TY  - THES
A1  - Pieczykolan, Aleksandra
T1  - Cross-Modal Action Control
T1  - Crossmodale Handlungskontrolle
N2  - Multitasking als allgegenwärtiges Phänomen wird heutzutage in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen diskutiert. In der vorliegenden Arbeit wird Multitasking aus der Perspektive der kognitiven Verhaltenswissenschaften beleuchtet mit dem Fokus auf der Rolle von Konfliktlösungs- prozessen bei der Verarbeitung von Mehrfachtätigkeiten. Insbesondere liegt der Fokus auf kognitiven Mechanismen der crossmodalen Handlungskontrolle, d.h. der Kontrolle von zwei Handlungen in verschiedenen Effektorsystemen. Mit dem Ziel, den bisherigen Umfang derjenigen Handlungsmodalitäten zu erweitern, die üblicherweise in Studien eingesetzt wurden, wurden okulomotorische Reaktionen (d.h. Sakkaden), die bisher als Handlungsmodalität in der Forschung vernachlässigt wurden, in Kombination mit Reaktionen in anderen Efffektorsystemen untersucht (d.h. mit manuellen und vokalen Reaktionen). Weiterhin wurde beabsichtigt, Mechanismen von Crosstalk zu spezifizieren, welches ein Erklärungskonzept darstellt, das sich auf den Aufgabeninhalt bezieht. Crosstalk erscheint besonders relevant für crossmodale Handlungen, da sich Handlungsmodalitäten vor allem bezüglich ihrer Reaktionsmerkmale unterscheiden. In der vorliegenden Arbeit werden vier Studien berichtet, die auf jeweils zwei oder drei Experimenten beruhen.
In Studie A wurden crossmodale Doppelreaktionen auf einen einzelnen Stimulus untersucht mit der Fragestellung, wie sich das Zusammenspiel des Vorhandenseins von Reaktionsalternativen und der Kompatibilität zwischen Reaktionen (also dem Crosstalkpotential) auswirkt. In drei Experimenten zeigte sich, dass Crosstalk in mehrere Komponenten dissoziiert werden kann, nämlich eine Komponente, die auf der aktuellen Konfliktstärke (Online-Crosstalk) basiert, und eine gedächtnisbasierte Komponente, die entweder durch Restaktivität vergangener Handlungsanforderungen bestimmt wird (retrospektiver Crosstalk), oder durch Vorbereitung auf zukünftige Handlungsanforderungen (prospektiver Crosstalk).
Studie B lieferte Evidenz dafür, dass okulomotorische Reaktionen sowohl struktureller als auch inhaltsbasierte Interferenz unterliegen. In drei Experimenten wurde das Paradigma zeitlich überlappender Aufgaben verwendet, bei dem zwei Stimuli mit zeitlichem Versatz präsentiert wurden, auf die jeweils mit einer okulomotorischen und einer manuellen Handlung reagiert werden musste. Dabei wurden sowohl Hinweise auf einen seriellen als auch auf einen parallelen Verarbeitungsmodus gefunden. Weiterhin deuteten die Ergebnisse darauf hin, dass abhängig von der Aufgabenkompatibilität zwischen diesen Verarbeitungsmodi gewechselt wurde, d.h. zu eher paralleler Verarbeitung bei kompatiblen Aufgabenanforderungen und zu eher serieller Verarbeitung bei inkompatiblen Aufgabenanforderungen.
In Studie C wurden Verarbeitungsprioritäten zwischen Effektorsystemen untersucht. In zwei Experimenten zeigte sich, dass das zuvor berichtete Verarbeitungsdominanzmuster repliziert werden konnte, bei der okulomotorische Reaktionen vokale Reaktionen dominieren und diese wiederum manuelle Reaktionen dominieren. Die relative Stärke der Dominanz konnte allerdings bei vorhandenem Reaktionskonflikt angepasst werden. Die Verarbeitungsprioritäten wurden hierbei zum Teil in Richtung derjenigen Reaktion verschoben, in der bereits ein Konflikt im Bezug auf die Kompatibilität zwischen Stimulus und Reaktion gelöst werden musste. Dieses Ergebnis zeigt, dass Verarbeitungsprioritäten flexibel an die spezifischen Handlungsanforderungen angepasst werden können.
Studie D beschäftigte sich mit einem bisher weitgehend vernachlässigten Bereich innerhalb der Doppelaufgabenforschung, nämlich der Kontrolle der zeitlichen Reaktionsreihenfolge. In einer drei Experimente umfassenden Untersuchung wurden mehrere Faktoren variiert, die sich in früheren Studien bereits als relevant für Mechanismen der Doppelaufgabeninterferenz gezeigt haben. In der vorliegenden Studie wurde gezeigt, dass die finale Reaktionsreihenfolge in einem Handlungsdurchgang das Ergebnis eines kontinuierlichen Anpassungsprozesses ist, welcher auf dem Zusammenspiel mehrerer top-down-Faktoren, z.B. der Antizipation von Reaktionsmerkmalen, und mehrerer bottom-up-Faktoren, wie z.B. der Stimulusreihenfolge oder der Aufgabenkompatibilität, basiert.
Die vorliegende Arbeit liefert somit einen wichtigen Beitrag zum Fortschritt des Verständnisses der Verarbeitung komplexer Handlungsanforderungen aus der Perspektive crossmodaler Handlungen. Insbesondere wurden Spezifikationen für Mechanismen der Effektorpriorisierung und der Kontrolle der Reaktionsreihenfolge als auch eine neuartige Taxonomie von Crosstalk vorgestellt, welche als umfassende Rahmenvorstellung zur Erklärung von Interferenzmechanismen bei Kontrollprozessen von Mehrfachanforderungen dienlich sein kann.
N2  - Nowadays, multitasking is ubiquitously discussed within many different scientific disciplines. The present work addressed multitasking from the perspective of cognitive behavioural sciences by investigating the role of conflict resolution processes that arise during the requirements of multiple-action control. More specifically, the present work focuses on cognitive mechanisms in the case of cross-modal action control, which involves the performance of two actions in different effector systems. One aim was to broaden the scope of action modalities typically considered in the literature by studying oculomotor responses (i.e. saccades) – an action modality that has been largely neglected in previous research – in combination with responses in other effector systems (i.e. manual and vocal responses). A further aim was to specify the mechanisms of crosstalk as an explanatory concept referring to the action content, which is particularly relevant since cross-modal actions usually differ regarding their response characteristics. The present work comprises four studies (each involving two or three experiments).
In Study A, cross-modal response compounds based on a single stimulus were studied with respect to the interplay of the presence of response alternatives and between-response compatibility (i.e. crosstalk potential). In three experiments, this study showed that crosstalk can be dissociated into a component that determines the amount of current conflict (i.e. online crosstalk) and a memory-based component that originates either from residual activation of previous action demands (retrospective crosstalk) or from preparation for future demands (prospective crosstalk).
Study B provided first evidence that oculomotor responses are subject to interference based on both structural and content-based origins. In three experiments, an overlapping tasks paradigm was employed in which the onsets between two stimuli that triggered oculomotor and manual responses were varied. Evidence for both serial and parallel processing of the two tasks was found. The results further indicated that based on the between-task compatibility participants shifted between these processing modes, i.e. to more parallel processing during compatible task demands and to more serial processing during incompatible task demands.
Study C examined processing priorities among effector systems and demonstrated in two experiments that the previously reported prioritisation scheme, in which the oculomotor system is prioritised over the vocal and manual effector system, can be replicated, but is also adjusted in its strength by the presence of response conflict. Specifically, processing priorities were shifted towards the response that already is involved in conflict resolution (in terms of stimulus-response compatibility), suggesting that processing priorities can be flexibly adapted to particular task demands.
Study D addressed response order control in dual tasks, an issue that has been widely neglected in previous research. In a comprehensive study of three experiments including several factors that are known to be relevant for dual-task interference mechanisms, it was shown that the final response order in a given trial is the result of a continuous adjustment process based on the interplay of several top-down factors, such as the anticipation of response characteristics, and bottom-up factors, such as stimulus order and between-task compatibility.
In summary, the present work advances the theoretical understanding of complex action control by providing a cross-modal action perspective, by proposing mechanisms for effector-system prioritisation and response order control, and by proposing a novel taxonomy of crosstalk as an overarching framework for interference mechanisms in multiple-response control.
KW  - Kognition
KW  - Mehrfachtätigkeit
KW  - Dual task
KW  - cross-modal action
KW  - Task interference
KW  - Saccades
KW  - Vocal responses
KW  - Manual responses
KW  - Multitasking
KW  - Doppelaufgabe
KW  - Blickbewegung
KW  - Reaktionszeit
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-142356
ER  - 
TY  - THES
A1  - Will, Sebastian
T1  - Development of a presence model for driving simulators based on speed perception in a motorcycle riding simulator
T1  - Entwicklung eines Präsenzmodells für Fahrsimulatoren basierend auf der Geschwindigkeitswahrnehmung in einem Motorradfahrsimulator
N2  - Driving simulators are powerful research tools. Countless simulator studies have contributed to traffic safety over the last decades. Constant improvements in simulator technology call for a measureable scale to assess driving simulators with regard to their utility in human factors research. A promising psychological construct to do so is presence. It is commonly defined as the feeling of being located in a remote or virtual environment that seems to be real. Another aspect of presence describes the ability to act there successfully.

