Eye-tracking ve vzdělávání
Co je to eye-tracking?
Eye-tracking (sledování pohybu očí) je senzorická technologie, která umožňuje za použití počítače či jiného zařízení zjistit, kam se sledovaný subjekt dívá. [1]
Eye-trackingové zařízení vyzařuje světlo podobné infračervenému záření (které je pro lidské oko neviditelné), aby určilo umístění pohledu zkoumané osoby. Záření je odraženo od sítnice a rohovky oka. Následně kamery citlivé na infračervené světlo snímají odraz, pomocí kterého můžeme určit, kam se zkoumaná osoba dívala. [2]
Jaké pohyby očí můžeme zkoumat?
Podle [3] můžeme identifikovat 3 typy pohybů očí: fixace, sakády a sledovací pohyb.
- fixace (fixations) — K fixacím dochází když se oči zaměří na určitý bod. Název „fixace“ však není přesný, protože oko během fixací provádí řadu dalších mikropohybů.
2. sakády (saccades) — Jedná se o rychlý, trhaný pohyb očí z jedné fixace na další. Během sakád mozek nevnímá téměř žádné vizuální vjemy, proto nevidíme pohyb vlastních očí v zrcadle. Sakády jsou běžně znázorňovány jako přímé spojnice mezi fixacemi, avšak průběh sakád je přímý jen zřídka.
3. sledovací pohyb (smooth pursuit movement) — Tento pohyb provádí oči při sledování pomalu se pohybujícího objektu a nelze jej vykonávat ve tmě či před holou zdí.
Jak se zobrazují naměřená data?
Data získaná prostřednictvím eye-trackingového zařízení mají podle [4] jak formu statistických údajů o frekvenci a délce jednotlivých fixací na konkrétní objekty a oblasti pozorovaného obrazu, tak vizualizovanou podobu. Nejčastěji se můžeme setkat se třemi formami zobrazení dat: heatmapa, gaze plot a gaze replay.
Heatmapa (teplotní mapa) — slouží k vizualizaci kvantitativních charakteristik pohledu pomocí barevné škály (červenou barvou jsou zbarvena místa, na která se účastníci nejčastěji a nejdéle dívali, menší výskyty jsou zobrazeny od oranžové, žluté a zelené po modrou barvu). Jakýmsi opakem heatmapy je gaze opacity mapa, ve které jsou světlou barvou zobrazena místa s největším počtem a délkou fixací, a naopak tmavá místa jsou ta, kam pohled směřoval zřídka či vůbec.
Gaze plot (mapa tras pohybu oka) — trajektorie zobrazující jednotlivé fixace pomocí různě velkých kruhů, jejichž velikost závisí na intenzitě fixace. Pořadí za sebou jdoucích fixací je znázorněno číslem.
Gaze replay (záznam pohybu očí) — videozáznam trajektorie pohledu v čase
Eye-tracking ve vzdělávání
Proč využít eye-tracking ve vzdělávání?
Eye-tracking slouží k identifikování pozornosti. Umožňuje sledovat pohyby očí při prohlížení obrázků, čtení textů, sledování videa či dění ve třídě. Pomocí eye-trackingu lze také posoudit, jaké informace student vyhledával, v jakém pořadí je studoval, kolik času jim věnoval a zda se k nim opakovaně vracel. [2]
Podle [3] existují ve vzdělávání a didaktice dva základní přístupy pro využití eye-trackingu: hodnocení vytvořených materiálů a hodnocení uživatelů.
Eye-tracking a analýza učebnic
K prvnímu přístupu jsem nalezla přehledovou studii [5], která se zabývala použitím eye-trackingu v analýze učebnic pro přírodovědné předměty. V přehledu publikovaných studií zahrnuli jak jejich charakteristiku, témata (vliv zpracování učebnice na učení žáků a studentů, rozložení pozornosti žáků a studentů, vliv formátu prezentace učebnice atd.), tak i použité metody (zařízení a metriky nebo metodické otázky).
Nejčastějším tématem vybraných výzkumů bylo rozdělení pozornosti mezi textem a grafikou učebnice, která je často ovlivněna studentovou motivací, zdatností a pozicí grafiky v textu. I forma nadpisů v učebnici měla vliv na porozumění studentů. U starších studentů a dospělých zvyšovaly kapitoly ve formě otázek jejich porozumění textu. Co se týče podoby učebnic, většina studentů preferovala tištěné učebnice s výjimkou studentů počítačových věd, kteří preferovali digitální verzi.
