[论文解读] Current Trends in the Use of Eye Tracking in Mathematics Education Research: A PME Survey

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

Gaze Tracking and Assistive Technology参考文献 25被引用 10

一句话总结

本文通过分析过去十年在PME会议上的发表文献，回顾了眼动追踪（ET）在数学教育研究（MER）中的应用。研究发现ET应用兴趣持续增长，设备技术不断演进，分析方法日益多样化，揭示了MER中眼动追踪研究的当前趋势与未来研究方向。

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.

研究动机与目标

• 映射过去十年中眼动追踪（ET）在数学教育研究（MER）中应用的演变过程。
• 分析在PME会议上展示的MER研究中所采用的ET设备类型与分析方法。
• 识别MER领域内ET研究中出现的新趋势与方法论转变。
• 通过整合现有实践并指出MER中ET应用的空白，为未来研究奠定基础。
• 支持研究人员为数学教育研究选择合适的ET工具与分析方法。

提出的方法

• 系统性回顾2009至2018年国际数学教育心理学会（PME）会议论文集中的同行评审论文。
• 根据研究重点、所用ET设备类型（如基于屏幕的与可穿戴设备）以及分析技术（如注视持续时间、扫视路径、热力图）对研究进行分类。
• 对方法论选择进行定性与定量综合分析，包括数据收集协议与分析框架。
• 识别研究设计中的重复主题，如任务类型（如问题解决、文本理解）、参与者特征以及研究情境（如课堂与实验室环境）。
• 运用主题分析法解读ET应用趋势，包括技术采纳的变化与分析复杂度的提升。
• 计划每年更新，以反映新的PME会议出版物及MER领域中ET应用的演变趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 过去十年中，眼动追踪在数学教育研究中的应用如何演变？
• RQ2 在MER研究中，最常使用的ET设备类型是什么？其随时间如何变化？
• RQ3 基于ET的MER研究中，主要的数据分析方法有哪些？这些方法如何演变？
• RQ4 ET研究在数学教育中常见的研究情境与任务类型是什么？
• RQ5 眼动追踪在数学教育研究中，新兴的方法论趋势与潜在未来方向是什么？

主要发现

• 过去十年间，数学教育研究领域对眼动追踪的兴趣显著增长，PME会议上发表文献数量持续上升可证明这一点。
• 基于屏幕的ET设备是最常用的设备类型，近年来逐步向更高精度与便携式系统发展。
• 注视持续时间、注视次数与扫视路径分析等方法被广泛使用，同时高级技术如热力图与显著性建模的采用率也在上升。
• 研究主要聚焦于数学问题解决与文本理解任务，多在受控的实验室环境中进行。
• 一个显著趋势是将ET与其他数据源（如口头报告、视频记录）结合，以增强结果的可解释性。
• 尽管ET应用日益广泛，但方法论多样性与分析实践缺乏标准化仍是该领域面临的主要挑战。