眼动追踪技术在多媒体学习中的应用:2005—2015年相关研究的综述

近年来,眼动仪智能化程度不断提高,眼动追踪技术在多媒体学习研究领域中应用的程度也随之提高。通过对2005—2015年文献的总结,揭示了眼动追踪技术在多媒体学习研究中的应用。对研究中所使用眼动指标的统计表明,时间指标(如注视时间)的使用是最多的,其次是量值指标(如注视点个数),而空间指标(如注视位置)则用得较少。另一方面,对内容的分析,发现眼动追踪技术主要被用于探究六个多媒体学习的主题:即媒体材料,动画,媒体组合,色彩,提示信息,先前经验和情绪的影响。利用眼动追踪技术,通过考察多种多媒体表征环境下的学习者,可以探究多媒体学习中学习者的潜在心理进程,为教育研究者将多媒体学习结果和相关的认知加工过程联系起来提供了一个便捷的途径。     

眼动技术在多媒体学习中的应用

眼动技术给研究者提供了直接观察学习者认知加工过程的途径.通过分析不同多媒体表征下有关视觉参与、注视时间等相关信息,可以在一定程度上了解学习者的认知过程与学习兴趣,进而指导多媒体的设计,提升学习效率.文章梳理了眼动技术在促进多媒体学习效率上三个方面的应用:探究已有的多媒体学习理论与原则的有效性、指导多媒体学习材料的设计、充当教学材料辅助学生学习.最后,文章对未来眼动技术在多媒体学习中的应用给出了一些建议.     

基于眼动追踪技术的在线学习认知负荷量化模型研究

与传统课堂学习相比,在线学习具有信息量大、复杂度高的特点,对在线学习者的学习效果具有一定的负面影响。在分析认知负荷与眼动追踪技术的基础上,文章结合注视时间、注视点个数、瞳孔直径等三项眼动指标,构建了基于眼动追踪技术的在线学习认知负荷量化模型。随后,文章通过在线学习环境下的学习者认知负荷测试实验,结合大量眼动实验数据,验证了量化模型的可行性和准确性。基于眼动追踪技术的在线学习认知负荷量化模型的提出,可为生理指标测试工具应用于在线学习提供有价值的理论参考。     

多媒体学习研究中眼动跟踪实验法的应用

近年来,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。在分析了传统认知行为实验方法的特点和眼动跟踪技术的优势的基础之上,详细论述了多媒体学习研究中眼动跟踪实验设计需要注意的几个问题,具体包括眼动跟踪实验与传统认知行为实验相结合、将眼动跟踪实验置于完整的教学系统中、仪器设备选用、眼动指标选取和数据分析方法,以期对今后的相关研究起到一定的参考和借鉴作用。     

网络课程的网页布局与导航样式对学习影响的眼动实验研究

Web网页是网络课程重要的人机界面,其布局和设计直接影响学习者的学习效果.本文从眼动心理学角度,利用眼动实验研究学习者利用网络课程学习的视觉搜索行为,测量学习者在3种常见的网页布局及其导航样式下学习时的眼动数据,探讨网页布局对网络学习的影响.通过记录注视次数、注视持续时间等6项眼动指标,并结合态度测量,试图揭示学习者学习时的眼动心理生理基本特征,以期找出适宜的网页布局形式和导航样式,为网络课程的设计和开发提出有效建议.实验研究表明：（1）T字型布局有利于学习者进行视觉搜索;（2）国字型布局更有利于学习者对知识的认知加工;（3）学习者进行视觉搜索时兴趣区集中在导航区,进行知识学习时兴趣区集中在主体内容区;（4）学习者在国字型布局下能取得更高的正确率.     

网络视频公开课程学习行为眼动实验研究

为了研究网络环境中不同媒体对学习者学习行为的影响,该研究使用眼动实验采集网络学习者的学习行为数据,测验其学习结果,分析所得实验数据,利用信息加工理论和认知负荷理论分析不同媒体构成的网络课程学习者的学习行为特点,比较不同媒体对学习者学习行为和学习结果的影响,为网络课程的设计开发和网络教学设计提供参考,为远程学习者的在线学习提供建议。     

