[論文レビュー] Cultivating Visualization Literacy for Children Through Curiosity and Play

S. Sandra Bae, Rishi Vanukuru+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 9, 2022

Innovative Human-Technology Interaction被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、日常的な素材を用いて、6〜11歳の子どもたちが手作りの体験と好奇心に基づいた探求を通し、棒グラフ、折れ線グラフ、円グラフといった物理的可視化を創造することができる、構成主義的で遊びに基づいたツールキット「Data is Yours」を紹介する。研究では、このツールキットが、子どもたちがデータに対して創造的かつ個人的に関わりを持てるようにすることで、可視化リテラシーを育むことが示された。過去の経験がある子どもたちは作成意欲が向上し、初心者たちは基礎的な安心感と関心を得ることができた。

ABSTRACT

Fostering data visualization literacy (DVL) as part of childhood education could lead to a more data literate society. However, most work in DVL for children relies on a more formal educational context (i.e., a teacher-led approach) that limits children's engagement with data to classroom-based environments and, consequently, children's ability to ask questions about and explore data on topics they find personally meaningful. We explore how a curiosity-driven, child-led approach can provide more agency to children when they are authoring data visualizations. This paper explores how informal learning with crafting physicalizations through play and curiosity may foster increased literacy and engagement with data. Employing a constructionist approach, we designed a do-it-yourself toolkit made out of everyday materials (e.g., paper, cardboard, mirrors) that enables children to create, customize, and personalize three different interactive visualizations (bar, line, pie). We used the toolkit as a design probe in a series of in-person workshops with 5 children (6 to 11-year-olds) and interviews with 5 educators. Our observations reveal that the toolkit helped children creatively engage and interact with visualizations. Children with prior knowledge of data visualization reported the toolkit serving as more of an authoring tool that they envision using in their daily lives, while children with little to no experience found the toolkit as an engaging introduction to data visualization. Our study demonstrates the potential of using the constructionist approach to cultivate children's DVL through curiosity and play.

研究の動機と目的

• 公式な教室外の環境において、好奇心に基づいた子ども主導の方法が、子どもたちのデータ可視化リテラシー（DVL）をどのように向上させるかを調査すること。
• 身体的作業と体験的学習が、符号化、スケール、構造といった可視化の要素を理解するのを子どもたちがどのように支援するかを明らかにすること。
• 日常的な素材から作られたDIYツールキットが、多様な子どもたちが個人的にカスタマイズした可視化を制作するのをどのように支援するかを評価すること。
• 物理的可視化が、子どもたちが長期的にDVLを発展させるための低き入れ口（low-floor）かつ高関与（high-engagement）の入り口としての可能性を評価すること。

提案手法

• 研究者たちは、紙、段ボール、ミラーといった日常的な素材を用いて、棒グラフ、折れ線グラフ、円グラフの3種類のインタラクティブな図表タイプを構築できる物理的ツールキットを設計した。
• 子どもたちはツールキットを組み立て、自身のデータを収集し、紙のテンプレートを作成し、物理的図表パネルを構築した。スマートフォンを用いたコンピュータビジョン技術により、リアルタイムでデジタルレンダリングが行われた。
• 対面でのワークショップを通じて、5名の子ども（6〜11歳）と5名の教育者を対象に、参加の様子と学びの様子を観察した。
• デザインプロセスは、構成主義と体験的認知の理論に裏打ちされており、学習者の自律性、創造性、データとのタッチベースの相互作用を重視した。
• スマートフォンによるデジタルレンダリングにより、動的な可視化の更新と出力の保存が可能になり、物理的作成とデジタルの持続性を結びつけた。
• このアプローチでは、ツールキットを子どもたちの自然な好奇心とデータに対する個人的な関心を探るためのデザインプローブとして扱った。

Figure 1: (a) Diagram of inner workings of Data is Yours . (b) Fiducial markers (FM) behind chart panels face the phone’s rear-facing camera. Detected FM (outlined in pink) require a high-contrast background. FM are detected based on their (c) orientation and (d) position.

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 子どもたちは、日常的な素材を用いた好奇心に基づいた、子ども主導の物理的可視化の作成に対して、どのように反応するか？
• RQ2 可視化との身体的作業が、子どもたちが可視化の要素（例：符号化、スケール、構造）やデータの推論を理解するのをどのように支援するか？
• RQ3 データ可視化の経験がある・ないにかかわらず、子どもたちの参加意識やツールキットを「作成ツール」としての認識にどのような影響を与えるか？
• RQ4 パーソナライズと遊びの要素が、子どもたちの可視化に対する安心感と関心をどのように高めるか？
• RQ5 物理的で手を動かす体験が、子どもたちの長期的なデータ可視化リテラシーの基盤としてどのように機能するか？

主な発見

• データ可視化の経験がある子どもたちは、ツールキットを日常でも使える実用的な作成ツールとして捉えており、ワークショップを越えた実用性の認識が示された。
• 経験がほとんどない子どもたちは、ツールキットを魅力的でアクセスしやすい可視化の入り口として感じており、好奇心や安心感を喚起した。
• 図表の組み立てとカスタマイズという物理的作業が、色、形、スケールといった視覚的符号化の仕組みを、規範的でない具体的な方法で理解する手がかりとなった。
• 子どもたちは、指示がなくても自然に協力し合い、仲間の可視化についてフィードバックを交わすなど、社会的で批判的な関与を示した。
• ツールキットは、低き入れ口（low floor）を実現し、年齢が小さく経験のない子どもたちでさえ、2時間のセッション内で基本的な可視化を制作・解釈することができた。
• 教育者と子どもたちの両方が、家庭や非公式な環境（例：身長の記録、ニュース記事の可視化の再現）への拡張を提案しており、長期的・継続的な利用の可能性が示された。

Figure 2: (a) Formative prototype. (b) A child from formative study is moving cardboard sliders to author a bar chart. His paper template consists a mix of words and icons and is reflected on the smartphone display (indicated by dotted outlines). See subsubsection 3.2.2 for more details.