use of eye-tracking in science textbook analysis: a literature review

Martina Tóthová; Martin Rusek

doi:10.14712/18047106.1932

Vol 12 No 1 (2021): sciED Přehledové studie

Použití eye-trackingu v analýze učebnic pro přírodovědné předměty: přehledová studie

Martina Tóthová, ¹ Martin Rusek, ²

Charles University
English

DOI: https://doi.org/10.14712/18047106.1932

PDF (angličtina)

Jak citovat

Tóthová, M., & Rusek, M. (2021). Použití eye-trackingu v analýze učebnic pro přírodovědné předměty: přehledová studie. Scientia in educatione, 12(1), 63-74. https://doi.org/10.14712/18047106.1932

Stánhout citace

Abstrakt

Aktuálně dostupná technologie poskytla výzkumníkům metodu, jak vidět očima žáků a studentů. To nabízí možnost přehodnotit potenciální funkci výukových materiálů z jejich dosud skrytého úhlu pohledu. V této studii je prezentována literární rešerše výzkumu v oblasti učebnic pro přírodovědné předměty pomocí metody sledování pohybu očí (eye-trackingu). Do studie byly zahrnuty relevantní články z časopisů nebo konferenčních sborníků indexovaných v databázích Web of Science a Scopus. Po odstranění duplicitních záznamů a článků nevyhovujících zkoumanému tématu, bylo z původních 112 prací 18 podrobeno důkladné analýze. Do přehledu publikovaných studií je zahrnuta jejich charakteristika, témata (vliv zpracování učebnice na učení žáků a studentů, rozložení pozornosti žáků a studentů, vliv formátu prezentace učebnice atd.) a použité metody (zařízení a metriky, další metody nebo metodické otázky). Příspěvek ukazuje současný stav zkoumané problematiky a naznačuje potenciální směry výzkumu. Je tak určen výzkumníkům v oblasti přírodovědného vzdělávání (včetně těch začínajících), státním úředníkům odpovědným za hodnocení učebnic, autorům učebnic nebo dokonce učitelům stojícím před výběrem nových učebnic.

Klíčová slova učebnice eye-tracking přírodovědné vzdělávání literární rešerše

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] Baptista, G. C. S., Santos, R. d. S., & Cobern, W.W. (2016). Perspectives on the origins of life in science textbooks from a christian publisher: Implications for teaching science. International Journal of Science and Mathematics Education, 14(2), 309–326. https://doi.org/10.1007/s10763-015-9641-6 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[2] Beelders, T.R., & du Plessis, J.-P. L. (2018). Reading usability of ereaders and ebooks for information technology students. In Proceedings of the annual conference of the South African institute of computer scientists and information technologists (pp. 205–214). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3278681.3278706 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[3] Behnke, Y. (2014). Visual qualities of future geography textbooks. European Journal of Geography, 5(4), 56–66. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-84924762915&partnerID=40&md5= Vyhledej v Google Scholar

[4] f50e5b7b226c41b Vyhledej v Google Scholar

[5] Beneš, P., Pumpr, V., & Banýr, J. (1993a). Základy chemie 1 pro 8. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií. Fortuna. Vyhledej v Google Scholar

[6] Beneš, P., Pumpr, V., & Banýr, J. (1993b). Základy chemie 2 pro 9. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií. Fortuna. Vyhledej v Google Scholar

[7] Carney, R.N., & Levin, J.R. (2002). Pictorial illustrations still improve students’ learning from text. Educational Psychology Review, 14(1), 5–26. https://doi.org/10.1023/A:1013176309260 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[8] Cortes, K. L., Kammerdiener, K., & Randolph, A. (2018). Using multiple psychophysiological techniques to rriangulate the results of eye-tracking data. In Eye Tracking for the Chemistry Education Researcher (Vol. 1292, pp. 119–143). American Chemical Society. https://doi.org/10.1021/bk-2018-1292.ch007 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[9] Červenková, I. (2010). Žák a učebnice: užívání učebnic na 2. stupni základních škol [Student and a textbook: Textbooks’ use on a lower-secondary level]. Ostravská univerzita v Ostravě, Pedagogická fakulta. Vyhledej v Google Scholar