媒体组合与学习步调对多媒体学习影响的眼动实验研究

多媒体学习已经成为一种发展趋势,但是关于多媒体学习是否有效的研究,并未得到一致结论。只有依据人的心理生理活动方式设计的多媒体教学信息,才可能使学习者进行有意义的学习。而目前关于多媒体学习的研究,研究者大多采用传统的问卷调查、学习后的测试等方法进行,对技术的关注超越了教育理论以及心理理论的研究,对于最能反映学习过程的学习者的视觉和听觉心理生理极少关注。本文结合Mayer的多媒体学习生成理论和认知负荷理论,利用现代眼动记录技术,从视觉心理生理的层面,揭示媒体组合与学习步调对多媒体学习者的信息加工、认知负荷和学习效果影响的基本规律,为多媒体学习的研究提供心理学依据,并为多媒体教学设计和资源开发提供有效的建议。     

基于智能Agent的远程学习者情感与认知识别模型——眼动追踪与表情识别技术支持下的耦合

情感与认知状态的准确识别是实现远程学习者与教学Agent有效互动的基础。只有有效识别出学习者的情感与认知状态,教学Agent在改变学习者行为态度、帮助学习者获取和理解知识、支持学习者认知发展方面才能取得预期的效果。现有的教学Agent普遍存在两方面问题:一是缺乏情感交互性,容易使远程学习者产生厌倦情绪;二是认知推断功能薄弱,对学习效果的促进作用不稳定。这主要是由于Agent对学习者状态的识别不够充分造成的。已有的学习者状态识别方法虽然在学习者情绪状态的识别方面各有优势,但却无法同时检测学习者的视域、学习情绪与认知状态。学习者的眼动追踪数据是判断学习者实时状态的重要指标,也是学习者与Agent进行情感交互的重要依据。结合表情识别和眼动追踪技术构建的基于智能Agent的远程学习者情感与认知识别模型,将眼动追踪与表情监控迭代识别、情感与认知识别过程相耦合,以提高远程学习者状态的识别准确率,改进Agent对学习者的情感和认知支持,为智能教学Agent与远程学习者交互机制的研究提供新的思路和方法。     

基于多模态数据的在线学习认知负荷评估

近年来,认知负荷过载成为影响在线学习效果的一个重要因素。为解决此问题,文章聚焦在线学习认知负荷评估,首先设计了基于多模态数据的在线学习认知负荷评估研究框架,包含多模态数据采集、多模态特征提取和评估模型构建三个部分。接着,文章通过实验,采集学习者在特定在线学习环境下的多模态数据,提取人脸表情特征、眼动追踪指标特征和脑电信号特征,构建在线学习认知负荷评估模型。之后,文章对评估模型的准确性进行验证,发现在五种机器学习算法模型中,KNN模型的综合性能最佳,故将此模型作为最终的在线学习认知评估模型;同时,文章对多模态数据进行了分析,发现多模态融合方法在认知负荷评估上具有优越性。文章构建的评估模型可赋能在线学习平台实现认知负荷的实时评估,进而实现基于认知负荷的个性化学习,增强学习动机,提升学习效果,促进在线教育质量提升。     

"三分屏"网络课程界面的眼动实验研究

“三分屏”是当前网络课程界面中普遍使用的一种呈现方式,本文对这种界面的有效性进行实验研究。结合Mayer的多媒体学习理论和认知负荷理论,运用眼动追踪技术,从认知心理学的层面探讨“三分屏”网络课程中教师形象的呈现方式对学习者的信息加工、认知负荷和学习效果的影响,试图揭示网络学习的基本规律,为网络课程的有效设计提供参考。     

英文阅读中汉-英双语者词切分影响下的眼动研究

本研究以英语语言学、认知语言学、心理语言学、教育学等理论为基础,立足汉-英学习者的阅读学习以及英语教学的实际,分析切分法对汉-英学习者英文阅读过程中产生的影响,采用文献法、观察法、实验法等研究方法,采取不同的切分方式使用眼动仪对汉-英被试者进行英文阅读的眼动观察,以此发现汉-英双语者在英文阅读中的眼动特点及规律,从而探究提升英文阅读绩效的方法。     

网络教学视频字幕设计的眼动实验研究

网络教学视频常见的字幕设计方式包括无字幕、全字幕和概要字幕三种形式。文章将45名大学生随机分为三组,分别使用三种字幕设计的两种知识类型(陈述性、程序性)的网络教学视频进行学习,使用眼动仪实时记录学习者的视觉认知过程,并对学习者的学习效果进行测试。结果表明:陈述性知识视频的全字幕能帮助学习者获得最多的学习数量,学习数量与字幕区的眼动指标正向相关,概要字幕则会帮助学习者取得最好的学习质量;程序性知识视频的概要字幕能够帮助学习者取得最多的学习数量和最好的学习质量,其余两字幕组的学习效果与视频区眼动指标正向相关。     

