[논문 리뷰] Current Trends in the Use of Eye Tracking in Mathematics Education Research: A PME Survey

Achim J. Lilienthal, Maike Schindler|arXiv (Cornell University)|2019. 04. 26.

Gaze Tracking and Assistive Technology참고 문헌 25인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 지난 10년간 수학교육연구(MER) 분야에서 눈동자 추적(ET) 기술의 사용을 PME 국제학회 발표 논문들을 바탕으로 검토한다. ET에 대한 관심 증가, 기기의 발전, 다양한 분석 방법의 도입을 확인하며, MER 분야에서 눈동자 추적 기법을 활용한 현재의 추세와 향후 연구 방향에 대한 통찰을 제공한다.

ABSTRACT

Eye tracking (ET) is a research method that receives growing interest in mathematics education research (MER). This paper aims to give a literature overview, specifically focusing on the evolution of interest in this technology, ET equipment, and analysis methods used in mathematics education. To capture the current state, we focus on papers published in the proceedings of PME, one of the primary conferences dedicated to MER, of the last ten years. We identify trends in interest, methodology, and methods of analysis that are used in the community, and discuss possible future developments.

연구 동기 및 목표

• 지난 10년간 수학교육연구(MER) 분야에서 눈동자 추적(ET) 기술의 사용이 어떻게 변화해왔는지 맵핑하기.
• PME 학회에서 발표된 MER 연구에서 사용된 ET 기기 유형과 분석 방법을 분석하기.
• MER 공동체 내 ET 연구에서 나타나는 새로운 추세와 방법론적 전환점 파악하기.
• 현재의 실천 방식을 종합하고 ET 적용의 격차를 부각시켜 향후 연구의 기초를 마련하기.
• 수학교육 연구자들이 적절한 ET 도구와 분석 접근법을 선택할 수 있도록 지원하기.

제안 방법

• 2009년부터 2018년까지 국제수학교육심리학그룹(PME) 학회 발표록에 게재된 동료심사 논문을 대상으로 체계적 문헌 검토 수행.
• 연구 초점, 사용된 ET 기기 유형(예: 스크린 기반 vs. 웨어러블), 분석 기법(예: 정지 지속 시간, 스캔패스, 히트맵)에 따라 연구를 분류.
• 데이터 수집 프rotocol와 분석 프레임워크를 포함한 방법론적 선택 사항에 대한 정성적 및 정량적 통합 분석.
• 과제 유형(예: 문제 해결, 텍스트 이해), 참가자 특성, 연구 환경(예: 교실 vs. 실험실) 등의 연구 설계 공통 주제 식별.
• 주제 분석을 통해 눈동자 추적 기술의 도입 변화와 분석 기법의 정교함 향상 추세를 해석.
• 매년 새로운 PME 학회 논문 발표 내용과 함께 업데이트하여 MER 분야 내 ET 사용 추세의 변화를 반영할 계획.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지난 10년간 수학교육연구 분야에서 눈동자 추적(ET)의 사용은 어떻게 변화해왔는가?
• RQ2 MER 연구에서 가장 흔하게 사용되는 눈동자 추적 기기 유형은 무엇이며, 시간이 지남에 따라 어떻게 변화해왔는가?
• RQ3 ET 기반의 MER 연구에서 지배적인 데이터 분석 방법은 무엇이며, 그 방법은 어떻게 진화해왔는가?
• RQ4 수학교육 분야의 ET 연구에서 가장 흔한 연구 환경와 과제 유형은 무엇인가?
• RQ5 수학교육 분야에서 눈동자 추적 연구의 새로운 방법론적 추세와 잠재적 향후 방향은 무엇인가?

주요 결과

• 지난 10년간 수학교육연구 분야에서 눈동자 추적 기술에 대한 관심이 크게 증가했으며, 이는 PME 학회에서의 발표 논문 수 증가를 통해 뚜렷하게 드러난다.
• 스クリ린 기반 눈동자 추적기기가 가장 널리 사용되고 있으며, 최근에는 더 높은 정밀도와 이동성 향상을 갖춘 기기로의 전환 경향이 있다.
• 정지 지속 시간, 정지 횟수, 스캔패스 분석과 같은 분석 방법이 널리 사용되고 있으며, 히트맵 및 시각적 주목 모델링과 같은 고급 기법의 도입도 증가하고 있다.
• 연구는 주로 문제 해결 과제와 수학적 텍스트 이해에 집중하며, 대부분 통제된 실험실 환경에서 수행된다.
• ET를 다른 데이터 원천(예: 생각을 말하기, 영상 기록)과 통합하여 해석 가능성을 높이는 경향이 두드러진다.
• 다양한 사용 증가에도 불구하고, 방법론적 다양성과 분석 관행의 표준화 부족은 여전히 분야 내 주요 과제로 남아 있다.