KCI등재
관찰 문제에서 초등학생의 과학 학업성취도에 따른 안구운동 분석 = Analysis of Eye Movement by the Science Achievement Level of the Elementary Students on Observation Test
저자
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2013
작성언어
Korean
주제어
KDC
407.05
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
185-197(13쪽)
KCI 피인용횟수
27
DOI식별코드
제공처
1. 안구운동 데이터 특정한 목표를 찾는 데 걸리는 시간과 관찰자의 도약운동과 응시의 횟수 사이에는 밀접한 관련이 있다(Robert et al., 2011). 관찰하는 동안의 응시 시간과 응시 횟수의 의미 있는 일치를 살펴보면 어떻게 탐색이 일어나는지를 좀 더 자세히 이해할 수 있다(최현동과 신동훈, 2012; Henderson, 1992; Goldberg & Kotval, 1999; Robert et al., 2011). 관찰 1번과 4번에 대한 10초 동안의 참여자별 전체 응시, 응시횟수, 응시시간, 동공의 크기, 도약시간, 도약횟수에 대한 다변량 분석에 따른 통계결과는 표 2와 같다. 관찰 상황에서 과학학업 성취도와 관찰 문제에 따른 학생들의 전체 응시시간(fixation duration)과 동공 크기(pupil size) 변화, 도약 운동(saccade duration)과 도약 속도(saccade velocity), 도약 최대 속도 (velocity peak)는 개체 간 효과 검정에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 사후검증 결과 응시시간과 동공의 크기 변화는 과학학업 성취도에 따른 차이가 유의 수준 .05 수준에서 모두 유의미하였다(표 3). 도약시간(saccade duration)과 평균 도약 속도(Velocity Average), 도약 최대 속도(Velocity Peak)에 대한 사후검증 결과는 표 4와 같다. 도약 시간은 우수학력과 부진학력, 기초학력과 부진학력, 도약속도와 도약최대속도는 보통 학력과 기초학력, 기초학력과 부진학력 집단별 유의수준 0.5에서 통계적으로 유의미한 차이가 있었다. 통계적으로 유의미한 차이가 있는 안구운동에 대한 구체적인 분석 결과는 다음 결과에서 자세히 제시하였다. 2. 응시와 동공 크기에 대한 결과 응시의 지속시간은 개인의 특성과 상황에 따라 다를 수 있지만 보통 200∼300 ms이고, 도약 안구 운동은 30 ms 정도의 짧은 시간이 걸린다(Robert et al., 2011). 응시는 정보를 얻는 인지적 복잡성을 나타내고(신원섭과 신동훈, 2012; Goldberg & Kotval, 1999; Chang et al., 1985) 한 영역에서의 응시시간과 횟수는 장기 기억(long term memory)으로 전환될 가능성이 높은 지표이며(최현동 등, 2012; Slykhuis et al., 2005), 복잡한 정보에 대한 개인의 인지 사고과정이다(최현동과 신동훈, 2012; Henderson & Hollingsworth, 1998). 그림 4에서 보면 관찰 과제의 곤란도에 따라 우수, 보통, 기초학력 학생들은 AOFD (Average of Fixation Duration; 평균 응시 시간)이 증가한 것으로 나타났다. 과학학업 성취도가 낮을수록 평균 응시시간이 증가한 것으로 보아 과학학업 성취가 낮은 학생이 곤란도가 높은 문제에서 더 많은 어려움을 겪고 있는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 부진아의 경우 관찰문제의 곤란도에 따른 AOFD의 변화가 매우 적다. 이는 부진학력 학생들은 문제의 곤란도와 무관한 안구운동을 하고 있고, 복잡한 인지 사고를 하지 않는다는 것을 확인할 수 있다. 이에 대한 단서는 부진학생들의 경우 곤란도가 높은 과제에서 오히려 TOFD(Total of Fixation Duration; 전체 응시 시간)가 줄어들었다는 점에서도 찾아볼 수 있다(그림 4). 동공은 빛의 양에 의해 수축하거나 확장되기도 하지만, 흥분한 상황에서 확장되고 불쾌한 상황에서 수축한다(Hess & Polt, 1960; Hess, 1965). 