龔靈枝

摘? 要 MOOC教學(xué)模式融合多領(lǐng)域的研究成果于教學(xué)之中，拓寬了學(xué)習(xí)途徑。探究學(xué)習(xí)者的視覺系統(tǒng)是一個相對可靠、客觀的研究認(rèn)知過程的途徑，其最為有效的即時方法就是眼動分析法，該方法是評價MOOC學(xué)習(xí)有效性的一種可行可信的科學(xué)方法。將眼動分析法應(yīng)用于MOOC學(xué)習(xí)中，有利于解決學(xué)習(xí)效度和深度等方面的問題。

關(guān)鍵詞 眼動分析法;MOOC;MOOC學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)效度;眼動儀器

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）07-0003-04

1 眼動分析法概述

眼動分析法發(fā)展歷程? 眼動研究源于人們對閱讀中的眼球運(yùn)動的觀察，是對閱讀行為的思考。由于眼球是獲取外界信息的主要窗口之一，通過眼球在閱讀過程中的運(yùn)動可推測學(xué)習(xí)者的認(rèn)知方式。眼球運(yùn)動作為視覺的直接反應(yīng)，伴隨著心理負(fù)荷、注意力、興趣、動機(jī)等人類認(rèn)知信息，深入對眼球運(yùn)動的研究可以間接研究人的認(rèn)知過程[1-2]。至今，眼動分析的發(fā)展已有100多年的歷史，據(jù)馬薩諸塞大學(xué)研究者Keith Rayner的觀點(diǎn)，可分為四個發(fā)展階段，如表1所示。

眼動分析在心理學(xué)研究中得到發(fā)展，隨著與信息技術(shù)的融合，更是擴(kuò)展到教育學(xué)、醫(yī)學(xué)、體育心理學(xué)、工效學(xué)、廣告學(xué)、傳播學(xué)及交通心理學(xué)、航空心理學(xué)等領(lǐng)域，主要用于研究人的心理變化以及認(rèn)知反應(yīng)等[2]。20世紀(jì)中期以來，我國也陸續(xù)開展了眼動分析方面的研究。

眼動分析法的現(xiàn)狀和趨勢

1）數(shù)據(jù)來源與統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)來源于“中國知網(wǎng)”數(shù)據(jù)庫中的眼動研究相關(guān)中文文獻(xiàn)，時間限定為2019年6月28日。結(jié)合眼動分析的關(guān)鍵詞相似性特點(diǎn)，從六個相似關(guān)鍵詞中進(jìn)行檢索，以保證檢索的全面性。以題名為“眼動分析法”“眼動分析技術(shù)”“視線跟蹤技術(shù)”“眼動研究”“眼動法”“人眼檢測與跟蹤”六個主題詞構(gòu)造“精確匹配”下“或”關(guān)系的檢索式檢索文獻(xiàn)，將所檢索的文獻(xiàn)進(jìn)行匯聚，最后得到文獻(xiàn)1 116篇。

大量的中文文獻(xiàn)反映出眼動分析法在量上已形成規(guī)模效應(yīng)，受到研究者的充分重視。其中，在核心期刊所發(fā)文章占比較大，說明文章質(zhì)量較高，研究結(jié)果能較客觀反映眼動分析法的現(xiàn)狀。對所得文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量可視化分析，在計(jì)量學(xué)統(tǒng)計(jì)與可視化分析方法下，透視我國眼動分析法研究的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和演進(jìn)趨勢等[2]。

2）研究結(jié)果與分析。從文獻(xiàn)年度分布來看，自20世紀(jì)80年代起，我國著名心理學(xué)家沈德立領(lǐng)銜在天津師范大學(xué)率先將眼動研究方法引入國內(nèi)，購置眼動儀開展閱讀方面的研究之后[2-3]，其研究熱度逐年提升。結(jié)合文獻(xiàn)來源分布、作者分布及基金分布的特點(diǎn)，可從多個維度窺探眼動分析法研究的開展情況與學(xué)術(shù)影響力。

