استخدام حركات العين لتقييم العمليات المعرفية المشاركة في فهم النص

Summary

توضح هذه المقالة كيفية استخدام منهجيات تتبع العين لدراسة العمليات المعرفية المشاركة في فهم النص. يتم تضمين أوصاف معدات تتبع العين ، وكيفية تطوير المحفزات التجريبية ، والتوصيات الإجرائية. يمكن تطبيق المعلومات المقدمة على معظم أي دراسة باستخدام المحفزات اللفظية.

Abstract

توضح هذه المقالة كيفية استخدام منهجيات تتبع العين لدراسة العمليات المعرفية المشاركة في فهم النص. قياس حركات العين أثناء القراءة هي واحدة من أكثر الطرق دقة لقياس متطلبات المعالجة لحظة بلحظة (عبر الإنترنت) أثناء فهم النص. وتنعكس متطلبات المعالجة المعرفية من خلال عدة جوانب من سلوك حركة العين، مثل مدة التثبيت، وعدد التثبيتات، وعدد الانحدارات (العودة إلى الأجزاء السابقة من النص). يتم وصف الخصائص الهامة لمعدات تتبع العين التي يحتاج الباحثون إلى أخذها في الاعتبار ، بما في ذلك عدد المرات التي يتم فيها قياس موضع العين (معدل أخذ العينات) ، ودقة تحديد موضع العين ، ومقدار حركة الرأس المسموح بها ، وسهولة الاستخدام. كما وصفت خصائص المحفزات التي تؤثر على حركات العين التي تحتاج إلى التحكم في دراسات فهم النص، مثل الموقف والتردد وطول الكلمات المستهدفة. يتم إعطاء التوصيات الإجرائية المتعلقة بإعداد المشارك، وإعداد ومعايرة المعدات، وإدارة دراسة. وتعرض النتائج التمثيلية لتوضيح كيفية تقييم البيانات. على الرغم من أن المنهجية موصوفة من حيث فهم القراءة ، إلا أنه يمكن تطبيق الكثير من المعلومات المقدمة على أي دراسة يقرأ فيها المشاركون المحفزات اللفظية.

Introduction

عندما يقرأ القراء نصا ، فإنهم ينقلون أعينهم من كلمة إلى كلمة من خلال نمط متناوب من التثبيتات (النقاط التي تكون فيها العيون ثابتة وتركز على كلمة) وsaccades (النقاط التي تتحرك فيها العين بين الكلمات). التثبيتات التالية saccades التي تحرك القارئ إلى الأمام من خلال نص تسمى التثبيتات إلى الأمام والتثبيتات التالية saccades التي تنقل القارئ إلى نقاط سابقة في نص تسمى التثبيتات التراجعية. الافتراض الأساسي لطرق تتبع العين هو أن زيادة متطلبات المعالجة ترتبط بزيادة وقت المعالجة أو التغيرات في نمط التثبيتات. قد تنعكس زيادة وقت المعالجة من خلال تثبيتات مدتها أطول أو عدد أكبر من التثبيتات (إلى الأمام والرجعية).

