Journal of The Korean Association For Science Education (한국과학교육학회지)

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Development of the Heuristic Attention Model Based on Analysis of Eye Movement of Elementary School Students on Discrimination task

변별과제에서 초등학생의 안구운동 분석을 통한 발견적 주의 모델 개발

  • Received : 2013.10.22
  • Accepted : 2013.12.02
  • Published : 2013.12.31
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Abstract

The purpose of this study was to develop a HAM (Heuristic Attention Model) by analyzing the difference between eye movements according to the science achievement of elementary school students on discrimination task. Science achievement was graded by the results of the Korea national achievement test conducted in 2012 for a random sampling of classes. As an assessment tool to check discrimination task, two discrimination measure problems from TSPS (Test of Science Process Skill, developed in 1994) which were suitable for an eye tracking system were adopted. The subjects of this study were 20 students from the sixth grade who agreed to participate in the research. SMI was used to collect EMD (eye movement data). Experiment 3.2 and BeGaze 3.2 programs were used to plan experiments and analyze EMD. As a result, eye movements of participants in discrimination tasks varied greatly in counts and duration of fixation, first fixation duration, and dwell time, according to students' science achievement and difficulty of the problems. By the analysis of EMD, strategies of the students' problem-solving could be found. During problem solving, subjects' eye movements were affected by visual attention; bottom-up attention, top-down attention and convert attention, and aflunter attention. In conclusion, HAM was developed, and it is believed to help in the development of a science learning program for underachievers.

본 연구에서는 변별과제를 해결하는 동안 초등학생의 안구운동을 분석하여 발견적 주의모델을 개발하였다. 연구 참여자는 초등학교 6학년 20명이었고 모두 부모의 동의 절차를 거친 자발적인 지원자였다. 본 연구에 사용된 변별과제는 권재술과 김범기(1994)가 개발한 과학탐구능력 검사지에서 아이트래킹으로 실험 가능한 두 과제를 선택하였다. 학생들의 안구운동의 수집은 SMI사의 iView X TM RED 120 Hz를 사용하였고 실험설계와 분석은 동사의 Experiment 3.2와 BeGaze 3.2의 소프트웨어를 사용하였다. 학생들의 모든 안구운동은 응시시간에 대한 정량적인 분석과 문제해결과정에서 학생개인의 인지사고과정을 추론하는 정성적인 분석과정을 거쳤다. 본 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들의 실험 자료의 시각정보의 복잡한 정도에 따라 인지적 부담이 가중되었고 대상을 재인하는 관점 의존적이었다. 둘째, 실험 자료의 제시로 상향식주의가 발화되었고 하향식주의에 의해 의도적이고 목표지향적인 안구운동과 혼란 주의에 의한 안구운동을 구분할 수 있었다. 이를 토대로 인간의 주의와 안구운동을 도식할 수 있었다. 셋째, 압축된 시선흐름(compressed scan-path)을 분석하여 학생들의 문제해결전략을 도출하였다. 넷째, 본 연구의 결과를 통해 발견적 주의 모델(HAM)을 개발하였다. 이 발견적 주의 모델은 앞으로 학생들의 문제해결과정을 분석하는데 효과적인 분석관점을 제공할 것으로 기대된다.

Keywords

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