시선추적 기법을 활용한 초등학생의 공간감각 관련 문제해결 과정 분석 = An Analysis of Elementary School Students’ Problem Solving Processes Related to Spatial Sense Using an Eye-Tracking Method

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to analyze the difference in eye-fixation and eye-movement during problem solving processes related to spatial sense between the higher spatial sense group and the lower spatial sense group using an eye-tracker. The subjects of this study included 10% higher spatial sense group (n=16) and 10% lower spatial sense group (n=17) out of 152 fifth graders of H Elementary School in Seoul. The subjects were asked to solve six problems presented on the computer monitor. Three of the problems were related to nets and the remaining three were related to building blocks. First, we recorded and analyzed the students’ problem solving processes using an eye-tracker, and then conducted interviews. The results of the analysis revealed significant differences in problem solving processes related to nets and building blocks between the higher group and the lower group. Based on the results, we induced a few didactical implications for encouraging elementary students’ abilities on problem solving related spatial sense.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 시선추적 기법을 활용하여 공간감각 상위집단과 하위집단이 공간감각 관련 문제해결 과정에서 보이는 시선고정과 시선이동의 차이를 분석하고, 이를 통해 공간감각 관련 문제해결 지도 방안에 대한 시사점을 얻는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 서울 H초등학교 5학년 학생 152명을 대상으로 공간감각 검사를 실시한 후 상위 10%, 하위 10%, 총 33명의 동의를 구해 전개도 및 쌓기나무 관련 문제의 안구운동실험과 사후면담을 실시하였다. 연구 결과, 공간감각 상위집단은 시선을 정답영역에 고정하는 비율이 높고 짧은 응시를 통해 시각적 정보를 처리하는 반면, 공간감각 하위집단은 시선이 텍스트, 그림, 정답, 오답 영역에 분산되었으며 반복적 회귀와 도약의 특징을 보였다. 연구 결과에 기초하여 공간감각 향상을 위한 프로그램 개발의 필요성과 공간감각 하위집단의 문제해결 전략 지도 및 교정을 위한 참고 자료로서의 활용 가능성을 제안하였다.

참고문헌 (Reference)

1 최미연, "초등학생의 공간능력에서 남녀차에 관한 연구" 한국교원대학교 대학원 2004

2 최현동, "초등과학영재와 일반 아동의 분류 과정에서 나타나는 안구 운동 패턴의 차이" 한국초등과학교육학회 31 (31): 501-512, 2012

3 이미영, "전개도를 활용한 초등수학영재의 공간시각화 능력 개발 프로그램 연구" 서울교육대학교 교육대학원 2014

4 곽원규, "웹 기반 가상현실 학습프로그램이 초등학생의 공간시각화 능력 향상에 미치는 효과" 춘천교육대학교 교육대학원 2004

5 박효정, "안구운동 추적기법을 활용한 6학년 초등 과학 교과서 과학 이야기 읽기 과정 분석" 서울교육대학교 2015

6 태순영, "시선 추적 기법을 활용한 초등 수학 문장제 읽기 과정 분석" 서울교육대학교 교육대학원 2012

7 신원섭, "변별과제에서 초등학생의 안구운동 분석을 통한 발견적 주의 모델 개발" 한국과학교육학회 33 (33): 1471-1485, 2013

8 한국교육과정평가원, "국가수준학업성취도평가"

9 유경선, "공간능력과 수학적 창의성 신장을 위한 도형학습 과제의 효과 : 입체도형의 전개도를 중심으로" 서울교육대학교 교육대학원 2012

10 한기완, "공간감각의 개념 분석 및 교수-학습 방안 탐색" 5 (5): 57-69, 2001

11 김혜정, "공간 시각화 활동을 통한 기하학습이 공간감각능력과 의사소통능력에 미치는 효과" 한국교원대학교 교육대학원 2003

12 Senso Motoric Instruments, "iView Xtm Manual"

13 Jacob, R. J., "The Mind’s Eye" Elsevier 573-605, 2003

14 한국교육과정평가원, "TIMSS 2007 공개문항 분석자료집"

15 Del Grande, J. J., "Spatial sense" 37 : 14-20, 1990

16 Lohman, D. F., "Spatial Ability: a Review and Reanalysis of the Correlational Literature" School of education, Stanford university 1979

17 Poole, A., "People and ComputersⅩⅧ-Design for Life: Proceedings of HCI 2004" Springer 2004

18 Clements, D. H., "Mathematics in the Early Years" NCTM 66-79, 1998

19 McGee. M. G., "Human spatial abilities : psychometric studies and environmental, genetic, hormonal, and neurological influences" 86 (86): 889-918, 1979

20 Rayner, K., "Eye movements in reading and information processing : 20 years of research" 124 (124): 372-422, 1998

21 Holmqvist, K., "Eye Tracking: A Comprehensive Guide to Methods and Measures" Oxford University Press 2011

22 Linn, M. C., "Emergence and characterization of sex differences in spatial ability : a meta-analysis" 56 (56): 1479-1498, 1985

23 Eger, N., "Cueing retrospective verbal reports in usability testing through eye-movement replay" British Computer Society 1 : 129-137, 2007

24 Goldberg, J. H., "Computer interface evaluation using eye movements : Methods and constructs" 24 : 631-645, 1999

25 Andrew, C. P., "Clinical Magnetoencephalography and Magnetic Source Imaging" Cambridge university press 2007

26 Senso Motoric Instruments, "BeGaze Manual version 3.1"

27 Liu, H. C., "An examination of cognitive processing of multimedia information based on viewers’ eye movements" 19 (19): 503-517, 2011

28 교육부, "2015 개정 수학과 교육과정"