论文题目：Augmenting Collaborative MOOC Video Viewing with Synchronized Textbook

学生姓名：刘佳宇

学号：20141310005

院系：文学院

专业：英语

指导教师：熊明丽

出处：Human-Computer Interaction - Interact, 2015, 9297: 81-88

英文原文：

Augmenting Collaborative MOOC Video Viewing with Synchronized Textbook

Nan Li, Łukasz Kidziński and Pierre Dillenbourg

CHILI, EPFL, Switzerland

{nan.li,lukasz.kidzinski,pierre.dillenbourg}@epfl.ch

Abstract: We designed BOOC, an application that synchronizes textbook content with MOOC (Massive Open Online Courses) videos. The application leverages a tablet display split into two views to present lecture videos and textbook content simultaneously. The display of the book serves as peripheral contextual help for video viewing activities. A five-week user study with 6 groups of MOOC students in a blended on-campus course was conducted. Our study in this paper reports how textbooks are used in authentic MOOC study groups and further explores the effects of the book-mapping feature of the BOOC player in enhancing the collaborative MOOC learning experiences.

Keywords: MOOC, peripheral display, contextual help, collaborative learning

1. Introduction

Massive Open Online Courses (MOOCs) are in recent years growing in popularity. Popular platforms such as Coursera and edX typically replicate traditional classroom pedagogy online, featuring with video lectures, quizzes, tutorials, discussion forums and wikis. Among these learning components, lecture videos play a central role in MOOC learning: the forums provide peer-to-peer support analogous to that in the classroom, and other components mainly serve as supporting resources. Note that textbooks are not essential for MOOCs. Their role as references is perhaps partially displaced by the lecture videos. This does not mean textbooks are not useful in MOOC learning. In a MOOC taught with a companion textbook, Belanger et. al [1] found that the students often spontaneously identified related content in the textbook, then shared and discussed them in the forum. This finding does not only exhibit that textbooks still function as potentially effective supporting materials for MOOCs, but also indicates the potential needs for providing the students with supervised book-to- video references.

Apart from textbooks, study groups, which is a common collaborative learning setting at schools and universities, are also suppressed by MOOCs, particularly by its massive and distributed nature. Compared to online forums and online groups, collocated study groups allow more intimate discussions. In our recent work [4], we have shown that students are enthusiastic about studying MOOC in face-to-face groups. We also explored how students studied in different group arrangements, i.e. watching videos on individual displays or on a shared display. The key question to be addressed by this paper is, however, about a combinational usage of study group and textbook. We are interested in how the students use textbooks in their groups. Particularly, when referenced textbook content is linked to the videos, how does it affect the studentsrsquo; collaborative learning behaviors?

Textbooks are known to offer more comprehensive learning materials. When the books are linked to videos, the support becomes contextual help. Such help has been recognized as effective means for learning graphical interfaces [2]. In fact, most of the contextual help literature dealt with step-by-step web tutorials, and only several investigated video-based tutorials. Pause-and-Play [5] proposed a method to detect task-performing events in the video and link them with user actions in the target application as the user tried to imitate the procedure. This method avoids manually switching between the user context and the online tutorial. ToolClips [7] embedded video tutorials as contextual assistance for tool functionality understanding in a software application; FollowUs [6] demonstrated that video tutorials could be enhanced by multiple demonstrations of tutorial videos from other community members. These projects endeavored to create links between graphical interface to be learned and video tutorials. Practicing the software is the main activity that renders the context whereas the videos are seen as external helps. However, situations are poles apart in the MOOC scenario, where video viewing is the central activity. Additionally, video viewing is more passive and engaging, capturing most of the learnersrsquo; attention.

In this paper, we evaluate BOOC, a MOOC video player that synchronizes lecture videos with relevant textbook pages in an authentic study group setting. The book pages are displayed in the periphery to minimize distractions. The paper contributes in understanding the roles of textbooks, especially when used as peripheral contextual help in MOOC study groups. We reveal how the students leverage the usage of books and peer discussion to study MOOC in groups.

Fig. 1. The BOOC Player

2. The BOOC User Interface

As shown in Fig. 1, the BOOC user interface is separated into two parts, a video controller plays the lecture video and a PDF controller manages page navigations. Each controller has a horizontal status indicator, both of which are initially red, indicating the contents are synchronized. Double clicking on the PDF controller toggles the synchronization. Desynchronized PDF controller will a have green indicator, which contrasts the other one in red, suggesting asynchronicity.

