Выявление особенностей процесса оценивания учебных работ по глазодвигательным реакциям у преподавателей

Резюме

В основе реализации педагогической деятельности преподавателем заложено постоянное решение множества задач. Одна из значимых - оценка преподавателем результатов обучения. Присутствие в процессе обучения лица, принимающего решение, вносит в процесс формирования и выбора рациональных решений элемент субъективизма. В связи с этим стоит проблема снижения субъективизма в принятии оценочных решений преподавателем путем выявления и учета психологических факторов, влияющих на этот процесс. В исследовании предпринята попытка выявить особенности процесса решения оценочных задач по глазодвигательным реакциям у преподавателей вузов. В результате исследования процесса решения оценочных задач по глазодвигательным реакциям у преподавателей установлено, что стратегия просмотра письменных работ студентов в процессе решения оценочных задач определяется когнитивной установкой.

Ключевые слова:процесс решения оценочных задач, глазодвигательные реакции,когнитивная установка

Медицинское образование и профессиональное развитие. 2018. № 3. С. 65-74. doi: 10.2441 1/2220-8453-2018-13002

В условиях модернизации современной системы профессионального образования деятельность преподавателей осуществляется в режиме многозадачности, обусловленной, с одной стороны, требованиями внедряемых новых образовательных стандартов, системы непрерывного образования, а также, с другой стороны, возможностью и необходимостью применения инновационных образовательных технологий. Педагогическая деятельность связана с высоким уровнем психической активности, реализующейся в построении сложных логических умозаключений, создании согласованных между собой логических моделей, принятии обоснованных решений о согласии с каким-либо суждением, отклонении его или временном отложении его рассмотрения. Психическая активность преподавателей в профессиональной деятельности преимущественно направлена на решение когнитивных задач. Когнитивные задачи представляют собой определенные целевые установки в решении тех или иных проблемных ситуаций. Процесс решения когнитивных задач характеризуется формированием первоначальных представлений, уточнений, дополнений, конкретизации, систематизации, дифференциации и обобщения знаний (информации). Когнитивные задачи подразделяются на эмпирические, теоретические, конструктивные, логические и оценочные. Оценочные когнитивные задачи в преподавательской деятельности имеют особое значение. Решение оценочной когнитивной задачи представляет собой целостный мотивированный целенаправленный процесс установления соответствия качества знаний, умений и навыков обучающихся предъявляемым требованиям. Успешность решения оценочных задач определяется когнитивными функциями субъекта, в первую очередь функциями внимания и восприятия.

Внимание - это процесс, глубоко исследованный в психологии, и в частности в психофизиологии, широко представленный в современных научных работах. Основа и развитие представлений о внимании связаны с популярными работами М.И. Познера, Ф. Розенблатта, Дж. Ризолатти и ряда других известных ученых [1]. Основные представления о внимании отражены в зрительно-глазодвигательной теории внимания Дж. Ризолатти. Для оценки распределения внимания при просмотре изображений используются технологии регистрации движений глаз.

Исследования, посвященные взаимосвязи когнитивных процессов и движения глаз, традиционно связывают точку взора с фокусом внимания [2]. Обычно люди фокусируют внимание на тех объектах, которые несут для них важную (интересную) информацию. Есть объекты, которые всегда привлекают повышенное внимание. В правильно созданной рекламе такими объектами становятся бренд и товарное предложение. Оказывается, что длительность позиционирования взгляда на объектах достоверно связана с вероятностью выбора и является, таким образом, его маркером [3]. Технологии наблюдения за движениями глаз позволяют выявить внутреннюю структуру акта восприятия человеком зрительной сцены (на какие элементы сцены он посмотрел ранее, на какие - позднее, что осталось в периферической области зрения) и время фиксации внимания на каждом из наблюдаемых объектов [4]. Наиболее информативными оказываются показатели, получаемые путем анализа соотношений зрительных событий при просмотре изображений - параметров фиксаций и саккад.

Метод исследования глазодвигательных реакций весьма популярен и используется многими компаниями в своих целях, таких как исследования поведения потребительской аудитории, особенностей навигации на сайтах или на панели управления какого-либо устройства, направления взора при рассматривании лиц и т.д. Часто основным инструментом анализа служит качественная оценка, основанная на визуальном представлении карт движения взгляда при сканировании изображений. Такой подход отличается значительной формальностью и не раскрывает механизмов распределения внимания детально. Метод оценки глазодвигательных реакций на основе параметров движений глаз используется для оценки восприятия аудиовизуального контента при просмотре фильмов, рекламы, навигации сайтов и пр. [5].