The main aim of this thesis is to develop a presence model dedicated to the application in driving simulators. Established models have been combined and extended in order to gain a comprehensive model of presence that allows understanding its emergence and deriving recommendations on how to design or improve driving simulators. The five studies presented in this thesis investigate specific postulated model components and their interactions. All studies deal with motorcycling or a motorcycle riding simulator as exemplary field of application.

The first study used a speed estimation task to investigate the contribution of different sensory cues to presence. While visualization plays a particularly important role, further improvements could be achieved by adding more consistent sensory stimuli to the virtual environment. Auditory, proprioceptive and vestibular cues have been subject to investigation. In the second study, the speed production method was applied. It confirmed the positive contribution of action to presence as predicted by psychocybernetic models. The third study dealt with the effect of training on presence. Hence, no positive effect was observed. The fourth study aimed at replicating previous findings on sensory fidelity and diversity in a more complex riding situation than only longitudinal vehicle control. The riders had to cross an unexpectedly appearing deep pit with the virtual motorcycle. The contribution of more consistent sensory stimulation on presence was successfully shown in this scenario, too. The final study was a real riding experiment that delivered reference values for the speed estimation capabilities of motorcycle riders. Besides higher variations in the simulator data, the general speed estimation performance was on a comparable level. Different measures, such as subjective ratings, behavioral responses, performance, and physiological reactions, have been applied as presence indicators.

These studies’ findings deliver evidence for the meaningful application of the proposed presence model in driving simulator settings. The results suggest that presence can be interpreted as a quality measure for perception in virtual environments. In line with psychocybernetic models, taking action, which is seen as controlling perception, enhances this quality even further. Describing the psychological construct of presence in a theoretical framework that takes the diversity of perception and action in driving simulator settings into account closes a gap in traffic psychological research.
N2  - Fahrsimulatoren sind leistungsfähige Forschungsinstrumente. Seit einigen Jahrzehnten konnte mit unzähligen Simulatorstudien zur Verkehrssicherheit beigetragen werden. Stetige Weiterentwicklungen der Simulatortechnologie machen einen Maßstab erforderlich, der es erlaubt, Fahrsimulatoren hinsichtlich ihrer Nützlichkeit für verkehrspsychologische Fragestellungen zu bewerten. Ein vielversprechendes in der Psychologie verwendetes Konstrukt ist Präsenz. Für gewöhnlich wird Präsenz als das Gefühl definiert, sich in einer entfernten bzw. virtuellen Umwelt zu befinden, die als real wahrgenommen wird. Ein weiterer Aspekt von Präsenz beschreibt die Fähigkeit in dieser Welt erfolgreich zu handeln.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Präsenzmodell für die Anwendung im Fahrsimulatorbereich zu entwickeln. Dafür werden bereits etablierte Präsenzmodelle aufgegriffen, kombiniert und um bestimmte Komponenten erweitert. Dies zielt darauf ab ein umfassendes Präsenzmodell zu etablieren, welches einerseits einen Erklärungsansatz zur Entstehung von Präsenz liefert und andererseits erlaubt, Gestaltungsempfehlungen für Fahrsimulatoren abzuleiten. Die fünf Experimente dieser Arbeit untersuchen spezifische Modellkomponenten und deren Zusammenspiel. Alle Studien befassen sich mit dem Motorradfahren bzw. einem Motorradfahrsimulator als exemplarisches Anwendungsfeld.

Die erste Studie verwendete ein Schätzverfahren für Geschwindigkeiten, um den Beitrag verschiedener Sinnesreize zu Präsenz zu untersuchen. Während der Visualisierung eine besondere Rolle zukommt, konnte die Präsenz durch die Hinzunahme weiterer sensorischer Stimuli in der virtuellen Welt noch gesteigert werden. Dabei wurden auditive, propriozeptive und vestibuläre Reize betrachtet. In der zweiten Studie wurde die Geschwindigkeitswahrnehmung mit Hilfe des Herstellungsverfahrens untersucht. Wie durch psychokybernetische Modelle vorhergesagt, hat sich die positive Auswirkung aktiven Handelns in der virtuellen Welt auf Präsenz bestätigt. Die dritte Studie befasste sich mit den Auswirkungen von Training auf Präsenz. Hier konnte jedoch kein positiver Zusammenhang festgestellt werden. Die vierte Studie zielte darauf ab, im Vorfeld gewonnene Erkenntnisse zur Vielfalt sensorischer Reize zu replizieren. Anstelle reiner Fahrzeuglängsregulation galt es, eine komplexere Fahrsituation zu bewältigen. Die Probanden mussten dabei mit ihrem virtuellen Motorrad einen unerwartet auftretenden tiefen Graben durchqueren. Der Beitrag vielfältiger sensorischer Stimulation auf Präsenz konnte auch in diesem Szenario erfolgreich gezeigt werden. Bei der letzten Studie handelte es sich um eine Realfahruntersuchung, die Referenzwerte zur Einordnung der Geschwindigkeitswahrnehmung im Motorradfahrsimulator lieferte. Außer höheren Schwankungen der Schätzwerte im Fahrsimulator bewegte sich die Güte der Schätzungen im Mittel auf einem vergleichbaren Niveau. Zur Messung von Präsenz wurden Befragungsdaten, Verhaltensmaße, Leistung und physiologische Reaktionen als Indikatoren herangezogen.

