眼動技術在學科教育領域中的研究述評

王曉敏　劉飛遷　周鐵民

【摘要】眼球的運動能夠直觀地反映出視覺信息處理時的認知加工過程，恰恰眼動技術能夠全面地記錄這一過程。隨著眼動技術的廣泛應用，越來越多的研究者將眼動技術應用于教育領域，特別是學科教育的研究，旨在促進教育朝著更加合理優化的方向發展。本文從基礎學科教育入手，對國內教育領域的眼動研究進行述評，為學科教育提供合理建議，以促進學科教育蓬勃發展，完善學校教育體系。

【關鍵詞】眼動技術;學科教育;基礎學科

眼動技術應用于教育領域始于19世紀末法國學者Lamare等人進行的閱讀眼動研究。沈有乾與Miles分別于1925年和1927年對中文閱讀進行的初步眼動研究，開拓了教育領域中文閱讀這一新的眼動研究方向，為眼動研究擴展到學科教育領域打下了基礎，有利于我們認識學習過程中學生的認知活動，科學地指導教學活動。

一、眼動技術在學科教育領域中的應用

（一）語文學科教育的眼動研究

作為學科教育的基礎，語文教學必須重點關注學生的閱讀能力。對不同年級學生閱讀的眼動研究發現，閱讀知覺廣度隨著年級的升高逐漸增大。閱讀知覺廣度在小學階段初步發展，到中學階段、大學階段逐步增大并最終保持在大約注視點左側1～2個漢字到右側2～3個漢字的范圍。而材料難度、工作記憶容量以及書寫系統等因素都會影響閱讀知覺廣度。具備較高工作記憶容量的讀者，閱讀則更高效。排版方式及閱讀方向的不同導致讀者閱讀知覺廣度不同。因此，要遵循學生閱讀知覺廣度發展規律，選擇難度適中、排版方式符合學生閱讀習慣的閱讀材料。同時，引導閱讀能力低的學生加強閱讀訓練，逐步提升閱讀能力。

快速閱讀和詞塊切分能有效節省閱讀時間、提高閱讀速度，一定程度上能促進句子閱讀。小學生在預視中只獲得字形信息，而大學生既獲得了字形信息又獲得了語音信息，即語音預視效益的獲得要以一定的閱讀技能為基礎。因此，要想訓練學生的快速閱讀能力，就不要在每個字詞上做過多停留，但可適當回視未理解或理解錯誤的篇章。引導學生對篇幅較大的篇章進行詞切分之后再閱讀，在保證學生閱讀速度的同時，促進其對篇章的理解。

（二）數學學科教育的眼動研究

眼動技術主要應用在解答應用題和平面幾何題的研究中。對解決平面幾何問題添加輔助線的過程研究發現，因大學生掌握了豐富的數學知識，在形成幾何問題的正確表征方面比中學生更容易一些。在解答應用題時，數學成績優異的學生會先對“關系詞”進行表征，理解變量關系后，再運用“數字”解答題目;而數學成績較差的學生則過多關注“數字”，未充分理解變量關系就解答應用題。解答一致性不同的比較應用題時，低年級學生要將題目中描述不一致的內容轉換為一致描述之后才能正確解答。因此，要訓練學生根據“關系詞”理解變量間關系的能力，判斷題干描述與問題是否一致，再根據“關系詞”選擇合適的解答方法。

若出現學生不熟悉的問題情景或者干擾因素，其解題效率便會降低。因此，要通過訓練學生解題時的投入程度、信息加工深度減少不確定因素對解題效率的影響。要強化學生對數學基礎概念的理解，重視數學語言理解與思維訓練，使學生在充分理解題意的基礎上正確解答題目。

（三）英語學科教育的眼動研究

語篇閱讀是英語學習的重中之重，運用眼動技術記錄分析英語語篇閱讀時的眼動指標發現，小學五年級學生英語閱讀知覺廣度為注視點右側5～8個字符空間，在相應語境中，學生對短語動詞的語義加工更有優勢，即語境效應。學生對文化語境的熟悉度會影響學生的閱讀成績，學生在加工不熟悉文化語境下的材料時難度更大，成績更差。因此，教師要充分考慮到小學生的閱讀知覺廣度，對其進行合理的快速閱讀訓練，同時為學生創設單詞短語相應的語境，讓學生更多地掌握詞、句的生僻意義，對比英、漢語言環境下不同概念的語義，讓學生在熟悉的語境中進行理解學習，提高英語學習效率的同時，提升英語學習的興趣以及對英語文化背景的了解。

對大學生解答英語閱讀理解題目的研究發現，大學生解答細節題用時最少、成績最好，推論題次之，而主旨大意題閱讀時間最長且正確率最低，原因在于解答主旨題時需要將現有材料與已有知識經驗建立聯結后進行綜合歸納，而歸納的結果是建立在個人主觀理解的基礎之上。因此，要督促學生掌握大量詞匯和扎實的語法基礎，掌握快速閱讀技巧和遷移技巧，將已有的英語基礎知識快速地遷移到相應的材料中去，促使學生將舊知識與新知識建立聯結，這樣便于學生抓住文章主旨，從而了解文章大意。

（四）其他學科教育的眼動研究

良好的空間感知與思維能力是學好地理的基礎和關鍵，這主要體現在讀圖能力上。研究發現，地理基礎知識掌握程度決定了地理空間問題的解決水平，因此教師要著重引導學生夯實地理基礎知識，為更高效地解決地理問題打下基礎。同時，注重讀圖基本技能訓練，地理讀圖時要抓住地圖要素，綜合判斷信息，快速找到特征點，使圖形信息與頭腦中已有的地理知識快速整合，這樣便能較好地進行空間維度轉換和空間形態想象，更高效地解決問題。

識讀樂譜是學習音樂的必要基礎。研究發現，專家對樂譜信息提取的速度明顯優于新手，新手視讀多聲部材料時，會出現更多垂直眼跳。這啟示我們在音樂學習時，要減少視讀單音時間;增加眼跳幅度，提高視讀廣度;加強垂直眼跳，提高縱向識譜能力。

二、眼動技術在學科教育領域中的研究展望

眼動技術應用于學科教育領域的研究成果，能夠為學生學習和教師教學提供科學的理論依據和方法引導，有利于師生共同進步，使學校教育達到雙贏的效果。但當前研究眼動指標的選擇還存在一些不合理之處，如，眼動指標的可選擇性較小，解釋指標所反映的認知心理問題時沒有統一標準。因此，要根據研究內容盡可能選擇最能反映學習過程的眼動指標來分析認知心理過程成為日后眼動研究注重的問題。

隨著科技的進步，未來教育領域的眼動研究將會與功能性核磁共振、事件相關電位等高端精密儀器相結合，因此，我們要深入探討學習認知過程的神經生理機制，更加清晰地認識教學過程中學生的認知加工活動，認識學習過程的本質和機制，從而更好地指導學生學習和教師教學。

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（作者單位：沈陽師范大學教育科學學院）