توفر حركات العين العديد من المزايا الهامة كمقياس لسلوك القراءة بالنسبة لقياس أوقات القراءة لمقاطع كاملة أو أوقات قراءة الجملة تلو الجملة. أولا، ينتج عن مراقبة حركات العين سجل مستمر على الإنترنت لأداء القراءة. يوفر هذا القدرة على فحص طلبات معالجة النص على مستوى عمومي (عبر نص كامل) أو مستوى الجملة (الجمل الفردية) أو المستوى المحلي (كلمات أو عبارات فردية). على سبيل المثال، تؤدي التغييرات في الصعوبة العمومية إلى تغييرات في العديد من مقاييس الأداء، مثل إجمالي وقت القراءة وعدد التثبيتات الأمامية وعدد الانحدارات. تؤثر التغييرات في صعوبة المستوى المحلي أيضا على العديد من التدابير، مثل أوقات قراءة الكلمات الفردية، واحتمال تركيز الكلمات، واحتمال إجراء تراجعات إلى كلمات محددة. ولا توفر أوقات القراءة الإجمالية أو أوقات القراءة جملة بجملة مثل هذه المقاييس التفصيلية لأداء القراءة. ثانيا، حركات العين هي جزء طبيعي من القراءة. لذلك، يتم وضع أية مطالب مهمة إضافية على قارئ. ثالثا، يمكن تحليل جوانب متعددة من حركات العين(مثل مدة التثبيت، وطول التراكم، وتكرار الانحدار)، مما يوفر نافذة على عناصر مختلفة من عملية القراءة. رابعا، تعكس حركات العين مباشرة متطلبات المعالجة المرتبطة بسمات النص الذي تتم قراءته. على سبيل المثال، تختلف حركات العين كدالة لتردد الكلمة^10،11، طول الكلمة⁷، الغموض المعجمي²، القيد السياقي¹، والتكرار^10،13. خامسا، تعكس حركات العين الاختلافات الفردية في القراء. على سبيل المثال، تختلف حركات العين بناء على قدرة القراءة^1،والمعرفة المسبقة حول موضوع^9،وعمر القارئ¹⁴. راينر، بولاتسك، آشبي،^{وكليفتون 13} تقديم مراجعة شاملة لحركات العين أثناء القراءة. إذا ما أخذت هذه المزايا معا، فإنها تجعل حركات العين مقياسا مثاليا لسلوك القراءة.

استخدم البحث الموصوف هنا منهجية حركة العين لدراسة العمليات المعرفية المشاركة في فهم النص. على وجه التحديد ، تم تصميم التجربة لاستكشاف كيفية معالجة الاستعارات المألوفة وغير المألوفة⁴. في هذه الدراسة، قرأ المشاركون نصوصا قصيرة عرضت على شاشة كمبيوتر أثناء مراقبة حركات أعينهم. ويحتوي كل نص على أربع جمل. 10- وقد وفرت الجملتان الأوليان سياقا يتفق مع المعنى المقصود للاستعارة. وعرضت الاستعارات في الجملة الثالثة. وكانت الجملة الرابعة بمثابة استنتاج محايد. وترد أدناه أمثلة على نصوص تحتوي على استعارات مألوفة (1) وغير مألوفة (2) مع الاستعارات المسطرة لسهولة تحديد الهوية.

1. مرور استعارة مألوفة. بيتر لم يرى مثل هذه الفتاة الجميلة من قبل وأعرب عن أمله حقا أن شيئا خاصا سوف تنمو بينهما. «لقد فكر لنفسه أن الحب زهرة » زهرة « هنياء » زهرة « زهرة » زهرة « هنياء » بيتر اتصل بالفتاة في وقت لاحق من تلك الليلة
2. مرور استعارة غير مألوف. التخرج من الكلية هو معلم مهم جدا لكثير من الناس. يتطلب الأمر الكثير من العمل الشاق للوصول إلى هذا الهدف. لكثير من الناس درجة هو المدخل. التخرج من الكلية هو شيء أن نكون فخورين جدا.