[10] Drexler, M., Drexler, D., & Sladek, P. (2018). Eye-tracking as a tool for measuring students’ attention when working with physics textboks. In L.G. Chova, A.L. Martinez, & I.C. Torres (Eds.), Edulearn18: 10th international conference on education and new learning technologies (pp. 9219–9228). IATED. https://doi.org/10.21125/edulearn.2018.2164 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[11] Drexler, M., Drexler, D., Válek, J., & Sládek, P. (2019). Perception of the layout of study texts by a teacher. In Proceedings of INTED2019 Conference. https://doi.org/10.21125/inted.2019.0963 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[12] Eilam, B., & Gilbert, J.K. (2014). The significance of visual representations in the teaching of science. In B. Eilam & J.K. Gilbert (Eds.), Science teachers’ use of visual representations (pp. 3–28). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-06526-7 1 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[13] Gabel, D. L. (1993). Use of the particle nature of matter in developing conceptual understanding. Journal of Chemical Education, 70(3), 193–194. https://doi.org/10.1021/ed070p193 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[14] Gegios, T., Salta, K., & Koinis, S. (2017). Investigating high-school chemical kinetics: The Greek chemistry textbook and students’ difficulties. Chemistry Education Research and Practice, 18(1), 151–168. https://doi.org/10.1039/C6RP00192K Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[15] Gelderblom, H., Matthee, M., Hattingh, M., & Weilbach, L. (2019). High school learners’ continuance intention to use electronic textbooks: A usability study. Education and Information Technologies, 24(2), 1753–1776. https://doi.org/10.1007/s10639-018-9850-z Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[16] Hannus, M., & Hyönä, J. (1999). Utilization of illustrations during learning of science textbook passages among low- and high-ability children. Contemporary Educational Psychology, 24(2), 95–123. https://doi.org/10.1006/ceps.1998.0987 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[17] Hochpöchler, U., Schnotz, W., Rasch, T., Ullrich, M., Horz, H., McElvany, N., & Baumert, J. (2013). Dynamics of mental model construction from text and graphics. European Journal of Psychology of Education, 28(4), 1105–1126. https://doi.org/10.1007/s10212-012-0156-z Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[18] Ishimaru, S., Bukhari, S. S., Heisel, C., Kuhn, J., & Dengel, A. (2016). Towards an intelligent textbook: eye gaze based attention extraction on materials for learning and instruction in physics. In Proceedings of the 2016 ACM international joint conference on pervasive and ubiquitous computing: Adjunct (pp. 1041–1045). https://doi.org/10.1145/2968219.2968566 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[19] Ishimaru, S., & Dengel, A. (2017). ARFLED: ability recognition framework for learning and education. In Proceedings of the 2017 ACM international joint conference on pervasive and ubiquitous computing and proceedings of the 2017 ACM international symposium on wearable computers (pp. 339–343). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3123024.3123200 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[20] Ishimaru, S., Jacob, S., Roy, A., Bukhari, S.S˙ ., Heisel, C., Großmann, N., Thees, M., Kuhn, J., & Dengel, A. (2017). Cognitive state measurement on learning materials by utilizing eye tracker and thermal camera. In 2017 14th IAPR international conference on document analysis and recognition (ICDAR) (pp. 32–36). https://doi.org/10.1109/ICDAR.2017.378 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[21] Jarodzka, H., Holmqvist, K., & Gruber, H. (2017). Eye tracking in educational science: Theoretical frameworks and research agendas. Journal of Eye Movement Research, 10(1), 1–18. https://doi.org/10.16910/jemr.10.1.3 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[22] Jian, Y.-C. (2016). Fourth graders’ cognitive processes and learning strategies for reading illustrated biology texts: Eye movement measurements. Reading Research Quarterly, 51(1), 93–109. https://doi.org/10.1002/rrq.125 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[23] Jian, Y.-C., & Ko, H.-W. (2017). Influences of text difficulty and reading ability on learning illustrated science texts for children: An eye movement study. Computers & Education, 113, 263–279. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2017.06.002 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[24] Johnston, N., & Ferguson, N. (2020). University students’ engagement with textbooks in print and e-book formats. Technical Services Quarterly, 37(1), 24–43. https://doi.org/10.1080/07317131.2019.1691760 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[25] Johnston, N., Salaz, A., & Alsabbagh, L. (2016). Print and digital reading preferences and behaviors of university students in Qatar. In S. Kurbano˘glu, J. Boustany, S. Špiranec, E. Grassian, D. Mizrachi, L. Roy & T. C¸akmak (Eds.), European conference on information literacy (pp. 247–255). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-52162-6 24 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[26] Johnstone, A.H. (1991). Why is science difficult to learn? Things are seldom what they seem. Journal of Computer Assisted Learning, 7(2), 75–83. https://doi.org/10.1111/j.1365-2729.1991.tb00230.x Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[27] Kaakinen, J.K., Lehtola, A., & Paattilammi, S. (2015). The influence of a reading task on children’s eye movements during reading. Journal of Cognitive Psychology, 27(5), 640–656. https://doi.org/10.1080/20445911.2015.1005623 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[28] Knecht, P., & Weinhofer, M. (2006). Jaká kritéria jsou důležitá pro učitele ZŠ při výběru učebnic zeměpisu? Výsledky výzkumné sondy provedené na jihomoravských základních školách. In Současné metodologické přístupy a strategie pedagogického výzkumu (s. 35–51). Západočeská univerzita v Plzni. Vyhledej v Google Scholar