Eye-tracking a hodnocení uživatelů
Příkladem druhého přístupu je práce [4] ve které bylo pomocí eye-trackingu zkoumáno jak 23 studentů učitelství pracuje s vybranou historickou karikaturou. Studenti, kteří měli karikaturu vysvětlit bez dalšího upřesnění (nestrukturovaná analýza) dosáhli mnohem menší úrovně interpretace a opomíjeli širší historický kontext a důležité symboly než studenti, kteří postupovali podle didakticky strukturované analýzy a zaměřovali se na více detailů.
Výzkum [7] zjišťoval pomocí eye-trackingu vztah pohybu očí a exekutivních funkcí žáků nižšího stupně gymnázia při hledání odpovědí na otázky v obrazové a textové části učebnice dějepisu. Někteří žáci se během čtení opakovaně vraceli k textovým pasážím, které však obsahově nesouvisely se zadanou otázkou. U zkoumaných žáků byly identifikovány dva způsoby čtení textu, skenování a pročítání. Skeneři se zaměřili na sémantické jádro informace, zatímco čtenáři si text podrobně pročítali a měli větší problém při řešení kognitivně náročnějších úloh.
Poslední vybraný výzkum [6] se zabýval využitím eye-trackingu v didaktice fyziky. Ve výzkumu byly srovnávány strategie žáků, kteří ve fyzice dosahují dobrých výsledků, s žáky podprůměrnými. Studenti, kteří vyřešili test nejlépe, měli tendenci se nejvíce zaměřit na zadání úlohy. Naopak žáci, kteří řešili celou sérii testů nejhůře, vykazovali častěji počet fixací na jedno místo v celé úloze. Výzkum navrhuje tvorbu řešených úloh s výraznou nápovědou, která by odváděla pozornost od míst typicky fixovaných žáky s nejhoršími výsledky v testu, a naopak by přiváděla pozornost ke klíčovým informacím, které jsou potřebné ke správnému vyřešení úlohy.
[1] Tobii. What is eye tracking? In: TobiiPro.com.[online] [cit. 2022–06–14] Dostupné z: https://www.tobiipro.com/product-listing/tobii-pro-x2-30/
[2] DREXLER, Michaela. WORKSHOP MATEMATICKÉ ČTENÁŘSKÉ GRAMOTNOSTI. In: Jihomoravské centrum pro mezinárodní mobilitu. Brno. Dostupné z: https://kap.kr-jihomoravsky.cz/uploads/attachment/attachment/attachment_file/14824/Eye-tracking.pdf
[3] POPELKA, Stanislav, 2018. Eye-tracking (nejen) v kognitivní kartografii: Praktický průvodce tvorbou a vyhodnocením experimentu. [online] 1. Křížkovského 8, 771 47 Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci. [cit. 2022–06–14]. ISBN 978-80-244-5313-2. Dostupné z: https://theses.cz/id/ve7g7h/
[4] LABISCHOVÁ, Denisa, 2015. Možnosti využití metody eyetrackingu ve výzkumu kompetencí historického myšlení na příkladu analýzy ikonografického materiálu. In: Pedagogická orientace. 20. 5. 2015. Vol. 25, no. 2, s. 271–299. DOI 10.5817/PedOr2015-2-271.
[5] TÓTHOVÁ, Martina a RUSEK, Martin, 2021. Use of eye-tracking in science textbook analysis: a literature review. In: Scientia in educatione. 29 červenec 2021. Vol. 12, no. 1, pp. 63–74. DOI 10.14712/18047106.1932.
[6] KEKULE, Martina, 2015. Metoda oční kamery (eye-trackeru) při výzkumu řešení úloh z fyziky žáky SŠ a VŠ. In: MATEMATIKA–FYZIKA–INFORMATIKA, 24(2), s. 123–131. Dostupné z: https://mfi.upol.cz/files/24/2402/mfi_2402_123_131.pdf
[7] Červenková, I., Malčík, M., Guziur, J., & Sikorová, Z., 2014. Executive functions in comprehending the content of visual and textual information. In: Proceedings information and communication technology in education (s. 53−60). Ostrava: Ostravská univerzita v Ostravě. Dostupné z: https://www.researchgate.net/publication/265209268_Executive_Functions_in_Comprehending_the_Content_of_Visual_and_Textual_Information