또한 동공 확장은 흥분된 마음을 숨길 때에 나타나며 (Lubow & Fein, 1996), 수학 문제 해결과 같은 정신 활동을 할 때도 동공이 확장한다(Hess, 1965; Hess & Polt, 1960). 동공의 주요 수축은 문제를 해결한 후 답을 말할 때 나타난다(Hess, 1965; Daniel & Jackson, 1966). Daniel & Jackson(1966)은 작업이 어려울수록 동공이 확장한다는 것과 조절에 중재되지 않는다는 것에 대한 Hess와 Polt (1960)의 연구 결과를 재확인했다. 또한 문제 수행에 대한 반복 효과는 동공의 반응을 현저하게 감소시킨다고 주장하였다. 결국 동공의 직경 변화는 정신 상태에 대한 유용한 지표이고(Hess & Polt, 1960; Daniel & Jackson, 1966), 동공의 직경은 단기 기억을 하는 동안 정보처리 중인 자료의 양을 측정하는 한 방법일 수 있다. 그러므로 동공의 변화율은 작업의 곤란도와 관련 있다(Daniel & Jackson, 1966). 과학학업 성취도에 따른 AOPS (Average of Pupil Size; 평균 동공 크기)를 보면 과제의 곤란도가 증가하면 동공의 크기가 확장한다는 선행 연구들의 결과를 확인할 수 있었다. 과학학업 성취도에 따라 AOPS가 통계적으로 유의미한 차이를 보인 것에 대해서는 개인의 신체적 차이에 의해 동공의 크기가 차이가 나는지, 아니면 학업성취 수준에 따라 동공의 크기가 차이가 나는 지에 대한 추가적인 연구를 통해 밝혀야 한다. 또한 AOFD와 TOFD, AOPS 등의 안구운동의 결과로 과학학업 성취도에 따른 차이는 밝힐 수 있었지만, 앞으로 안구운동 추적 시스템에 적합한 검사 도구를 개발하여 학습 부진 학생들이 어떤 어려움을 겪는지에 대한 추가적인 후속 연구도 필요하다. 3. 단위시간당 응시율에 대한 결과 초등학교 학년에 따른 문제 해결 과정에서의 응시시간은 차이가 있었다(Liu & Shen, 2011). 객관식 과학 문제 해결을 하는 동안 정답자의 시각주의 순서는 무관요인→관련요인으로, 오답자는관련요인→무관요인으로 주의가 일어났다(Tsai, et al., 2012). 영재학생들은 일반학생보다 문제의 핵심을 빠르게 파악하는 능력이 있다(최현동 등, 2012). 주의(attention)의 과정은 첫째, 한 장면에서 단순한 특징(색, 위치, 기울기, 방향 등)들을 찾는 단계인 전주의적 처리(pre-attentive process)과정의 단계와 둘째, 이 특징들을 구조화하는 초점주의(focal attention) 단계를 거친다고 할 수 있다(Robert et al., 2011). 이를 Treisman(1986)는 특징 통합 이론(feature integration theory)으로 설명했고, Wolfe와 Horowitz(2004)는 안내된 탐색(guide search) 이론으로 설명했지만, 결국 주의가 단계적으로 일어난다는 것에 대해서는 동의하고 있다. 그림 5의 AOFR(Average of Fixation Rate; 평균 응시율)을 보면 과제를 제시한 후, 1초 이내의 응시의 발화가 일어나는 것을 확인할 수 있고, 1번 과제에서는 과학학업 성취도에 따라 단위시간당 평균 응시율이 큰 차이가 없는 것을 확인할 수 있다. 하지만 4번 과제에서 부진학생들의 응시율이 세 집단에 비해 현저하게 떨어지는 것으로 나타났다. 응시는 인지 사고과정을 나타내는 지표라 할 수 있는데, AOFR이 낮다는 것은 인지 사고를 하는 시간이 그 만큼 적다는 것을 의미하고, 이는 부진학생이 어려운 과제를 해결할 복잡한 인지 사고과정을 겪지 않는다는 안구운동의 한 패턴으로 판단할 수 있다. 주의는 단서의 유무에 따라 첫째, 주의 이동이 자동적이며 관찰자가 스스로 탐색하지 않고 단순히 자극을 보기만 할 때 100 ms 정도에서 나타나는 외생적 주의(exogenous attention)와 둘째, 관찰자의 의식적인 노력을 요구하고, 단서의 의미를 추출하는데 수백 ms의 시간을 요구하는 내생적 주의(endogenous attention)로 구분될 수 있다(Robert et al., 2011). 외생적 주의는 빠르게 일어나지만 일시적이며 자동적이어서 상당한 시간이 흐른 뒤에 단서에 대한 효과가 줄어드는 반면, 내생적 주의는 속도가 느리지만 지속적이고 단서에 대한 효과가 오래 지속된다(Robert et al., 2011). 따라서 곤란도가 높은 문제일수록 내생적 단서가 존재하고, 관찰자의 내생적 주의를 필요로 한다. 