Students’ approaches to solving R-FCI tasks observed by eye-tracking method

Martina Kekule; Jouni Viiri

doi:10.14712/18047106.1010

Vol 9 No 2 (2018): sciED Výzkumné stati

Přístupy žáků k řešení úloh v R-FCI testu sledované pomocí metody oční kamery

Martina Kekule, ¹ Jouni Viiri, ²

Univerzita Karlova v Praze, Matematicko-fyzikální fakulta, Katedra didaktiky fyziky
University of Jyväskylä Jyväskylä

DOI: https://doi.org/10.14712/18047106.1010

PDF (angličtina)

Jak citovat

Kekule, M., & Viiri, J. (2018). Přístupy žáků k řešení úloh v R-FCI testu sledované pomocí metody oční kamery. Scientia in educatione, 9(2), 117-130. https://doi.org/10.14712/18047106.1010

Stánhout citace

Abstrakt

Studie se zabývá zjišťováním efektu formátu reprezentace nabízených alternativ v didaktickém testu R-FCI zaměřeném na porozumění 1. a 2. Newtonovu zákonu za pomoci oční kamery. 35 žáků SŠ řešilo 4 úlohy převážně z výše uvedeného testu a při tomto řešení byly zaznamenávány jejich oční pohyby kamerou Tobii TX300. Na základě výsledků řešení úloh byly porovnány skupiny správně a nesprávně řešících žáků. Žáci, kteří řešili danou úlohu správně, pro grafickou a verbální reprezentaci našli odpověď velmi rychle. V případě zobrazení pohybu v časovém diagramu se obvykle rozhodovali mezi dvěma možnostmi. U žáků řešících úlohu nesprávně jsme pozorovali v téměř všech případech nejmenší zaměření pozornosti právě na správnou alternativu. Dvě případové studie správně a nesprávně odpovídajících dvou žáků jsou uvedeny pro detailnější zachycení jejich rozdílných strategií.

Reference

Bojko, A. (2013). Eye tracking the user experience: A practical guide to research. Brooklyn, New York: Rosenfeld Media. Vyhledej v Google Scholar
Chen, S., She, H., Chuang, M., Wu, J., Tsai, J. & Jung, T. (2014). Eye movements predict students’ computer-based assessment performance of physics concepts in different presentation modalities. Computers & Education, 74, 61–72. Vyhledej v Google Scholar
Duchowski, A. (2006). Eye tracking methodology. Theory and practice. 2nd edition. London: Springer. Vyhledej v Google Scholar
Gegenfurtner, A., Lehtinen, E. & Saljo, R. (2011). Expertise differences in the comprehension of visualizations: a meta-analysis of eye-tracking research in professional domains. Educational Psychology Review, 23, 523–552. Vyhledej v Google Scholar
Nieminen, P., Savinainen, A. & Viiri, J. (2010). Force concept inventorybased multiple choice test for investigating students’ representational consistency. Physical Review Special Topics – Physics Education Research, 6, 020109. Vyhledej v Google Scholar
Hestenes, D. (1997). Modeling methodology for physics teachers. In The changing role of physics departments in modern universities. Proceedings of the International Conference on Undergraduate Physics Education, College Park, 1996, AIP Conference Proceedings No. 399, New York. Vyhledej v Google Scholar
Hestenes, D., Wells, M. & Swackhamer, G. (1992). Force concept inventory. The Physics Teacher, 30, 141–158. Vyhledej v Google Scholar
Chi, M.T. H., Feltovich, P. J. & Glaser, R. (1981). Categorization and representation of physics problems by experts and novices. Cognitive Science, 5, 121–152. Vyhledej v Google Scholar
Jouni, V., Kekule, M., Isoniemi, J. & Hautala, J. (2017). Eye-tracking the effects of representation on students’ problem solving approaches In Proceedings of the annual FMSERA symposium 2016 (pp. 88–98). Finnish Mathematics and Science Education Research Association (FMSERA). Retrieved from https://journal.fi/fmsera/article/view/60941/27043 Vyhledej v Google Scholar
Just, M.A. & Carpenter, P. A. (1980). A theory of reading: From eye fixations to comprehension. Psychological Review, 87, 329–354. Vyhledej v Google Scholar
Kekule, M. (2014). Výzkum pomocí oční kamery ve fyzikálním vzdělávání. Scientia in educatione, 5(2), 58–73. Vyhledej v Google Scholar
Kekule, M. (2015). Qualitative approach of eye-tracking research in science education. In F. Dabaj (Ed.), Proceedings of International Conference on Contemporary Issues in Education (104–111). Dubai, UAE. Vyhledej v Google Scholar
Kozhevnikov, M., Motes, M. & Hegarthy, M. (2007). Spatial visualization in physics problem solving. Cognitive Science, 31, 549–579. Vyhledej v Google Scholar
Madsen, A.M. et al. (2012). Difference in visual attention between those who correctly and incorrectly answer physics problems. Physical Review Special Topics – Physics Education Research, 8, 010122. Vyhledej v Google Scholar
Mareš, J. & Slavík, V. (1989). Dotazník stylu učení (Learning Style Inventory – LSI). Price Systems, Inc. Vyhledej v Google Scholar
Ohno, E., Shimojo, A. & Iwata, Mi. (2016). Analysis of problem solving processes in physics based on eye-movement data in key competences in physics teaching and learning. In Proceedings of GIREP 2015 conference. University of Wroclav. Vyhledej v Google Scholar
Smith, A., Mestre, J. & Ross, B. (2010). Eye-gaze patterns as students study worked-out examples in mechanics. Physical Review Special Topics – PER, 6, 020118. Vyhledej v Google Scholar

