Studying collaborative learning space design with multimodal learning analytics

Abstract

Research has provided relevant advances in evidence-based design for productive learning. For example, in the field of collaborative learning, there is extensive evidence for some key learning design elements, such as methods of structuring activity sequencing, group formation techniques, and technology mediating collaboration. However, progress has been more limited in the area of evidence-based design of collaborative learning physical spaces. Contradictorily, research on learning spaces and their impact on teaching and learning have been a field of inquiry for decades. Existing studies have explored how learning spaces can play a role in inhibiting or encouraging student participation in active learning tasks, such those applying collaborative learning methods. However, the methods used in these studies have provided limited empirical evidence on the effects that specific design elements of collaborative learning spaces have on student behaviour. In this context, technological advances in data capture and analysis tools offer new opportunities and challenges to overcome this lack of evidence. In particular, the potential to advance learning space research through approaches involving Multimodal Learning Analytics (MMLA) is becoming increasingly clear. This dissertation contributes to emerging MMLA research by aiming to disentangle the effects of space design elements and their interaction with other learning design elements in order to help broaden the evidence-based design spectrum with more fruitful learning. In particular, the thesis focuses on the interaction of table shapes in learning spaces with the group size learning design element. The dissertation also explores the relevant, but often neglected, gender perspective. An experimental design methodology is applied with the objective of answering research questions related to: (1) the differences in student behaviour when two table shapes and two group sizes are used; (2) indicators relevant to collaborative learning space research; and (3) data collection, analytical, and visualisation techniques. Contributions include the first empirical evidence about the influence of table shape on student behaviour, including effects arising from the interaction of table shape with group size and student gender. In addition, the dissertation offers a new case that discusses MMLA indicators in this field and explores how motion capture, temporal analysis, and aggregated visualisation can contribute to collaborative learning space research.

Ha habido avances importantes en la investigación en el ámbito del diseño para el aprendizaje efectivo basado en evidencias. Por ejemplo, en el ámbito del aprendizaje colaborativo, se han conseguido evidencias sobre algunos elementos importantes de su diseño, como los métodos para estructurar las secuencias de actividades, las técnicas de formación de grupo o la tecnología que media la colaboración. Sin embargo, el avance ha sido más limitado en el área del diseño de los espacios físicos para el aprendizaje colaborativo. Contradictoriamente, la investigación sobre los espacios de aprendizaje y su impacto en la educación han sido objeto de investigación durante décadas. Estudios existentes han explorado cómo los espacios de aprendizaje juegan un papel en inhibir o favorecer la participación de los estudiantes en tareas de aprendizaje activo, como las que aplican métodos de aprendizaje colaborativo. Sin embargo, los métodos utilizados en estos estudios han generado muy pocas evidencias empíricas sobre los efectos que elementos específicos de esos espacios tienen en el comportamiento de los estudiantes. En este contexto, los avances en las tecnologías para la captura y el análisis de datos ofrecen nuevas oportunidades, y retos, para cubrir esta falta de evidencias. En particular, el potencial de la Analítica de Aprendizaje Multimodal (MMLA, de sus siglas en inglés) se está vislumbrando como especialmente prometedor para avanzar la investigación sobre los espacios de aprendizaje. Esta tesis doctoral contribuye al campo emergente de MMLA con el objetivo de desgranar los efectos de los elementos de diseño en los espacios de aprendizaje y su interacción con otros elementos de diseño para el aprendizaje. El objetivo último es ampliar el espectro del diseño basado en evidencias para el aprendizaje efectivo. Para ello, la tesis se centra en estudiar la interacción de las formas de las mesas con el tamaño de grupo, como elementos de diseño sobre el espacio y sobre el método de aprendizaje. La tesis también explora la perspectiva de género, una perspectiva relevante pero no suficientemente considerada en el ámbito. La metodología empleada es de diseño experimental y se plantean preguntas de investigación relacionadas con: (1) las diferencias en el comportamiento de los estudiantes cuando se utilizan dos tipos de mesas y tamaños de grupo; (2) los indicadores de analítica de aprendizaje relevantes en la investigación de espacios de aprendizaje colaborativo; (3) las técnicas para la recogida, el análisis y la visualización de datos. Las contribuciones de la tesis incluyen unas primeras evidencias científicas sobre la influencia de las formas de las mesas en el comportamiento de los estudiantes, considerando la interacción con el tamaño de grupo y el género. Además, la tesis también ofrece un nuevo caso de recogida de datos que permite revisar la validez de indicadores MMLA propuestos en el campo y explorar como aproximaciones de captura de movimiento, análisis temporal y visualización avanzada pueden contribuir a la investigación en espacios para el aprendizaje colaborativo.