위의 연구 결과를 토대로 볼 때, 부진학력의 학생의 경우 내생적 주의로 이끌 수 있는 AOFR이 낮기 때문에 과제에 대한 정확한 정보를 찾는데 어려움을 겪고 있는 것으로 판단된다. 또한 부진학력 학생들에게는 외생적 주의와 관련된 상황보다는 내생적 주의를 경험할 수 있는 교육적인 기회를 더 많이 부여해야 한다. 4. 안구운동 중 도약에 대한 결과 그림 6은 효과적인 도약(effective saccade)을 분석하기 위해 평균도약시간, 전체도약횟수, 평균도약 속도, 평균도약최고속도를 나타낸 것이다. 응시에서 다음 응시, 도약에서 도약 등과 같이 고정되지 않은 안구운동이 도약운동이고, 한 도약 운동에서 다음 도약 운동으로 이동할 때 많은 정보를 갖지는 않는다(Liu & Chuang, 2011; Robert et al., 2011). Robert 등(2011)은 시각을 방해하는 예 중 하나가 도약운동이라고 했다. 도약운동 후에 도약이나 응시가 일어나지만, 선행 연구들에서 밝혀진 응시의 근접성(proximity) 규칙을 따른다면 효과적인 도약운동(effective saccade)이 무엇인지 제안할 수 있을 것이다. 응시의 유사성의 규칙은 목표물과 비슷해 보이는 것에 응시하려는 경향을 말하고, 근접성은 응시했던 지점에 아주 가까운 곳을 응시하려는 경향을 말한다(Robert et al., 2011). 그림 6은 효과적인 도약(effective saccade)을 분석하기 위해 평균 도약 시간, 전체 도약 횟수, 평균 도약 속도, 평균 도약 최고 속도를 나타낸 것이다. 부진학력을 제외한 세 집단은 곤란도가 높은 관찰 과제에서 AOSD가 낮아지거나 비슷하였으나, 부진학력 학생은 최대치로 높아지는 것을 확인할 수 있다. 도약운동을 관찰자가 주의하기 위해 응시할 곳을 찾는 운동이라고 한다면, AOSD가 높은 부진 학력의 학생들의 도약운동은 비효율적인 도약 운동(ineffective saccade)이라고 할 수 있다. 목적적이고 자발적인 도약은 내생적 이동과 아주 닮았고 (Robert et al., 2011), 학생이 문제를 해결하는데 도움이 되는 도약과 도움이 되지 않은 도약이 있다(Cook et al., 2011). 결국 부진학력 학생들에게는 내생적 주의(endogenous attention)와 관련된 효과적인 도약운동(effective saccade)이 일어나도록 하는 교육프로그램이 필요하다는 것을 추론할 수 있다. 안구운동의 최대 속도는 100°/s이상으로 빠를 수 있고(Robert et al., 2011), 안구운동의 속도는 얼마나 멀리 이동하느냐를 말한다. 도약운동은 정상적인 조건에서 1초에 3∼4번 정도 일어나고, 위의 연구 결과에서 확인할 수 있듯이 20∼80 ms정도의 시간을 갖는 매우 빠른 운동이며, 상당한 각도로 이동한다(Robert et al., 2011). 부진학력 학생들의 AOVA(Average of Velocity Average; 평균 도약 속도)는 137.5이고, AOVP(Average of Velocity Peak; 평균 도약 최고 속도)는 359.9로 다른 세 집단보다 월등히 높다. 하지만 도약이 응시를 위한 전단계의 운동이라면 응시의 유사성과 근접성의 원리를 기준으로 볼 때 부진학생들의 도약 중에는 정상적인 범위에서 벗어난 도약이 많은 것으로 판단된다. AOVP는 부진학생들의 안구운동을 특징짓는 한 분류기준이 될 수 있고, 앞으로 이를 입증하기 위한 도약속도에 대한 후속 연구가 필요하다. 5. 눈 깜빡임 먼저, 눈 깜빡임 수를 분석한 결과, 우수와 보통 학력의 학생들은 문제의 곤란도가 높아질수록 AOBC (Average of Blink Count; 평균 눈 깜빡임 수)의 수가 증가하는 것으로 나타났으나, 기초와 부진학력의 학생들은 곤란도에 따른 눈 깜빡임의 수는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. AOBD(Average of Blink Duration; 평균 눈 깜빡임 시간)은 과학학업 성취도에 따라 큰 차이 없이, 100∼140 ms 정도의 시간을 갖는 것으로 나타났다(그림 7). 후속 연구가 더 필요하겠지만, 과제를 해결하는 동안 눈 깜빡임 수를 분석한다면 과제에 대한 곤란도나 학생들의 학업 성취 정도를 나타내는 지표로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