The two controllers are synchronized by default. If the video content is beyond the textbook, the PDF controller is

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论文题目：Augmenting Collaborative MOOC Video Viewing with Synchronized Textbook

用同步教材增强MOOC视频协同观看

Nan Li, Łukasz Kidziński and Pierre Dillenbourg

CHILI, EPFL, Switzerland

{nan.li,lukasz.kidzinski,pierre.dillenbourg}@epfl.ch

摘要：我们设计了BOOC，这是一个将教科书内容与MOOC（Massive Open Online Courses）视频同步的应用程序。该应用程序利用分成两个视图的平板显示器同时呈现讲义视频和课本内容。课本内容的展示为视频观看活动提供上下文的语境帮助。进行了为期五周的用户研究，我们对6组使用慕课的学生进行了为期5周的混合校园课程的研究。我们在本文中的研究报告了如何在真实的MOOC学习小组中使用教科书，并进一步探讨了BOOC播放器的书籍映射功能在增强MOOC协作学习体验中的作用。

关键词：慕课，周边显示，上下文帮助，协作学习

1. 前言

近年来大规模开放式在线课程（MOOCs）越来越受欢迎。像Coursera和edX这样的流行平台通常会在线复制传统的课堂教学法，包括视频讲座，测验，教程，讨论论坛和维基。在这些学习部分中，讲座视频在MOOC学习中起着核心作用：论坛提供的类似于课堂上的点对点支持，其他部分主要作为支持资源。请注意，教科书对MOOC而言不是必需的。他们作为参考的角色可能部分地被演讲视频所取代。这并不意味着教科书在MOOC学习中没有用处。在与教科书配套教授的MOOC中，Belanger等人[1]发现，学生们经常自发地学习教科书中的相关内容，然后在论坛上分享讨论。这一发现不仅表明教科书仍然可以作为MOOC的潜在有效辅助材料，而且还揭露了向学生提供受监督的书籍—视频参考的潜在需求。

除教科书外，研究小组也是高校常见的合作学习环境，也因慕课大规模和分布式的特点而受到了压制。与在线论坛和在线小组相比，搭配的研究小组可以进行更密切的讨论。在我们最近的工作[4]中，我们已经表明学生对于面对面小组学习MOOC非常热心。我们还探讨了学生如何在不同的小组安排下学习，即在单独的显示器上或在共享的显示器上观看视频。 然而，本文要讨论的关键问题是学习小组和教科书的组合使用问题。我们感兴趣的是学生们如何在他们的小组中使用教科书。特别是，当被引用的教科书内容与视频链接时，它如何影响学生的协作学习行为？

众所周知，教科书提供更全面的学习材料。当书籍链接到视频时，可以提供上下文帮助。这种帮助被认为是学习图形界面的有效手段[2]。事实上，大多数上下文帮助文献都是一步一步地处理网络教程，而只有几个基于视频的教程进行了调查。暂停和播放[5]提出了一种检测任务性能的方法，并在用户试图模仿该过程时将其与目标应用程序中的用户动作链接起来。此方法避免了用户在上下文和在线教程之间的手动切换。ToolClip [7]嵌入式视频教程作为在软件应用程序中理解工具功能的上下文帮助; FollowUs [6]证明了视频教程可以通过来自其他社区成员的多个教程视频的演示来加强。这些项目努力在学习图形界面和视频教程之间建立联系。练习软件是呈现上下文的主要活动，而视频被视为外部帮助。然而，在视频观看是主要活动的MOOC设想中，情况是两极分化的。此外，视频观看更加被动和引人入胜，吸引了大部分学习者的关注。

在本文中，我们评估了BOOC，一个MOOC视频播放器，在真实的学习小组环境中将演讲视频与相关教科书页面同步。 书页显示在外侧以尽量减少分心。 本文有助于理解教科书的作用，特别是在MOOC学习小组中用作周边语境帮助时。 我们揭示了学生如何利用书本小组讨论来学习MOOC。

图1. BOOC用户

2. BOOC用户界面

如图1所示，BOOC用户界面分为两部分，视频控制器播放演讲视频以及PDF控制器管理页面导航。每个控制器都有一个水平状态指示器，这两个指示器最初都是红色的，表示内容已同步。双击PDF控制器可切换同步。不同步的PDF控制器为绿色指示器，与另一个红色对比，表明异步性。

两个控制器默认同步。如果视频内容超出教科书范围，则PDF控制器会变灰成灰色，表明目前与教科书页面不相关。如果多个页面与同一视频片段相关，则呈现最相关的一个。其他则只在屏幕中间显示黄色文字的页码。如果愿意的话，学生可以自己浏览这些页面。

