Automatic measurement of student engagement provides helpful information for instructors to meet learning program objectives and individualize program delivery. Students' behavioral and emotional states need to be analyzed at fine-grained time scales in order to measure their level of engagement. Many existing approaches have developed sequential and spatiotemporal models, such as recurrent neural networks, temporal convolutional networks, and three-dimensional convolutional neural networks, for measuring student engagement from videos. These models are trained to incorporate the order of behavioral and emotional states of students into video analysis and output their level of engagement. In this paper, backed by educational psychology, we question the necessity of modeling the order of behavioral and emotional states of students in measuring their engagement. We develop bag-of-words-based models in which only the occurrence of behavioral and emotional states of students is modeled and analyzed and not the order in which they occur. Behavioral and affective features are extracted from videos and analyzed by the proposed models to determine the level of engagement in an ordinal-output classification setting. Compared to the existing sequential and spatiotemporal approaches for engagement measurement, the proposed non-sequential approach improves the state-of-the-art results. According to experimental results, our method significantly improved engagement level classification accuracy on the IIITB Online SE dataset by 26% compared to sequential models and achieved engagement level classification accuracy as high as 66.58% on the DAiSEE student engagement dataset.


翻译:学生参与的自动测量为教师提供了有用的信息,以达到学习方案目标并使方案交付量个化; 学生的行为和情绪状态需要以细微的时间尺度分析,以衡量其参与程度; 许多现有方法已经开发了连续和短暂的时间模型,如经常性神经网络、时变网络和三维进化神经网络,以衡量学生通过视频参与的程度。 这些模型经过培训,将学生的行为和情感状态的顺序纳入视频分析,并输出其参与程度。 在本文中,在教育心理学的支持下,我们质疑在衡量学生参与程度时,是否有必要模拟学生行为和情感状态的顺序。 我们开发了基于语言的包式模型,其中仅对学生的行为和情感状态的发生进行建模和分析,而不是其发生的顺序。 从视频中提取了行为和感官特征,并通过拟议的模型进行分析,以确定学生参与程度的视频分析。 与现有的连续和短暂的接触程度方法相比,用于衡量学生参与程度的顺序和情绪状态; 我们开发了基于连续和情绪状态数据的模型, 将在线参与程度改进了我们的连续数据分类方法, 改进了对连续数据排序结果的升级方法, 改进了对连续数据分类。

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