Существует ряд методов, использующих для оценки параметров распределения внимания показатели ЭЭГ-активности, однако надо учитывать, что электроэнцефалограмма значимо отражает активацию и деактивацию определенных структур головного мозга при простом открывании и закрывании глаз, когда взгляд может быть не направлен на какой-либо интересующий исследователя объект [6].

Треки взгляда информативны при анализе когнитивных процессов, в частности для выявления зон интереса. Еще с середины ХХ в., когда было проведено уже ставшее классическим исследование рассматривания изображений при получении разных инструкций [7], была установлена взаимосвязь зрительной задачи и паттернов разглядывания объекта.

В экспериментах используются современные бесконтактные программно-аппаратные комплексы исследования глазодвигательных реакций. Ряд программноаппаратных комплексов может работать с предъявлением стимулов не только на стандартном мониторе, но и на экране телевизора, а также на проекционном экране большого размера. Примером подходящего для нейромаркетинговых исследований программно-аппаратного комплекса может быть вариант бесконтактного устройства с частотой регистрации 250 Гц и выше, возможностью предъявления статических и видеоизображений и инструментами выгрузки как параметров фиксаций и саккад, так и исходных координат взора респондента.

Зачастую компании, использующие программно-аппаратные комплексы исследования глазодвигательных реакций в своих исследованиях, применяют самые простые и наглядные методы, позволяющие оперативно обработать и наглядно продемонстрировать то, каким образом респондент рассматривал предъявляемые ему стимулы. Уже традиционным инструментом для этого стало построение тепловых карт [8], отображающих разными цветами длительность позиционирования взгляда на просмотренных участках изображения. Обычно при этом синими цветами обозначают области, на которых взгляд задерживался самое короткое время, а красными, наоборот, участки, привлекшие взгляд дольше всего. Однако подобный подход дает лишь поверхностную оценку восприятия ключевой информации, содержащейся в изображении или в видеоряде, не давая исчерпывающего ответа на то, каким образом распределялось внимание при просмотре и как от порядка привлечения взгляда к тому или иному участку изображения изменялись параметры движений глаз и глазодвигательные паттерны сканирования изображения.

В основе реализации педагогической деятельности преподавателем заложено постоянное решение множества вопросов, задач и проблем. Выработка и принятие решения относятся к информационным процессам, связанным с переработкой преподавателем информации об окружающей среде, состоянии обучающегося, накопленном опыте и знаниях, которые заканчиваются волевым, творческим действием лица, принимающего решение (ЛПР), - принятием решения. Присутствие в процессе обучения субъекта-ЛПР вносит в процесс формирования и выбора рациональных решений обогащенный применением объективных педагогических методов элемент субъективизма. Понимание субъективной природы решений способствует поиску путей обогащения возможностей и способностей ЛПР. К этому привлекаются идеальные и экспертные модели и методы, позволяющие достичь в решении оптимального сочетания субъективного и объективного.

Принятие решения характеризуется следующей ситуацией:

■ наличием проблемы/цели, которую необходимо решить/достичь;

■ наличием участников процесса принятия решения, несущих ответственность за принятое решение;

■ наличием альтернатив выбора линий поведения. Если выбора нет, то решения не требуется, и предопределенные действия могут быть выполнены автоматически;

■ риском и неопределенностью использования различных альтернатив, с которыми связана вероятность достижения цели. Риск и неопределенность - частые, но не обязательные черты ситуации принятия решения;

■ ограничением показателей, которыми описывается альтернатива, один из вариантов решения. Наличие ограничений, как правило, затрудняет достижение поставленной цели.

Выявление всех элементов ситуации должно предшествовать непосредственному принятию решения.

Процесс принятия решения - это уникальное многоплановое явление с присущими ему закономерностями и особенностями. Во-первых, это информационный процесс, связанный с переработкой информации преподавателем. ЛПР на основе знания основных закономерностей функционирования обучающегося, анализа и оценки информации об окружающей среде, состоянии обучающегося и своего предшествующего опыта вырабатывает новую информацию в виде решения. Во-вторых, это волевое, творческое действие ЛПР, которое завершает психологический процесс отражения им действительности, где доводы находятся на одном уровне с эмоциями, а логика - с интуицией.

Рациональное решение зависит от накопленного ЛПР опыта и обосновывается объективным анализом с применением количественных и качественных педагогических методов. При этом в описании вариантов решения используется структурированное множество показателей, а для выбора оптимального решения - набор критериев.

Цель работы: выявление особенностей процесса решения оценочных задач по глазодвигательным реакциям у преподавателей высшей школы.