视频和书本是双面映射的。如果可以的话，用户也可以浏览数字图书，以获得相应的视频解释。在多个映射的情况下，系统会弹出一个可供选择的相关视频列表。

图2. CC（左）和DD（右）组条件

3. 用户研究

我们的研究是基于我们大学在Coursera上提供的本科水平的MOOC的数字分析。该课程的校内版本安排为7周翻转教学，加上8周的MOOC上的传统教学。 在翻转的教学期间，学生被要求在家看视频和解决问题。课堂课程仅供练习和高级教程使用。我们招募了25名自愿参加课程的在校学生（8名女性/ 17名男性）。每门课程都得到150瑞士法郎的补偿，同时还提供了一本印刷品的配套教科书，供参加5次每周的学习。由于学生常常与熟悉的同学一起学习，所以我们允许他们自发地组成6个小组。

每组每周在一张桌子周围一起学习。活动通常包括观看视频和解决测验。一半的小组共享一台连接到投影机观看视频的平板电脑，我们称这种情况为CC（集中显示集中控制，请参见图2左侧）。其余小组的学生用耳机在自己的平板电脑上观看视频（从我们那里借来的），这种情况称为DD（分布式显示分布式控制，请参见图2右侧）。除一个DD组有5名参与者外，其余各组均由4名学生组成。我们相信这两组条件都是自然存在于现实生活中的，所以我们想了解小组如何学习和使用相应的书籍。换句话说，尽管有这样的群体条件，这项研究与其说是对实验设计的比较，不如说是一种探索。

另外，我们并没有指示学生如何观看视频或进行协作。他们被鼓励举止自然。但是，我们操纵了视频播放器的形式。接受测试者在前三周用普通的视频播放器观看视频(没有PDF格式)；BOOC玩家仅在最后两周使用图书映射。据我们所知，没有可靠的自动方法来精确地将书籍内容与视频进行对照，所以我们在指定的课程教学助理的帮助下手动完成。 每周的视频（少于10）花了大约一个小时完成映射。

对于数据收集，我们有从平板电脑视频播放器获得的视频互动日志。我们还录制了研究会议，以分析录音中的书籍使用情况和发言。两台摄像机被用来捕捉小组互动的前视图和后视图。此外，还有每周一次的实验性问卷调查问卷，反复提出有关小组协作，讨论质量以及书籍使用情况的问题。每次会议之后都进行了半结构化访谈，以获得对他们学习经历的更深入的了解。

4. 结果

事件日志记录了BOOC播放器上的交互，但是印刷书籍交互以及涉及多个主题的集体交互需要从视频录制中进行母版编码。其中一位作者编写了从30次研究会（每次2-3小时）的录像中发现的440本书互动，并确定了以下互动模式：

浏览。 迅速翻阅印刷版书，寻找相关的页数。

快速浏览。 看着这本书跟随视频（大部分）或测验。这种互动通常持续很短时间，学生的眼睛通常很快在书和视频/问答纸之间来回移动

阅读。 在打印书页上休息一段时间，以便更长时间阅读文本

翻页。 在PDF书上翻页

滚动。 滚动PDF书籍以查看页面的不同部分

缩放。 放大/缩小以查看PDF书中的详细信息

讨论。 用书和其他成员交谈，有时用指示手势

在这些模式中，浏览，快速浏览和阅读是印刷书籍上的单独交互；翻页、滚动和缩放与BOOC播放器中的嵌入式PDF相关联。如果互动是在多个群体成员一致的意识下进行的，例如，当他们对书有共同的兴趣或一起讨论这本书时，这种互动就会成为集体互动。从定义上讲，谈话是一种集体的语言互动。提供的交互模式可以很容易地被视频中提供的帮助识别，无论是前视图还是后视镜记录。原则上快速浏览和阅读也适用于PDF，但是很难从没有眼睛跟踪的视频记录中分辨出来，因为视频和PDF是同时存在的。