一是從文獻(xiàn)來源分布統(tǒng)計(jì)得知，心理學(xué)研究和高校研究占據(jù)主導(dǎo)地位，教育學(xué)關(guān)注度也頗高。心理學(xué)類雜志刊出論文最多，接下來是高校類雜志，可以看出研究者具有多學(xué)科背景的特點(diǎn)，同時展現(xiàn)出高校在眼動研究中的學(xué)術(shù)研究取向。

二是高產(chǎn)機(jī)構(gòu)區(qū)域優(yōu)勢特征明顯，高產(chǎn)作者核心團(tuán)隊(duì)初步形成規(guī)模。結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量可視化分析得出主要研究群體的特征：發(fā)文機(jī)構(gòu)主要來自經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，如天津師范大學(xué)、遼寧師范大學(xué)和華中師范大學(xué)等，其中，天津師范大學(xué)的白學(xué)軍、閆國利、藏學(xué)麗、沈德立等發(fā)文較多，這些作者圍繞眼動分析開展的研究較多，但其研究結(jié)果的輻射力和影響力有待進(jìn)一步提高。

三是研究所依托項(xiàng)目質(zhì)量較高。項(xiàng)目基金為開展課題研究、發(fā)表高質(zhì)量論文提供了物質(zhì)資源和人力保障。依托國家自然科學(xué)基金、國家社會科學(xué)基金、全國教育科學(xué)規(guī)劃和跨世紀(jì)優(yōu)秀人才培養(yǎng)計(jì)劃的文獻(xiàn)占有比例極大，研究所依托的項(xiàng)目級別極高。

另外，通過可視化的方式分析所選文章的主題以及各個主題之間的關(guān)系，初始默認(rèn)顯示聚類數(shù)為3的結(jié)果，不同節(jié)點(diǎn)表示不同的簇;節(jié)點(diǎn)大小表示該詞出現(xiàn)的頻次;連接線的粗細(xì)表示兩個節(jié)點(diǎn)詞的共現(xiàn)頻次;節(jié)點(diǎn)雙擊跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的知網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。如圖1所示，結(jié)合文獻(xiàn)內(nèi)容分析發(fā)現(xiàn)，我國眼動研究熱點(diǎn)在學(xué)習(xí)者認(rèn)知過程（閱讀）以及眼動機(jī)器方面。

眼動分析法與眼動指標(biāo)

1）眼動分析法，即關(guān)于眼動研究的方法，實(shí)質(zhì)上就是借助眼動儀記錄眼球的運(yùn)動數(shù)據(jù)，根據(jù)科學(xué)的眼動指標(biāo)對所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而探究測試者的心理活動方法。因?yàn)槿说囊曈X系統(tǒng)中視線是以跳躍的方式來移動注視點(diǎn)，這種快速而短暫的跳躍可以被儀器捕捉和記錄，眼動儀設(shè)備能夠精確捕捉視線活動并進(jìn)行記錄，這比語言符號所描述的心理活動更加客觀，所以眼動分析法被認(rèn)為可能是動態(tài)認(rèn)知過程研究最為有效的即時研究方法[2-4]。

2）眼動指標(biāo)。在MOOC學(xué)習(xí)中主要運(yùn)用眼動分析法來對學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工過程進(jìn)行分析，這需要選取客觀的且可測量的眼動指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。局限于當(dāng)前研究條件，總結(jié)一些學(xué)者的觀點(diǎn)可知，當(dāng)前的眼動指標(biāo)包括眼動軌跡、回視、注視（注視時間、注視次數(shù)）、瞳孔大小、眼跳（眼跳距離）、熱點(diǎn)圖等，是分析學(xué)習(xí)者信息加工過程的重要參數(shù)指標(biāo)[4]。眼動軌跡記錄的視覺瀏覽順序，指瀏覽畫面時從一個關(guān)注點(diǎn)開始到下一個關(guān)注的跳轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。注視時間是指學(xué)習(xí)者對材料注視時間長短，反映的是其加工程度。注視次數(shù)指對知識點(diǎn)的關(guān)注次數(shù)，反映出學(xué)習(xí)者對材料的熟練程度和材料的難易程度。若將注視點(diǎn)和注視時間組成二維表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可推斷學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程和先前知識經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)備情況，特別是對不同材料和不同任務(wù)類型的信息的加工比較。瞳孔大小變化則反映認(rèn)知加工的努力程度或認(rèn)知負(fù)荷大小[3]。