Stažení

15

Effect of representation format on conceptual question performance and eye-tracking measuresAna Susac, Maja Planinic, Andreja Bubic, Katarina Jelicic, Marijan PalmovicPhysical Review Physics Education Research, ISSN 2469-9896, roč. 19, č. 2, rok 2023https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.19.020114
Effect of students’ investigative experiments on students’ recognition of interference and diffraction patterns: An eye-tracking studyAna Susac, Maja Planinic, Andreja Bubic, Katarina Jelicic, Lana Ivanjek, Karolina Matejak Cvenic, Marijan PalmovicPhysical Review Physics Education Research, ISSN 2469-9896, roč. 17, č. 1, rok 2021https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.17.010110
Students’ eye-movement behaviors in solving physics problems with different information structuresShaorui Xu, Qiuye Li, Yilin Chen, Yang Xiao, Shaona ZhouPhysical Review Physics Education Research, ISSN 2469-9896, roč. 22, č. 1, rok 2026https://doi.org/10.1103/5ycs-7v84
SCIENCE AND TECHNOLOGY EDUCATION: CURRENT CHALLENGES AND POSSIBLE SOLUTIONSRenata Holubová, Anna Krčmářová, Lukáš Richterek, Jan ŘíhaISBN 9786099551364, s. 63, rok 2019https://doi.org/10.33225/BalticSTE/2019.63
A systematic review and meta-analysis of research on eye-tracking of K–12 students during scientific text–picture readingZhujun Jiang, Feng-Kuang ChiangEducational Research Review, ISSN 1747938X, roč. 49, s. 100745, rok 2025https://doi.org/10.1016/j.edurev.2025.100745
The International Handbook of Physics Education Research: Special TopicsLana Ivanjek, Maja Planinic, Ana SusacISBN 978-0-7354-2550-7, s. 20-1, rok 2023https://doi.org/10.1063/9780735425514_020
Relationship between the cognitive load and the learning success in applying force diagrams: eye-tracking studyYultuz Omarbakiyeva, Larissa Hahn, Pascal Klein, Ingrid Krumphals, Bianca WatzkaFrontiers in Education, ISSN 2504-284X, roč. 10, rok 2025https://doi.org/10.3389/feduc.2025.1451020
Benefits of using the eye-tracking method for qualitative observation of students’ multiplechoice physics tasks solution processMartina Kekule, Iva Spanova, Jouni ViiriPedagogická orientace, ISSN 1211-4669, roč. 29, č. 4, s. 424, rok 2020https://doi.org/10.5817/PedOr2019-4-424
Eye tracking in physics education research: A systematic literature reviewL. Hahn, P. KleinPhysical Review Physics Education Research, ISSN 2469-9896, roč. 18, č. 1, rok 2022https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.18.013102
Analysis of some selected FCI tasks using eye-trackingAnna Krčmářová, Roman Chvátal, Renata HolubováJournal of Physics: Conference Series, ISSN 1742-6596, roč. 1929, č. 1, s. 012021, rok 2021https://doi.org/10.1088/1742-6596/1929/1/012021
Linking information from multiple representations: an eye-tracking studyAna Susac, Maja Planinic, Andreja Bubic, Katarina Jelicic, Marijan PalmovicFrontiers in Education, ISSN 2504-284X, roč. 8, rok 2023https://doi.org/10.3389/feduc.2023.1141896
Eyetracking identification of cognitive decision-making modes in STEM education - a case studyR Rosiek, M SajkaJournal of Physics: Conference Series, ISSN 1742-6596, roč. 2715, č. 1, s. 012023, rok 2024https://doi.org/10.1088/1742-6596/2715/1/012023
Student recognition of interference and diffraction patterns: An eye-tracking studyAna Susac, Maja Planinic, Andreja Bubic, Lana Ivanjek, Marijan PalmovicPhysical Review Physics Education Research, ISSN 2469-9896, roč. 16, č. 2, rok 2020https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.16.020133
Effect of competitive environment on students’ performance on physics conceptual questions: An eyetracking studyShaona Zhou, Qiuye Li, Yi Zhong, Sihang Liang, Yongxuan Li, Yifeng Ou, Xianqiu WuPhysical Review Physics Education Research, ISSN 2469-9896, roč. 21, č. 2, rok 2025https://doi.org/10.1103/y2cj-cvnb
University students’ recognition of typical wave optics patternsAna Susac, Stefan Küchemann, Maja Planinic, Jochen KuhnEuropean Journal of Physics, ISSN 1361-6404, roč. 45, č. 4, s. 045702, rok 2024https://doi.org/10.1088/1361-6404/ad3ca4

0

17

15

Vyhledat citace

Údaje o počtu stažení nejsou zatím k dispozici.

