Evaluating the Effectiveness of Human-Centered AI Systems in Education

Trabajo Fin de Máster. Máster Universitario en sistemas inteligentes. Curso académico 2022-2023.[ES]Esta tesis explora el uso de la inteligencia artificial (IA) en la educación, centrándose en mejorar la interacción humano-computadora (HCI) y la experiencia del usuario. El estudio incluye una revisión sis temática de la literatura (SLR) y un estudio de caso del proyecto LATILL, un ejemplo destacado del uso de IA en la educación. La SLR examina el conjunto de literatura existente para determinar los efectos de la integración de la IA en la educación en la experiencia del usuario y en la HCI. Los resultados demuestran cómo la IA puede personalizar y adaptar las experiencias de aprendizaje, mejorar el rendimiento en tareas y mejorar la experiencia del usuario tanto para los docentes como para los estudiantes. La SLR también iden tifica las dificultades y restricciones relacionadas con la aplicación de la IA en la educación. El proyecto LATILL, que ejemplifica el uso efectivo de la IA en la educación de idiomas, es el foco del estudio de caso. El objetivo principal del proyecto es ayudar a los docentes a proporcionar orientación y apoyo personaliza dos a sus estudiantes. Pueden seleccionar textos apropiados según los niveles del Marco Común Europeo de Referencia para las Lenguas (CEFR) y características lingüísticas. La plataforma utiliza una metodología de diseño centrada en el usuario e incorpora prototipos y comentarios de los usuarios para garantizar una funcionalidad óptima y satisfacer los requisitos particulares de los docentes. El proyecto LATILL busca transformar la enseñanza de idiomas convencional, aumentar la participación de los estudiantes y fomentar experiencias de aprendizaje de idiomas gratificantes y exitosas mediante la promoción de la colaboración y el intercambio de recursos entre los educadores. A través de la SLR y el estudio de caso, esta tesis propor ciona conocimientos valiosos sobre el potencial de la IA en la educación, su impacto en la experiencia del usuario y la HCI, y los desafíos y oportunidades que surgen al implementar la IA en entornos educativos. En conclusión, esta investigación resalta los beneficios significativos de la integración de la IA en la educación y enfatiza la importancia de considerar los principios de experiencia del usuario y HCI al diseñar sistemas educativos impulsados por la IA. Al aprovechar de manera efectiva las tecnologías de IA y adoptar enfoques de diseño centrados en el usuario, los educadores pueden mejorar la experiencia de aprendizaje, fomentar la participación de los estudiantes y promover resultados educativos exitosos.[EN]This thesis explores using artificial intelligence (AI) in education, concentrating on improving human computer interaction (HCI) and the user experience. The study includes a systematic review of the literature (SLR) and a case study of the LATILL project, a prime example of the use of AI in education. The SLR examines the body of existing literature to determine the effects of integrating AI in education on user experience and HCI. The results demonstrate how AI can personalize and adapt learning experiences, en hance task performance, and improve user experience for teachers and students. The SLR also identifies difficulties and restrictions related to the application of AI in education. The LATILL project, which ex emplifies the effective use of AI in language education, is the focus of the case study. The project’s main objective is to assist teachers in providing their students with individualized guidance and support. They can select appropriate texts based on CEFR levels and linguistic characteristics. The platform employs a user-centered design methodology and incorporates prototypes and user feedback to guarantee optimal functionality and satisfy the particular requirements of teachers. The LATILL project seeks to transform conventional language instruction, increase student engagement, and foster enjoyable and successful lan guage learning experiences by encouraging collaboration and resource sharing among educators. Through the SLR and the case study, this thesis provides valuable insights into the potential of AI in education, its impact on user experience and HCI, and the challenges and opportunities that arise in implementing AI in educational settings. In conclusion, this research highlights the significant benefits of integrating AI in education and emphasizes the importance of considering user experience and HCI principles when design ing AI-driven educational systems. By leveraging AI technologies effectively and adopting user-centered design approaches, educators can enhance the learning experience, promote student engagement, and foster successful educational outcomes

Augmenting Vision-Based Human Pose Estimation with Rotation Matrix

Fitness applications are commonly used to monitor activities within the gym, but they often fail to automatically track indoor activities inside the gym. This study proposes a model that utilizes pose estimation combined with a novel data augmentation method, i.e., rotation matrix. We aim to enhance the classification accuracy of activity recognition based on pose estimation data. Through our experiments, we experiment with different classification algorithms along with image augmentation approaches. Our findings demonstrate that the SVM with SGD optimization, using data augmentation with the Rotation Matrix, yields the most accurate results, achieving a 96% accuracy rate in classifying five physical activities. Conversely, without implementing the data augmentation techniques, the baseline accuracy remains at a modest 64%.Comment: 24 page