وقد أظهرت الأبحاث السابقة على أساس مجموعة متنوعة من الأساليب أن الاستعارات المألوفة هي أسهل لفهم (معالجتها بشكل أسرع) من الاستعارات غير مألوفة^3،6. قوة طريقة تتبع العين هو أن مصدر صعوبة المعالجة يمكن عزله إلى كلمات محددة. على سبيل المثال، يمكن للباحثين تحديد ما إذا كان الوقت الإضافي اللازم لفهم الاستعارات غير المألوفة يتم الحصول عليه عن طريق التباطؤ عند قراءة كل كلمة في الاستعارات، أو إبطاء الكلمات الأخيرة من الاستعارة (عندما يكون من الواضح أن العبارة السابقة هي استعارة). وعلاوة على ذلك، تدعم أنماط حركات العين الاستدلالات حول العمليات المعرفية المشاركة في فهم الاستعارات. على سبيل المثال، عند قراءة الاستعارات الجديدة أو غير المألوفة، سيحتاج القراء إلى زيادة معالجة الاستعارات لاستخراج المعاني المجازية. قد ينعكس هذا في نمط حركة العين كما التراجع إلى بداية الاستعارات ومن ثم القراءة من خلال الاستعارات للمرة الثانية. القراء قد تحاول أيضا لمقارنة معاني كلمتين رئيسيتين في الاستعارات (مثل الحب والزهرة)، والتي يمكن أن تؤدي إلى نمط من حركات العين ذهابا وإيابا بين الكلمات الرئيسية. بدلا من ذلك ، عند قراءة الاستعارات المألوفة ، قد يستخرج القراء المعاني التصويرية فور قراءة الاستعارات ؛ لذلك، لن تكون هناك حاجة إلى أية تراجعات. النقطة الرئيسية هي أن أنماط حركة العين تسمح للباحثين بإجراء استنتاجات حول العمليات عبر الإنترنت المستخدمة لفهم الاستعارات. وهذا يدعم استنتاجات وصفية أكثر من مجرد القول بأن وقت المعالجة الإجمالي أطول للاستعارات غير المألوفة من المألوف.

توضح الدراسة الموصوفة هنا طريقة شائعة لأنماط حركة العين المتناقضة لنمطين من المحفزات المكتوبة وتوفر وضعا ملموسا لوصف الجوانب الحرجة لمنهجيات حركة العين. الأهم من ذلك ، يمكن تعميم طريقة حركة العين الموصوفة هنا لدراسة العديد من القضايا الأخرى ، مثل كيفية حل القراء لمشاكل الرياضيات المستندة إلى الكلمات التي تختلف في التعقيد(على سبيل المثال عالية مقابل تعقيد منخفض) ، أو كيفية حل مشاكل الكلمات من قبل خبراء المجال مقابل المبتدئين. يمكن استخدام حركات العين لتحديد الكلمات في المشاكل التي تجذب أكبر قدر من الاهتمام(أي أطول فترات التثبيت وأكبر عدد من التثبيتات) وما إذا كان الخبراء والمبتدئين يركزون على نفس المعلومات. وفي كل حالة، من شأن رصد حركات العين أن يوفر سجلا للتغيرات التي تحدث لحظة بلحظة في طلبات المعالجة المرتبطة بفهم المشاكل التي يجري قراءتها.

Protocol

1. خصائص معدات تتبع العين

تختلف أجهزة تتبع العين فيما يتعلق بكيفية قياس حركات العين، وعدد المرات التي يتم فيها قياس موضع العين (معدل أخذ العينات)، ودقة تحديد موضع العين، ومقدار حركة الرأس المسموح بها، وسهولة الاستخدام. وتختلف أهمية هذه العوامل باختلاف نوع البحث الذي يجري إجراؤه والمشاركين الذين يجري اختبارهم. على سبيل المثال، في معظم دراسات القراءة، هناك حاجة إلى دقة عالية لتحديد الكلمة التي يتم تثبيتها. وكمثال ثان، فإن التسامح مع حركات الرأس وسهولة الاستخدام أمر بالغ الأهمية عند استخدام الأطفال كمشاركين.

