Advances in the study of handwritten letters: Influential factors, measures and methods

Abstract

ENGLISH ABSTRACT This thesis is an in-depth exploration of factors that influence penmovement fluency when beginning writers form single letters by hand. More specifically, the aim is to explore how factors within the letter, the child and the word affect pen-movement fluency when children in first grade write single letters by hand. Assessment of children’s handwriting mainly focuses on legibility and neatness and less on the production process. In other areas of handwriting research, the focus has shifted from product to process. Process data from letter formation is collected with a digital drawing tablet, and specialised software captures how the pen moves on and above the tablet. Measurements of pen-movement fluency are calculated based in these data. However, such a fluency measure requires that we first identify segments that are capable of being compared directly. In the first study we explore how pen-movement fluency measures can be used to assess letter formation in beginning writers. We discuss letter characteristics that may affect fluency and challenges associated with letters formed by beginning writers. In response to these discussions, we demonstrate that all letters can be segmented into straight and curved features. We also propose how to assess whether features are produced with sufficient accuracy. We illustrate how letter features can be analysed across letters and children. We find that the children produced letter features less fluently and less accurately than the adults, and that the inaccurate features were produced more slowly and less fluently than the accurate ones. In the second study we explore how children’s pen control and letter knowledge influence pen-movement fluency. It is well established in literature that children’s letter formation ability is associated with fine motor skills and letter knowledge. We discuss the complexity in the skills needed for fluent letter formation. We find that ability to copy letters and letter-like symbols is associated with letter knowledge and complex pen control tasks. Hence motor execution in letter formation is influenced by higher level processing, such as the retrieval of a motor plan for an allograph. In the third study we explore how word characteristics affect fluency of letter production in the word-initial letter. Again, it is well established in literature that word length and word frequency affect written production. Long words and low frequency words are more prone to spelling errors and short words and high frequency words are associated with faster response times. We discuss how these factors may affect the letter formation process in beginning writers. We find that there is no difference in reaction time when children write words to dictation, or in pen-movement fluency in the word initial letter. But, in line with previous research, we find that low frequency and long words are more prone to spelling errors. To conclude, this study demonstrates that it is possible to assess pen movement fluency in children’s letter formation. Future research should pay attention to pen-movement fluency when seeking to understand the complex cascade of processes of letter formation that must be combined in order to produce text fluently.

NORSK SAMMENDRAG Denne avhandlingen er et dyp-dykk i de faktorer som påvirker flyt i pennebevegelsen når begynnende skrivere former enkeltbokstaver for hånd. Mer spesifikt er målet å utforske hvordan faktorer innenfor bokstaven, barnet og ordet påvirker flyten i pennebevegelsen når barn i første klasse former bokstaver for hånd. Vurdering av barns håndskrift fokuserer hovedsakelig på lesbarhet og penhet. Det er mindre fokus på produksjonsprosessen. På andre områder innen håndskriftforskning har fokus skiftet fra produkt til prosess. Prosessdata fra bokstavforming samles inn med et digitalt tegnebrett, og spesialisert programvare fanger opp hvordan pennen beveger seg på og over nettbrettet. Disse dataene kan deretter konverteres til mål på flyt i pennebevegelsen. Men, slike flytmål forutsetter at vi først identifiserer segmenter som kan sammenlignes direkte. I den første studien utforsker vi hvordan mål på flyt i pennbevegelser kan brukes til å vurdere bokstavforming hos begynnende skrivere. Vi diskuterer bokstavkarakteristikker som kan påvirke flyt og utfordringer knyttet til bokstaver formet av begynnende skrivere. Som svar på disse utfordringene viser vi at alle bokstaver kan segmenteres i rette og buede deler. Vi foreslår også hvordan forskere kan vurdere om bokstavdelene er produsert med tilstrekkelig nøyaktighet. Vi viser hvordan disse bokstavdelene kan analyseres på tvers av bokstaver og barn. Vi finner at barn produserer bokstavdelene med dårligere flyt enn voksne, og at unøyaktig bokstavdeler ble produsert saktere og med dårligere flyt enn nøyaktige bokstavdeler. I den andre studien utforsker vi faktorer hos barnet som antas å påvirke bokstavproduksjonen. Det er godt etablert i litteraturen at barns evne til å forme bokstaver er assosiert med finmotorikk og bokstavkunnskap. Vi diskuterer kompleksiteten i ferdighetene som trengs for å forme bokstaver med god flyt. Vi finner at evnen til å kopiere bokstaver og bokstavlignende symboler er forbundet med bokstavkunnskap og mer komplekse blyantoppgaver. Den motoriske utførelsen i bokstavforming påvirkes derfor av prosessering på høyere nivå, slik som gjenhenting av motorplaner for bokstaver. I den tredje studien utforsker vi hvordan den leksikalske konteksten påvirker flyten i bokstavformingen. Igjen er det godt etablert i litteraturen at ordlengde og ordfrekvens påvirker skriftlig produksjon. Lange ord og lavfrekvente ord er mer utsatt for stavefeil, og korte ord og høyfrekvente ord er forbundet med raskere responstider. Vi diskuterer hvordan disse faktorene påvirker bokstavformingen hos begynnende skrivere. Vi finner at det ikke er noen forskjell i reaksjonstid når barn skriver ord til diktat, eller i flyt i pennbevegelsene i den første bokstaven i ordet. I tråd med tidligere forskning finner vi at lavfrekvente og lange ord mer utsatt for stavefeil. For å konkludere, arbeidet i denne avhandlingen viser at det er mulig å vurdere flyt i pennebevegelsene i barns bokstavforming. Fremtidig forskning bør se nærmere på flyt i pennebevegelser når man søker å forstå den komplekse kaskaden av prosesser i bokstavformingen som må kombineres for å produsere tekst flytende.