Объект исследования: глазодвигательные реакции у преподавателей высшей школы.

Предмет исследования: глазодвигательные реакции у преподавателей высшей школы в процессе решения оценочных задач.

Организация исследования

Экспериментальное исследование проводилось в 3 этапа.

На 1-м этапе испытуемому индивидуально на жидкокристаллическом мониторе предъявлялись отсканированные изображения письменных работ студентов с высокой и низкой академической успеваемостью (формат jpeg; разрешение 600x580; длительность предъявления - 30 с). Перед просмотром снимков испытуемые получали следующую инструкцию: "Вам последовательно будут предъявлены 6 отсканированных изображений письменной работы студента с низкой успеваемостью, а после 6 отсканированных изображений письменной работы студента с высокой успеваемостью. На изучение одного изображения у вас будет ограниченное время. Ваша задача - изучить представленный материал и оценить его полноту и достоверность" (рис. 1).

На 2-м этапе испытуемые отвечали на ряд вопросов касательно предъявленных изображений.

■ Работу какого студента вы оцениваете выше? Почему?

■ По каким критериям вы оценивали качество письменной работы?

■ Работа какого студента занимала у вас больше времени для оценки?

На 3-м этапе проводились анализ показателей глазодвигательных реакций и их соотнесение с обратной связью от испытуемых.

Движения глаз регистрировали монокулярно с помощью программно-аппаратного комплекса исследования глазодвигательных реакций с частотой 60 Гц. Для съемки использовали инфракрасную подсветку. Определение координат центра зрачка и перевод координат матрицы программно-аппаратного комплекса в координаты экрана осуществлялся с помощью оригинального программного обеспечения. Основной компонент комплекса - окулограф - обрабатывает высокочастотный сигнал с видеокамеры, ведущей съемку глаза в инфракрасном диапазоне; затем, производя вычисления координат взора на основании позиций центра зрачка и первого образа Пуркинье, окулограф передает их по компьютерной сети в контролирующую программу. В качестве результирующих данных использовались число фиксаций и время отдельной фиксации, а также карта фиксаций и карта прозрачности (opacitymap). Изображения предъявлялись на экране монитора с диагональю 23" (с разрешением 1920x1080 пикселей) на расстоянии 60 см от глаз испытуемых, занимая при этом 47° по горизонтали и 26° по вертикали их зрительного поля. В экспериментах голову испытуемых нежестко фиксировали с помощью подголовника кресла. Время предъявления одного снимка составляло 30 с.

Результаты и обсуждение

Материал и методы

В эксперименте приняли участие 129 испытуемых. Из эксперимента были исключены испытуемые, использующие оптические приборы для коррекции зрения.

Было проанализировано число фиксаций взора во время просмотра снимков, доля просмотренного текста от общего объема предъявляемого на снимке текста письменной работы студента (преподаватель за 30 с охватывал взором не все 100% текста; в область внимания попадал определенный процент) и стратегии просмотра.

Достоверно установлено, что при просматривании письменных работ студентов с низкой академической успеваемостью преподаватели в условиях ограниченности времени старались охватить как можно больший объем написанного текста. При просматривании работ студентов с высокой академической успеваемостью показатели среднего числа фиксаций взора (р=0,039) и объема просмотренного текста (р=0,026) значимо ниже (см. таблицу).

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что стратегии просмотра письменных работ студентов в процессе принятия оценочных когнитивных решений преподавателями высшей школы определяются когнитивными установками, так как по условиям эксперимента преподаватель знал, работу какого студента (с высокой или низкой академической успеваемостью)он просматривает.

В результате были выделены 2 основных типа стратегий просмотра: тотальная и стратегия ключевых слов.

Тотальная стратегия. Характеризуется постепенным последовательным изучением всего снимка с фиксациями на интересующих зонах. В область зрительного внимания попадает максимальное количество текста работы студента. Характерна для 44% испытуемых. Преобладает при просматривании письменных работ студентов с низкой академической успеваемостью.

Стратегия ключевых слов. Характеризуется фиксациями на тех точках текста, которые испытуемые определяет для себя как ключевые для оценивания работы. При данной стратегии игнорируется большая часть работы, которая является лишь дополнением к ключевым точкам. Данная стратегия характерна для 56% испытуемых. Преобладает при просматривании письменных работ студентов с высокой академической успеваемостью (рис. 2).

На основании полученных результатов также выстраивались карты прозрачности, отражающие попадающие в поле внимания части письменной работы студентов (рис. 3).

