Výhody využití metody oční kamery při sledování žákovských kognitivních procesů při řešení testů s výběrem odpovědi
Roč.29,č.4(2019)
ENGLISH ISSUE
Metoda oční kamery se v rámci různých studií ukázala jako vhodnou pro studování kognitivních procesů žáků. V článku se zaměříme na výhody použití metody sledováním žáků středních škol při řešení testu s otázkami s výběrem odpovědi. Konkrétně se zaměříme na kvalitativní analýzu dat týkajících se pohybů očí dvou žákyň řešících úlohy z fyziky. Obě žákyně řešily všechny testové úlohy nesprávně, obě navíc vybraly jako odpověď stejné alternativy. V případě klasického zadání testu (vyplňování papírových dotazníků), bychom dostali od obou žákyň naprosto stejný výstup. Data z oční kamery nám však ukázala jak podobné přístupy řešení, tak i důležité odlišnosti, na základě kterých by pak vyučující pracovali s každou dívkou odlišně. Obě dívky četly zadání pozorně a věnovaly důraz klíčovým pojmům. Je tedy zřejmé, že špatná volba odpovědi nejde na vrub nedostatečného čtení zadání. Obě dívky zřejmě mají typickou miskoncepci týkající se 1. Newtonova zákona. Liší se zejména v jejich jistotě výběru odpovědi. Eva byla v odpovídání rychlejší a zabývala se zejména možností, kterou nakonec vybrala jako odpověď. Naproti tomu Jana se velmi často vracela k zadání, často nejprve přemýšlela o odpovědi, kterou nakonec nevybrala jako správnou. U Evy jsme pozorovali netypické vertikální sakády nad vybranými klíčovými pojmy. Jana při pohledu na spíše ilustrativní obrázek projevila typickou miskoncepci “graf jako obrázek”. Detailní analýzou jsme ukázali, že souhrnná data na tzv. oblast zájmu mohou být zavádějící, pokud je tato oblast příliš velká (např. jedna alternativa v testové otázce). Dále jsme představili možné indikátory pro kvalitativní analýzu a možnosti vizualizace zpětných sakád.
oční kamera; fyzikální vzdělávání; zpětné sakády; test s výběrem odpovědi; řešení problémů
Bax, S. (2013). Readers’ cognitive processes during IELTS reading tests: Evidence from eye tracking. ELT Research Papers 13-06. London: British Council. ISBN 978-0-86355-720-0
Beichner, R., J. (1994). Testing student interpretation of kinematics graphs. American Journal of Physics, 62(8), 750–762. https://doi.org/10.1119/1.17449
Blascheck, T., Raschke, M., & Ertl, T. (2013). Circular heat map transition diagram. In Proceedings of the 2013 Conference on Eye Tracking South Africa (pp. 58–61). New York: ACM. https://doi.org/10.1145/2509315.2509326
Blascheck, T., Kurzhals, K., Raschke, M., Burch, M., Weiskopf, D., & Ertl. T. (2014). State-of-the-art of visualization for eye tracking data. In R. Borgo, R. R. Maciejewski, & I. Viola (Eds.), Proceedings of Eurographics Conference on Visualization (EuroVis).
Bojko, A. (2013). Eye tracking the user experience: A practical guide to research. New York: Rosenfeld Media.
Dimigen, O., Sommer, W., Hohlfeld, A., Jacobs, A., & Kliegl, R. (2011). Coregistration of eye movements and eeg in natural reading: Analyses and review. Journal of Experimental Psychology: General, 140 (4), 552–572. https://doi.org/10.1037/a0023885
Dunn, R., Dunn, K., & Price, G. E. (1989). Learning style inventory (LSI): Price Systems, Incorporated (PO Box 1818, Lawrence 66044).
Gegenfurtner, A., Lehtinen, E., & Saljö, R. (2011). Expertise differences in the comprehension of visualizations: A meta-analysis of eye-tracking research in professional domains. Educational Psychology Review, 23(4), 523–552. https://doi.org/10.1007/s10648-011-9174-7
Hestenes, D., Wells, M., & Swackhamer, G. (1992). Force Concept Inventory. The Physics Teacher, 30(3), 141–158. https://doi.org/10.1119/1.2343497
HyperMind project. Websites. Available from https://uedu.uni-kl.de/arbeitsfelder/ arbeitsfeld-01/hypermind/english
Holmqvist, K., Nyström, M., Andersson, R., Dewhurst, R., Jarodzka, H., & Van Dee Weijer, J. (2011). Eye tracking. Oxford: Oxford university press.
Kekule, M., & Viiri, J. (2018). Students’ approaches to solving R-FCI tasks observed by eye-tracking method. Scientia in educatione, 9(2), 117–130. https://doi.org/10.14712/18047106.1010
Kekule, M., & Krejčí, A. (2019, in print). Žákovské čtení textu z učebnice sledované oční kamerou a role otázek při porozumění tomuto textu. In Moderní trendy v přípravě učitelů fyziky 2019.