تم إجراء البحث الموصوف هنا باستخدام جهاز تتبع العين SR Research EyeLink 1000 (SR Research Ltd). يتم عرض صورة لنظام تتبع العين في الشكل 1. يتتبع نظام EyeLink حركات العين من خلال قياس التغيرات في وضعية التلميذ في صورة فيديو. ويتم ذلك عن طريق تسليط ضوء الأشعة تحت الحمراء مشتتة (والتي ليست مرئية للمشاركين) على عيون المواضيع وتسجيل انعكاس الأشعة تحت الحمراء (صورة) من عين واحدة (أو كلتا العينين) مع كاميرا فيديو عالية الدقة استشعار الأشعة تحت الحمراء. يتم وضع مصدر الأشعة تحت الحمراء وكاميرا الفيديو تحت الشاشة التي يتم استخدامها لعرض المحفزات. يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء لتجنب انعكاسات زائفة من أضواء الطيف العادية. ينتج ضوء الأشعة تحت الحمراء نقطة مضيئة حيث يقع التلميذ (تدخل الأضواء إلى التلميذ وتعكس قبالة شبكية العين لسطع التلميذ) وانعكاس دقيق على سطح العين يسمى انعكاس القرنية. يتم رقمنة صورة الفيديو بحيث يمكن قياس الحركات الأفقية والعمودية للتلميذ (النقطة المضيئة) في إطار الفيديو. انعكاس القرنية هو انعكاس ثابت لا يتحرك ما لم يتم تحريك الرأس (لأنه انعكاس قبالة سطح العين ، فإنه لا يتحرك عندما تتحرك العينين). قياس انعكاس القرنية يوفر وسيلة للتمييز بين حركات الرأس الصغيرة، والتي تؤدي إلى حركة انعكاس القرنية، من حركات العين وحدها، والتي لا تؤدي إلى حركة انعكاس القرنية. لتقليل حركات الرأس والحفاظ على المشارك في النطاق البؤري لكاميرا الفيديو ، يضع المشاركون رؤوسهم على جبهة وذقن أثناء قراءة النص المقدم على شاشة الكمبيوتر. ويرد أدناه وصف لعدة سمات هامة لنظم تتبع العين.

