眼动技术在学科教育领域中的研究述评

2020-11-20 09:06:38 决策探索 2020年22期

王晓敏 刘飞迁 周铁民

【摘要】眼球的运动能够直观地反映出视觉信息处理时的认知加工过程,恰恰眼动技术能够全面地记录这一过程。随着眼动技术的广泛应用,越来越多的研究者将眼动技术应用于教育领域,特别是学科教育的研究,旨在促进教育朝着更加合理优化的方向发展。本文从基础学科教育入手,对国内教育领域的眼动研究进行述评,为学科教育提供合理建议,以促进学科教育蓬勃发展,完善学校教育体系。

【关键词】眼动技术;学科教育;基础学科

眼动技术应用于教育领域始于19世纪末法国学者Lamare等人进行的阅读眼动研究。沈有乾与Miles分别于1925年和1927年对中文阅读进行的初步眼动研究,开拓了教育领域中文阅读这一新的眼动研究方向,为眼动研究扩展到学科教育领域打下了基础,有利于我们认识学习过程中学生的认知活动,科学地指导教学活动。

一、眼动技术在学科教育领域中的应用

(一)语文学科教育的眼动研究

作为学科教育的基础,语文教学必须重点关注学生的阅读能力。对不同年级学生阅读的眼动研究发现,阅读知觉广度随着年级的升高逐渐增大。阅读知觉广度在小学阶段初步发展,到中学阶段、大学阶段逐步增大并最终保持在大约注视点左侧1~2个汉字到右侧2~3个汉字的范围。而材料难度、工作记忆容量以及书写系统等因素都会影响阅读知觉广度。具备较高工作记忆容量的读者,阅读则更高效。排版方式及阅读方向的不同导致读者阅读知觉广度不同。因此,要遵循学生阅读知觉广度发展规律,选择难度适中、排版方式符合学生阅读习惯的阅读材料。同时,引导阅读能力低的学生加强阅读训练,逐步提升阅读能力。

快速阅读和词块切分能有效节省阅读时间、提高阅读速度,一定程度上能促进句子阅读。小学生在预视中只获得字形信息,而大学生既获得了字形信息又获得了语音信息,即语音预视效益的获得要以一定的阅读技能为基础。因此,要想训练学生的快速阅读能力,就不要在每个字词上做过多停留,但可适当回视未理解或理解错误的篇章。引导学生对篇幅较大的篇章进行词切分之后再阅读,在保证学生阅读速度的同时,促进其对篇章的理解。

(二)数学学科教育的眼动研究

眼動技术主要应用在解答应用题和平面几何题的研究中。对解决平面几何问题添加辅助线的过程研究发现,因大学生掌握了丰富的数学知识,在形成几何问题的正确表征方面比中学生更容易一些。在解答应用题时,数学成绩优异的学生会先对“关系词”进行表征,理解变量关系后,再运用“数字”解答题目;而数学成绩较差的学生则过多关注“数字”,未充分理解变量关系就解答应用题。解答一致性不同的比较应用题时,低年级学生要将题目中描述不一致的内容转换为一致描述之后才能正确解答。因此,要训练学生根据“关系词”理解变量间关系的能力,判断题干描述与问题是否一致,再根据“关系词”选择合适的解答方法。

若出现学生不熟悉的问题情景或者干扰因素,其解题效率便会降低。因此,要通过训练学生解题时的投入程度、信息加工深度减少不确定因素对解题效率的影响。要强化学生对数学基础概念的理解,重视数学语言理解与思维训练,使学生在充分理解题意的基础上正确解答题目。

(三)英语学科教育的眼动研究

语篇阅读是英语学习的重中之重,运用眼动技术记录分析英语语篇阅读时的眼动指标发现,小学五年级学生英语阅读知觉广度为注视点右侧5~8个字符空间,在相应语境中,学生对短语动词的语义加工更有优势,即语境效应。学生对文化语境的熟悉度会影响学生的阅读成绩,学生在加工不熟悉文化语境下的材料时难度更大,成绩更差。因此,教师要充分考虑到小学生的阅读知觉广度,对其进行合理的快速阅读训练,同时为学生创设单词短语相应的语境,让学生更多地掌握词、句的生僻意义,对比英、汉语言环境下不同概念的语义,让学生在熟悉的语境中进行理解学习,提高英语学习效率的同时,提升英语学习的兴趣以及对英语文化背景的了解。

对大学生解答英语阅读理解题目的研究发现,大学生解答细节题用时最少、成绩最好,推论题次之,而主旨大意题阅读时间最长且正确率最低,原因在于解答主旨题时需要将现有材料与已有知识经验建立联结后进行综合归纳,而归纳的结果是建立在个人主观理解的基础之上。因此,要督促学生掌握大量词汇和扎实的语法基础,掌握快速阅读技巧和迁移技巧,将已有的英语基础知识快速地迁移到相应的材料中去,促使学生将旧知识与新知识建立联结,这样便于学生抓住文章主旨,从而了解文章大意。

(四)其他学科教育的眼动研究

良好的空间感知与思维能力是学好地理的基础和关键,这主要体现在读图能力上。研究发现,地理基础知识掌握程度决定了地理空间问题的解决水平,因此教师要着重引导学生夯实地理基础知识,为更高效地解决地理问题打下基础。同时,注重读图基本技能训练,地理读图时要抓住地图要素,综合判断信息,快速找到特征点,使图形信息与头脑中已有的地理知识快速整合,这样便能较好地进行空间维度转换和空间形态想象,更高效地解决问题。

识读乐谱是学习音乐的必要基础。研究发现,专家对乐谱信息提取的速度明显优于新手,新手视读多声部材料时,会出现更多垂直眼跳。这启示我们在音乐学习时,要减少视读单音时间;增加眼跳幅度,提高视读广度;加强垂直眼跳,提高纵向识谱能力。

二、眼动技术在学科教育领域中的研究展望

眼动技术应用于学科教育领域的研究成果,能够为学生学习和教师教学提供科学的理论依据和方法引导,有利于师生共同进步,使学校教育达到双赢的效果。但当前研究眼动指标的选择还存在一些不合理之处,如,眼动指标的可选择性较小,解释指标所反映的认知心理问题时没有统一标准。因此,要根据研究内容尽可能选择最能反映学习过程的眼动指标来分析认知心理过程成为日后眼动研究注重的问题。

随着科技的进步,未来教育领域的眼动研究将会与功能性核磁共振、事件相关电位等高端精密仪器相结合,因此,我们要深入探讨学习认知过程的神经生理机制,更加清晰地认识教学过程中学生的认知加工活动,认识学习过程的本质和机制,从而更好地指导学生学习和教师教学。

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(作者单位:沈阳师范大学教育科学学院)