Control of mind-wandering while viewing educational videos by adjusting cognitive loads and biofeedback operations

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K14330
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 長濱 澄 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (50779270)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マルチメディア / 映像教材 / バイオフィードバック / 脳波 / 人工知能 / ヒューマンインターフェース / マインドワンダリング / 生体情報

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，映像教材の視聴時におけるマインドワンダリング(MW)を，認知負荷の操作，及び，バイオフィードバックによって抑制し，学習の効率化を実現することである．
本研究では，(1) 映像教材の視聴速度を適度に速めること，また，脳波と機械学習を用いてMWを検出し，(2)バイオフィードバックすることによって，マインドワンダリングの抑制を図る．
2022年度について，2021年度に引き続き、MWの検出方法について改善を行った．また予備実験結果を受けて映像視聴プラットフォーム上に実装したアノテーション機能に関する効果検証実験（後述）の結果についてショートレターとしてまとめ、日本教育工学会論文誌に投稿した（2023年5月時点査読中）．

アノテーション機能に関する効果検証では，主観的難易度に関するタギング機能を実装した映像視聴プラットフォーム上でスライド型映像教材を視聴させた際のタギング機能の効果について実験的に検討した．実験では，大学生60名をタギング群（タギング機能を活用する群）と統制群に振り分け，それぞれの条件下におけるスライド型映像教材の視聴操作及び学習効果を比較した．その結果，理解度テスト，及び，映像教材の視聴時間については，タギング機能による効果は見られなかった．他方，タギング群においては，頭出しにかかる時間が，統制群に比べて，有意に短かった．これは，タイムライン上にタグを付与することで視聴したい箇所が明確になったほか，ジャンプ操作が，送りやスキップ操作の代替となったことが要因として考えられる．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本研究の進捗が遅れている理由は以下の通りである．
・実験の結果，実験条件の前提となるシステム，特に，MWの検出方法について，改善の余地が生じ，継続的に想定外のエフォートを割く必要性が生じたため
・バイオフィードバックにおけるフィードバックの方法について，予備実験の結果，ビープ音を呈示する以外の方法を検討し，当初の計画とは別に効果検証を行う必要性が生じたため
・Covid-19による影響により，対面における実験を前提とする本研究において，計画通りに被験者の募集ならびに実験の実施ができなかったため

Strategy for Future Research Activity

2023年度においては，2021年度及び2021年度において改善したMWの検出方法により，当初の計画通り実験を進める。具体的には，実験1（「視聴速度の操作によってマインドワンダリングは抑制されるか」の検証），及び，実験2（「バイオフィードバックによってマインドワンダリングは抑制されるか」の検証）を研究実施計画に基づいて実施する．また、各種研究成果をまとめ，国際ジャーナルへの投稿や学会発表を通じて，成果を公表する．

Causes of Carryover

前年度において，予備実験の結果，本研究を実施するにあたり前提となるシステムの改善行った関係上，2021年度と同様，改善内容の効果検証に時間を費やした．また，Covid-19の影響により実験の実施自体も計画から大幅に遅れた形で実施している状況にあった．これらのことから，当初の計画通りに予算を執行することができず，次年度使用額が生じた．
次年度の使用額について，当初，執行予定であった学会発表等の旅費及び人件費（実験謝金等）に使用する計画である．