在眼動分析過程中，采用單一的指標(biāo)難以構(gòu)建科學(xué)的分析結(jié)構(gòu)，因此需要根據(jù)研究對象和目的選擇指標(biāo)，還要關(guān)注指標(biāo)的穩(wěn)定性。如瞳孔直徑變化、眨眼的頻率理論上可作為分析指標(biāo)，但考慮到干擾因素（境亮度、疲勞和情緒等）的影響，因此很少被用于網(wǎng)頁的視線追蹤研究[5]。通過對指標(biāo)的篩選，最終構(gòu)建多維度的眼動分析結(jié)構(gòu)。

總之，在MOOC學(xué)習(xí)研究中，眼動分析的指標(biāo)應(yīng)該包括眼動軌跡、回視、注視、眼跳和熱點(diǎn)圖等，通過對指標(biāo)的合理選取以及科學(xué)組合，才能夠精準(zhǔn)、有效地分析學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工過程。

2 眼動分析法在MOOC學(xué)習(xí)中的重要性

自2012年以來，MOOC給世界教育領(lǐng)域帶來全新的風(fēng)貌。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛傳播，各大MOOC平臺迎來前所未有的學(xué)習(xí)者注冊，但MOOC學(xué)習(xí)的低效性、偏低認(rèn)知深度等問題也隨之浮現(xiàn)。鑒于此，基于我國MOOC平臺學(xué)習(xí)分析現(xiàn)狀，提出眼動分析法在MOOC學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，目的在于提高學(xué)習(xí)效度。

目前，主流的MOOC學(xué)習(xí)有效性分析一般采用測驗(yàn)法和教育大數(shù)據(jù)挖掘法，用這兩種方法分析的內(nèi)容包括七種類型：嵌入式問題、單元測試、單元作業(yè)、期中考試、期末考試、論壇參與情況、視頻課程瀏覽狀況。而相比于傳統(tǒng)MOOC平臺的分析評價方法，眼動分析法的優(yōu)勢在于：記錄的數(shù)據(jù)客觀、全面、真實(shí)可靠;全程跟蹤學(xué)習(xí)者的眼動軌跡，數(shù)據(jù)記錄和分析的時效性較強(qiáng);受主觀因素影響較少;分析層次較深;且眼動分析技術(shù)已成熟，眼動分析成本可接受，尤其是可穿戴技術(shù)和VR設(shè)備的價格逐漸降低。

分析方法的科學(xué)依據(jù)? 目前，很多MOOC學(xué)習(xí)的有效性以測驗(yàn)法和教育大數(shù)據(jù)挖掘法為分析手段，分析過程是以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，可能存在研究者主觀因素的影響，最終會降低研究結(jié)果的信度和效度[10]。MOOC學(xué)習(xí)的研究對象是學(xué)習(xí)者，眼動分析法通過記錄的數(shù)據(jù)研究其復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)過程是根據(jù)離散的眼動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化而來，那么研究結(jié)果的客觀性就具有一定的科學(xué)依據(jù)。