Kliegl, R., Nuthmann, A., & Engbert, R. (2006). Tracking the mind during reading: The influence of past, present, and future words on fixation durations. Journal of Experimental Psychology: General, 35(1), 12. https://doi.org/10.1037/0096-3445.135.1.12
Kozhevnikov, M., Motes, M., & Hegarthy, M. (2007). Spatial visualization in physics problem solving. Cognitive Science, 31(4), 549–579. https://doi.org/10.1080/15326900701399897
Kübler, T., Sippel, K., Fuhl, W., Schievelbein, G., Aufreiter, J., Rosenberg, R., Rosenstiel, W., & Kasneci, E. (2015). Analysis of eye movements with Eyetrace, In International Joint Conference on Biomedical Engineering Systems and Technologies (pp. 458–471). Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-27707-3_28
Kunze, K., Kawaichi, H., Yoshimura, K., & Kise, K. (2013a). Towards inferring language expertise using eye tracking. In CHI’13 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems (pp. 217–222). https://doi.org/10.1145/2468356.2468396
Kunze, K., Kawaichi, H., Yoshimura, K., & Kise, K. (2013b). The Wordometer -- estimating the number of words read using document image retrieval and mobile eye tracking. In 12th International Conference on Document Analysis and Recognition, IEEE, Washington, DC, USA. https://doi.org/10.1109/ICDAR.2013.14
Lai, M.-L., Tsai, M.-J., Yang, F.-Y., Hsu, C.-Y., Liu, T.-C., Lee, S. W.-Y., …. Tsai, C. C. (2013). A review of using eye-tracking technology in exploring learning from 2000 to 2012. Educational Research Review, 10, 90–115. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2013.10.001
Lindner, M. A., Eitel, A., Thoma, G.-B., Dalehefte, I. M., Ihme, J. M., & Köller, O. (2014). Tracking the decision-making process in multiple-choice assessment: Evidence from eye movements. Applied Cognitive Psychology, 28(5), 738–752. https://doi.org/10.1002/acp.3060
Madsen, A. M., Larson, A. M., Loschky, L. C., & Sanjay Rebello, N. (2012). Difference in visual attention between those who correctly and incorrectly answer physics problems. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 8(1), 010122. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.8.010122
Mareš, J., & Slavík, V. (1990). Dotazník stylu učení. Praha: Institut pedagogicko-psychologického poradenství České republiky.
Nieminen, P., Savinainen, A., & Viiri, J. (2010). Force Concept Inventory-based multiple-choice test for investigating students’ representational consistency. Physical Review Special Topics – Physics Education Research, 6, 020109. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.6.020109
Rayner, K. (1998). Eye movements in reading and information processing: 20 years of research. Psychological Bulletin, 124(3), 372–422. https://doi.org/10.1037/0033-2909.124.3.372
Rayner, K. & Pollatsek, A. (1989). The psychology of reading. Englewood Cliffs: Prentice Hall.
Reichle, E., Warren, T., & McConnell, K. (2009). Using E-Z reader to model the effects of higher-level language processing on eye movements during reading. Psychonomic Bulletin & Review, 16(1), 1–20. https://doi.org/10.3758/PBR.16.1.1
Šmideková, Z. (2018). Eye-tracking v prostredí školskej triedy, Pedagogika, 68(1), 25–50. https://doi.org/10.14712/10.14712/23362189.2017.773
Tsai, M.-J., Hou, H.-T., Lai, M.-L., Liu, W.-Y., & Yang, F.-Y. (2012). Visual attention for solving multiple-choice science problem: An eye-tracking analysis. Computers & Education, 58, 375–385.
https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.07.012
Tai, R. H., Loehr, J. F., & Brigham, F. J. (2006). An exploration of the use of eye-gaze tracking to study problem-solving on standardized science assessments. International Journal of Research & Method in Education, 29(2), 185–208. https://doi.org/10.1080/17437270600891614
Viiri, J., Kekule, M., Isoniemi J., & Hautala, J. (2017). Eye-tracking the effect of representation on students’ problem solving approaches. In Proceedings of the annual symposium of the FMSERA 2016 (88–98). The Finnish Mathematics and Science Education Research Association.
Voßkühler, A., Nordmeier, V., Kuchinke, L., & Jacobs, A.M. (2008). OGAMA – OpenGazeAndMouseAnalyzer: Open source software designed to analyze eye and mouse movements in slideshow study designs. Behavior Research Methods, 40(4), 1150–1162. https://doi.org/10.3758/BRM.40.4.1150
Tato práce je licencována pod Mezinárodní licencí Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0.
Copyright © 2021 Martina Kekule, Iva Spanova, Jouni Viiri