Observing students’ problem solving strategies in mechanics by eye-tracking method

Eva Hejnová; Martina Kekule

doi:10.14712/18047106.1018

Vol 9 No 2 (2018): sciED Výzkumné stati

Využití oční kamery pro kvalitativní posouzení postupů při řešení úloh z mechaniky

Eva Hejnová, ¹ Martina Kekule, ²

Univerzita J. E. Purkyně in Ústí nad Labem, Faculty of Science, Department of Physics
Charles University in Prague, Faculty of Mathematics and Physics Department of Physics Education

DOI: https://doi.org/10.14712/18047106.1018

PDF (angličtina)

Jak citovat

Hejnová, E., & Kekule, M. (2018). Využití oční kamery pro kvalitativní posouzení postupů při řešení úloh z mechaniky. Scientia in educatione, 9(2), 102-116. https://doi.org/10.14712/18047106.1018

Stánhout citace

Abstrakt

Článek se zaměřuje na kvalitativní posouzení postupů žáků řešících úlohy zaměřené na porozumění 1. a 2. Newtonovu pohybovému zákonu, které byly zadávány formou tzv. concept cartoons. Řešení žáků bylo nahráváno oční kamerou a na základě očních pohybů žáků byly pozorovány jejich strategie a přístupy k řešení těchto úloh. Navíc žáci řešili podobně zaměřené úlohy z testu R-FCI. Na základě celkových výsledků testování pak byli vybráni žáci s nejlepším a nejhorším celkovým získaným skóre testu a byl analyzován jejich postup řešení. Celkem se jednalo o 4 žáky ze středních škol a pro srovnání o jednoho budoucího učitele a jednoho učitele působícího již v praxi.

Reference

Bojko, A. (2013). Eye tracking the user experience: A practical guide to research. 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
Driver, R., Squires, A., Rushfors, P. & Wood-Robinson, V. (2003). Making sense of secondary science. New York: Routledge Falmer. Vyhledej v Google Scholar
Duchowski, A. (2006). Eye tracking methodology. Theory and practice. 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(4), 523–552. Vyhledej v Google Scholar
Hejnová, E. & Kekule, M. (in print). Využití oční kamery pro kvalitativní posouzení postupu při řešení úloh z mechaniky. In Moderní trendy v přípravě učitelů 8. E-Proceedings. Vyhledej v Google Scholar
Hestenes, D., Wells, M. & Swackhamer, G. (1992). Force concept inventory. The Physics Teacher, 30 (March), 141–158. 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 FMSERA 2016 annual symposium (88–98). The Finnish Mathematics and Science Education Research Association. Vyhledej v Google Scholar
Kekule, M. (2014a). Výzkum pomocí oční kamery ve fyzikálním vzdělávání. Scientia in educatione, 5(2), 58–73. Dostupné z http://www.scied.cz/index.php/scied/article/view/107/100/ Vyhledej v Google Scholar
Kekule, M. (2014b). Students’ approaches when dealing with kinematics graphs explored by eye-tracking research method. In A. Bilsel & M. U. Garip (Eds.), Proceedings of the Frontiers in Mathematics and Science Education Research Conference, FISER’ 2014 (108–117). Famagusta: Science Education research Group as Eastern Mediterranean University. 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
Kekule, M. & Viiri, J. (2018). Students’ approaches to solving R-FCI tasks observed by eye-tracking method. Scientia in educatione, 9, the same issue. Kozhevnikov, M., Motes, M. & Hegarthy, M. (2007). Spatial visualization in physics Vyhledej v Google Scholar
problem solving. Cognitive Science, 31(4), 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(1), 010122-1-13. Vyhledej v Google Scholar
Mandíková, D. & Trna, J. (2011). Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky. Paido: Brno. Vyhledej v Google Scholar
Naylor, S. & Keogh, B. (2010). Concept cartoons in science education. Sandbach: Milgate House Publishers. Vyhledej v Google Scholar
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(2), 020109. 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, 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(2), 020118. Vyhledej v Google Scholar

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. 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] Driver, R., Squires, A., Rushfors, P. & Wood-Robinson, V. (2003). Making sense of secondary science. New York: Routledge Falmer. Vyhledej v Google Scholar

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

[5] 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(4), 523–552. Vyhledej v Google Scholar

[6] Hejnová, E. & Kekule, M. (in print). Využití oční kamery pro kvalitativní posouzení postupu při řešení úloh z mechaniky. In Moderní trendy v přípravě učitelů 8. E-Proceedings. Vyhledej v Google Scholar

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

[8] Jouni, V., Kekule, M., Isoniemi, J. & Hautala, J. (2017). Eye-tracking the effects of representation on students’ problem solving approaches. In Proceedings of the FMSERA 2016 annual symposium (88–98). The Finnish Mathematics and Science Education Research Association. Vyhledej v Google Scholar

[9] Kekule, M. (2014a). Výzkum pomocí oční kamery ve fyzikálním vzdělávání. Scientia in educatione, 5(2), 58–73. Dostupné z http://www.scied.cz/index.php/scied/article/view/107/100/ Vyhledej v Google Scholar

[10] Kekule, M. (2014b). Students’ approaches when dealing with kinematics graphs explored by eye-tracking research method. In A. Bilsel & M. U. Garip (Eds.), Proceedings of the Frontiers in Mathematics and Science Education Research Conference, FISER’ 2014 (108–117). Famagusta: Science Education research Group as Eastern Mediterranean University. Vyhledej v Google Scholar

[11] 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

[12] Kekule, M. & Viiri, J. (2018). Students’ approaches to solving R-FCI tasks observed by eye-tracking method. Scientia in educatione, 9, the same issue. Kozhevnikov, M., Motes, M. & Hegarthy, M. (2007). Spatial visualization in physics Vyhledej v Google Scholar

[13] problem solving. Cognitive Science, 31(4), 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(1), 010122-1-13. Vyhledej v Google Scholar

[15] Mandíková, D. & Trna, J. (2011). Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky. Paido: Brno. Vyhledej v Google Scholar

[16] Naylor, S. & Keogh, B. (2010). Concept cartoons in science education. Sandbach: Milgate House Publishers. Vyhledej v Google Scholar

[17] 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(2), 020109. Vyhledej v Google Scholar

[18] 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, Proceedings of GIREP 2015 conference. University of Wroclav. Vyhledej v Google Scholar

[19] Smith, A., Mestre, J. & Ross, B. (2010). Eye-gaze patterns as students study worked-out examples in mechanics. Physical Review Special Topics – PER, 6(2), 020118. Vyhledej v Google Scholar

Scientia in educatione

Abstrakt

Reference

Stažení

Licence