Die Ergebnisse der Studien belegen die sinnvolle Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Präsenzmodells in der Fahrsimulation. Darüber hinaus zeigt sich, dass Präsenz als ein Gütemaß für Wahrnehmung in virtuellen Welten interpretiert werden kann. Psychokybernetischen Modellen folgend kann diese Qualität durch Handeln, welches als Kontrolle der Wahrnehmung gesehen wird, noch weiter gesteigert werden. Durch die Integration des psychologischen Präsenzkonstrukts in ein Rahmenmodell, welches der Vielfalt von Wahrnehmung und Handlung in Fahrsimulatoren Rechnung trägt, konnte eine Lücke in der verkehrspsychologischen Forschung geschlossen werden.
KW  - Fahrsimulator
KW  - Geschwindigkeitswahrnehmung
KW  - presence
KW  - motorcycle simulator
KW  - driving simulator
KW  - speed perception
KW  - Präsenzerleben
KW  - Immersion <Virtuelle Realität>
KW  - Telepräsenz
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149748
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wandtner, Bernhard
T1  - Non-driving related tasks in highly automated driving - Effects of task characteristics and drivers' self-regulation on take-over performance
T1  - Fahrfremde Tätigkeiten beim hochautomatisierten Fahren - Einfluss des Aufgabentyps und der Selbstregulation auf die Übernahmeleistung
N2  - The rise of automated driving will fundamentally change our mobility in the near future. This thesis specifically considers the stage of so called highly automated driving (Level 3, SAE International, 2014). At this level, a system carries out vehicle guidance in specific application areas, e.g. on highway roads. The driver can temporarily suspend from monitoring the driving task and might use the time by engaging in so called non-driving related tasks (NDR-tasks). However, the driver is still in charge to resume vehicle control when prompted by the system. This new role of the driver has to be critically examined from a human factors perspective.
The main aim of this thesis was to systematically investigate the impact of different NDR-tasks on driver behavior and take-over performance. Wickens’ (2008) architecture of multiple resource theory was chosen as theoretical framework, with the building blocks of multiplicity (task interference due to resource overlap), mental workload (task demands), and aspects of executive control or self-regulation. Specific adaptations and extensions of the theory were discussed to account for the context of NDR-task interactions in highly automated driving.
Overall four driving simulator studies were carried out to investigate the role of these theoretical components. Study 1 showed that drivers focused NDR-task engagement on sections of highly automated compared to manual driving. In addition, drivers avoided task engagement prior to predictable take-over situations. These results indicate that self-regulatory behavior, as reported for manual driving, also takes place in the context of highly automated driving. Study 2 specifically addressed the impact of NDR-tasks’ stimulus and response modalities on take-over performance. Results showed that particularly visual-manual tasks with high motoric load (including the need to get rid of a handheld object) had detrimental effects. However, drivers seemed to be aware of task specific distraction in take-over situations and strictly canceled visual-manual tasks compared to a low impairing auditory-vocal task. Study 3 revealed that also the mental demand of NDR-tasks should be considered for drivers’ take-over performance. Finally, different human-machine-interfaces were developed and evaluated in Simulator Study 4. Concepts including an explicit pre-alert (“notification”) clearly supported drivers’ self-regulation and achieved high usability and acceptance ratings.
Overall, this thesis indicates that the architecture of multiple resource theory provides a useful framework for research in this field. Practical implications arise regarding the potential legal regulation of NDR-tasks as well as the design of elaborated human-machine-interfaces.
N2  - In den nächsten Jahren wird die Fahrzeugautomatisierung stufenweise immer weiter zunehmen. Im Fokus dieser Arbeit steht das Hochautomatisierte Fahren (HAF), bei dem ein System in definierten Anwendungsbereichen, z.B. auf Autobahnen, die Fahraufgabe vollständig übernehmen kann (Level 3; SAE International, 2014). Der Fahrer muss das Verkehrsgeschehen nicht mehr überwachen, jedoch bereit sein, nach Aufforderung durch das System die Fahraufgabe wieder zu übernehmen. Bisherige Forschung legt nahe, dass Fahrer die freigewordene Zeit oftmals zur Beschäftigung mit sog. fahrfremden Tätigkeiten (FFTs) nutzen werden.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Herausforderungen, die diese neue Rolle des Fahrers mit sich bringt. Der Fokus liegt auf dem Einfluss unterschiedlicher FFTs auf die Übernahmeleistung und der Frage, inwieweit Fahrer den Umgang mit FFTs an die situativen Bedingungen anpassen. Die Theorie der multiplen Ressourcen (Wickens, 2008) wurde dabei als Rahmenmodell gewählt und für den spezifischen Anwendungsfall von HAF-Systemen ausgelegt.
In vier Fahrsimulatorstudien wurden die unterschiedlichen Komponenten der Theorie untersucht. Studie 1 beschäftigte sich mit dem Aspekt der Ressourcenallokation (Selbstregulation). Die Ergebnisse zeigten, dass Fahrer die Beschäftigung mit einer prototypischen FFT an die Verfügbarkeit des HAF-Systems anpassten. Die Tätigkeit wurde bevorzugt im HAF und nicht im manuellen Fahrbetrieb durchgeführt und vor Übernahmesituationen wurden weniger Aufgaben neu begonnen. Studie 2 betrachtete den Aspekt der Interferenz zwischen FFT und Fahraufgabe. Die Modalitäten einer FFT wurden dazu systematisch variiert. Dabei zeigte sich, dass insbesondere visuell-manuelle Tätigkeiten mit hoher motorischer Beanspruchung (z.B. ein in der Hand gehaltenes Tablet) die Übernahme erschwerten. Fahrer schienen sich der Ablenkung bewusst zu sein und brachen diese Art von Aufgaben bei der Übernahme eher ab. Studie 3 ergab Hinweise, dass neben den Aufgabenmodalitäten auch kognitive Beanspruchung die Übernahmeleistung beeinträchtigen kann. Studie 4 beschäftigte sich mit der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) für HAF-Systeme. Die Ergebnisse ergaben, dass eine explizite Vorankündigung von Übernahmesituationen die Selbstregulation des Fahrers unterstützen kann.
Die Arbeit zeigt die Eignung der multiplen Ressourcentheorie als Rahmenmodell für Forschung im Bereich HAF. Praktische Implikationen ergeben sich für mögliche gesetzliche Regelungen über erlaubte Tätigkeiten beim HAF, genauso wie konkrete HMI-Gestaltungsempfehlungen.
KW  - Autonomes Fahrzeug
KW  - Fahrerverhalten
KW  - automated driving
KW  - human-automation interaction
KW  - driver behavior
KW  - driver distraction
KW  - Automatisiertes Fahren
KW  - Mensch-Maschine-Interaktion
KW  - Fahrerablenkung
KW  - Automation
KW  - Verkehrspsychologie
KW  - Mensch-Maschine-Kommunikation
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-173956
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TY  - THES
A1  - Wiedemann, Katharina
T1  - Frühzeitige Informationen über Systemgrenzen beim hochautomatisierten Fahren
T1  - Early information about system limits during conditionally automated driving
N2  - Fahrzeughersteller haben die Verfügbarkeit sogenannter hochautomatisierter Fahrfunktionen (SAE Level 3; SAE, 2018) in ihren Modellen angekündigt. Hierdurch wird der Fahrer in der Lage sein, sich permanent von der Fahraufgabe abzuwenden und fahrfremden Tätigkeiten nachzugehen. Allerdings muss er immer noch als Rückfallebene zur Verfügung stehen, um im Fall von Systemgrenzen oder -fehlern (siehe Gold, Naujoks, Radlmayr, Bellem & Jarosch, 2017), die Fahrzeugkontrolle zu übernehmen. Das Übernahmeerfordernis wird dem Fahrer durch die Ausgabe einer Übernameaufforderung vermittelt. Die Übernahme der manuellen Fahrzeugführung aus dem hochautomatisierten Fahren stellt aus psychologischer Sicht einen Aufgabenwechsel dar. Bei der Untersuchung von Aufgabenwechseln im Bereich der kognitiven und angewandten Psychologie zeigte sich vielfach, dass Aufgabenwechsel mit verlängerten Reaktionszeiten und erhöhten Fehlerraten assoziiert sind. Für den Anwendungsfall des automatisierten Fahrens liegen ebenfalls eine Reihe empirischer Studien vor, die darauf hinweisen, dass der Wechsel zum manuellen Fahren mit einer Verschlechterung der Fahrleistung gegenüber dem manuellen Fahren verbunden ist. Da Erkenntnisse vorliegen, dass eine Vorbereitung auf den Aufgabenwechsel die zu erwartenden Kosten verringern kann, ist das Ziel dieser Arbeit die Konzeption und empirische Evaluation einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, die Nutzer hochautomatisierter Fahrzeuge durch frühzeitige Vorinformationen über Systemgrenzen auf die Kontrollübernahme vorbereitet. 
Drei Experimente im Fahrsimulator mit Bewegungssystem betrachteten jeweils unterschiedliche Aspekte frühzeitiger Vorinformationen über bevorstehende Übernahmen. Das erste Experiment untersuchte, ob Fahrer überhaupt von frühzeitigen Situationsankündigungen, beispielsweise im Sinne einer verbesserten Übernahmeleistung, profitieren. Das zweite Experiment befasste sich mit der Frage, wie solche Ankündigungen zeitlich und inhaltlich zu gestalten sind (d. h. wann sie präsentiert werden und welche Informationen sie enthalten sollten), und welchen Einfluss deren Gestaltung auf die Aufgabenbearbeitung (insbesondere deren Unterbrechung und spätere Wiederaufnahme) während der automatisierten Fahrt hat. Um herauszufinden, wie ein Anzeigekonzept zur längerfristigen Planung von fahrfremden Tätigkeiten während des automatisierten Fahrens beitragen könnte, fand im dritten Experiment ein Vergleich von Situationsankündigungen, die vor dem Erreichen einer Übernahmesituation ausgegeben wurden, mit kontinuierlich präsentierten Informationen über die verbleibende Distanz zur nächsten Systemgrenze statt. In allen Studien wurde neben den Auswirkungen frühzeitiger Vorinformationen auf die Übernahmeleistung und Bearbeitung von fahrfremden Tätigkeiten auch untersucht, welche Auswirkungen ein erweitertes Übernahmekonzept auf die Fahrerreaktion in Grenz- und Fehlerfällen, in denen Vorinformationen entweder nicht oder fehlerhaft angezeigt wurden, hat.
Für die Gestaltung zukünftiger Übernahmekonzepte für hochautomatisierte Fahrzeuge kann basierend auf den Ergebnissen empfohlen werden, frühzeitige Anzeigen von Systemgrenzen zur Ermöglichung eines sicheren und komfortablen Wechsels zwischen dem manuellen und dem automatisierten Fahren in die Mensch-Maschine-Schnittstelle zu integrieren. Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit liegt der empfohlene Zeitpunkt für diskrete Ankündigungen bei einer Reisegeschwindigkeit von 120 km/h bei etwa 1000 Meter (d. h. ca. 30 Sekunden) vor der Ausgabe der Übernahmeaufforderung. Zudem wird empfohlen zur Abschätzung der verbleibenden Zeit im automatisierten Modus eine Anzeige der Entfernung zur nächsten Systemgrenze in das Konzept zu integrieren, die dem Fahrer eine längerfristige Aufgabenplanung ermöglicht. Neben der reinen Anzeige des Übernahmeerfordernisses sollten dem Fahrer auch Informationen über das erforderliche Fahrmanöver nach der Kontrollübernahme übermittelt werden.
N2  - Vehicle manufacturers have announced the availability of so-called conditionally automated driving (SAE Level 3, SAE, 2018) in their upcoming vehicles. As a result, drivers will no longer have to permanently carry out the driving task and are free to pursue non-driving related activities while the vehicle is conditionally automated. However, they still have to be available as a fallback to take over vehicle control in the event of a system limit or error (see Gold, Naujoks, Radlmayr, Bellem & Jarosch, 2017). The requirement to take over driving is communicated via a so-called takeover request. From a psychological point of view, taking over manual vehicle control after driving with the automation represents a task switch. Studies from the field of cognitive and applied psychology have shown that task switches are associated with prolonged reaction times and increased error rates. Regarding the application of these findings to automated driving, there are also a number of empirical studies indicating that switching to manual driving takes considerable time and is associated with a deterioration of driving performance compared to continous manual driving. Since there is evidence that preparation for the task switch can reduce the expected costs, the aim of this work is the conception and empirical evaluation of a human-machine-interface (HMI), which prepares users of conditionally automated vehicles for the takeover by providing them with early information about system limits.
Three experiments in a motion-based driving simulator considered different aspects of early information about an upcoming system limit. The first experiment examined whether drivers benefit from early situation announcements compared to imminent takeover requests, for example in terms of improved takeover performance. The second experiment dealt with the question of how such announcements are to be designed in terms of their timing and content (i. e., when they should be presented and what information they should contain), and how they influence the interruption and subsequent resumption of non-driving related tasks that are carried out during the automated drive. To find out how the HMI could contribute to longer-term planning of non-driving related activities during automated driving, a comparison of discrete situation announcements issued before reaching a takeover situation with continuously presented information about the remaining distance to the next system limit took place in the third study. In addition to the effects of early information on takeover performance and engagement in non-driving related tasks, all studies also examined the effects of the extended takeover concept on the driver’s reaction during system failures in which prior information is either not displayed or is displayed incorrectly.
Based on the results, it may be recommended to integrate early indications of system limits to enable a safe and comfortable task switch between automated and manual driving. The recommended timing for discrete announcements at a cruising speed of 120 km/h is approximately 1000 meter (i. e., approximately 30 seconds) before issuing an imminent takeover request right before the system limit. It is also recommended to include an indication of the remaining distance to an upcoming system limit in the display concept, which allows for a longer-term planning of non-driving related task during the automated driving. In addition to the mere indication of the takeover requirement, the driver should also be provided with information about the required driving maneuver after the takeover of control.
KW  - Autonomes Fahrzeug
KW  - Fahrerverhalten
KW  - Automatisiertes Fahren
KW  - Mensch-Maschine-Interaktion
KW  - Verkehrspsychologie
KW  - Mensch-Maschine-Schnittstelle
KW  - Automation
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216581
ER  - 
TY  - THES
A1  - Liesner, Marvin Paul