4.1 BOOC前的教材使用

在前三周，学生们观看了普通平板电脑视频播放器的讲座视频，他们的同伴教科书都放在桌子上。每周都会有一个新的视频序列，我们发现学生们通常按顺序观看视频。当一组人看完一段视频后，他们通常会在开始下一段视频之前对刚刚观看的视频或相关的测试进行简短的讨论。与视频暂停相比，这段时间被称为视频中断，视频暂停是指视频在其观看会话期间的暂停。DD学生倾向于同步开始视频，并尝试同时完成视频，以便一起开始讨论。[4]介绍了关于这种现象的更彻底的讨论。这本书对于学习这门课程不是必要的，因此这种用法是自愿的。并非每个小组都在每次会议中使用过书籍，我们的目标不是预测使用情况。相反，我们的兴趣在于使用本书时的交互模式。图3显示了DD和CC组在前三周中的每个印刷书籍交互模式的频率。我们发现书籍互动发生的时间段在CC和DD之间存在显着差异（2（200,1）= 34.98，p lt;.0001，= 0.43）。在视频中断和视频观看期间，CC小组之间的书籍使用更加平衡，而DD学生则主要在视频中使用教科书。这在快速浏览环节尤其显著，这表明学生在播放视频的同时快速浏览教科书。同时，CC中的频率明显高，但在DD中没有。一个可能的解释是DD的学生不想因为使用教科书而打断观看视频。

图3. Pre-BOOC会话中教科书交互模式的频率

总的来说，学生们有20次在观看视频的同时抓起桌子上的书，一边看视频一边寻找相关内容(浏览)，每次浏览平均花费32.5秒。在20个浏览中有3次，学生未能在书中找到预期的信息。集体图书互动只以与印刷书籍对话的形式进行的。通常，我们发现学生会拿着书向别人提问，或者大声朗读给小组听。谈话互动在CC和DD中分别占10.6%和12.5%，其中多（82.3%和80%）发生在视频中断期间。

在半结构化访谈中，我们试图弄清楚为什么有些学生在访谈期间不使用这本书。主要原因包括：（1）他们害怕在查找书本内容时耗时过多；（2）他们不清楚在观看视频时不理解的是什么；（3）课程很容易，所以视频足够学习；（4）他们更喜欢问那些通常能解决问题的团体。反馈(3-4)更多地反映了合作MOOC学习设置中的上下文约束，其中学生对视频内容的怀疑取决于课程本身。他们可能更愿意通过小组讨论来解决问题，而不是本书。 反馈（1-2）以及之前呈现的观察结果确认了外围显示书籍参考的潜在需求，以便学生能够快速判断书籍内容的有用性。

4.2 BOOC中的教材使用

我们在研究的最后两周内部署了BOOC玩家的书籍映射，但学生们仍然被要求在研究期间拿出他们的印刷课本，以便潜在的使用。事实上，在过去的两周里，只有一名学生使用了这本书，因为他喜欢这本书的实用性。尽管如此，他还是使用了BOOC中的PDF映射来帮助快速导航到页面。

为了分析外围显示的同步PDF的使用情况，我们首先总结了从问卷收集的使用场景如下：（1）扩展知识：当他们看到另一个概念的解释时，有详细的定理和例子。（2）备选演示：当教师讲话速度太快或视频不明显时。（3）信息确认：当学生对某些概念有疑问并需要确认他们的理解时。（4）外部帮助：当小组成员都不知道答案或他们在争论某些概念时。 在这些使用场景中，外围设计的优势尤其明显地体现在(1)中，其中学生没有明确的帮助需求--他们实际上在这本书的外围展示充满了意外。

图4. BOOC会话中PDF交互模式的频率

图4描述了使用BOOC接口的书籍交互模式的频率。因为书的映射功能，在这两个条件下观察到的交互主要发生在视频观看过程中，这并不令人惊讶。这并不奇怪。 更有趣的是，DD学生在视频观看期间经常使用这本书，这在以前很少发生。 一个可能的解释可能是同步的PDF增加了书中潜在有用信息的可见性和可访问性。 因此，学生们有更好的机会来解决他们的情境需求，而不用担心失去同步性。

对于CC条件下的学生来说，引入BOOC后最显着的变化是集体活动的频率增加，特别是在视频观看期间，集体活动的比例翻了一番，达到20.9％。如果我们只计算交谈环节的互动，那么这个比例是15.2％，其中75％是在视频观看期间发生的，而在BOOC之前的会话中则是17.7％。我们认为，增量背后的原因是同步书籍内容的共享显示增加了共同关注，因此学生可以有更多机会浏览书本。有人可能会问，为什么增加书籍讨论很重要。事实上，当CC组的讨论质量（每周问卷调查得到的5分Likert量表评分）被预测时，我们发现视频观看期间谈话的交互频率（= 0.24，p lt;.05），视频中断时言语的比例（= 5.58，p lt;.001）是

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