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Investigation of Eye Movement on the Observation of Elementary School Students with Different Motivation System on Science Learning

관찰 상황에서 초등학생들의 과학학습 동기체계에 따른 시선이동 분석

  • Received : 2013.07.12
  • Accepted : 2013.08.26
  • Published : 2013.10.31

Abstract

The present work was performed to find behavioral characteristics of elementary school students corresponding to the motivation system on science learning (SL-BIS/BAS; Behavioral Inhibition/Activation System about Science Learning) in the observation situation. Eye-tracking was used for this study, which is one of the neurophysiological methods. The findings of present study were as follows: First, students who have sensitive motivation system to SL-BIS (SL-BIS group) showed meaningfully shorter fixation duration the whole time during an observation task than students who have sensitive motivation system to SL-BAS (SL-BAS group) (p<.05). Total fixation counts of SL-BIS group were significantly larger than SL-BAS group and it indicates that SL-BIS group often generated new fixations. Therefore, fixation duration per count of SL-BAS group was longer than that of SLBIS group. Second, we studied fixations in situations with movement corresponding to the motivation system on science learning. SL-BIS group and SL-BAS group exhibited similar fixation duration in the study task segment with movement, which is one of the stimulus attracting students. However, for the study task segment when the movement was finished, total fixation duration and fixation duration per count of SL-BAS group were meaningfully longer than those of SL-BIS group. Third, comparing fixation targets classified by factors of study task, SL-BIS group showed fixation on the target that is not important for the study task. But SL-BAS group concentrated on the target-related factor of the study task. The present work could be helpful in understanding students' characteristics corresponding to the motivation system on science learning in observation situation and for making a learning & teaching plan that is suitable to the feature of students.

이 연구의 목적은 관찰 상황에서 초등학생들의 과학학습 동기체계(SL-BIS/BAS;과학학습 행동억제체계/행동활성화체계)에 따른 행동 특성을 알아보고자 하는 것이다. 이를 위해 신경생리학적 연구 방법 중 하나인 시선추적장치(Eye-Tracker)를 이용한 연구를 하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, SL-BIS에 민감한 학생의 경우 관찰 과제에 대한 총 시선고정 지속시간이 SL-BAS에 민감한 학생보다 유의미하게 짧았으며(p<.05), SL-BIS에 민감한 학생은 관찰과제에 대한 새로운 시선고정이 더 빈번하게 일어나면서 총 시선고정 횟수가 SL-BAS에 민감한 학생보다 유의미하게 많았다. 또한, 시선고정 당 지속시간은 SL-BIS에 민감한 학생보다 SL-BAS에 민감한 학생이 유의미하게 더 길었다. 둘째, 학습과제에서 주의를 이끄는 자극 중 하나인 변화 상황별 시선고정의 분포의 경우, 변화가 일어나는 상황에서는 SL-BIS에 민감한 학생과 SL-BAS에 민감한 학생 사이의 시선고정에서 큰 차이가 나타나지 않았지만, 변화가 멈춘 상황에서는 SL-BIS에 민감한 학생에 비하여 SL-BAS에 민감한 학생의 시선고정 총 지속시간과 시선고정 당 지속시간이 유의미하게 길게 나타났다. 셋째, 실험 구인별 시선고정의 대상을 비교하였을 때 SL-BIS에 민감한 학생들은 실험에 중요하게 관련되지 않는 구인에서도 시선고정을 보인 반면, SL-BAS에 민감한 학생들은 실험과 관련된 구인에 시선을 고정하며 집중하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 관찰 상황에서 학생들의 과학학습 동기체계에 따른 특성에 대한 이해를 바탕으로 학습자의 특성에 적합한 지도 계획을 수립하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