T1  - I control it, but does it mean it is part of me? How the relationship between body movements and controlled object movements influences the sense of agency and the sense of ownership
T1  - Ich kontrolliere es, aber ist es deshalb ein Teil von mir? Wie die Umsetzung von Körperbewegungen in Bewegungen von kontrollierten Objekten Sense of agency und Sense of ownership beeinflusst
N2  - The “active self” approach suggests that any object we manipulate voluntarily and foreseeably becomes part of our “self” in the sense that we feel control over this object (sense of agency) and experience it as belonging to our own body (sense of ownership). While there is considerable evidence that we can indeed experience both a sense of agency and a sense of ownership over a broad variety of objects when we control these through our actions, the approach has also been criticized for exaggerating the flexibility of the human self. In this thesis, I investigate the influence that the relationship between the body movements controlling an object and the movements of the object itself has on the process of integrating an object into the self. I demonstrate that fully controlling an object is not sufficient for it to be integrated into the self since both explicit and implicit measures of the sense of agency and the sense of ownership indicate less or no integration when body movements are transformed into inverted object movements. Furthermore, I show that such inversions lead to the downregulation of sensory signals either from the body or from the controlled object in order to deal with the conflicting multisensory information when performing such actions. I argue that this downregulation is the underlying factor behind the diminished or eliminated integration of inverted body and object movements and I discuss further pathways for possible future studies building up on these findings.
N2  - Der “Active Self”-Ansatz sagt aus, dass jedes Objekt, welches wir willentlich und vorhersehbar manipulieren, Teil unseres „Selbst“ wird in dem Sinne, dass wir Kontrolle über dieses Objekt empfinden (Sense of agency) und es als zu unserem eigenen Körper zugehörig erleben (Sense of ownership). Während es eine beträchtliche Menge an Evidenz dafür gibt, dass wir tatsächlich sowohl Sense of agency als auch Sense of ownership für eine breite Vielfalt an Objekten empfinden können, wenn wir diese durch unsere Handlungen kontrollieren, wurde der Ansatz auch dafür kritisiert die Flexibilität des menschlichen Selbst über zu strapazieren. In dieser Arbeit untersuche ich den Einfluss, den die Beziehung zwischen den Körperbewegungen, welche ein Objekt kontrollieren, und den Bewegungen des Objekts selbst auf den Integrationsprozess eines Objekts in das Selbst hat. Ich demonstriere, dass ein Objekt vollständig zu kontrollieren nicht ausreichend ist, damit es in das Selbst integriert wird, da sowohl explizite als auch implizite Maße für Sense of agency und Sense of ownership weniger oder keine Integration zeigen, wenn Körperbewegungen in invertierte Objektbewegungen transformiert werden. Darüber hinaus zeige ich, dass solche Invertierungen zur Herunterregulierung sensorischer Signale entweder vom Körper oder vom kontrollierten Objekt führen, um mit der konfligierenden multisensorischen Information umzugehen, wenn solche Handlungen ausgeführt werden. Ich argumentiere, dass diese Herunterregulierung der zugrundeliegende Faktor ist für die verringerte oder eliminierte Integration invertierter Körper- und Objektbewegungen und ich diskutiere weitere Richtungen für mögliche zukünftige Studien, die auf diesen Befunden aufbauen.
KW  - Experimentelle Psychologie
KW  - Kognitive Psychologie
KW  - Ideomotorik
KW  - Sense of agency
KW  - Sense of ownership
KW  - Ideomotor
KW  - Active self
KW  - Multisensory integration
KW  - Tactile suppression
KW  - Tactile gating
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-287030
ER  - 
TY  - THES
A1  - Muth, Felicitas Vanessa
T1  - Step by step: Sense of agency for complex action-event sequences
T1  - Schritt für Schritt: Sense of Agency in komplexen Handlungs-Effekt Sequenzen
N2  - From simply ringing a bell to preparing a five-course menu, human behavior commonly causes changes in the environment. Such episodes where an agent acts, thereby causing changes in their environment constitute the sense of agency. In this thesis four series of experi-ments elucidate how the sense of agency is represented in complex action-event sequences, thereby bridging a gap between basic cognitive research and real-life practice. It builds upon extensive research on the sense of agency in unequivocal sequences consisting of single ac-tions and distinct, predominantly auditory, outcomes. Employing implicit as well as explicit measures, the scope is opened up to multi-step sequences.
The experiments show that it is worthwhile devoting more research to complex action-event sequences. With a newly introduced auditory measure (Chapter II), common phenomena such as temporal binding and a decrease in agency ratings following distorted feedback were replicated in multi-step sequences. However, diverging results between traditional implicit and explicit measures call for further inspection. Multisensory integration appears to gain more weight when multiple actions have to be performed to attain a goal leading to more accurate representations of the own actions (Chapter III). Additionally, freedom of choice (Chapter III) as well as early spatial ambiguity altered the perceived timing of outcomes, while late spatial ambi-guity (Chapter IV) and the outcome’s self-relevance did not (Chapter V). The data suggests that the cognitive system is capable of representing multi-step action-event sequences implicitly and explicitly. Actions and sensory events show a temporal attraction stemming from a bias in the perception of outcomes. Explicit knowledge about causing an event-sequence facilitates neither feelings of control nor taking authorship. The results corroborate current theorizing on the un-derpinnings of temporal binding and the divergence between traditional implicit and explicit measures of the sense of agency. Promising avenues for further research include structured analyses of how much inferred causality contributes to implicit and explicit measures of agency as well as finding alternative measures to capture conceptual as well as non-conceptual facets of the agency experience with one method.
N2  - Vom Läuten einer Klingel bis hin zum Kochen eines Fünf-Gänge Menüs – menschliches Handeln verändert die Umwelt. Situationen, in denen eine Person handelt und so 
Veränderungen in ihrer Umgebung bewirkt, konstituieren den Sense of Agency. Diese Arbeit präsentiert vier Experimentalreihen, die die Repräsentation des Sense of Agency in komplexen Handlungs-Ereignis-Sequenzen erforschen und so eine Brücke zwischen kognitiver Grundla-genforschung und Alltagspraxis schlagen. Aufbauend auf umfangreicher Forschung zum Sense of Agency in Sequenzen aus einzelnen Handlungen und eindeutigen, vorwiegend auditiven Handlungseffekten wird der Forschungsbereich durch Einsatz impliziter sowie expliziter Maße auf mehrschrittige Sequenzen erweitert.
Mittels eines neuen auditiven Maßes (Kapitel II) wurden gängige Phänomene wie Temporal Binding und die Abnahme von Agency Ratings nach verfremdetem Feedback in mehrschrittigen Sequenzen repliziert. Müssen mehrere Handlungen ausgeführt werden, um ein Ziel zu 
erreichen, scheint multisensorische Integration stärker ins Gewicht zu fallen, was zu genaueren Repräsentationen der eigenen Handlungen führt (Kapitel III). Darüber hinaus veränderten Wahl-freiheit (Kapitel III) und frühe räumliche Ambiguität das wahrgenommene Timing von Hand-lungseffekten, späte räumliche Ambiguität (Kapitel IV) sowie Selbstrelevanz des Handlungsef-fekts taten dies nicht (Kapitel V). Die Daten deuten darauf hin, dass das kognitive System mehrschrittige Handlungs-Ereignis-Sequenzen sowohl implizit als auch explizit repräsentieren kann. Die zeitliche Kompression von Handlungs-Ereignis-Sequenzen ist auf eine Verzerrung der Wahrnehmung von Handlungseffekten zurückzuführen. Explizites Wissen über die Verursa-chung von Ereignis-Folgen fördert weder Kontrollerleben noch das Gefühl eigener Autoren-schaft. Die 
Ergebnisse bestätigen den derzeitigen Diskurs über die Grundlagen von Temporal Binding und die Divergenz zwischen den traditionellen impliziten und expliziten Maßen des Sense of Agency. Strukturierte Analysen zum Beitrag von Kausalität zu Sense of Agency sowie die Ent-wicklung alternativer Methoden zur Erfassung konzeptueller wie nicht-konzeptueller Facetten des Sense of Agency mit einem Maß würden zur Weiterentwicklung des Forschungsbereichs beitragen.
KW  - Psychologie
KW  - Experimentelle Psychologie
KW  - Mensch-Maschine-Kommunikation
KW  - Sense of agency
KW  - Temporal binding
KW  - Feelings of agency
KW  - Judgements of agency
KW  - Multisensory integration
KW  - Causality
KW  - Handlungserleben
KW  - Cognitive control
KW  - Kognitive Psychologie
KW  - Handlungsregulation
KW  - Kognitionspsychologie
KW  - Handlungssteuerung
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-307569
ER  - 
TY  - THES
A1  - Breil, Christina
T1  - Look at me and I will feel you: eye contact and social understandig
T1  - Schau mich an und ich sehe dich: Blickkontakt und Sozialverstehen
N2  - One of the features that defines humans as extraordinarily social beings is their striking susceptibility to the gaze of others. The research reported in this dissertation was undertaken to advance our understanding of the role of gaze cues in low-level attentional and higher-order cognitive processes. In particular, effects of gaze were examined with regard to three aspects of human cognition: (1) social attention, (2) social interaction and (3) social understanding. Chapter 1 consists of three manuscripts that investigate the boundary conditions of attention capture by direct gaze and how gaze direction is integrated with facial context information. Manuscript 1 and 2 suggest two necessary requirements for attention capture by direct gaze: a meaningful holistic facial context and sharp foveal vision, respectively. Manuscript 3 shows approach/avoidance-congruency effects between gaze direction and emotion expression on attention. Chapter 2 of this dissertation explores the role of gaze in more naturalistic social scenarios. Manuscript 4 demonstrates that gaze behavior during a conversation shapes our perception of another person. Manuscript 5 builds on these findings by showing that these perceptions define our willingness to act in a prosocial way towards our interaction partner. Finally, chapter 3 adopts a broader perspective on social cognition research with a special focus on methodological aspects. Manuscript 6 is a review highlighting the significance of methodological aspects in social cognition research and stressing the importance of sophisticated decisions on task and stimulus materials. Manuscript 7 introduces a new instrument for the assessment of social understanding in adolescents. Initial application in a young sample group indicates that an understanding of another person’s mental states is a capacity that is still developing throughout adolescence. Both manuscripts of this final chapter include eye tracking data that suggest a relationship between gaze behavior and social understanding, a finding that further emphasizes the complex and multifaceted nature of social cognition. I conclude from the findings of this dissertation that research can benefit from adopting a broad view in terms of methodological as well as temporal aspects in order to capture human social cognition in its entirety.
N2  - Die herausragend soziale Natur des Menschen zeigt sich insbesondere in der sensiblen Reaktion auf die Blicke anderer. Ziel der in dieser Dissertation berichteten Forschung ist ein umfassendes Verständnis der Rolle von Blickreizen auf kognitive Prozesse niederer und höherer Verarbeitungsstufen. Im Einzelnen wurden Blickeffekte im Hinblick auf drei Aspekte menschlicher Kognition untersucht: (1) Soziale Aufmerksamkeit, (2) soziale Interaktion und (3) Sozialverstehen. In Kapitel 1 werden drei Studien beschrieben, die sich mit den Grenzbedingungen von Aufmerksamkeitsanziehung durch direkten Blickkontakt beschäftigen und die untersuchen, wie Effekte der Blickrichtung mit anderen Reizen interagieren. Manuskript 1 und 2 deuten auf zwei notwendige Voraussetzungen für den direkten Blickeffekt hin: ein holistisch bedeutsamer Gesichtskontext sowie scharfe, foveale Wahrnehmung. Manuskript 3 findet aufmerksamkeitsbezogene Annäherungs-/Vermeidungskongruenzeffekte zwischen Blickrichtung und emotionalem Gesichtsausdruck. Kapitel 2 dieser Dissertation untersucht die Rolle von Blicken in naturalistischeren sozialen Situationen. Manuskript 4 demonstriert, dass Blickverhalten in Gesprächen unsere Wahrnehmung anderer Personen beeinflusst. Manuskript 5 erweitert diesen Befund, indem es verdeutlicht, dass diese Eindrücke unsere Bereitschaft zu prosozialem Verhalten gegenüber unseren Interaktionspartner*innen bestimmen. Schließlich wird im 3. Kapitel eine breitere Sicht auf sozialkognitive Forschung eingenommen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf methodischen Aspekten. Manuskript 6 ist ein Review, das die Tragweite methodischer Aspekte in sozialkognitiven Untersuchungen herausarbeitet und auf die Bedeutung gut informierter und durchdachter Entscheidungen bezüglich der verwendeten Versuchsmaterialien hinweist. In Manuskript 7 wird ein neues Instrument zur Erfassung sozialen Verstehens in jugendlichen Stichproben beschrieben. Eine erste Anwendung dieser neuen Methode deutet darauf hin, dass sich das Verständnis der mentalen Zustände anderer Menschen im Jugendalter noch in der Entwicklung befindet. Beide Manuskripte dieses letzten Kapitels enthalten Eye-Trackingdaten, die auf einen Zusammenhang zwischen Blickbewegungen und Sozialverstehen hindeuten. Dieser Befund verdeutlicht, dass soziale Kognition ein komplexes und breitgefächertes Konstrukt ist. Ich schließe aus den Ergebnissen dieser Dissertation, dass die Wissenschaft sowohl im Hinblick auf methodische als auch auf zeitliche Aspekte von einer umfassenden Sichtweise auf soziale Kognition profitieren könnte, da nur diese es ermöglicht, das Konstrukt in Gänze zu erfassen.
KW  - eye contact
KW  - social understanding
KW  - Blick
KW  - Kognition
KW  - Einfühlung
KW  - Theory of Mind
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - Interaktion
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-278021
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sonnenberg, Christoph
T1  - Analyzing Technology-Enhanced Learning Processes: What Can Process Mining Techniques Contribute to the Evaluation of Instructional Support?
T1  - Eine Analyse technologieunterstützter Lernprozesse: Welchen Beitrag kann Process Mining für die Bewertung instruktionaler Hilfe leisten?
N2  - The current dissertation addresses the analysis of technology-enhanced learning processes by using Process Mining techniques. For this purpose, students’ coded think-aloud data served as the measurement of the learning process, in order to assess the potential of this analysis method for evaluating the impact of instructional support.

