Post on 02-Jan-2016
description
transcript
Eye tracking ve vzdělávání
Problémy fyzikálního vzdělávání 3. 1. 2013
Martina Kekule
http://zentrum-bildungsforschung.hu-berlin.de/?Veranstaltungen:Seminar%3A_Research_in_Education_with_Mobile_Eyetracking_MET
Co je eye-tracking?
řízení, facebook, třída, nádraží
gorila
Zařízení
v terénu zákazníci v obchoděsportovci řidiči
učitelé, žáci
mobilní pevně stojící
hlava fixovaná pohyb hlavou volný
čtení obrázkytext a obrázkyvidea
webovky, letákyUčebnice, úlohy
Zařízení
SMI http://www.smivision.com/http://www.youtube.com/user/smieyetrackingDobré mobilní brýle
Tobiihttp://www.tobii.com/User friendly, zaměření na marketing
ASL http://www.asleyetracking.com/Site/
EyeLink http://www.sr-research.com/Pro vědecké účely, přesný
Pohyby oka6 svalůpohyby: nahoru/dolů, doleva/doprava, twist
Signály kontrolující pohyb očí: Reflexivní (polokruhové kanálky)Bezděčné (superior colliculus)
Volní (mozková kůra)
Ostrost viděníNejvětší ostrost 2° přesnost metody
Jak to funguje?Video-based Combined Pupil/corneal reflection
Reflexe od očního pozadí
• Infračervené světlo(např. 3,5 mW/cm2, 70 cm)
• Kamera snímající oko/oči
Jak to funguje?4 Purkyněho odrazy
P1 vnější rohovkaP2 vnitřní rohovkaP3 povrch čočkyP4 zadní stěna čočky
typicky P1 a střed zornice
Dual eye-tracking P1 a P4
• Nevýhoda této metodyNutná kalibrace!
Nelze použít u zvířat, malých dětíExistují např. čočky viz obr.
Historie
Louis Emile Javal (1839 - 1907) studium očních pohybů sledování čtení
Edmund Huey (1870-1913)• sledování očních pohybů mechanicky• bolestivé, pokusné osoby dostávaly
kokain
Historie
Dodge (1908)• první nekontaktní metoda• zaznamenání odrazů na
fotografickou desku
19. stol První pokusy1920-1960Behaviorismus – dark eraOd poloviny 60. let Použití v kognitivní psychologii
Co zaznamenáváme?Sakády rychlý oční pohyb ~10-100 mscca 3-4 x za sekundu• Potlačený příjem signálu v době trvání sakády• Zřejmě pohyb oka naprogragmovaný dopředu (ballistics)• Volní a reflexivní
Fixacetřes, mikrosakády (rozptyl 1°-2°)150 – 600 ms, průměrně 200-250 ms90 % času
Proč?
Porozumění procesům týkajícím se pozornosti.
• Lidské oči x oči ostatních primátů
mnohem větší bělmo mnohem jednodušší zjistit, kam se dívá někdo druhý
Směr pohledu prostředek komunikace (i malé děti jsou k tomuto senzitivní)
Visual attention
Many filtered into few for perception.
Humans are finite beings that cannot attend to all things at once.
Visual scene inspection is performed minutatim (one by one) not in toto (as a whole).
Visual attention
Hermann von Helmholtz (1821-1894)• visual attention – nezbytný mechanismus vizuální percepce
• pozornost může být kontrolována• necháváme naše oči klouzat po scéně a tak
ji prozkoumáváme• oční pohyby odrážejí záměr prozkoumat
detail objektu zjevná pozornost, důraz na „where“
Visual attention
William James (1842-1910)
• Pozornost je aktivní proces• Vnitřní proces• Předvídáme, máme očekávání
• Náš zájem odráží to, kam se díváme
• Informace z periferie může být příčinou přesunu naší pozornosti
Visual attention
James J. Gibson (1904-1979)
Jsme dokonce více aktivní, než předpokládal James„viewer advanced preparation“ - zda a případně jak budeme reagovat
Př. Když očekáváme popis zvířete, chybu v tisku „sael“ budete číst jako seal, pokud očekáváme popis lodi, budeme číst sail
Respondentovo očekávání, jaký přijde stimul, může být ovlivněno instrukcemi experimentátora!
