Interpretace fyzikálních grafů experty a začátečníky sledovaná oční kamerou

Abstract

This thesis is focused on identifying key aspects of mechanics graphs regarded by students and experts. It also contains observations of student's attention focused on each graph. This data was collected using eye tracking camera. 23 high school students and 14 experts participated in this research. Our group of experts contained graduate and post-graduate students as well as researchers from faculty of Mathematics and Physics at Charles University. Our results suggest that experts were able to memorize more information from each graph than high school students. Difference in focus on relevant parts of graphs was obvious from analyzing correct and incorrect answers of high school students and they consider axes and their labeling as the key parts of graphs in contrast to the students. Incorrectly answering students were more focused on parts with no relevance to the task in question. On the contrary, students with correct answers spent less time looking on non-relevant parts of graphs. Ideas of incorrectly answering students were mostly focused on wrong idea about graph as a sketch of real situation, or picture resembling physical situation.

Tato práce se zabývá identifikováním klíčových oblastí grafů z mechaniky jak z pohledu žáků, tak z pohledu expertů. Také se zabývá pozorováním různého zaměření pozornosti na graf správně a nesprávně řešících žáků zadané úlohy, přičemž žáci byli sledováni oční kamerou. Tohoto výzkumu se zúčastnilo 23 žáků středních škol a 14 expertů vybraných ze studentů magisterských či doktorských oborů a vědeckých pracovníků Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Z výsledků plyne, že experti si dokázali během krátké doby zapamatovat mnohem více informací o grafu než žáci SŠ a na rozdíl od žáků považovali osy a jejich popis za klíčovou součást grafu. Z analýzy výsledků správně a nesprávně řešících žáků je zase patrný rozdíl v zaměření pozornosti na relevantní oblasti grafu. Žáci, kteří vyřešili zadané úlohy nesprávně, si prohlíželi více oblasti nedůležité pro vyřešení otázky. Správně řešící žáci zase strávili méně času fixováním pohledu na nerelevantní oblasti grafu. Představy nesprávně řešících žáků se většině případů týkaly obecně nesprávné představy grafu jako náčrtu reálné situace, nebo obrázku, který fyzickou situaci připomíná.