ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕКИНГА ГЛАЗ В ОБРАЗОВАНИИ | Гуманитарная информатика. 2013. № 7.

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕКИНГА ГЛАЗ В ОБРАЗОВАНИИ

Трекинг глаз – динамично развивающийся метод исследования зрительного восприя- тия. Рассматривается понятие трекинга глаз, приводятся классификации используемых в разное время методов и общее направление проведенных с его помощью исследований. Вы- деляются возможности применения трекинга глаз для образования.

THE POSSIBILITY OF USING EYE TRACKING IN EDUCATION.pdf «Трекинг глаз» («ай трекинг» – от англ. "eye tracking" (далее ET) – метод изучения зрительного восприятия, используемый в широкой тема- тике исследований (психология, психиатрия, психолингвистика, невро- логия, эргономика, спорт, взаимодействие человека и интерфейса, дизайн и т.д.). Трекинг глаз формулируется как метод изучения движений глаз в от- вет на зрительные, слуховые, познавательные или вестибулярные сти- мулы [1]. В процессе исследования определяются координаты точки взора респондента на основе информации о движении глаз. Начало развития ET можно отнести к обнаружению в 1879 г. Louis Emile Javal факта, что в процессе чтения напечатанного текста глазные яблоки движутся не монотонно, как считалось до этого, и выделения двух отличающихся типов движений – фиксаций (короткие остановки) и сак- кад (перемещения). С момента появления первого описанного в литера- туре устройства для эмпирического исследования движений глаз (1908 г. Huey Edmund [2]) ET связан с текущим уровнем развития технологии, что нашло свое отражение, например, в классификации устройств, предло- женной Andrew T. Duchowski [3]: Первое поколение: измерения, состоящее из технологий использо- вания линз, зеркал, электроокулография. Второе поколение: фото- и видеоокулография. Третье поколение: аналоговая видео запись положения зрачка от- ражения от роговицы. Четвертое поколение: цифровая видеорегистрация положения зрачка и отражения от роговицы с использованием компьютера и цифро- вого сигнального процессора. Для регистрации движения глаз (или окулографии) можно использо- вать различные методы [4]: Фотооптический – базируется на принципе «оптических рычагов»: узкий пучок света, направленный на глазное яблоко, отражается от уста- новленного на нем миниатюрного зеркальца и поступает на вход фоторе- гистрирующего устройства, например, шлейфового осциллографа или фотопластинку. Фотоэлектрический – основу метода составляет возможность пре- образования отраженного от роговицы пучка света (как правило, инфра- красного диапазона) в электрический сигнал. Электроокулография – в основе лежит использование собственных электрических свойств глазного яблока. Электромагнитный – в основе лежит принцип изменения напря- женности электромагнитного поля при изменении расстояния между из- лучателем и приемником. Кинорегистрация – запись на кинопленку движений глаз с после- дующим анализом при просмотре. Тем не менее, сегодня наиболее часто применяются трекеры, исполь- зующие видеорегистрацию движений глаз. В зависимости от техниче- ской возможности, они осуществляют видеосъемку с различной частотой (от 30 (SMI Eye Tracking Glasses) до 1250 (SMI Hi-Speed 1250) Гц) дви- жений одного или двух глаз в процессе предъявления стимулов. При этом в глаз респонденту направлена инфракрасная подсветка для получения второй точки при определении положения глаза. Для демонстрации сти- мулов и анализа результатов используется специально разработанное ПО (как правило, у каждого производителя трекеров есть свое, но некоторые предусматривают возможность написания собственного или использова- ния стороннего ПО для задач, не выполняемых стандартным набором). Устройства для трекинга глаз существуют не только в «стационарном» виде (для исследований восприятия объектов, предъявляемых на экране), но и мобильные – для изучения восприятия человека, когда он движется. Информация о типах движений глаз также существенно пополни- лась. В результате исследований были выделены 8 типов движений глаз, которые можно разделить на две группы [4, с. 25–31]: Микродвижения глаз: Тремор – мелкие, частые колебания глаза. Тремор – естественный двигательный фон окуломоторной активности, неподдающийся произ- вольному контролю. Дрейф – медленное, плавное перемещение глаза, прерываемое мик- роскачками. При фиксации на дрейф приходится 97% времени. Счита- ется, что дрейф создает наиболее благоприятные окуломоторные условия для приема и переработки оптической информации. Микросаккады – быстрые движения продолжительностью 10-20 мс. Микросаккады плохо поддаются произвольному контролю, появляясь во время фиксации объектов. Периодические «сплывы» глаз, компенсируе- мые микросаккадами, образуют самостоятельную двигательную единицу физиологический нистагм. Макродвижения глаз: Макросаккады – резкие изменения позиции глаза, отличающиеся высокой скоростью и точностью. В момент скачка складываются наиме- нее благоприятные условия для получения оптической информации. Прослеживающие движения – плавные перемещания глаз, возника- ющие при движении объектов в поле зрения. Они обеспечивают сохране- ние изображения фиксируемого объекта в зоне наилучшего видения. Другим источником плавных движений являются повороты головы. Од- нако в этом случае параметры движений глаз могут вообще не зависеть от свойств оптической стимуляции (они сохраняются и в темноте). Вергентные движения – сведение (конвергенция) или разведение (дивергенция) оптических осей глаз. Они включены в процесс стереоско- пического зрения, обеспечивая необходимое соответствие проекции объ- екта на сетчатках обоих глаз Торзионные или ротационные движения – вращательные перемеще- ния глаз относительно оптической оси. Основное назначение – частичная компенсация наклонов головы относительно гравитационной вертикали. Нистагм – устойчивая окуломоторная структура, включающая чере- дование саккад и плавных прослеживающих движений. Функция ни- стагма – компенсация нарушений зрительной и вестибулярной систем или сохранение эффективности восприятия элементов движущейся среды, имеющей регулярную структуру. Проводимые с помощью ET исследования условно можно разделить на несколько типов (в ссылках приведены примеры статей, описываю- щих результаты экспериментов): исследования движений глаз при решении когнитивных задач (например: чтении текста, рассматривании диаграмм [5], иллюзий [6]); сравнение особенностей восприятия респондентов с клиническим диагнозом и без него (аутизм [7], шизофрения [8]); исследования в дизайне и маркетинге [9]; эргономика и юзабилити [10]; спортивные исследования [11]. При таком разбросе тематик исследования, результатов под задачи образования немного. Наиболее очевидных направлений для использова- ния ET можно выделить два. Сайты. Большинство образовательных учреждений имеет собствен- ные сайты для представления информации о себе и своих достижениях. Однако не все из этих сайтов «дружелюбны» к посетителям. Проверка их с помощью ET может помочь изменить структуру, дизайн сайтов для большего удобства их использования. Демонстрационный материал. При наличии технической возможно- сти, многие преподаватели используют презентации, подготовленные в MS Power Point, Prezi, LibreOffice Impress и других программах со схо- жим функционалом. Существуют общие рекомендации по созданию пре- зентаций, экспериментальное исследование которых с использованием ET сможет на практике проверить их эффективность. Этими направлениями не исчерпываются возможности применения ET для образования, но именно их разработка является целью нашей дальнейшей работы.