分析手段的抗干擾性? 在MOOC學(xué)習(xí)過程中，以傳統(tǒng)的方式分析學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動難度較大，如追蹤學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程受諸多因素的干擾，包括學(xué)習(xí)者觀看視頻的注意力、學(xué)習(xí)環(huán)境的干擾、學(xué)習(xí)興趣多元、學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)模糊、單元測驗(yàn)和考試解答的信度和學(xué)習(xí)交流的自由隨意等。而眼動分析法則不會受到這些因素的干擾，能客觀準(zhǔn)確地記錄大腦對視覺信息的篩選和加工情況，對學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動進(jìn)行真實(shí)記錄，很好地解決了傳統(tǒng)MOOC學(xué)習(xí)分析評價的無關(guān)干擾因素。

增加分析方法的信度? 眼動分析法可深度分析學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動，提高分析信度。在科學(xué)的眼動指標(biāo)組成結(jié)構(gòu)中，眼動數(shù)據(jù)能被客觀地記錄和分析，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動和認(rèn)知深度的分析結(jié)果也會更加客觀。例如，與傳統(tǒng)的分析法對比，從MOOC平臺登錄情況、觀看視頻時間長短、在線長短、試題測驗(yàn)、期中期末考試成績、論壇和信件交流等這些傳統(tǒng)指標(biāo)來分析學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動，一方面受主觀因素影響，導(dǎo)致研究者推斷和分析問題的結(jié)果存在較大差異;另一方面客觀因素上存在“掛機(jī)”、抄襲等干擾評價。而眼動分析方法可以排除主觀上的偏好記錄以及客觀上的“弄虛作假”干擾，提高分析的信度。

3 眼動分析法在MOOC學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

MOOC學(xué)習(xí)是指通過聽講大規(guī)模開放的在線課程獲得知識或技能的過程，是一種個體可以得到持續(xù)變化（知識和技能、方法與過程、情感與價值的改善和升華）的行為方式[9]。該學(xué)習(xí)方式主要包含三個要素：學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)行為。學(xué)習(xí)分析主要包括三個方面：學(xué)習(xí)者特征分析、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析和學(xué)習(xí)行為分析。學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)分析要素研究認(rèn)為，眼動分析法在MOOC學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究應(yīng)該從此三個方面入手，如圖2所示。

學(xué)習(xí)者特征分析? 學(xué)習(xí)者特征分析是因材施教的前提，是教學(xué)過程中的一個重要步驟。MOOC教學(xué)服務(wù)于學(xué)習(xí)者，其教學(xué)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，由學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)有效性和學(xué)習(xí)效果來判定。我國心理學(xué)家認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)可分為知識的學(xué)習(xí)、技能的學(xué)習(xí)和行為規(guī)范的學(xué)習(xí)三類[7]。眼動分析法分析學(xué)習(xí)者特征時，主要分析學(xué)習(xí)者預(yù)備的知識、技能和行為規(guī)范，簡言之，主要分析學(xué)習(xí)者的初始能力，如圖3所示。

從Just和Carpenter提出的眼心假說（Eye-mind hypothesis）可知，眼睛關(guān)注的目標(biāo)指示了該目標(biāo)此刻為最重要的認(rèn)知內(nèi)容，因此可根據(jù)視覺關(guān)注目標(biāo)探究個體認(rèn)知過程，并且這反映的是一個相對可靠、客觀的數(shù)據(jù)源[5-6]。

視覺注意過程主要通過眼動技術(shù)獲得，獲得的眼動數(shù)據(jù)能夠補(bǔ)充行為指標(biāo)的不足，為深入探究信息搜索過程的認(rèn)知加工提供更有效的通道[5]。

在學(xué)習(xí)過程中，研究者可采用學(xué)習(xí)者在課前學(xué)習(xí)和課中學(xué)習(xí)觀看視頻的眼動數(shù)據(jù)，分析他們的初始能力，主要通過注視點(diǎn)和注視時間兩個眼動指標(biāo)來分析學(xué)習(xí)者特征。

學(xué)習(xí)內(nèi)容分析? 學(xué)習(xí)內(nèi)容主要分三類：

一是知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)，主要掌握客觀事物的特征和聯(lián)系，反映對象本身的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn);

二是技能的學(xué)習(xí)，主要為了獲得符合法則要求的活動方式;