1. معدل أخذ العينات. يشير معدل أخذ العينات إلى عدد المرات التي يتم قياس موضع العين الثانية. معدل أخذ العينات لنظام EyeLink 1000 هو 1000 هرتز ، مما يعني أن موضع العين يقاس 1000 مرة في الثانية. معدلات أخذ العينات الشائعة هي 1000 هرتز و500 هرتز و250 هرتز و60 هرتز (معدل تحديث الفيديو / تردد العديد من شاشات الكمبيوتر).
   ملاحظة: عند دراسة القراءة، والهدف هو قياس بدقة موقع ومدة التثبيتات وsaccades. أثناء القراءة العادية للبالغين ، تختلف فترات التثبيت عادة من حوالي 100-800 متر في الثانية ، مع متوسط حوالي 250 msec (للقراء في سن الكلية). Saccades عادة ما تتراوح في المدة من حوالي 10-20 ثانية عندما القراء نقل عيونهم من كلمة واحدة إلى أخرى. قد تكون الأكياس الكبيرة جدا، مثل الانتقال من نهاية سطر واحد إلى بداية السطر التالي، طويلة المدة من 60 إلى 80 ثانية. ارتفاع معدلات أخذ العينات تنتج دقة زمنية أفضل (وتسمى أيضا القرار الزمني) عند قياس مدة التثبيتات وsaccades. وعلى وجه التحديد، فإن متوسط الخطأ الزمني سيكون حوالي نصف مدة الوقت بين العينات. على سبيل المثال، سيؤدي معدل أخذ العينات البالغ 1000 هرتز (وضع عين أخذ العينات كل 1 msec) إلى خطأ متوسط قدره 0.5 msec ومعدل أخذ عينات يبلغ 60 هرتز (وضع عين أخذ العينات كل 16.7 msec) سيؤدي إلى خطأ متوسط يبلغ حوالي 8 msec. قد يعتبر خطأ 8 msec كبيرا جدا لدراسة مدة الأكياس ، ولكنه ليس كبيرا جدا لدراسة مدة التثبيتات. قبل ثلاثين عاما أجريت معظم البحوث القراءة باستخدام بتتبع العين مع معدلات أخذ العينات 60 هرتز. ويجري الآن معظم البحوث على القراءة باستخدام أجهزة تعقب العين قادرة على أخذ العينات في 500 هرتز أو 1000 هرتز.
   أثناء القراءة ، والهدف هو التركيز على كل من العينين على نفس الموقع ؛ لذلك ، فإن الممارسة الشائعة هي تسجيل حركات العين من عين واحدة. تسمح بعض أنظمة تتبع العين بتتبع كلتا العينين في وقت واحد. ميزة تتبع كلتا العينين هي أنه يمكن اختيار العين ذات أفضل دقة تتبع للتحليل النهائي. وعيب تتبع كلتا العينين هو أن معدل أخذ العينات ينخفض عموما بعامل اثنين(أي أن معدل أخذ العينات من 1000 هرتز لعين واحدة ينخفض إلى 500 هرتز عند التسجيل من كلتا العينين).
2. الدقة. تشير الدقة إلى مدى تطابق موقع التثبيت المحسوب مع موقع التثبيت الفعلي. ويعبر عن ذلك بدرجات من الزاوية البصرية (نصف دائرة لديها 180 درجة من الزاوية البصرية). متوسط دقة نظام EyeLink 1000 هو 0.25-0.5 درجة من الزاوية البصرية. لوضع هذا في المنظور ، عند النظر إلى شاشة كمبيوتر 17-20 على مسافة عرض عادية ، يغطي عرض الشاشة 20-30 درجة من الزاوية البصرية.