The increasing use of digital media in higher education and further educational sectors enables new potentials. However, it also poses new challenges to students, especially regarding the self-regulation of their learning process. To help students with optimally making progress towards their learning goals, instructional support is provided during learning. Besides the use of questionnaires and tests for the assessment of learning, researchers make use increasingly of process data to evaluate the effects of provided support. The analysis of observed behavioral traces while learning (e.g., log files, eye movements, verbal reports) allows detailed insights into the student’s activities as well as the impact of interventions on the learning process. However, new analytical challenges emerge, especially when going beyond the analysis of pure frequencies of observed events. For example, the question how to deal with temporal dynamics and sequences of learning activities arises. Against this background, the current dissertation concentrates on the application of Process Mining techniques for the detailed analysis of learning processes. In particular, the focus is on the additional value of this approach in comparison to a frequency-based analysis, and therefore on the potential of Process Mining for the evaluation of instructional support.

An extensive laboratory study with 70 university students, which was conducted to investigate the impact of a support measure, served as the basis for pursuing the research agenda of this dissertation. Metacognitive prompts supported students in the experimental group (n = 35) during a 40-minute hypermedia learning session; whereas the control group (n = 35) received no support. Approximately three weeks later, all students participated in another learning session; however, this time all students learned without any help. The participants were instructed to verbalize their learning activities concurrently while learning. In the three analyses of this dissertation, the coded think aloud data were examined in detail by using frequency-based methods as well as Process Mining techniques.
The first analysis addressed the comparison of the learning activities between the experimental and control groups during the first learning session. This study concentrated on the research questions whether metacognitive prompting increases the number of metacognitive learning activities, whether a higher number of these learning activities corresponds with learning outcome (mediation), and which differences regarding the sequential structure of learning activities can be revealed. The second analysis investigated the impact of the individual prompts as well as the conditions of their effectiveness on the micro level. In addition to Process Mining, we used a data mining approach to compare the findings of both analysis methods. More specifically, we classified the prompts by their effectiveness, and we examined the learning activities preceding and following the presentation of instructional support. Finally, the third analysis considered the long-term effects of metacognitive prompting on the learning process during another learning session without support. It was the key objective of this study to examine which fostered learning activities and process patterns remained stable during the second learning session.