References

  1. 권용주, 정진수, 박윤복, 강민정 (2003). 선언적 과학 지식 의 생성 과정에 대한과학철학적 연구: 귀납적, 귀추적, 연역적 과정을 중심으로. 한국과학교육학회, 23(3), 215-228.
  2. 김명희, 하정희, 차경희 (2006). 중학생들의 학습동기, 다중지능, 학습양식과 학업성취 및 학교 적응과의 관계. 열린교육연구, 14(3), 57-79.
  3. 김성운 (2013). 과학학습동기체계에 따른 초등학생들의 과학학습행동이론에 대한 기초 연구. 한국교원대학교 교육대학원 석사 학위 논문.
  4. 김소영, 변정호, 이일선, 권용주 (2012). 과학 학업성취도 문항 풀이에서 초등학생의 시선추적 연구. 학습자중심 교과교육연구, 12(1), 65-78.
  5. 김정길, 김해경 (1991). 국민학교 학생들의 관찰능력에 관한 연구(I): 반성 화강암과 역암의 관찰에 대하여. 초등과학교육학회, 10(2), 175-182.
  6. 김태용 (2006). 신문만평 독자의 시선 움직임과 해독에 관한 연구. 한국언론학보, 50(3), 231-261.
  7. 김태용 (2008). 유명 여성모델이 등장하는 TV광고에 대한 시청자들의 시선이동. 광고학연구, 19(3), 103-115.
  8. 박명희, 박윤복, 권용주 (2005). 초등학생들의 어항 관찰 활동에서 나타나는 관찰의 유형과 그 변화. 초등과학교육, 24(4), 345-350.
  9. 박성익, 김연경 (2006). 온라인 학습에서 학습몰입요인, 몰입수준, 학업성취 간의 관련성 탐구. 열린교육연구, 14(1), 93-115.
  10. 변정호, 이일선, 권용주 (2011). 시선추적기(Eye- Tracker)를 활용한 시선집중 및 배분 교수행동 패턴의 컨설팅 사례연구. 학습자중심교과교육연구, 11(4), 173-199.
  11. 양일호, 심현섭, 임성만 (2013a). 초, 중, 고, 학생들의 과학학습 행동억제체계 및 행동활성화체계와 과학흥미도 조사 및 상관관계 분석.대한지구과학교육학회지, 6(1), 40-49.
  12. 양일호, 이순주, 김은애, 이소리, 권석원 (2010). 인지양식에 따른 관찰 특성 분석 : MEG 연구. 한국과학교육학회, 30(8), 1097-1109.
  13. 양일호, 최현동, 정미연, 임성만 (2013b). 대학생의 인지 양식에 따라 거미 관찰에서 나타나는 안구 운동의 차이: Heat map과 Gaze plot 분석을 중심으로. 과학교육연구지, 37(1), 142-156.
  14. 이시훈, 정일형, 안주아, 김광협 (2011). 아이트래커를 활용한 성적 소구 광고의 소비자 시선이동과 광고효과. 광고연구, 91, 432-457.
  15. 이윤정, 권만우, 이지연, 김재명 (2008). 시선추적장치를 이용한 형태지각에 관한 연구: 형태와 배경을 중심으로. 디지털디자인학연구, 8(4), 229-237.
  16. 이은주 (2001). 몰입에 대한 학습동기와 인지전략의 관계. 교육심리연구, 15(3), 199-216.
  17. 이재승, 신동훈 (2012). 안구 운동 추적을 통한 국어 교과서 단원 도입부 개선 방안 연구II: 도입 질문과 말풍선 배치를 중심으로. 한국초등교육, 23(3), 89-109.
  18. 임성만 (2010). 과학학습 행동억제체계 및 행동활성화체계에 대한 척도 개발. 한국교원대학교 대학원 박사 학위 논문.
  19. 임성만, 강원미, 위수민, 양일호 (2012). 초등학교 2학년 학생들이 과학학습 상황에서 보이는 행동 특성; 과학 학습 동기체계에 관한 현상학적 연구. 한국과학교육학회지, 32(4), 625-640.
  20. 정광희, 이정모 (2005). 지식유형과 인지양식이 글 요약과 이해에 미치는 영향. 인지과학, 16(4), 271-285.
  21. 최민영 (2003). 사용자의 시각적 인지 특성에 기초한 시선 추적 분석 방법에 대한 연구; 제품 디자인을 위한 분석 프레임 개발을 중심으로. Journal of Korean Society of Design Science, 16(4). 271-285.
  22. 최현동, 신동훈 (2012). 과학 교과서의 표를 해석하는 초등교사들의 안구 운동 추적. 초등과학교육, 31(3), 358-371.
  23. 태순영 (2012). 시선 추적 기법을 활용한 초등 수학 문장제 읽기 과정 분석. 서울교육대학교 교육대학원 석사학위 논문.
  24. Baken, P., & Svorad, D. (1969). Resting EEG alpha asymmetry of reflective lateral eye movements. Nature, 223, 975-976. https://doi.org/10.1038/223975a0
  25. Ballard, D. H., Hayoe, M. M., Pook, P. K., & Rao, R. P. N. (1997). Deictic codes for the embodiment of cognition. Behaviral and Brain Science, 20(4), 723-767.
  26. Carpenter, R. H. S. (1988). Movements of the eyes. London: Pion.
  27. Carver, C. S., & White, T. L. (1994). Behavioral inhibition, behavioral activation, and affective responses to impending reward and punishment: The BIS/BAS scales. Journal of Personality and Social Psychology, 67(2), 319-333. https://doi.org/10.1037/0022-3514.67.2.319
  28. Csikszentmihalyi, M. (1975). Play and intrinsic rewards. Journal of Humanistic Psychology, 15(3), 41-63. https://doi.org/10.1177/002216787501500306
  29. Everlings, S., & Fischer, B. (1998). The antisaccade: A review of basic research and clinical studies. Neuropsychologia, 36, 885-899. https://doi.org/10.1016/S0028-3932(98)00020-7
