| 标题 | 眼动实验在数字化学习资源设计研究中的应用 |
| 范文 | 韩美琪 摘要：在教育信息化不断发展的今天，如何利用现有眼动实验对数字化学习资源设计进行有效的检测评估，是领域内专家学者研究人员公共关注的热点问题。该文通过分析眼动实验的已有的应用情况，旨在完善眼动实验在数字化学习资源设计的实验测试情况，并为学习者学习提供帮助。 关键词：眼动实验；数字化学习资源；学习效果；眼动指标 中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）12-0180-03 现代化社会，数字化学习资源广泛应用于教育教学中，了解数字化学习资源设计研究有助于更好地确定人如何开展学习，进而改进教学工作的环节以及提高学习者的学习效果，因而评估数字化学习资源设计的有效实验手段——眼动实验的应用情况十分必要。 1 数字化学习资源设计研究 1.1数字化学习资源的内涵和分类 《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020年）》等文件的出台，我国教育信息化也进入了关键时期，作为教育信息化的重要基础，数字化学习资源的设计与开发也成了推动教育信息化发展的关键环节，在人们的生活与交往过程中越发凸显其传播、运用优势。 数字化学习资源是指借助计算机网络可以利用的各种学习资源的总和， 具象的表述是指诸如文本、图像、声音、视频、动画等所有以电子数据形式存储在光、磁、闪存等非纸介质载体中，借助网络、计算机或终端等传输或再现的学习资源[1]。教育技术学领域内对其定义着重强调对学习过程和学习资源这方面，数字化学习资源设计就是把学习资源进行数字化处理，重新整合图片、文字、声音、视频等素材，将不同媒体形式的资源重新组合，以优化学习效果。 1.2数字化学习资源的优势 数字化资源是指经过数字化处理，可以在计算机或网络环境下运行的多媒体材料[2]。本文所认定的数字化学习资源的概念从数字化资源概念引申而来，作为数字化学习的关键，数字化学习资源具有多媒体、超文本、友好交互、虚拟仿真、远程共享等特性[3]。数字化学习资源凭借其突出优势越发受到学习者和研究人员的关注：便捷的获取方式、适用于多层次探究、高度的创造性、可操作性等。 1.3我国数字化学习资源设计研究 2002-2006年间，关于数字化学习资源的研究成果相对较少，2007-2013年研究成果逐年上升，2011-2012年急劇上升，2013年研究成果最为丰富[4]。促使数字化学习资源和数字化教育资源列居关键地位的原因，离不开国家的重点扶持，离不开时代发展的必然走向。分析我国近几年的与数字化学习资源相关的文献，研究人员及专家们在确定了数字化学习资源的内涵之后，更看重其分类及应用策略，试图更好的整合数字化学习资源，也有相关人员试图重构评价标准，进而促进数字化学习资源的共享、共建等。 2 眼动实验应用于数字化学习资源研究的优势 人类主要依靠视觉获取信息，人类的信息加工中有80%-90%来自外界的信息是通过人的眼睛获得[5]。传统的实验手段监测人的心理方面不足日益凸显，利用眼动可以高效进行人机交互的效果研究，眼动实验采集的信息主要是眼睛运动的轨迹、跳动的次数频率、关注的热点区域等行为数据，通过大数据样本的统一分析，尽可能深入了解视觉信息加工的机制。借助眼动实验的相关研究领域涉及面十分广泛，涵盖的学科范围也十分广博。 传统的调查问卷、量表评价等采集手段在收集和分析学习者学习行为数据方面力量薄弱，难以描述学习者在认知心理层面所体现的信息选择和加工，难以分析认知特征和学习者行为之间的关系。很多心理和教育教学研究都偏好采取眼动实验进行探究。眼动实验的核心就是眼动追踪技术，有效的利用此技术可以发现注视时间、注视次数、平均注视点持续时间等眼动指标和数字化学习资源之间的关系。将认知过程和认知结果等结合分析，凭据实验获得的有效数据可以领会学习者的关注热点和个人特征，深度理解认知进程，满足我们对学习者视觉认知过程的追踪研究，减少外界环境对学习者完成实验任务过程中的干扰，保证了实验数据的可靠性。 