Overall, all three analyses indicated the additional value of Process Mining in comparison to a frequency-based analysis. Especially when conceptualizing the learning process as a dynamic sequence of multiple activities, Process Mining allows identifying regulatory loops and crucial routing points of the process. These findings might contribute to optimizing intervention strategies. However, before drawing conclusions for the design of instructional support based on the revealed process patterns, additional analyses need to investigate the generalizability of results. Moreover, the application of Process Mining remains challenging because guidelines for analytical decisions and parameter settings in technology-enhanced learning context are currently missing. Therefore, future studies need to examine further the potential of Process Mining as well as related analysis methods to provide researchers with concrete recommendations for use. Nevertheless, the application of Process Mining techniques can already contribute to advance the understanding of the impact of instructional support through the use of fine-grained process data.
N2  - Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Analyse technologieunterstützter Lernprozesse unter Verwendung von Process Mining Methoden. Dabei werden kodierte Protokolle des lauten Denkens als Prozessmaß genutzt, um eine Bewertung des Potentials dieses Analyseansatzes für die Evaluation der Effekte instruktionaler Hilfe vornehmen zu können.

Die zunehmende Verbreitung digitaler Medien in der Hochschulbildung und weiteren Ausbildungssektoren schafft neue Potentiale, allerdings auch neue Anforderungen an den Lerner, insbesondere an die Regulation seines Lernprozesses. Um ihn dabei zu unterstützen seinen Lernfortschritt optimal zu gestalten, wird ihm während des Lernens instruktionale Hilfe angeboten. Neben der Evaluation mittels Fragebögen und Testverfahren wird die Wirksamkeit der angebotenen Unterstützung zunehmend durch Prozessdaten bewertet. Die Analyse von beobachteten Verhaltensspuren während des Lernens (z.B. Logfiles, Blickbewegungen, Verbalprotokolle) ermöglicht einen detaillierten Einblick in die Lernhandlungen und die Folgen von Unterstützungsmaßnahmen. Allerdings stellen sich auch eine Reihe von neuen analytischen Herausforderungen, wie der Umgang mit zeitlichen Dynamiken und Sequenzen von Lernhandlungen, insbesondere wenn man über Häufigkeitsanalysen der beobachteten Ereignisse hinausgehen möchte. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Anwendung von Process Mining Methoden zur detaillierten Betrachtung von Lernprozessen. Insbesondere der Mehrwert dieses Ansatzes gegenüber einer reinen Häufigkeitsanalyse und somit die Potentiale von Process Mining für die Evaluation von Fördermaßen sollen herausgestellt werden.

Als Grundlage für die Bearbeitung der Fragestellung diente eine umfangreiche Laborstudie mit 70 Universitätsstudierenden, die durchgeführt wurde um die Effekte einer instruktionalen Fördermaßnahme zu prüfen. Die Probanden der Experimentalgruppe (n = 35) erhielten in einer 40-minütigen Hypermedia-Lernsitzung eine Förderung durch metakognitive Prompts, während die Kontrollgruppe (n = 35) ohne Hilfe lernte. In einer weiteren Lernsitzung drei Wochen später bearbeiteten alle Teilnehmer eine weitere Lerneinheit, diesmal ohne Unterstützung für alle Probanden. Während des Lernens wurden alle Teilnehmer instruiert, ihre Lernhandlungen kontinuierlich zu verbalisieren. Die kodierten Verbalprotokolle wurden in den drei Analysen dieser Dissertation detailliert mit Häufigkeits- und Process Mining Analysen untersucht.
Die erste Analyse konzentrierte sich auf den Vergleich der Lernhandlungen der Experimental- und Kontrollgruppe während der ersten Sitzung. Es wurde den Fragen nachgegangen, ob metakognitive Prompts die Lerner dazu anregen mehr metakognitive Lernhandlungen auszuführen, ob eine höhere Anzahl dieser Lernhandlungen mit dem Lernerfolg zusammenhängt (Mediation) und welche Unterschiede sich in den Abfolgen der Lernhandlungen finden lassen. In der zweiten Analyse wurden die Effekte der einzelnen Prompts sowie die Bedingungen für ihre Wirksamkeit auf einer sehr detaillierten Ebene betrachtet. Zusätzlich zu Process Mining wurde auch eine Data Mining Methode eingesetzt, um deren Befunde zu vergleichen. Im Detail fanden eine Klassifikation der Prompts anhand ihrer Effektivität und eine Untersuchung der kodierten Lernaktivitäten vor und nach der Präsentation instruktionaler Hilfe statt. Schließlich untersuchte die dritte Analyse die langfristigen Effekte metakognitiver Prompts auf den Lernprozess in einer weiteren Lernsitzung ohne Unterstützung. Hier stand die Frage im Mittelpunkt, welche geförderten Lernaktivitäten und Prozessmuster während der zweiten Lernsitzung stabil blieben.