   ملاحظة: تعتمد درجة الدقة المطلوبة على أهداف البحث. إذا كان الهدف هو قياس الحرف الذي يتم تثبيت على خط، ثم هناك حاجة إلى دقة موقف الحرف. إذا كان الهدف هو قياس أي كلمة على خط هو تثبيت، ثم هناك حاجة إلى دقة موقف الكلمة. في البحث الموصوف هنا، تم عرض النص بحيث تساوي 3 أحرف حوالي 1 درجة من الزاوية البصرية. القياس هو تقريبا 3 أحرف لأنه تم عرض النص بخط متناسب(أي اختلفت الأحرف في العرض، مثل الحرف i يجري أضيق من ث). للحصول على دقة موضع الحرف، يجب أن يحدد جهاز تعقب العين موقع التثبيت إلى 1/3 درجة (عرض حرف واحد تقريبا) عبر نطاق أفقي 30 درجة (عرض شاشة الكمبيوتر). للحصول على دقة موضع الكلمة، يجب أن يحدد متعقب العين موقع التثبيت ضمن نطاق 1° للكلمات التي تبلغ طولها 3 أحرف. تتبع العين تميل إلى أن تكون أقل دقة قليلا في قياس حركات العين العمودية الكبيرة(على سبيل المثال الانتقال من الجزء السفلي من الشاشة إلى الأعلى) لأن التلميذ يمكن أن يكون منعزل جزئيا من أغطية العين ورموش العين. يمكن تقليل هذه المشكلة أو إزالتها بشكل كبير عن طريق المباعدة المزدوجة بين النصوص، مما يسهل تمييز سطر النص الذي تتم قراءته. ل17-20 في شاشات الكمبيوتر، تنتج التباعد المزدوج ما يقرب من 2.5 درجة من الفصل الرأسي بين الخطوط، وأيضا ضمن نطاق دقة EyeLink 1000 ومعظم أجهزة تعقب العين الجيل الحالي.
3. حركة الرأس. حركة الرأس المسموح بها لنظام EyeLink 1000 هي 25 مم × 25 مم × 10 مم (أفقي × عمق عمودي x). أي أن المشاركين يمكنهم إجراء حركات رأس ±12.5 مم يسار/يمين، و12.5 مم ± لأعلى/لأسفل، و5 مم ± من وضع الرأس الذي أجريت فيه المعايرة الأولية (الموضحة أدناه) دون المساس بالدقة. هناك حاجة إلى قيود اليسار / اليمين وأعلى / أسفل لإبقاء العين داخل مجال عرض كاميرا الفيديو. هناك حاجة إلى تقييد الدخول / الخروج لإبقاء العين في النطاق البؤري لكاميرا الفيديو. باستخدام تركيبة الجبين / الذقن بقية بسهولة يحافظ على الحركات داخل هذا النطاق.
   ملاحظة: إذا كانت هناك حاجة إلى حركات رأس أكبر، كما لو كانت الشاشة تتكون من ثلاثة شاشات جنبا إلى جنب تتطلب حركات الرأس للنظر إلى كل شاشة (كما هو الحال في جهاز محاكاة القيادة)، يتوفر إصدار "محمول على الرأس" من متعقب العين لا يتطلب راحة الجبين/الذقن. بالنسبة للنظام المثبت على الرأس ، يتم تركيب الكاميرات المستخدمة لتتبع موضع العين على عصابة رأس قابلة للتعديل حتى يتمكن المشاركون من تحريك رؤوسهم بحرية. تسجل كاميرا منفصلة تشير إلى الأمام المشهد الذي يتم عرضه. يتم تحديد حركات العين بالنسبة للمشهد الذي يتم عرضه. العيب في نظام الرأس المركب هو أن معدل أخذ العينات يتم تخفيضه إلى 500 هرتز (أقصى) أو أقل ، وتميل الدقة إلى أن تكون أقل قليلا لأن حركات الرأس الكبيرة يمكن أن تدخل خطأ ، وتميل أوقات الإعداد إلى أن تكون أطول قليلا لأنه يجب تعديل موضع كاميرات حركة العين لكل مشارك. برنامج لتشغيل رئيس محمولة تعقب العين مطابقة أساسا ل EyeLink 1000.
4. وقت إعداد النظام. يمكن عادة إعداد EyeLink 1000 ومعايرته في 5 دقائق أو أقل ، وهو أمر نموذجي في أجهزة تتبع العين المستندة إلى الفيديو. يتم تعريف هذه العملية في المقطع الإجراء التالي.