Ключевые слова

трекинг глаз, метод, исследование, образование, Eye tracking, method, reseach, education

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Куликов И.А.Национальный исследовательский Томский государственный университет
Всего: 1

Ссылки

SMI iViewX 3.0 Sensomotoric Instruments. 2010 г.
Huey Edmund. The Psychology and Pedagogy of Reading (Reprint). MIT Press, 1968 (originally published 1908).
Duchowski Andrew T. Eye Tracking Methodology Theory and Practice. 2nd ed. Springer, 2007.
Барабанщиков В.А. Окуломоторные структуры восприятия. М.: ИП РАН, 1997.
Scheiter K., Eitel A. The effects of signals on learning from text and diagrams: How looking at diagrams earlier and more frequently improves understanding [Электронный ресурс] // Diagrammatic Representation and Inference.Lecture Notes in Computer Science Vol. 6170, 2010. P 264–270. – Режим доступа: http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-14600- 8_26?LI=true (дата обращения: 01.02.2013).
Барабанщиков В.А. Оптико-геометрические иллюзии, генерируемые компьютером: феномены, механизмы, детерминанты // Современная психофизика. М.: ИП РАН, 2009.
Shic F., Chawarska K. Bradshaw J., Scassellati B. Autism, eye-tracking, entropy [Элек- тронный ресурс]. – 2008. – Режим доступа: http://cs-www.cs.yale.edu/homes/ scaz/papers/Shic- ICDL-08.pdf (дата обращения: 01.02.2013).
Delerue C., Laprevote V., Verfaillie K., Boucart M. Gaze control during face exploration in schizophrenia. Neurosci Lett. 2010 Oct 4; 482(3):245-9. doi: 10.1016/j.neulet.2010.07.048. Epub 2010 Aug 2.
Gidlof, K., Holmqvist, K. Expansion of the central bias, from computer screen to the supermarket // Journal of Eye Movement Research. 2011. №4. С. 260–260.
Heckman G.M., Kim R.S., Lin S. et. al. Drivers' visual behavior during backing tasks: Factors affecting the use of rearview camera displays [Электронный ресурс]. 2012. – Режим доступа: http://pro.sagepub.com/content/56/1/2236.short (дата обращения: 01.02.2013).
van Greunen, D. Eye-tracking research at NMMU combine with UCT cricket research [Электронный ресурс]. – 2008. – Режим доступа: http://link.springer.com/chapter/ 10.1007/978-3-540-69367-3_40 (дата обращения: 01.02.2013).
 ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕКИНГА ГЛАЗ В ОБРАЗОВАНИИ | Гуманитарная информатика. 2013. № 7.

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕКИНГА ГЛАЗ В ОБРАЗОВАНИИ | Гуманитарная информатика. 2013. № 7.