Be Creative! Literature Review on People with Intellectual Disabilities’ Involvement in Media Research Studies

Digital media have wide-ranging potential for people with and without disabilities. The increasing interest in media usage is reflected in numerous studies worldwide. People with intellectual disabilities are excluded from research due to a number of obstacles (e.g. cognitive and linguistic abilities) in this research field. Considering the lack of research about media usage and people with intellectual disabilities, this literature review analyses the following research questions: 1) Are people with intellectual disabilities involved in current research?, 2) What research methods are used to conduct research with people with intellectual disabilities?, and 3) Which topics are researched in current studies? To answer our research questions, we conducted a literature review with 38 studies included in our sample. We found that most studies use questionnaires or interviews to research the media usage of people with intellectual disabilities. In this paper, we discuss implications to involve people with disabilities in research.Digitale Medien haben ein weitreichendes Potenzial für Menschen mit und ohne Behinderungen. Das zunehmende Interesse an der Mediennutzung spiegelt sich in zahlreichen Studien weltweit wider. Menschen mit intellektueller Beeinträchtigung sind aufgrund einer Reihe von Hindernissen (z. B. kognitive und sprachliche Fähigkeiten) von der Forschung in diesem Bereich ausgeschlossen. In Anbetracht des Mangels an Forschung über Mediennutzung und Menschen mit intellektueller Beeinträchtigung werden in diese Literatur Review die folgenden Forschungsfragen untersucht: 1) Sind Menschen mit intellektueller Beeinträchtigung in aktuelle Forschung einbezogen? 2) Welche Forschungsmethoden werden verwendet, um Forschung mit Menschen mit intellektueller Beeinträchtigung durchzuführen? und 3) Welche Themen werden in aktuellen Studien erforscht? Zur Beantwortung der Forschungsfragen haben wurde eine Literatur Review durchgeführt und 38 Studien in die Stichprobe aufgenommen. Es stellte sich heraus, dass die meisten Studien Fragebögen oder Interviews verwenden, um die Mediennutzung von Menschen mit intellektueller Beeinträchtigung zu untersuchen. In diesem Beitrag wird diskutiert, wie Menschen mit Behinderungen in die Forschung einbezogen werden können

Finding “Appeal” Factors in Local Animation Character Design: Formalistic and Visual Semiotic Analysis (FVSA)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui faktor ‘daya tarik’ dalam desain karakter animasi lokal. ‘Daya tarik’ adalah salah satu dari 12 prinsip desain animasi dan sering dianggap ambigu. Untuk mencapai ‘daya tarik’, salah satu metode yang digunakan adalah Viewer’s Impression Words (VIW) yang merupakan modifikasi dari Kansei Words (KW). Metode ini menggabungkan teori formalistik dan semiotik visual untuk mencapai Viewer’s Impression Words (VIW), bagian penting dari Kansei Engineering. Hasil penelitian daripada ujikaji ini, dapat disimpulkan bahawa metod ini mampu untuk membantu peserta ujikaji memilih kata VIW yang sesuai seterusnya ke arah aktiviti selanjutnya iaitu proses prinsip longgar. Metode ini dilihat sebagai teknik baru untuk memperbaiki proses dalam memperoleh VIW atau Kansei Words untuk digunakan dalam latihan pengukuran untuk menemukan pengaruh (emosi) dalam memahami ‘daya tarik.’ Ini untuk mencapai prinsip longgar dalam desain karakter animasi lokal.Kata kunci: Kata Impressi Penonton, Desain Berasaskan Pengguna, Desain Karakte

Ausgewählte Chancen und Herausforderungen der digitalen Transformation für die Produktentwicklung und Unternehmensorganisation im Finanzdienstleistungssektor