眼动仪在认知行为实验中的应用及选择

眼动追踪技术已广泛应用于基础认知心理学和用户体验等领域,对于不同的实验范式和实验场景,眼动仪的选择既需要考虑测量数据的精确度,也需要考虑其应用的生态效度。对眼动仪数据指标的认知意义和应用实验的研究范式进行简要总结,并选取业内最具代表性的SR公司的EyeLink系列和Tobii公司的Tobii系列眼动仪最新款产品,从设备性能参数、研究适用领域和硬件扩展空间3方面进行对比,为不同研究领域研究者开展实验和选择眼动仪提供参考。     

在线测评中学习者认知风格与视觉注意关系研究

文章通过开展眼动实验研究,探讨了在线测评环境中认知风格与视觉注意模式之间的关系,并尝试通过认知风格和眼动行为数据对学习者的答题结果进行预测建模.结果表明:学习者的认知风格类型不会对其测评结果产生影响;学习者的认知风格与其在测评过程中的视觉注意模式密切相关;不同认知风格的学习者的视觉注意模式会受测评题目类型和难度的影响;...     

教学动画情绪设计对认知加工影响的实证研究

情绪是整体学习不可或缺的一部分。文章从拟人化程度、表情丰富程度两类情绪设计元素出发,探究教学动画情绪设计对学习者认知加工过程与学习效果的影响,并借助眼动追踪技术,记录和揭示学习者整个学习过程的潜在认知方式。通过眼动追踪与实验分析发现:诱发学习者较高积极情绪的是拟人化且表情丰富设计,而拟人化不能单独诱发积极情绪,只有与表情丰富度相结合才能诱发积极情绪;促使学习者认知加工投入最高的是高拟人表情丰富设计,其次分别是低拟人表情丰富设计、高拟人表情单一设计和低拟人表情单一设计;促进学习者认知迁移的是表情丰富度设计、拟人化设计。研究结论对教学动画设计开发实践具有一定的参考价值。     

幼儿早期阅读的眼动研究综述

利用眼动记录方法研究幼儿在早期阅读图画书过程中阅读能力、认知能力的发展水平成为近年来国内外心理学界研究的一个热点,这些研究通过控制幼儿年龄、阅读方式、材料难度等自变量,记录眼动数据并进行比对,得出能够说明幼儿阅读特点的客观数据,并以此为基础分析幼儿认知能力的发展。     

基于认知负荷理论的多媒体界面设计研究

多媒体界面是学习者和多媒体学习材料的交互通道．它的呈现方式将直接影响学习者获取信息的效率。认知负荷理论CLT（Cognitive Load Theory）认为在学习和问题解决过程中会产生认知负荷。从CLT的结构化教学效应出发,探讨了基于认知负荷理论的多媒体界面设计原则。     

数学学科教育眼动研究的应用与启示

国内外的相关研究表明,眼动研究可以通过对数学问题解决过程中的眼动轨迹进行记录以及对注视时间、注视次数等眼动指标的分析,进而了解数学问题解决过程中,大脑的内部加工机制。数学学科能力主要体现为数学问题的解决能力,通过数学学科教育中的眼动研究文献分析发现,眼动研究有助于探寻数学问题解决过程中注意分配及加工策略选择过程。在数学学科教育中针对这些认知加工的特点进行策略教学旨在:培养高效的注意能力、提取关键的表征信息、激发多知识体系的想象力,更好地提高学科教育的有效性。     

眼动研究在数学学习困难领域的应用

眼动研究凭借先进的技术优势,通过眼动轨迹的实时记录和眼动指标的精确分析,在揭示学生对抽象数学知识的表征和提取加工方面具有明显的优越性.目前,眼动研究在数学学习困难领域的应用集中在3个方面:应用题解题过程的眼动研究;数字加工的眼动研究;空间与图形领域的眼动研究.随着科学技术的不断发展,眼动研究在数学学习困难领域会展现出更加广阔的应用前景.     

眼动技术在国内二语习得研究中的应用

眼动技术是利用计算机控制的眼动跟踪记录并分析受试者在阅读文字的过程中眼睛观看的位置和眼球运动的形式。眼动参数包括时间的和空间的两类,最常使用的时间指标是注视时间,而最常使用的空间指标是眼跳幅度。近些年来,眼动技术被引进二语习得研究的过程中,例如英语阅读、听力、朗读、默读、单词识别、句法分析、语篇理解和中英文阅读对比,这些给二语学习者提供了真实、可靠的实验数据和值得借鉴的实验成果。