眼动跟踪技术以其可以直接跟踪学习者的视觉认知过程的特点为越来越多的多媒体学习的相关研究所选用[6]。眼动实验就是主要依靠眼动追踪技术进行的实验研究。眼动跟踪技术，也称视线跟踪技术，通过记录人完成不同认知任务的眼动踪迹，从眼动指标切入分析进而研究个体内在认知过程的技术。具体说来运用眼动追踪技术进行实验有三项突出优势。 1） 在线研究手段。 可以直接记录学习者利用多媒体学习材料学习过程中的视觉认知进程，记录测试参数如：注视点轨迹图、注视点热点图、注视持续时间等。 2） 有效降低被试受干扰程度。 借助眼动器械跟踪学习者的眼动轨迹，基本隔离学习者和外界干扰因素，提高实验的可信度。 3） 实验过程可控，处理数据便捷。 目前可以应用于研究的眼动器械都配备了相对应的眼动数据处理软件，可以在软件中导出相应的数据，形成便于统计管理的表格。眼动实验中能够检测的指标恰好能够满足评估数字化学习资源的资源匹配问题，运用眼动仪器设备可以多向兼容的测试图片、文字、视频、动画等媒体，比如常用的Tobii系列眼动仪器，其眼动仪器能够最大限度上的减轻实验被试在实验过程中的干扰，与其相匹配的Tobii Studio软件具有直观的实验设计、数据采集和分析程序，Tobii Studio的测试项目由时间轴和媒体材料组成，支持多种刺激材料类型：图片、PDF文件、屏幕记录、视频、网页、外部视频、实物（使用场景摄像机）及指导语。这些刺激材料可方便地迎合多个领域的研究需要，不需要经过特殊培训，就可以经济、高效地进行各种规模的实验。 这些优势助推了“眼动实验”方法在数字化学习资源设计研究领域的应用和发展。 3眼动实验的应用问题分析 从时间维度看，国内从20世纪80年代初才开始进行眼动研究，2003年后呈快速增长趋势。从研究内容维度看，国内的眼动研究主要以基础研究为主，譬如阅读的眼动研究占据主导地位[7]。伴随着计算机技术的不断发展以及实验环境的不断变化，眼动仪器也不断提高其精度和准度，与其相匹配的软件所能提供的性能也越来越多，国内许多高等院校以及科研研究机构也都购置眼动仪器并利用其优势进行实验研究，诸如眼镜式眼动仪、远红外追踪眼动仪器等。现如今眼动实验应用的方面越来越广泛、层次越来越深入，但随之而来暴露的在实践方面的问题也越发突出，总体来看有一下4个方面可供参考： 1） 实验设计合理性。 实验的前提需要有根据，很多研究人员所设计的实验材料应用在实验被试上得不到与实验直接相关的结论。在反思眼动实验过程中研究者提出疑问：人眼所持续注视的点不一定大脑同时在思考。在翻译实证过程中研究者发现，视线在屏幕上的原文和译文区域内移动，无法确定翻译者的大脑思维活动，并且，被试可能随便在看什么，眼动也不必非有什么意义。因而，很难肯定地说眼睛注视区域等同于大脑认知加工区域[8]。有很多研究人员在将眼动实验运用在评估数字化学习资源设计的环节上使用不当，其对眼动实验的用意与实施手法，对数字化学习资源设计研究和眼动实验之间的关系缺乏深度理解和高层次认识。 眼动实验仪器在测量人的总注视时间、平均注视时间、平均注视次数、眼跳次数、注视热区热点等眼动指标方面有突出优势，工具十分便捷，但是也需要进行实验的实验设计合理才能发挥其功效。 2） 实验原理适用性。 从已有研究情况来看，部分研究人员对眼动实验的优势、劣势缺乏理解，一味应用眼动实验，在其不擅长的领域生搬硬套，其实验属于缺乏意义。实验设计的重中之重就是考量实验原理的适用性，包含对实验被试的可接受性和可控制性的考量。沙振江、化慧等人在2016年发表的论文《学前儿童绘本重复阅读的眼动研究》中选择的研究对象是学前儿童[9]。尽管其严格限定了被试条件范围是：生活在汉语语境的没有沟通障碍、没有视力缺陷的小（42-48 个月）、中（54-56 个月）和大（66-72 个月）班学前儿童。也对这些儿童的父母学历进行了筛选：控制学历范围在大专以上。测试之前也了解幼儿对本研究阅读材料的了解性，再次筛选。最终获取的有效数据是30名，其实验受测者重复阅读研究材料5遍，每次测试相隔一天，由家长采用自定速的方式进行亲子阅读。