Vor dem Hintergrund der digitalen Transformation sind Finanzdienstleistungsunternehmen auf unterschiedlichen Ebenen zahlreichen Chancen sowie Herausforderungen ausgesetzt. Während der Einsatz neuer Technologien die Optimierung bestehender Geschäftsprozesse sowie das Angebot digitalisierter Finanzdienstleistungen ermöglicht, geht dies zugleich mit veränderten Arbeitsbedingungen innerhalb der Unternehmensorganisation einher. Darüber hinaus sind Finanzdienstleister dazu angehalten die sich ändernden Kundenerwartungen bei den bisherigen Geschäftsaktivitäten sowie bei der Produktentwicklung zu berücksichtigen. Das Ziel der vorliegenden kumulativen Dissertation ist es, bestehende Forschungsdesiderate hinsichtlich der Auswirkungen der digitalen Transformation auf den Finanzdienstleistungssektor, differenziert nach der Kunden- und Produktperspektive sowie der internen Unternehmensperspektive, vertiefend zu analysieren. Das Technology-Organization-Environment (TOE)-Framework von DePietro et al. (1990) wird dabei als theoretischer Rahmen zur Einordnung und Strukturierung der Forschungsmodule verwendet. Die Ergebnisse der acht Module zeigen, dass die Kundenbedürfnisse und –erwartungen im Finanzdienstleistungssektor verstärkt von der digitalen Transformation beeinflusst werden. Dies zeigt sich in der Beratungstätigkeit bspw. durch das Angebot neuer Kundenkanäle sowie der aus dem steigenden Wettbewerbsdruck resultierenden erhöhten Preistransparenz. Im Rahmen der Produktentwicklung sind zudem u. a. ESG-Risiken und Silent Cyber-Risiken zu beachten. Aus der Analyse der Auswirkungen der digitalen Transformation auf die Unternehmensorganisation geht hervor, dass über den Einsatz digitaler Innovationen innerhalb des Backoffice die Realisation von Effizienzgewinnen sowie das Entgegenwirken eines Personalmangels möglich ist. Darüber hinaus wird in den Modulen der Einfluss des Faktors Mensch auf die Cyber-Sicherheit hervorgehoben. Während dieser einerseits als „schwächstes Glied“ und potenzielles Angriffsziel im Sicherheitskonstrukt der Unternehmen dargestellt wird, ist andererseits das Potenzial der Beschäftigten zur Frühwarnung zu berücksichtigen

Serious ‘Slow’ Game Jam - A Game Jam Model for Serious Game Design

The Serious ‘Slow’ Game Jam (SSGJ) is a new model for use in serious game design and research. Game jams contribute to creative, innovative and collaborative design, however, game jams for serious purposes require an alternative model that integrates domain experts within the jammer community to ensure the validity of their designs and content. Furthermore, a rigorous yet accessible design methodology is required to balance pedagogic and game aspects to support jammers, as well as to assist researchers in subsequent analysis and evaluation. A standard entertainment game jam model does not afford support for these aspects. The SSGJ model addresses these needs through an inclusive, collaborative, and creative framework for multidisciplinary teams, which includes: encouraging reflection and knowledge exchange; improving content validity; and providing continuous support and mentoring to participants. Reflection on the model highlights the importance of framing serious game jams as explicitly educational activities and embedding them into existing training contexts. The SSGJ model contributes to a collaborative serious game design methodology for the wider research community, irrespective of application domains