더보기The purpose of this study was to analyze the difference between eye movements according to science achievement of elementary school students in observation situation. Science achievement was based on the results of national achievement test conducted in 2012, a random sampling of classes. As an assessment tool to check observation test, two observation measure problems from TSPS (Test of Science Process Skill; developed in 1994) suitable for eye tracking system are adopted. The subjects of this study were twenty students of sixth grade who agreed to participate in the research. SMI (SensoMotoric Instruments)` iView XTM RED was used to collect eye movement data and Experiment 3.1 and BeGaze 3.1 program were used to plan and analyze experiment. As a result, eye movements in observation test varied greatly in fixation duration, frequency, saccade, saccade velocity and ey blink according to students` science achievement. Based on the result of eye movements analysis, heuristic search eye movement was discussed as an alternative to improve underachievers` science achievement.
더보기분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
---|---|---|---|
2026 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2020-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2017-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (계속평가) | KCI등재 |
2013-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2005-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재후보 1차 PASS (등재후보1차) | KCI후보 |
2003-01-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 1.21 | 1.21 | 1.35 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
1.34 | 1.28 | 1.783 | 0.5 |
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
학술연구정보서비스(이하 RISS)는 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 | 보유기간 | |
---|---|---|---|---|
학술연구정보서비스 이용자 가입정보 파일 | 한국교육학술정보원법 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 |
구분 | 담당자 | 연락처 |
---|---|---|
KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 김태우 | - 이메일 : lsy@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0439 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 이상엽 | |
RISS 개인정보 보호책임자 | 대학학술본부 장금연 | - 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)