout various fields of study, including education. Although there are many web-based software programs currently available for educational purposes, the use of educational blogs in Computer-Supported Collaborative Learning (CSCL) contexts is to this day favored by a large number of educators, since blogs allow the implementation of textual and asynchronous communication to support the social interactions of students online, under the supervision of teachers. Nonetheless, if not adequately competent in regulating their learning, students may find blog-based collaborative learning environments a source of disorientation. In these cases, awareness and metacognition can support regulating and controlling one’s actions in blog-based learning activities. Awareness and metacognition can be further explored through research into the field of computer-based Interaction Analysis (IA), regarded as one of the sub-directions of the modern Learning Analytics (LA) field. Taking into consideration the above, the author of this dissertation has developed a prototype IA toolkit for blogs, called GIANT (Graphical Interaction ANalysis Toolkit). GIANT analyses and graphically visualizes, in real-time, the complex interactions that take place during blog-based collaborative activities, by applying computer-based IA techniques that take into account quantitative usage data. The toolkit was designed to allow students (and teachers alike) to use the automatically produced visualized IA indicators, and support monitoring, awareness, and (self) regulation during the online collaborative learning process. The current dissertation aims at facilitating the adoption of GIANT-powered blog-based collaborative learning environments in education, as well as researching into and providing further insight into the impact visualized GIANT IA indicators have on several aspects. The results of this research were positive, building up to the outcomes of previous studies regarding the promising impact of IA tools on collaborative learning activities. The research results show that the visualized GIANT IA indicators evidently affect participant behavior, as they function as an additional motive that increases the participation ratio. Moreover, collaboration and dialogue improve, because of participation refinement, while students seem to understand the structure and the goals of the blog-based collaborative learning activity better. Most importantly, there is evidence that the visualized IA indicators, presented to the students as dynamically produced feedback information, assist them in reflecting upon the level of their activity, as well as the overall activity, allowing them to self-regulate their actions. On the other hand, the research findings of questionnaires and interviews indicated that teachers not only regarded GIANT as satisfactory in terms of its use and ease to control, but it also proved to be useful and reliable in evaluating and grading the contribution of the students at the end of the activity.

Η επίδραση των συνεργατικών περιβαλλόντων διαδικτύου συνεχίζει να αυξάνεται σε διάφορους τομείς σπουδών, συμπεριλαμβανομένης της εκπαίδευσης. Παρόλο που υπάρχουν πολλά διαθέσιμα συνεργατικά περιβάλλοντα διαδικτύου, η χρήση των εκπαιδευτικών ιστολογίων στο πλαίσιο της Συνεργατικής Μάθησης Υποστηριζόμενη από Υπολογιστή (ΣΜΥΥ) προτιμάται ακόμα και σήμερα από μεγάλο αριθμό καθηγητών, καθώς επιτρέπουν την ασύγχρονη επικοινωνία σε μορφή κειμένου, έτσι ώστε να υποστηριχθούν αποτελεσματικά οι κοινωνικές αλληλεπιδράσεις των μαθητών. Παρ 'όλα αυτά, εάν οι μαθητές δεν είναι ικανοί στη ρύθμιση της μάθησής τους, τα διαδικτυακά συνεργατικά περιβάλλοντα ιστολογίων μπορούν ακόμα και να τους μπερδέψουν ή/και να τους αποπροσανατολίσουν. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η ενημερότητα και η μεταγνώση μπορούν να υποστηρίξουν τη ρύθμιση και τον έλεγχο των ενεργειών των μαθητών κατά τη διάρκεια συνεργατικών δραστηριοτήτων ιστολογίου. Η ενημερότητα και η μεταγνώση μπορούν να διερευνηθούν περαιτέρω μέσω της έρευνας στον τομέα της Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων με βάση τον υπολογιστή, που μπορεί να θεωρηθεί ως μία από τις κατευθύνσεις του σύγχρονου ερευνητικού πεδίου της Μαθησιακής Αναλυτικής. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ένα πρωτότυπο εργαλείο Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων για συνεργατικά περιβάλλοντα ιστολογίων που ονομάζεται GIANT (Graphical Interaction ANalysis Toolkit). Το GIANT αναλύει και απεικονίζει γραφικά, σε πραγματικό χρόνο, τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια συνεργατικών δραστηριοτήτων ιστολογίων, εφαρμόζοντας τεχνικές Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων που λαμβάνουν υπόψη ποσοτικά δεδομένα χρήσης. Το εργαλείο σχεδιάστηκε για να επιτρέπει τόσο τους μαθητές όσο και τους καθηγητές, να χρησιμοποιούν τους αυτόματα παραγόμενους οπτικοποιημένους δείκτες Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων, ώστε να υποστηρίζουν την παρακολούθηση, την ενημερότητα και την (αυτο)ρύθμιση τους, κατά τη διάρκεια μιας συνεργατικής δραστηριότητας μάθησης. Η παρούσα διατριβή στοχεύει στη διευκόλυνση της υιοθέτησης του εργαλείου GIANT για την υποστήριξη δραστηριοτήτων σε συνεργατικά περιβάλλοντα ιστολογίου, καθώς και στην έρευνα και την παροχή περαιτέρω πληροφοριών σχετικά με την απήχηση των οπτικοποιημένων δεικτών Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων του GIANT σε διάφορες εκπαιδευτικές συνθήκες που απαιτούν εμπειρικά ερευνητικά δεδομένα. Τα αποτελέσματα των ερευνών της διατριβής κρίνονται θετικά, και συμβατά με τα αποτελέσματα προηγούμενων σχετικών ερευνών για την υποστήριξη των εργαλείων Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων σε διαδικτυακές συνεργατικές δραστηριότητες. Επίσης δείχνουν ότι οι οπτικοποιημένοι δείκτες Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων του GIANT επηρεάζουν προφανώς τη συμπεριφορά των μαθητών, καθώς λειτουργούν ως ένα επιπλέον κίνητρο που αυξάνει το ποσοστό συμμετοχής τους στις δραστηριότητες. Επιπλέον, η συνεργασία και ο διάλογος βελτιώνονται, λόγω της αύξησης της συμμετοχής, ενώ οι μαθητές φαίνεται να κατανοούν καλύτερα τη δομή και τους στόχους των συνεργατικών δραστηριοτήτων ιστολογίων. Το πιο σημαντικό όμως, είναι ότι υπάρχουν στοιχεία ότι οι οπτικοποιημένοι δείκτες Ανάλυσης Αλληλεπιδράσεων που παρουσιάζονται στους μαθητές ως δυναμικά παραγόμενες πληροφορίες ανατροφοδότησης, τους βοηθούν να προβληματιστούν σχετικά με τη δραστηριότητά τους, καθώς και τη συνολική δραστηριότητα, επιτρέποντάς τους να αυτορρυθμίσουν τις ενέργειες και τη συμπεριφορά τους. Από την άλλη πλευρά, τα εμπειρικά δεδομένα από τα ερευνητικά ερωτηματολόγια που χρησιμοποιήθηκαν, καθώς και οι απαντήσεις των καθηγητών κατά τη διάρκεια των συνεντεύξεων, έδειξαν ότι οι καθηγητές όχι μόνο θεώρησαν το εργαλείο GIANT ικανοποιητικό όσον αφορά τη χρήση του και την ευκολία στον έλεγχό του, αλλά αποδείχθηκε επίσης χρήσιμο και αξιόπιστο για την αξιολόγηση και αυτόματη βαθμολόγηση της συνεισφοράς των μαθητών στο τέλος κάθε συνεργατικής δραστηριότητας.