Visual attention2 zdroje informací
bottom-up top-down (modely)
Bottom-up• Daný fyzickým charakterem podnětu• Relativní výraznost prvku (např. kontrast) perceptual salience
• Dominantní během prvních dvou sekund• Itti, Koch, Niebur model
Top-down faktory předchozí znalosti, očekávání, cíle úlohy
Paradigma expert x začátečník
Analýza očních pohybů
Úloha: určit, co je fixace a co je sakáda.
Analýza očních pohybůÚloha: určit, co je fixace a co je sakáda.2 základní přístupy
př. pro mobilní oční kameru: 3 měření v rámci 14 pixelů = fixacePř. Pro EyeLink systém: rychlost > 30°/s = sakáda
Eye tracking metrics
Fotografie v PowerPointu
Výzkumná otázka: zda mají nějaký účel dekorativní obrázky/fotografie??? well-designed multimedia presentation??
Klasifikace fotografií podle míry „dekorativnosti“Dle Pozzer a Roth: 4 kategorieDekorativní – bez jakéhokoliv vysvětleníIlustrativní – mají nadpisS vysvětlením – samostatný obr. s krátkou vysvětlivkouDoplňující – odkazy k textu
Fotografie v PowerPointu
15 studentů učitelství16 slidů (kombinace obrázky/text)
Definice AOI (nadpis, text, obrázek, ostatní plocha)
Porovnání
Řešení problémů s elektrickými obvody
• Eyetracking jako doplněk• Srovnání experti a začátečníci• Posuzování jednotlivých scanpath• Vzorek: jednotky respondentů
Bez ohledu na obtížnost úlohy experti více kontrolují zadání – schéma obvodu.
Eye tracking při řešení fyzikálních problémů
• 6 úloh
• AOI – 3 typyperceptual salience (model)relevantní (na základě posouzení expertů)začátečníci (na základě interview)
Eye tracking při řešení fyzikálních problémů
24 pokusných osobSystém EyeLink 20-40 min
Zjišťovány rozdíly v celkovém času fixovaných jednotlivých AOI mezi správnými a špatnými odpověďmi
Eye tracking při řešení fyzikálních problémů
Koncept The “quiet eye” (Panchuk and Vickers,2006)Experti se dívají na klíčové oblasti a ne na ty ostatní.
Learning to look like an expert is learning where/how/when not to look
V 5 z 6 příkladů, ti co odpověděli správně strávili více času na relevantních oblastech.
Ti, co řešili nesprávně, více času v oblastech vytipovaných začátečníky/z výzkumů o miskoncepcích.
Žádný vliv percepčního kontrastu, ani během prvních 2 s(průměrná doba fixace různá, ale stat. nevýznamný rozdíl) Visual cues
Eye tracking v práci učitele
Situation awareness (Endsley, 1995, 2000)- vnímání smysluplných elementů v daném prostředí- porozumění jejich významu a odhad důsledků
v blízké budoucnostiCognitive tunneling (Dirkin, 1983)- zploštění pozoronosti při komplexní úloze
Piloti začátečníci se zaměřují pouze na nějaké přístroje (Wickens, 2002)
Multitasking
Corey, S., & Teague, M. (2001). Horus’s horrible day. New York: Turtleback books
20 učitelůexperti (víc než 5 let praxe)
ASL mobile eye
dvě učitelky M
S4/S6 81%/19%S3/S21 65%/35%
Děkuji za pozornost!
http://www.tobii.com/eye-tracking-research/global/library/white-papers/tobii-eye-tracking-white-paper/