В результате анализа полученных в ходе исследования карт прозрачности установлено, что объем прозрачных диапазонов выше при просмотре письменных работ студентов с низкой академической успеваемостью, при этом у преподавателя-ЛПР доминирует тотальная стратегия просмотра. При просмотре письменных работ студентов с высокой академической успеваемостью карты прозрачности характеризуются дискретностью зон фиксации взора, в совокупности составляющих меньший объем прозрачных диапазонов. Построение дискретных карт прозрачности осуществляется с использованием стратегии просмотра по ключевым точкам. Следует также отметить, что вне зависимости от того, какие работы студентов просматривают преподаватели (с высокой или низкой академической успеваемостью), а также вне зависимости от используемых стратегий просмотра прозрачные зоны фиксации взора сфокусированы на фрагментах текста, написанного четким и разборчивым почерком. Фрагменты текста, содержащие исправления или имеющие нечеткое, неразборчивое написание букв, попадают в теневые зоны карт прозрачности.

Таким образом, в результате исследования процесса решения оценочных задач по глазодвигательным реакциям у преподавателей высшей школы установлено, что стратегия просмотра письменных работ студентов в процессе решения оценочных задач определяется когнитивной установкой. При просматривании работ студентов с высокой академической успеваемостью преобладает стратегия ключевых точек, характеризующаяся сгруппированностью зон фокусировки взора на отдельных фрагментах текста, меньшим числом фиксаций взора и объемом просмотренного текста. При просмотре работ студентов с низкой академической успеваемостью преобладают тотальные стратегии: преподаватель пытается охватить как можно больший объем письменной работы студента.

Конфлит интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. Posner M.I., Driver J. The neurobiology of selective attention // Curr. Opin. Neurobiol. 1992. Vol. 2, N 2. P. 165-169.

2. Jenkin M., Harris L. Vision and Attention. Springer Science and Business Media, 2001.

3. Glaholt M.G., Wu M.C., Reingold E.M. Predicting preference from fixations // PsychNology J. 2009. Vol. 7, N 2. P. 141-158.

4. Jones C.M. et al. An eyetracker study of the hapticcuing of visual attention // Euro Haptics Conference, 2007 and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems. World Haptics 2007. Second Joint. IEEE, 2007. P. 557-558.

5. Анисимов В.Н., Королёва М.В., Галкина Н.В. Нейромаркетинговое исследование моделирования аудиовизуальной рекламы // Нейронауки и благополучие общества: технологические, экономические, биомедицинские и гуманитарные аспекты : сборник материалов конференции. М., 2015. С. 18-19.

6. Barry R.J. et al. EEG differences between eyes-closed and eyes-open resting conditions // Clin. Neurophysiol. 2007. Vol. 118, N 12. P. 2765-2773.

7. Ярбус А.Л. Восприятие неподвижного сетчаточного изображения // Биофизика. 1956. №. 5. С. 74-81.

8. Špakov O., Miniotas D. Visualization of eye gaze data using heat maps // Elektronika Elektrotechnika. 2015. Vol. 74, N 2. P. 55-58.

References

1. Posner M.I., Driver J. The neurobiology of selective attention. Curr Opin Neurobiol. 1992; 2 (2): 165-9.

2. Jenkin M., Harris L. Vision and Attention. Springer Science and Business Media, 2001.

3. Glaholt M.G., Wu M.C., Reingold E.M. Predicting preference from fixations. PsychNology J. 2009; 7 (2): 141-58.

4. Jones C.M., et al. An eyetracker study of the hapticcuing of visual attention. In: Euro Haptics Conference, 2007 and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems. World Haptics 2007. Second Joint. IEEE, 2007: 557-8.

5. Anisimov V.N., Koroleva M.V., Galkina N.V. Neuromarketing research of audiovisual advertising modeling. In: Neyronauki i blagopolochie obschestva: tekhnologicheskie, ekonomicheskie, biomedicinskie i gumanitarnie aspekty [Neuroscience and Social Welfare: Technological, Economic, Biomedical and Humanitarian aspects: Conference Proceedings]. Moscow, 2015: P. 18-9. (in Russian)

6. Barry R.J., et al. EEG differences between eyes-closed and eyes-open resting conditions. Clin Neurophysiol. 2007; 118 (12): 2765-73.

7. Yarbus A.L. The perception of a stationary retinal image. Biofizika [Biophysics]. 1956; (5): 74-81. (in Russian)

8. Špakov O., Miniotas D. Visualization of eye gaze data using heat maps. Elektronika Elektrotechnika. 2015; 74 (2): 55-8.