Interactive virtual method applied in urban design education. Mixed Approach

La memòria d'aquesta tesi tracta sobre l'ús de la transformació digital en l'ensenyament i els processos de disseny urbà, a través de conceptes innovadors i metodologies pràctiques. L'objectiu és promoure l'ús de tecnologies digitals, en particular per avaluar la inclusió de la realitat virtual en diversos entorns d'ensenyament formals i informals del disseny urbà col·laboratiu, per tal de millorar, accelerar i augmentar el seu impacte social de forma positiva i millorar l'ensenyament universitària ajudant al fet que els estudiants consolidin amb major efectivitat les seves habilitats. Amb les característiques d’un sistema de realitat virtual, podem provar la nostra hipòtesi en funció de demostrar: (1) La implementació d'estratègies virtuals gamificades en el camp del disseny urbà generarà una millora i motivació en la participació ciutadana i dels estudiants, ja que l’entorn és més dinàmic, real i permet un disseny col·laboratiu àgil gràcies a les tecnologies visuals immersives, mentre avaluen críticament el resultat d'un disseny urbà i prenen decisions. (2) L'ús de sistemes virtuals interactius per a la comprensió de l'espai tridimensional millora en els estudiants i professionals la percepció de la comprensió de l'espai, generant major enteniment de les condicions d'ubicació, dimensions i relacions dels espais urbans, i defensar els arguments de projectes urbans i propostes urbanes definides interactivament que proven diverses estratègies d'acció. Per provar les nostres hipòtesis, fem servir un mètode quantitatiu i qualitatiu aplicat en diferents escenaris i als diferents perfils d'usuaris, estudiants, professionals i usuaris finals. Els resultats mostraran que és possible potenciar la transformació digital, millorar la motivació pública, la implicació i la satisfacció en els processos de presa de decisions urbanes, així com complementar l'adquisició de competències urbanes específiques necessàries per a la professió en estudiants d'Arquitectura.La memoria de esta tesis trata sobre el uso de la transformación digital en la enseñanza y los procesos de diseño urbano, a través de conceptos innovadores y metodologías prácticas. El objetivo es promover el uso de tecnologías digitales, en particular para evaluar la inclusión de la realidad virtual en diversos entornos de enseñanza formales e informales del diseño urbano colaborativo, con el fin de mejorarlo, acelerar y aumentar su impacto social positivo y mejorar la enseñanza universitaria ayudando a que los estudiantes consoliden con mayor efectividad sus habilidades. Con las características de un sistema de realidad virtual, podemos probar nuestra hipótesis en función de demostrar: (1) El uso de sistemas virtuales interactivos para la comprensión del espacio tridimensional mejora en los estudiantes y profesionales la percepción de la comprensión del espacio, generando mayor entendimiento de las condiciones de ubicación, dimensiones y relaciones de los espacios urbanos, y defender los argumentos de proyectos urbanos y propuestas urbanas definidas interactivamente que ensayan diversas estrategias de acción. (2) La implementación de estrategias virtuales gamificadas en el campo del diseño urbano generará una mejora y motivación en la participación ciudadana y en los estudiantes, ya que es un entorno de colaboración más dinámico, real y ágil gracias a las tecnologías visuales inmersivas, mientras evalúan críticamente el resultado de un diseño urbano y toman decisiones. Para probar nuestras hipótesis, utilizamos un método cuantitativo y cualitativo aplicado en diferentes escenarios y a diferentes perfiles de usuarios, estudiantes, profesionales y usuarios finales. Los resultados mostrarán que es posible potenciar la transformación digital, mejorar la motivación pública, la implicación y la satisfacción en los procesos de toma de decisiones urbanas, así como complementar la adquisición de competencias urbanas específicas necesarias para la profesión en estudiantes de Arquitectura.The memory of this thesis deals with the use of digital transformation in the teaching and processes of urban design, through innovative concepts and practical methodologies. The objective is to promote the use of digital technologies, in particular, to evaluate the inclusion of virtual reality in various formal and informal teaching environments of collaborative urban design, in order to improve it, speed up, and increase its positive social impact and improve university teaching by helping students consolidate their skills more effectively. With the characteristics of the VR system, we can test our hypothesis based on demonstrating: (1) The use of virtual-interactive systems for the understanding of three- dimensional space improve in students and professionals the perception of the comprehension of the space, generating a greater understanding of the location conditions, dimensions and relationships of urban spaces, and defend the arguments of urban projects and interactively defined urban proposals rehearsing various strategies of action. (2) The implementation of virtual gamified strategies in the field of urban design will generate improvement and motivation in citizen participation and students as it is a more dynamic, real and agile collaborative environment thanks to the immersive visual technologies as they critically evaluate the result of the urban design and make decisions. To validate our hypothesis, we use a quantitative and qualitative method applied in different scenarios and to a different profile of users, students, professionals and end users. The results will show that it is possible to empower digital transformation, to improve public motivation, implication, and satisfaction in urban decision-making processes as well as complementing the improvement of the perception of the comprehension of the space needed for the profession in Architecture students

Inclusion in Virtual Reality Technology: A Scoping Review

Despite the significant growth in virtual reality applications and research, the notion of inclusion in virtual reality is not well studied. Inclusion refers to the active involvement of different groups of people in the adoption, use, design, and development of VR technology and applications. In this review, we provide a scoping analysis of existing virtual reality research literature about inclusion. We categorize the literature based on target group into ability, gender, and age, followed by those that study community-based design of VR experiences. In the latter group, we focus mainly on Indigenous Peoples as a clearer and more important example. We also briefly review the approaches to model and consider the role of users in technology adoption and design as a background for inclusion studies. We identify a series of generic barriers and research gaps and some specific ones for each group, resulting in suggested directions for future research