Insgesamt belegen die Ergebnisse aller drei durchgeführten Analysen den Mehrwert von Process Mining im Vergleich zu reinen häufigkeitsbasierten Analysemethoden. Insbesondere unter Betrachtung des Lernprozesses als dynamische Abfolge von mehreren Lernhandlungen, ermöglicht Process Mining die Identifikation von Regulationsschleifen und zentralen Verzweigungen des Prozesses. Diese Befunde könnten zur Optimierung von Interventionen verwendet werden. Bevor aus den aufgedeckten Prozessmustern Schlussfolgerungen für die Gestaltung instruktionaler Hilfe gezogen werden können, müssen allerdings weitere Analysen erst noch die Generalisierbarkeit der Befunde belegen. Darüber hinaus bleibt die Anwendung von Process Mining herausfordernd, da derzeit keine Richtlinien für analytische Entscheidungen und Parametereinstellungen für technologieunterstützte Lernkontexte vorhanden sind. Darum müssen in Zukunft weitere Studien das Potential von Process Mining und verwandten Analysemethoden betrachten, um Forschern konkrete Anwendungsempfehlungen zur Verfügung stellen zu können. Generell kann Process Mining aber bereits jetzt dazu beitragen, das Verständnis der Auswirkungen instruktionaler Hilfe auf der Prozessebene voran zu treiben.
KW  - Selbstgesteuertes Lernen
KW  - Prozessanalyse
KW  - Process Mining
KW  - Metacognitive Prompting
KW  - Instructional Support
KW  - Technology-Enhanced Learning
KW  - Self-Regulated Learning
KW  - Metakognition
KW  - Lautes Denken
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152354
ER  - 
TY  - THES
A1  - Riechelmann [verh. Steinbacher], Eva Katharina
T1  - Gaze interaction: Cognitive mechanisms of oculomotor action control
T1  - Blickinteraktion: Kognitive Mechanismen der okulomotorischen Handlungskontrolle
N2  - Humans use their eyes not only as visual input devices to perceive the environment, but also as an action tool in order to generate intended effects in their environment. For instance, glances are used to direct someone else's attention to a place of interest, indicating that gaze control is an important part of social communication. Previous research on gaze control in a social context mainly focused on the gaze recipient by asking how humans respond to perceived gaze (gaze cueing). So far, this perspective has hardly considered the actor’s point of view by neglecting to investigate what mental processes are involved when actors decide to perform an eye movement to trigger a gaze response in another person. Furthermore, eye movements are also used to affect the non-social environment, for instance when unlocking the smartphone with the help of the eyes. This and other observations demonstrate the necessity to consider gaze control in contexts other than social communication whilst at the same time focusing on commonalities and differences inherent to the nature of a social (vs. non-social) action context. Thus, the present work explores the cognitive mechanisms that control such goal-oriented eye movements in both social and non-social contexts. 
The experiments presented throughout this work are built on pre-established paradigms from both the oculomotor research domain and from basic cognitive psychology. These paradigms are based on the principle of ideomotor action control, which provides an explanatory framework for understanding how goal-oriented, intentional actions come into being. The ideomotor idea suggests that humans acquire associations between their actions and the resulting effects, which can be accessed in a bi-directional manner: Actions can trigger anticipations of their effects, but the anticipated resulting effects can also trigger the associated actions. According to ideomotor theory, action generation involves the mental anticipation of the intended effect (i.e., the action goal) to activate the associated motor pattern. The present experiments involve situations where participants control the gaze of a virtual face via their eye movements. The triggered gaze responses of the virtual face are consistent to the participant’s eye movements, representing visual action effects. Experimental situations are varied with respect to determinants of action-effect learning (e.g., contingency, contiguity, action mode during acquisition) in order to unravel the underlying dynamics of oculomotor control in these situations. In addition to faces, conditions involving changes in non-social objects were included to address the question of whether mechanisms underlying gaze control differ for social versus non-social context situations.
The results of the present work can be summarized into three major findings. 1. My data suggest that humans indeed acquire bi-directional associations between their eye movements and the subsequently perceived gaze response of another person, which in turn affect oculomotor action control via the anticipation of the intended effects. The observed results show for the first time that eye movements in a gaze-interaction scenario are represented in terms of their gaze response in others. This observation is in line with the ideomotor theory of action control. 2. The present series of experiments confirms and extends pioneering results of Huestegge and Kreutzfeldt (2012) with respect to the significant influence of action effects in gaze control. I have shown that the results of Huestegge and Kreutzfeldt (2012) can be replicated across different contexts with different stimulus material given that the perceived action effects were sufficiently salient. 3. Furthermore, I could show that mechanisms of gaze control in a social gaze-interaction context do not appear to be qualitatively different from those in a non-social context.
All in all, the results support recent theoretical claims emphasizing the role of anticipation-based action control in social interaction. Moreover, my results suggest that anticipation-based gaze control in a social context is based on the same general psychological mechanisms as ideomotor gaze control, and thus should be considered as an integral part rather than as a special form of ideomotor gaze control.
N2  - Der Mensch nutzt die Augen nicht nur zur Wahrnehmung seiner Umwelt, sondern auch als Handlungsinstrument, um intendierte Effekte in seiner Umwelt zu erzeugen. So werden Blicke beispielsweise dazu verwendet, die Aufmerksamkeit eines anderen auf einen bestimmten Ort zu lenken. Dies weist darauf hin, dass Blickkontrolle einen wichtigen Bestandteil in der sozialen Kommunikation darstellt. Die Forschung zu Blickkontrolle im sozialen Kontext hat sich bisher hauptsächlich auf den Blick-Empfänger konzentriert, um die Frage zu beantworten, wie Menschen auf wahrgenommene Blicke reagieren (Gaze Cueing). Dieser Ansatz hat dementsprechend bisher kaum den Standpunkt des Blick-Senders berücksichtigt. So wurde beispielsweise noch nicht untersucht, welche mentalen Prozesse der Ausübung einer Augenbewegung zugrunde liegen, die zum Ziel hat, bei einer anderen Person eine bestimmte Blickreaktion auszulösen. Darüber hinaus werden zielgerichtete Augenbewegungen auch im nicht-sozialen Kontext eingesetzt, beispielsweise beim Entsperren des Smartphones mithilfe der Augen. Diese und andere Beobachtungen zeigen allerdings klar die Notwendigkeit, Blickkontrolle sowohl in der sozialen Kommunikation als auch in anderen, nicht-sozialen Kontexten zu berücksichtigen und dabei gleichzeitig auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu achten, die der Natur eines sozialen (vs. nicht-sozialen) Handlungskontextes innewohnen. Die vorliegende Arbeit untersucht daher die kognitiven Mechanismen, die solchen zielgerichteten Blickbewegungen in sozialen wie in nicht-sozialen Kontexten zugrunde liegen. 
Die in der vorliegenden Arbeit vorgestellten Experimente bauen auf bereits etablierten Paradigmen aus der Forschung zu Okulomotorik und zu basalen kognitiven Prozessen auf. Diese Paradigmen basieren auf dem Prinzip der ideomotorischen Handlungskontrolle, das eine Erklärung für die Entstehung zielgerichteter und beabsichtigter Handlungen liefert. Der ideomotorische Gedanke legt nahe, dass Menschen Assoziationen zwischen ihren Handlungen und den daraus resultierenden Effekten erwerben, die in zwei Richtungen wirken können: Eine Handlung kann die Antizipation ihrer Effekte auslösen, aber die aktive Antizipation eines Handlungseffektes kann auch die damit verbundene Handlung auslösen. Nach der ideomotorischen Theorie beinhaltet Handlungsgenerierung die mentale Antizipation des beabsichtigten Handlungseffektes, um das zugehörige motorische Muster zu aktivieren. Die vorliegenden Experimente beinhalten Situationen, in denen die Probanden den Blick eines virtuellen Gesichts mithilfe ihre eigenen Augenbewegungen steuern. Die im virtuellen Gesicht ausgelösten Blickreaktionen repräsentieren die visuellen Handlungseffekte. Die Situationen werden in Bezug auf die Determinanten von Handlungs-Effekt-Lernen (Kontingenz, Kontiguität, Handlungsmodus während des Lernens) variiert, um die zugrundeliegende Dynamik der okulomotorischen Handlungskontrolle in diesen Situationen zu verstehen. Zusätzlich zu den Gesichtern wurden Handlungseffekte in nicht-sozialen Objekten untersucht, um die Frage zu klären, ob sich die der Blickkontrolle zugrundeliegenden Mechanismen für soziale und nicht-soziale Kontextsituationen unterscheiden.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen sich in drei Hauptergebnisse zusammenfassen. 1. Meine Resultate legen nahe, dass Menschen bi-direktionale Assoziationen zwischen ihren Augenbewegungen und der darauf folgenden Blickreaktion einer anderen Person erwerben, was über die Antizipation der beabsichtigten Effekte die okulomotorische Handlungssteuerung beeinflusst. Die beobachteten Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass Augenbewegungen in einem Blickinteraktionsszenario in Form einer bei der anderen Person ausgelösten Blickreaktion repräsentiert werden. Diese Beobachtung steht im Einklang mit dem ideomotorischen Prinzip der Handlungskontrolle. 2. Die vorliegende Versuchsreihe belegt und erweitert die wegweisenden Ergebnisse von Huestegge und Kreutzfeldt (2012) in Bezug auf den bedeutenden Einfluss von Handlungseffekten in der okulomotorischen Handlungskontrolle. Ich konnte zeigen, dass sich die Ergebnisse von Huestegge und Kreutzfeldt (2012) über verschiedene Kontexte mit unterschiedlichem Stimulus-Material replizieren lassen unter der Bedingung, dass die wahrgenommenen Handlungseffekte ausreichend stark ausgeprägt waren. 3. Zudem konnte ich zeigen, dass sich Mechanismen der Blickkontrolle in einem sozialen Blickinteraktionskontext vermutlich nicht qualitativ von denen in einem nicht-sozialen Kontext unterscheiden.
Zusammenfassend unterstützen die Ergebnisse die jüngsten theoretischen Überlegungen, die die Rolle von antizipativen Prozessen in der Handlungssteuerung in sozialen Interaktionskontexten betonen. Darüber hinaus legen meine Ergebnisse nahe, dass antizipationsbasierte Blickkontrolle im sozialen Kontext auf den gleichen allgemeinen psychologischen Mechanismen wie ideomotorische Blickkontrolle basiert und somit als integraler Bestandteil, und nicht als eine spezielle Form der ideomotorischen Blickkontrolle, betrachtet werden sollte.
KW  - Verhaltenskontrolle
KW  - Blickbewegung
KW  - Kognition
KW  - Ideomotorische Blickkontrolle
KW  - Soziomotorische Blickkontrolle
KW  - Blickinteraktion
KW  - Soziale Handlungseffekte
KW  - Effektantizipation
KW  - Ideomotor gaze control
KW  - Sociomotor gaze control
KW  - Gaze interaction
KW  - Social action effects
KW  - Effect anticipation
KW  - Ideomotorik
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215279
ER  - 
TY  - THES
A1  - Flechsenhar, Aleya Felicia
T1  - The Ubiquity of Social Attention – a Detailed Investigation of the Underlying Mechanisms
T1  - Die Allgegenwärtigkeit Sozialer Aufmerksamkeit – eine Detaillierte Erforschung Zugrundeliegender Mechanismen
N2  - This dissertation highlights various aspects of basic social attention by choosing versatile approaches to disentangle the precise mechanisms underlying the preference to focus on other human beings. The progressive examination of different social processes contrasted with aspects of previously adopted principles of general attention. Recent research investigating eye movements during free exploration revealed a clear and robust social bias, especially for the faces of depicted human beings in a naturalistic scene. However, free viewing implies a combination of mechanisms, namely automatic attention (bottom-up), goal-driven allocation (top-down), or contextual cues and inquires consideration of overt (open exploration using the eyes) as well as covert orienting (peripheral attention without eye movement). Within the scope of this dissertation, all of these aspects have been disentangled in three studies to provide a thorough investigation of different influences on social attention mechanisms.

In the first study (section 2.1), we implemented top-down manipulations targeting non-social features in a social scene to test competing resources. Interestingly, attention towards social aspects prevailed, even though this was detrimental to completing the requirements. Furthermore, the tendency of this bias was evident for overall fixation patterns, as well as fixations occurring directly after stimulus onset, suggesting sustained as well as early preferential processing of social features. Although the introduction of tasks generally changes gaze patterns, our results imply only subtle variance when stimuli are social. Concluding, this experiment indicates that attention towards social aspects remains preferential even in light of top-down demands.