[29] Lai, M.L., Tsai, M.J., Yang, F.Y., Hsu, C.Y., Liu, T.C., Lee, S.W.Y., Lee, M.˙H., Chiou, G. L., Liang, J. C., & 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 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[30] Lepik, M., Grevholm, B., & Viholainen, A. (2015). Using textbooks in the mathematics classroom – the teachers’ view. Nordic Studies in Mathematics Education, 20(3–4), 129–156. http://arkiv.ncm.gu.se/node/7993 Vyhledej v Google Scholar

[31] Lim, S., Kim, Y., & Yang, I. (2014). An analysis of students’ understanding process about an illustraion and text related to the earth system: An eye-tracking study. International Information Institute (Tokio). Information, 17(8), 3613. https://doi.org/10.1002/tea.20061 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[32] Millar, M., & Schrier, T. (2015). Digital or printed textbooks: Which do students prefer and why? Journal of Teaching in Travel & Tourism, 15(2), 166–185. https://doi.org/10.1080/15313220.2015.1026474 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[33] Moher, D., Liberati, A., Tetzlaff, J., Altman, D.G., & The, P.G. (2009). Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: The PRISMA statement. PLOS Medicine, 6(7), e1000097. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1000097 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[34] Mullis, I.V., Martin, M.O., Foy, P., & Arora, A. (2012). TIMSS 2011 international results in mathematics. TIMSS & PIRLS International Study Center. https://timss.bc.edu/timss2011/downloads/T11 IR Mathematics FullBook.pdf Vyhledej v Google Scholar

[35] Österlund, L.-L., Berg, A., & Ekborg, M. (2010). Redox models in chemistry textbooks for the upper secondary school: friend or foe? Chemistry Education Research and Practice, 11(3), 182–192. https://doi.org/10.1039/C005467B Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[36] Papageorgiou, G., Amariotakis, V., & Spiliotopoulou, V. (2017). Visual representations of microcosm in textbooks of chemistry: Constructing a systemic network for their main conceptual framework. Chemistry Education Research and Practice, 18(4), 559–571. https://doi.org/10.1039/C6RP00253F Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[37] Richter, J., & Scheiter, K. (2019). Studying the expertise reversal of the multimedia signaling effect at a process level: Evidence from eye tracking. Instructional Science, 47(6), 627–658. https://doi.org/10.1007/s11251-019-09492-3 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[38] Ross, B., Pechenkina, E., Aeschliman, C., & Chase, A.-M. (2017). Print versus digital texts: understanding the experimental research and challenging the dichotomies. Research in Learning Technology, 25. https://doi.org/10.25304/rlt.v25.1976 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[39] Rusek, M., Stárková, D., Metelková, I., & Beneš, P. (2016). Hodnocení obtížnosti textu učebnic chemie pro základní školy. Chemické listy, 110(12), 953–958. http://chemicke-listy.cz/docs/full/2016 12 953-958.pdf Vyhledej v Google Scholar

[40] Rusek, M., & Vojíř, K. (2019). Analysis of text difficulty in lower-secondary chemistry textbooks. Chemistry Education Research and Practice, 20(1), 85–94. https://doi.org/10.1039/C8RP00141C Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[41] Rusek, M., Vojíř, K., & Šubová, Š. (2020). Lower-secondary school chemistry textbooks’ didactic equipment. Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology, 25(1–2), 69–77. https://doi.org/10.2478/cdem-2020-0004 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[42] Scully, D., Lehane, P., & Scully, C. (2021). ‘It is no longer scary’: Digital learning before and during the Covid-19 pandemic in Irish secondary schools. Technology, Pedagogy and Education, 1–23. https://doi.org/10.1080/1475939X.2020.1854844 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[43] Schnotz, W., Ludewig, U., Ullrich, M., Horz, H., McElvany, N., & Baumert, J. (2014). Strategy shifts during learning from texts and pictures. Journal of Educational Psychology, 106(4), 974–989. https://doi.org/doi.org/10.1037/a0037054 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[44] Schnotz, W., & Wagner, I. (2018). Construction and elaboration of mental models through strategic conjoint processing of text and pictures. Journal of Educational Psychology, 110(6), 850–863. https://doi.org/10.1037/edu0000246 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[45] Sikorová, Z. (2007). Návrh seznamu hodnotících kritérií pro učebnice základních a středních škol. In J. Maňák & P. Knecht (Eds.), Hodnocení učebnic (s. 31–39). Paido. Vyhledej v Google Scholar