虽然他们运用多种测量形式配合，也结合访谈进行了解，但是本文的观点是对幼儿进行眼动实验测试，其准确性还有待考量，幼儿可能不适用于眼动实验来进行测试，不可控因素太多。 3） 研究模型设计性。 有些在数字化学习资源设计研究中的眼动实验缺乏前期理论模型的设计，直接影响了对后期数据的分析解释。王雪等人发表的运用眼动实验来辅助测量多媒体学习研究中数字化学习资源元素的效果等系列论文中就兼顾了前期理论模型的设计，从国内外研究切入，对问题的提出以及相关研究提出了详实的材料，有理有据[10]。其数据分析与前期的实验设计相配合，从多角度对眼动数据、实验测试数据进行分析，对影响数据的指标等因素进行讨论，结论是在严格的推理下产生的。 很多已有的针对数字化学习资源设计研究的眼动实验得出的结论由于人力、物力等的限制，实验被试的数量还需要扩增，其所得出的结论也需要经过更大规模的教学实践来进一步地检验。眼动实验是有针对性的测试，在实验过程中需要检测多种情况，随时与前期的理论模型相比对，确保理论基础是可以支撑结论的。 4） 人体生理不可控性。 人体生理指标中眼动指标的变化频率是最高的，能够实时监测用户的心理状态；眼动实验获取的数据是被试主观意识下允许进行的数据采集，因而客观性突出。由已有研究成果来看，对用户进行的生理特性和习惯培养等无意识反映的监测依据可信度高，眼动实验优势越发突出[11]。但人体生理是不可控的，眼动实验所捕捉的也是人眼的运动，只能尽可能地捕捉，没有100%的成功率。任何实验都不可能完全复制模拟复杂环境中的行为，尤其指复杂行为，需要进行实验环境、实验任务的调控和改善。做眼动实验的被试很多都是正常视力状态，佩戴近视或者远视眼镜的被试的双眼运动情况很难被捕捉，往往数据都被筛除了。再有由于幼儿或者低年级儿童的好动性，往往需要保持头部不动的眼动实验就需要慎重考虑被试对象，较为先进的头戴式眼动仪和远红外眼动仪在一定程度上减弱了眼动实验需要被试自我意识控制的需求。 4结语 眼动实验在数字化学习资源设计研究中应用较为广泛，但其也只是实验研究的手段之一。凭借其可以检测学习者的视觉认知过程、以及实验操作和数据处理容易受到一众研究人员的喜爱，我们有理由相信“眼动实验”方法的应用和发展前景良好，尤其是辅助数字化学习资源研究领域。为推进教育信息化，我国不仅出台了很多政策，也投入大量的资金，目前已经有较为明显的进展，这必将促使数字化学习资源设计研究也能有更突破性的成果。经过研究发现，数字化学习资源在教学和学习习实践中，还存在一系列问题，没有发挥其应有的效果，希望能够借助眼动实验的优势，进一步配合统一规范的资源评价标准体系制定。 參考文献： [1]陈琳，王矗，李凡，等. 创建数字化学习资源公建众享模式研究[J]. 中国电化教育，2012（1）：73-77. [2][3]李克东. 数字化学习（上）——信息技术与课程整合的核心[J]. 电化教育研究，2001（8）：46-49. [4]杨曼，王运武. 我国数字化学习资源研究综述[J]. 中国医学教育技术，2014，28（5）：465-473. [5]韩玉昌. 眼动仪和眼动实验法的发展历程[J]. 心理科学，2000（4）：454-457. [6]王雪. 多媒体学习研究中眼动跟踪实验法的应用[J]. 实验室研究与探索，2015，34（3）：190-193+201. [7]陈庆荣，周曦，韩静，等. 眼球追踪：模式、技术和应用[J]. 实验室研究与探索，2012，31（10）：10-15. [8]王娟. 国外翻译过程实证研究中的眼动跟踪方法述评[J]. 外语学刊，2016（4）：124-129. [9]沙振江，化慧，卢章平，等. 学前儿童绘本重复阅读的眼动研究[J]. 图书馆论坛，2016，36（11）：41-47. [10]王雪，王志军，李晓楠. 文本的艺术形式对数字化学习影响的研究[J]. 电化教育研究，2016，37（10）：97-103. [11]康丽娟. 眼动实验在设计研究中的应用误区与前景——基于国内研究现状的评述[J]. 装饰，2017（8）：122-123. |
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