The second study (section 2.2) comprised of two separate experiments, one in which we investigated reflexive covert attention and another in which we tested reflexive as well as sustained overt attention for images in which a human being was unilaterally located on either the left or right half of the scene. The first experiment consisted of a modified dot-probe paradigm, in which peripheral probes were presented either congruently on the side of the social aspect, or incongruently on the non-social side. This was based on the assumption that social features would act similar to cues in traditional spatial cueing paradigms, thereby facilitating reaction times for probes presented on the social half as opposed to the non-social half. Indeed, results reflected such congruency effect. The second experiment investigated these reflexive mechanisms by monitoring eye movements and specifying the location of saccades and fixations for short as well as long presentation times. Again, we found the majority of initial saccades to be congruently directed to the social side of the stimulus. Furthermore, we replicated findings for sustained attention processes with highest fixation densities for the head region of the displayed human being.

The third study (section 2.3), tackled the other mechanism proposed in the attention dichotomy, the bottom-up influence. Specifically, we reduced the available contextual information of a scene by using a gaze-contingent display, in which only the currently fixated regions would be visible to the viewer, while the remaining image would remain masked. Thereby, participants had to voluntarily change their gaze in order to explore the stimulus. First, results revealed a replication of a social bias in free-viewing displays. Second, the preference to select social features was also evident in gaze-contingent displays. Third, we find higher recurrent gaze patterns for social images compared to non-social ones for both viewing modalities. Taken together, these findings imply a top-down driven preference for social features largely independent of contextual information.

Importantly, for all experiments, we took saliency predictions of different computational algorithms into consideration to ensure that the observed social bias was not a result of high physical saliency within these areas. For our second experiment, we even reduced the stimulus set to those images, which yielded lower mean and peak saliency for the side of the stimulus containing the social information, while considering algorithms based on low-level features, as well as pre-trained high-level features incorporated in deep learning algorithms.

Our experiments offer new insights into single attentional mechanisms with regard to static social naturalistic scenes and enable a further understanding of basic social processing, contrasting from that of non-social attention. The replicability and consistency of our findings across experiments speaks for a robust effect, attributing social attention an exceptional role within the general attention construct, not only behaviorally, but potentially also on a neuronal level and further allowing implications for clinical populations with impaired social functioning.
N2  - Diese Dissertation beschäftigt sich mit verschiedenen Aspekten grundlegender sozialer Aufmerksamkeitsprozesse. Insbesondere werden durch vielseitige Herangehensweisen einzelne Mechanismen untersucht, die der bevorzugten Betrachtung von Menschen zugrunde liegen. Die progressive Untersuchung unterschiedlicher sozialer Vorgänge widerspricht einiger zuvor angenommener Grundlagen allgemeiner Aufmerksamkeitsprozesse. So zeigen beispielsweise Probanden bei freier Betrachtung naturalistischer Bilder eine klare Präferenz für abgebildete Menschen, v.a. deren Gesichter. Allerdings beinhaltet die freie Betrachtung eine Kombination aus mehreren Vorgängen, wie automatische (engl. bottom-up) und zielorientierte, willentliche Aufmerksamkeitslenkung (engl. top-down), als auch den Einfluss von Kontextzusammenhängen. Dies bedingt weiter die Berücksichtigung offener (engl. overt; Exploration mittels Augenbewegungen), als auch verdeckter Aufmerksamkeit (engl. covert; periphere Erkundung ohne Augenbewegungen). Im Rahmen der Dissertation werden alle genannten Aspekte anhand von drei Studien behandelt, wodurch eine sorgfältige Untersuchung verschiedener Einflüsse sozialer Aufmerksamkeitsprozesse erfolgt.

In der ersten Studie (Abschnitt 2.1) wurden zielgerichtete Manipulationen in Form von Aufgabenstellungen vorgenommen, welche die Aufmerksamkeit innerhalb einer sozialen Szene spezifisch auf nicht-soziale Reize lenken sollten, um kompetitive Ressourcen von sozialer und zielgerichteter Aufmerksamkeit zu untersuchen. Interessanterweise überwog die Tendenz, soziale Aspekte zu betrachten, obwohl dies nachteilig für das Lösen der Aufgaben war. Diese Neigung erwies sich für die allgemeine Fixationsverteilung als auch für Fixationen, die unmittelbar nach Erscheinen der Stimuli auftraten. Dieser Befund impliziert, dass soziale Reize sowohl bei dauerhaften als auch frühen Aufmerksamkeitsprozessen bevorzugt werden. Obwohl es einen allgemeinen Konsens gibt, dass eine Implementierung von Aufgaben zu verändertem Blickverhalten führt, deuten unsere Ergebnisse lediglich auf subtile Abweichungen hin, wenn die Stimuli sozialer Natur sind. Abschließend indiziert dieses Experiment, dass auch mit steigender Bedeutung anderer top-down Modulationen bevorzugt soziale Aspekte betrachtet werden.

Die zweite Studie (Abschnitt 2.2) bestand aus zwei separaten Experimenten, welche verdeckte und offene Aufmerksamkeit auf soziale Reize untersuchten. Hierfür wurden in beiden Studien dieselben Bilder verwendet, in denen ein Mensch unilateral, entweder auf der rechten oder linken Hälfte abgebildet war. Das erste Experiment bestand aus einer modifizierten Variante des Dot-Probe Paradigmas, bei dem periphere Zielreize entweder kongruent auf der Seite des sozialen Stimulus erschienen, oder inkongruent auf der nicht sozialen Seite präsentiert wurden. Diese Zuteilung basierte auf der Annahme, dass soziale Merkmale auf ähnliche Weise fungieren wie Hinweisreize in traditionellen Spatial-Cueing-Paradigmen, indem sie Reaktionszeiten auf Zielobjekte, die auf der sozialen Seite präsentiert werden, beschleunigen. Tatsächlich wiesen unsere Ergebnisse einen solchen Kongruenzeffekt auf. Das zweite Experiment überprüfte die reflexiven Vorgänge durch die Messung von Augenbewegungen mittels Spezifizierung der Sakkadenrichtung und Fixationsdichte für kurze als auch lange Präsentationszeiten. Wiederum stellte sich heraus, dass die Mehrzahl der initialen Sakkaden kongruent zum sozialen Reiz gerichtet waren. Darüber hinaus wurden die Ergebnisse für kontinuierliche Aufmerksamkeitsprozesse durch eine erhöhte Fixationsdichte auf Kopfregionen der abgebildeten Menschen repliziert.

Die dritte Studie (Abschnitt 2.3) behandelte den umgekehrten Mechanismus der Aufmerksamkeitsdichotomie, nämlich den bottom-up Einfluss. Durch die Verwendung eines blickkongruenten Paradigmas, konnte der kontextuelle Informationsgehalt der Szenen so reduziert werden, dass nur noch der aktuell betrachtete Bereich sichtbar war, während der Rest des Bildes maskiert blieb. Somit mussten die Teilnehmer willentlich ihren Blick verändern, um die Szene zu erkunden. Erstens zeigten die Ergebnisse eine Replikation des sozialen Bias bei freier Betrachtung. Zweitens scheint die Präferenz, soziale Aspekte zu selektieren, in der blickkongruenten Darstellung bestehen zu bleiben. Drittens zeigte sich ein erhöhtes wiederkehrendes Blickmuster bei sozialen im Vergleich zu nicht sozialen Bildern für beide Betrachtungsmodalitäten. Zusammenfassend implizieren diese Ergebnisse eine zielgerichtete Präferenz für soziale Reize, welche größtenteils kontextunabhängig ist.

Hervorzuheben ist auch, dass bei allen Experimenten Salienzprädiktoren verschiedener Algorithmen in Betracht gezogen wurden, um sicher zu stellen, dass die Tendenz soziale Reize zu bevorzugen nicht alleine durch hohe physikalische Salienz in diesen Bereichen bedingt wurde. Insbesondere für die zweite Studie (Abschnitt 2.2) wurden Algorithmen verwendet, die sowohl untergeordnete Merkmale als Prädiktoren integrierten als auch Deep Learning Algorithmen, welche vortrainierte, übergeordnete Merkmale definieren, um Vorhersagen zu treffen. So wurde das verwendete Stimulusmaterial reduziert, so dass nur Bilder mit niedriger mittlerer als auch maximaler Salienz auf der nicht-sozialen Seite analysiert wurden.

Diese Experimente geben Aufschluss auf einzelne Aufmerksamkeitsprozesse bei der Betrachtung von statischen, sozialen, naturalistischen Szenen und ermöglichen ein tiefergehendes Verständnis für grundlegende soziale Verarbeitung, welche sich von nicht-sozialer Aufmerksamkeit abhebt. Die Replizierbarkeit und Konsistenz der Experimente implizieren einen robusten Effekt und suggerieren eine gesonderte Rolle der sozialen Aufmerksamkeit innerhalb des allgemeinen Aufmerksamkeitskonstrukts. Dies basiert nicht nur auf Verhaltensparametern, sondern potentiell auch auf neuronaler Ebene und enthält darüber hinaus auch Implikationen für klinische Populationen mit beeinträchtigten sozialen Funktionen.
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - Soziale Wahrnehmung
KW  - Mechanisms of Social Attention
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-184528
ER  -