[46] Sikorová, Z. (2010). Učitel a učebnice: užívání učebnic na 2. stupni základních škol [Teachers and textbooks: The use of textbooks at lower-secondary schools]. Pedagogická fakulta Ostravské univerzity. Vyhledej v Google Scholar

[47] Slough, S.W., McTigue, E. M., Kim, S., & Jennings, S.K. (2010). Science textbooks’ use of graphical representation: A descriptive analysis of four sixth grade science texts. Reading Psychology, 31(3), 301–325. https://doi.org/10.1080/02702710903256502 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[48] Šmídl, M. (2013). Analýza učebnic a tvorba učebních textů s tematickým celkem sacharidy a jejich metabolismus pro školy gymnaziálního typu [Disertační práce, Přírodovědecká fakulta, Katedra učitelství a didaktiky chemie]. Univerzita Karlova. Vyhledej v Google Scholar

[49] Taber, K. S. (2013). Revisiting the chemistry triplet: drawing upon the nature of chemical knowledge and the psychology of learning to inform chemistry education. Chemistry Education Research and Practice, 14(2), 156–168. https://doi.org/10.1039/C3RP00012E Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[50] Talanquer, V. (2011). Macro, submicro, and symbolic: the many faces of the chemistry “triplet”. International Journal of Science Education, 33(2), 179–195. https://doi.org/10.1080/09500690903386435 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[51] Teo, T.W., Goh, M.T., & Yeo, L.W. (2014). Chemistry education research trends: 2004–2013. Chemistry Education Research and Practice, 15(4), 470–487. https://doi.org/10.1039/c4rp00104d Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[52] van den Ham, A.-K., & Heinze, A. (2018). Does the textbook matter? Longitudinal effects of textbook choice on primary school students’ achievement in mathematics. Studies in Educational Evaluation, 59, 133–140. https://doi.org/10.1016/J.STUEDUC.2018.07.005 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[53] van Eijck, M., Goedhart, M. J., & Ellermeijer, T. (2011). Polysemy in the domain-specific pedagogical use of graphs in science textbooks: The case of an electrocardiogram. Research in Science Education, 41(1), 1–18. https://doi.org/10.1007/s11165-009-9143-z Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[54] Viner, R.M., Russell, S. J., Croker, H., Packer, J., Ward, J., Stansfield, C., Mytton, O., Bonell, C., & Booy, R. (2020). School closure and management practices during coronavirus outbreaks including COVID-19: a rapid systematic review. The Lancet Child & Adolescent Health, 4(5), 397–404. https://doi.org/10.1016/S2352-4642(20)30095-X Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[55] Vojíř, K., & Rusek, M. (2019). Science education textbook research trends: A systematic literature review. International Journal of Science Education, 41(11), 1496–1516. https://doi.org/10.1080/09500693.2019.1613584 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

[56] Vojíř, K., & Rusek, M. (2020). Vývoj kurikula chemie pro základní vzdělávání v České republice po roce 1989. [Development of chemistry curriculum for lower-secondary education in Czechia after 1989]. Chemické listy, 114(5), 366–369. http://ww.chemicke-listy.cz/ojs3/index.php/chemicke-listy/article/view/3606/3552 Vyhledej v Google Scholar

[57] Vojíř, K., & Rusek, M. (2021). Preferred chemistry curriculum perspective: Teachers’ perception of lower-secondary school textbooks. Journal of Baltic Science Education, 20(2), 316–331. https://doi.org/10.33225/jbse/21.20.00 Přejít na DOI Vyhledej v Google Scholar

Scientia in educatione

Použití eye-trackingu v analýze učebnic pro přírodovědné předměty: přehledová studie

Jak citovat

Abstrakt

Reference

Stažení

Licence