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

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.

An Analysis of Elementary Students' Attention Characteristics through Attention Test and the Eye Tracking on Real Science Classes

“…주의는 크게 어떤 한 대상의 감각적 정보에 의존하 는 상향식 주의(bottom-up attention)와 개인의 인지 모듈에 의존하는 하향식 주의(top-down attention)로 구분할 수 있다 (Cheoi & Lee, 2005;Choi, Ban, & Lee, 2004;Itti et al, 1998;Jung & Lee, 2004;Müller & Krummenacher, 2006;Park, Shin, & Lee., 2002;Shin & Shin, 2013b;Tsotsos et al, 1995). 시각처리과정에 대한 대표적인 연구는 Treisman & Gelade (1980)의 특징통합이론(feature-integration theory), Itti et al(1998) 인간은 다양한 외부의 정보를 처리하는 정보처리자이고, 인간의 행동과 학습은 뇌를 기반으로 한 정보처리의 결과이다 (Bermúdez, 2010;Jensen, 2008;Lim, 2005;Shin, 2016 (Shin, 2016).…”

“…최근 시선추적을 활용한 국내외 선행 연구 (Carmichael et al, 2010;Carney & Levin, 2002;Choi, Shin, & Shin, 2012;Cook, Wiebe, & Carter, 2011;Jang & Shin, 2013;Jeon & Shin, 2015;Kim & Shin, 2014;Ko et al, 2014;Lee & Shin, 2012a;2012b;Liu & Shen, 2011;Shin, Shin, & Jhun, 2013;2013a;2014a;Tsai et al, 2012) (Andrew, 2007;Duchowski, 2007;Holmqvist et al, 2011;. (Duchowski, 2007;Holmqvist et al, 2011;2013b). 시선추적은 비침습적 특징을 갖고 있으며 (Bojko, 2013;Duchowski, 2007;, 유아에서부터 성인 모두를 연구대상으로 할 수 있다 (Shin, 2016).…”

“…선행연구 (Moore & Fallah, 2001;Navalpakkam & Itti, 2002;Rauthmann et al, 2012;Shin & Shin, 2013b;Snowden, Tnompson, & Troscianko, 2012 Blind stare, Action unrelated to the learning, Consistent silence,, Other subjects studied etc.…”

Analysis of Processes in Reading about 'Science Stories' in 6th Grade Science Textbook Using Eye-tracking

“…국내에서도 국어 문장 읽기에서 나타나는 성인 독자들의 전반적인 안구운동 양상 및 난이도 가 다른 덩이글 읽기에서의 안구운동 양상 (Koh & Yoon, 2007;Koh et al, 2009), 낱말 빈도와 길이, 명사구의 특성이 국어 문장 이해에 미치는 영향 등 안구운동 추적기법을 활용한 연구 (Lee & Kwon, 2012;Yoon et al, 2010)가 진행되고 있으며 점차 증가하는 추세이다. (Shin, & Shin, 2013). 이에 따라 총 22명의 참가자 중 시점 조정에 실패하였거나 안구운동 추적률이 80% 이하였던 5명을 제외하고 17명의 자료를 분석에 사용하였다 (Table 1).…”

“…따라서 글 읽기 과정에서 나타나는 안구운동 데이 터를 분석하면 참가자의 읽기 이해과정을 추론할 수 있다. 또한 안구운 동추적기법은 평소에 하던 방식대로 자유롭게 글을 읽을 수 있고, 사고 구술과 같은 부차적인 작업에 의해 읽기를 방해받지 않으며, 실시간으 로 언어이해과정을 관찰할 수 있다는 장점이 있다 (Shin & Shin, 2013).…”