  30. Felder. R. M., & Soloman, B. A. (2001). Index of learning styles. Retrieved March 20, 2011, from http://www.ncsu.edu/felder-public/ILSpage.html
  31. Gable, S. L., Reis, H. T., & Elliot, A. J. (2000). Behavioral activation and inhibition in everyday life. Journal of Personality and Social Psychology, 78(6), 1135-1149. https://doi.org/10.1037/0022-3514.78.6.1135
  32. Glenstrup, A. J., & Engell-Nielsen, T. (1995). Eye controlled media: Present and future state. B. S. Dissertation, Copenhagen University.
  33. Gray, J. A. (1987). Perspectives on anxiety and impulsivity: A commentary. Journal of Research in Personality, 21(4), 493-509. https://doi.org/10.1016/0092-6566(87)90036-5
  34. Gray, J. A. (1994). Framework for a taxonomy of psychiatric disorder. In S. H. M. van Goozen, & Van de Poll, Nanne E. (Eds.), Emotions: Essays on emotion theory. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Inc. 29-59.
  35. Henderson, J. (2003). Human gaze control during real-world scene perception. TRENDS in Cognitive Science, 7(11), 498-504. https://doi.org/10.1016/j.tics.2003.09.006
  36. Henderson, J. M., & Hollingworth, A. (1998). Eye movements during scene viewing: An overview. In Underwood, G. (Ed.), Eye Guidance in Reading and Scene Perception. Elsevier, Oxford, 269-294.
  37. Hodson, D. (1986). The nature of scientific observation. Science Review, 68(242), 17-29.
  38. Holsanova, J., Holmberg, N., & Holmqvist, K. (2009). Reading information graphics: The role of spatial contiguity and dual attentional guidance. Applied Cognitive Psychology, 23(9), 1215-1226. https://doi.org/10.1002/acp.1525
  39. Hyona , J., & Niemi, P. (1990). Eye movements during repeated reading of a text. Acta Psychologica, 73(7), 259-280. https://doi.org/10.1016/0001-6918(90)90026-C
  40. Hyona, J. (2010). The use of eye movements in the study of multimedia learning. Learning and Instruction, 20(2), 172-176. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2009.02.013
  41. Just, M. A., & Carpenter, P. A. (1976). Eye fixations and cognitive processes. Cognitive Psychology, 8(4), 441-480. https://doi.org/10.1016/0010-0285(76)90015-3
  42. Just, M. A., & Carpenter, P. A. (1980). A theory of reading: From eye fixations to comprehension. Psychological Review, 87(4), 329-354. https://doi.org/10.1037/0033-295X.87.4.329
  43. Kahneman, D. (1973). Attention and effort. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall.
  44. Martin. M. (1972). Concepts of science education: A philosophical analysis keystones of education series. London: Scott, Foresman and Company.
  45. McConkie, G. W., Underwood, N. R., Zola, D., & Wolverton, G. S. (1985) Some temporal characteristics of processing during reading, Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 11(2), 168-186. https://doi.org/10.1037/0096-1523.11.2.168
  46. Mowen, J. C. (1995). Consumer behavior. EnglewoodCliffs, NJ: Prentice-Hall.
  47. Norris, S. (1984). Defining observational competence. Science Education, 68(2), 129-142. https://doi.org/10.1002/sce.3730680206
  48. Oldfield, R. C. (1971). The assessment and analysis of handedness: The edinburgh inventory. Neuropsychologia, 9(1), 97-113. https://doi.org/10.1016/0028-3932(71)90067-4
