思考過程の可視化による物理の多様表現の困難と克服－CBTでの新たな表現を踏まえて

通过思维过程可视化克服表达不同物理的困难——基于CBT的新表达

基本信息

批准号：
21K02890
负责人：
興治文子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

学生が物理概念を理解する上での動画分析やシミュレーションの有効性、物理学の多様表現による理解の困難に関する調査は引き続き行ったが、視線追尾装置を用いて思考を可視化する調査には至らなかった。その理由としては、被験者が問題解法の際に単にモニターを見るだけでなく、書き込んだり操作できるような状況で調査を行うことを計画していたが、現在の実験装置では被験者の姿勢が悪い場合に視線のデータが取れないという技術的な問題が発生しており、すぐに改善できなかった。そこで、今年は被験者がモニターを見るだけの実験方法に変更し、文章構成の違いや図があることによる科学概念理解の有効性について検討を行うことにした。文章構成については、先行研究において反駁文で提示された群は、通常の文章で提示された群よりも読む時間が短く、事前事後調査においても概念理解に有効であることが明らかとなっている。この研究について、先行研究とは調査方法を変え、文章全体がコンピュータの画面に提示される状況にして、被験者がどのように文章を読んでいるのかを視線追尾装置を用いた研究を行った。被験者数は約20名である。群による違いよりも個人差の方が大きい状況ではあるが、読む時間や概念理解の有効性についてはおおむね先行研究と似た傾向がみられた。視線追尾装置を用いた研究を行ったことにより、反駁文で提示された群は通常文が与えられた群と比較して、反駁文を含む段落を読む速さが早いことが明らかとなった。これは、文章の要点が明示されているからだと考えられる。一方で、文章を読みなおしたり、内容理解のために図をどの程度参照するのか、いつ図を参照するのかについては、明確な結論を得ることができなかった。

尽管我们继续研究视频分析和模拟在帮助学生理解物理概念方面的有效性，以及由于物理表示的不同而导致的理解困难，但我们无法使用眼动追踪设备进行可视化思维的研究。这样做的原因是，我们原计划在受试者不仅可以看显示器，还可以在解决问题时书写和操作的情况下进行调查，但以目前的实验设备，受试者的姿势可能很差。是一个无法收集注视数据的技术问题，并且无法立即修复。因此，今年我们决定将实验方法改为受试者只看显示器，并检验不同句子结构和图表在理解科学概念方面的有效性。关于句子结构，在之前的研究中，提出反驳句的组比给出常规句的组花费的时间更少，而且事前调查也表明它对于概念理解是有效的。在这项研究中，我们改变了之前研究的研究方法，并使用眼球追踪设备通过在计算机屏幕上呈现整个文本来检查受试者如何阅读文本。受试者人数约为20人。尽管个体差异大于群体差异，但阅读时间和概念理解有效性的趋势与之前的研究总体相似。一项使用眼球追踪设备的研究表明，提出反驳句子的小组比提出常规句子的小组阅读包含反驳句子的段落更快。这可能是因为文本的要点说得很清楚。另一方面，对于学生应该在多大程度上重读文本或参考图形来理解内容，以及何时参考图形，还没有得出明确的结论。