三是行為規(guī)范的學(xué)習(xí)，主要是學(xué)習(xí)處理人際關(guān)系、社會關(guān)系以及維持社會秩序的方法和規(guī)則[7]。

眼動分析法分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容時主要是分析學(xué)習(xí)者對知識、技能和行為規(guī)范學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和興趣點(diǎn)。通過眼動儀器記錄學(xué)習(xí)者的注視點(diǎn)、注視時間和瞳孔大小，分析學(xué)習(xí)者對知識點(diǎn)的掌握程度和興趣以及疲勞值等。例如：瞳孔大小變化可以反映認(rèn)知負(fù)荷大小和學(xué)習(xí)難度;注視點(diǎn)和注視時間既反映學(xué)習(xí)難度，又反映學(xué)習(xí)興趣，平均注視時間越長，表示學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料認(rèn)知加工越深，對學(xué)習(xí)內(nèi)容越感興趣等。

學(xué)習(xí)行為分析? 在MOOC學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)行為主要分為三種類型：看視頻、在線測驗(yàn)（在線提問、在線回答、在線考試）、在線互動（師生和生生的在線交流，學(xué)生看帖、發(fā)帖、回帖、提交作業(yè)等）。同時，MOOC是探究協(xié)作式學(xué)習(xí)過程，其學(xué)習(xí)行為層次是從低階認(rèn)知的記憶、理解、應(yīng)用，到高階認(rèn)知的分析、評價和創(chuàng)造，如表2所示。

通過眼動分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，提供個性化、智能化的即時反饋，進(jìn)而幫助學(xué)習(xí)者及時調(diào)整學(xué)習(xí)行為和幫助MOOC制作團(tuán)隊(duì)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容[8]。

根據(jù)心眼假設(shè)，個體“正在看什么”指示了他當(dāng)前“正在思考什么”或者“正在注意什么”[8]。通過眼動指標(biāo)（總注視數(shù)、總注視時間和平均注視時長）分析MOOC的學(xué)習(xí)行為，判定學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為層次。

總注視數(shù)指視覺注視點(diǎn)目標(biāo)的個數(shù)總和?？傋⒁晹?shù)越高，表示該知識點(diǎn)搜索效率越低。

總注視時間指眼睛關(guān)注目標(biāo)的所有注視點(diǎn)持續(xù)時間總和?？傋⒁晻r間也與搜索效率呈負(fù)相關(guān)，但可以反映出知識的難度與投入情況，結(jié)合注視數(shù)可分析該學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知深度。

平均注視時間指被試視覺搜索過程中落在學(xué)習(xí)平臺某區(qū)域內(nèi)的所有注視點(diǎn)的持續(xù)時間均值。平均注視時長與個體學(xué)習(xí)過程中所需的加工深度呈正相關(guān)，即平均注視時間越長，學(xué)習(xí)者的加工深度越高[5-6]。

學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程是學(xué)習(xí)行為的總和，眼動分析法對每一個學(xué)習(xí)行為的分析最終反映出MOOC學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工過程。

4 結(jié)語

眼動分析法是多種認(rèn)知通道中評價MOOC學(xué)習(xí)有效性的一種科學(xué)方法的補(bǔ)充，是分析MOOC學(xué)習(xí)者特征、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)行為的一種嘗試。理清眼動分析法的起源、研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及主要的眼動分析指標(biāo)，闡明眼動分析法在MOOC學(xué)習(xí)分析中的重要性，對于解決當(dāng)前MOOC學(xué)習(xí)的淺層次、低認(rèn)知深度等問題有重要的借鑒意義。研究基于眼動分析法的MOOC學(xué)習(xí)分析模型，著眼于模型的細(xì)化和量化，展望眼動分析技術(shù)在教育信息化潮流中隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而更加深入地與未來MOOC學(xué)習(xí)的融合，并期待其他領(lǐng)域的探索研究?！?/p>

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