  49. Pintrich, P. R., & Schunk, D. (2002). Motivation in education: Theory, research, and applications (2nd ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
  50. Rayner, K. (1998). Eye movements in reading and information processing: 20 years of research. Psychological Bulletin, 124(3), 372-422. https://doi.org/10.1037/0033-2909.124.3.372
  51. Robert, H. T., John, F. L., & Frederick, J. B. (2006). An exploration of the use of eye-gaze tracking to study problem-solving on standardized science assessment. International Journal of Research & Method in Education, 29(2), 185-208. https://doi.org/10.1080/17437270600891614
  52. Rommelse, N. N. J., Stigchel, S. V., & Sergeant, J. A. (2008). A review on eye movement studies in childhood and adolescent psychiatry. Brain and Cognition, 68(3), 391-414. https://doi.org/10.1016/j.bandc.2008.08.025
  53. Salvucci, D. D., & Goldberg, J. H. (2000). Identifying fixations and saccades in eye-tracking protocols. Proceedings of the Symposium on Eye Tracking Research & Applications, 71-78.
  54. She, H., & Chen, Y. (2009). The impact of multimedia effect on science learning: Evidence from eye movements. Computers & Education, 53(4), 1297-1307. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2009.06.012
  55. Slykhuis, D., Wiebe, E., & Annetta, L. (2005). Eye-tracking students'attention to powerpoint photographs in a science education setting. Journal of Science Education and Technology, 14(5-6), 509-520. https://doi.org/10.1007/s10956-005-0225-z
  56. Smith, B. K., & Reiser, B. J. (2005). Explaining behavior through observational investigation and theory articulation. Journal of the Learning Science, 14(3), 315-360. https://doi.org/10.1207/s15327809jls1403_1
  57. van Gog, T., Paas, F., & Van Merrieboer, J. J. G. (2005). Uncovering expertise-related differences in troubleshooting performance: Combining eye movement and concurrent verbal protocol data. Applied Cognitive Psychology, 19(2), 205-221. https://doi.org/10.1002/acp.1112
  58. van Gog, T., & Scheiter, K. (2010). Eye tracking as a tool to study and enhance multimedia learning. Learning and Instruction, 20(2), 95-99. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2009.02.009
  59. Wickens, C. D., & Hollands, J. G. (1999). Engineering psychology and human performance. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
  60. Yang, F. Y., Jien, W. R., & Chang, C. Y. (2012). Learning "Dinosaurs" with a multimedia presentation in the classroom environment: An eye-movement analysis. World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia and Telecommunications.
  61. Yantis, S., & Egeth, H. E. (1999). On the distinction between visual salience and stimulus-driven attentional capture. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and performance, 25(3), 661-676. https://doi.org/10.1037/0096-1523.25.3.661

Cited by

  1. Investigation of Eye-Tracking on Learning Task Perceiving Process of Elementary Students with Different Motivation System on Science Learning vol.34, pp.1, 2015, https://doi.org/10.15267/keses.2015.34.1.086
  2. A Review of Eye-tracking Method in Elementary Science Education Research vol.35, pp.3, 2016, https://doi.org/10.15267/keses.2016.35.3.288