Licence

Autoři, kteří publikují v tomto časopise, souhlasí s následujícími body:

Autoři si ponechávají copyright a garantují časopisu právo prvního publikování, přitom je práce zároveň licencována pod Creative Commons Attribution licencí, která umožňuje ostatním sdílet tuto práci s tím, že přiznají jejího autora a první publikování v tomto časopisu.
Autoři mohou vstupovat do dalších samostatných smluvních dohod pro neexkluzivní šíření práce ve verzi, ve které byla publikována v časopise (například publikovat ji v knize), avšak s tím, že přiznají její první publikování v tomto časopisu.
Autorům je dovoleno a doporučováno, aby zpřístupnili svou práci online (například na svých webových stránkách) před a v průběhu redakčního řízení jejich příspěvku, protože takový postup může vést k produktivním výměnám názorů a také dřívější a vyšší citovanosti publikované práce (Viz Efekt otevřeného přístupu).

[1] Bojko, A. (2013). Eye tracking the user experience: A practical guide to research. Brooklyn, New York: Rosenfeld Media. Vyhledej v Google Scholar

[2] Chen, S., She, H., Chuang, M., Wu, J., Tsai, J. & Jung, T. (2014). Eye movements predict students’ computer-based assessment performance of physics concepts in different presentation modalities. Computers & Education, 74, 61–72. Vyhledej v Google Scholar

[3] Duchowski, A. (2006). Eye tracking methodology. Theory and practice. 2nd edition. London: Springer. Vyhledej v Google Scholar

[4] Gegenfurtner, A., Lehtinen, E. & Saljo, R. (2011). Expertise differences in the comprehension of visualizations: a meta-analysis of eye-tracking research in professional domains. Educational Psychology Review, 23, 523–552. Vyhledej v Google Scholar

[5] Nieminen, P., Savinainen, A. & Viiri, J. (2010). Force concept inventorybased multiple choice test for investigating students’ representational consistency. Physical Review Special Topics – Physics Education Research, 6, 020109. Vyhledej v Google Scholar

[6] Hestenes, D. (1997). Modeling methodology for physics teachers. In The changing role of physics departments in modern universities. Proceedings of the International Conference on Undergraduate Physics Education, College Park, 1996, AIP Conference Proceedings No. 399, New York. Vyhledej v Google Scholar

[7] Hestenes, D., Wells, M. & Swackhamer, G. (1992). Force concept inventory. The Physics Teacher, 30, 141–158. Vyhledej v Google Scholar

[8] Chi, M.T. H., Feltovich, P. J. & Glaser, R. (1981). Categorization and representation of physics problems by experts and novices. Cognitive Science, 5, 121–152. Vyhledej v Google Scholar

[9] Jouni, V., Kekule, M., Isoniemi, J. & Hautala, J. (2017). Eye-tracking the effects of representation on students’ problem solving approaches In Proceedings of the annual FMSERA symposium 2016 (pp. 88–98). Finnish Mathematics and Science Education Research Association (FMSERA). Retrieved from https://journal.fi/fmsera/article/view/60941/27043 Vyhledej v Google Scholar

[10] Just, M.A. & Carpenter, P. A. (1980). A theory of reading: From eye fixations to comprehension. Psychological Review, 87, 329–354. Vyhledej v Google Scholar

[11] Kekule, M. (2014). Výzkum pomocí oční kamery ve fyzikálním vzdělávání. Scientia in educatione, 5(2), 58–73. Vyhledej v Google Scholar

[12] Kekule, M. (2015). Qualitative approach of eye-tracking research in science education. In F. Dabaj (Ed.), Proceedings of International Conference on Contemporary Issues in Education (104–111). Dubai, UAE. Vyhledej v Google Scholar

[13] Kozhevnikov, M., Motes, M. & Hegarthy, M. (2007). Spatial visualization in physics problem solving. Cognitive Science, 31, 549–579. Vyhledej v Google Scholar

[14] Madsen, A.M. et al. (2012). Difference in visual attention between those who correctly and incorrectly answer physics problems. Physical Review Special Topics – Physics Education Research, 8, 010122. Vyhledej v Google Scholar

[15] Mareš, J. & Slavík, V. (1989). Dotazník stylu učení (Learning Style Inventory – LSI). Price Systems, Inc. Vyhledej v Google Scholar

[16] Ohno, E., Shimojo, A. & Iwata, Mi. (2016). Analysis of problem solving processes in physics based on eye-movement data in key competences in physics teaching and learning. In Proceedings of GIREP 2015 conference. University of Wroclav. Vyhledej v Google Scholar

[17] Smith, A., Mestre, J. & Ross, B. (2010). Eye-gaze patterns as students study worked-out examples in mechanics. Physical Review Special Topics – PER, 6, 020118. Vyhledej v Google Scholar

Scientia in educatione