2. إعداد التحفيز

عند مقارنة حركات العين للمحفزات المأخوذة من حالتين أو أكثر ، يجب مطابقة المحفزات على الميزات المعروفة بتأثيرها على حركات العين. توضح نصوص الاستعارة المستخدمة هنا العديد من الخصائص الهامة التي يجب التحكم فيها عند مقارنة كيفية قراءة اثنين من المحفزات.

1. يجب مطابقة الكلمات الرئيسية على متوسط طول الكلمة (في عدد الأحرف) و تكرار الكلمة (عادة ما يعبر عنه كحوادث/ مليون كلمة) عبر الشروط. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن مدة التثبيت تزداد مع انخفاض تردد الكلمة وزيادة احتمال تثبيت كلمة مع زيادة طول الكلمة^10,13. في مقاطع الاستعارة، تمت مطابقة كلمات المحتوى في استعارات مألوفة وغير مألوفة في متوسط طول الكلمة وتواتر الكلمة.
2. وينبغي عرض الكلمات الرئيسية في مواقف مماثلة في النصوص والجمل. وهذا أمر مهم لأن الكلمات في نهاية الجمل عادة ما تقرأ أبطأ من الكلمات السابقة في الجمل والقراء يميلون إلى القراءة بشكل أسرع لأنها تتقدم من خلال مرور ثم تبطئ في الجملة الأخيرة^11،12. في مقاطع الاستعارة، تم تقديم جميع الاستعارات في نهاية الجملة الثالثة. إن عرض بعض الاستعارات في بداية الجمل والبعض الآخر في نهاية الجمل من شأنه أن يؤدي إلى اختلاف في أوقات القراءة غير المرتبطة بالاستعارات نفسها.
3. يجب أن تتطابق العبارات الرئيسية تقريبا مع طول الكلمة وبنيتها. وهذا أمر مهم لأن طول الجملة والبنية التركيبية تؤثر على وقت القراءة وعدد التثبيتات واحتمال الانحدار¹³. في مقاطع الاستعارة، كان للاستعارات المألوفة وغير المألوفة نفس العدد من الكلمات والهيكل (X هو Y).
4. يجب أن يكون السياق السابق مباشرة الكلمات الأساسية مساويا تقريبا على عدد الكلمات والتنسيق وصعوبة المعالجة. مساواة السياقات عبر الشروط ضروري لأن القيد السياقي يؤثر على مدة التثبيت للكلمات اللاحقة^1,14. في مقاطع الاستعارة، ترتبط جملة السياق الأول دائما بالكلمة الرئيسية الأولى في الاستعارات(الحب والصياد)وجملة السياق الثاني المرتبطة دائما بالكلمة الرئيسية الثانية في الاستعارات(زهرة عنكبوتا).
5. يجب ألا تكون الكلمات أو العبارات الرئيسية هي الكلمة الأخيرة أو العبارة الأخيرة في المقطع. وهذا أمر مهم لأن القراء قراءة نهاية نص أبطأ من الأجزاء السابقة من النص، والذي يسمى تأثير التفاف المقطع¹². كما أن إضافة جملة ختامية تسمح بقياس امتداد المعالجة. ويشير الامتداد إلى صعوبة المعالجة التي تنقل من جملة إلى الجملة اللاحقة. في مقاطع الاستعارة، تبعت جملة استنتاج محايدة الاستعارات. إذا كان القراء لا يفهمون معنى الاستعارة، فقد ينتقلون إلى الجملة التالية على أمل الحصول على إشارات حول معنى الاستعارة. على هذا النحو، كانت الجملة الاستنتاج محايدة عمدا لإزالة العظة معنى.
   على الرغم من أن خصائص التحكم التحفيزي تم وصفها هنا من حيث الاستعارات ، إلا أنها تنطبق على معظم أي دراسة لفهم النص أو أي دراسة تتلاعب بالمحفزات اللغوية. ولنتأمل هنا مثالنا السابق الذي يحل فيه القراء مشاكل الرياضيات المستندة إلى الكلمات والتي تختلف في التعقيد(على سبيل المثال، عالية مقابل منخفضة التعقيد). لا يريد المرء أن تتضمن مشاكل التعقيد العالي كلمات غير شائعة (منخفضة التردد جدا) أكثر من مشاكل التعقيد المنخفض لأن التعقيد الرياضي سيكون مشوشا مع تردد الكلمات. وبطبيعة الحال، فإن هدف التجربة يملي ما هي الميزات التي تحتاج إلى السيطرة عليها. على سبيل المثال، إذا كان الهدف من التجربة هو فحص كيفية تأثير بنية الجملة على المعالجة، فيجب معالجة بنية الجملة. للعودة إلى تجربة مشكلة الرياضيات لدينا ، قد يرغب المرء في استكشاف كيفية تأثير الهياكل النحوية المختلفة على صعوبة حل المشاكل. على سبيل المثال، يمكن كتابة الجمل التي تحتوي على تفاصيل رئيسية للمشاكل بصوت نشط أو سلبي. ويمكن قياس نمط حركات العين على هذه الجمل الرئيسية، فضلا عن التأثير على تحديد الحلول الصحيحة.

3. تشغيل التجربة

1. وينبغي أن يبدأ المشاركون بإكمال الموافقة المستنيرة التي تصف الإجراء العام. عادة ما تتم الموافقة على الأبحاث السلوكية مثل التجربة الموصوفة هنا من قبل IRB السلوكي للمؤسسة (مجلس البحوث المؤسسية) بدلا من IRB الطبي لأن معدات تتبع العين المستندة إلى الفيديو لا تتصل بالعين ويتم الموافقة عليها كجهاز LED من الفئة 1 آمن في جميع الظروف. إذا تم الجمع بين إجراءات تتبع العين مع الإجراءات الطبية، مثل تسجيل حركات العين أثناء خضوعها لفحوصات بالرنين المتري، سيكون من الضروري إجراء فحص طبي للتتبع.
2. يجب على المشاركين إيقاف تشغيل جميع الأجهزة الإلكترونية المشتتة أو كتم صوتها.
3. يجب تعيين ارتفاع مسند الذقن بحيث يتم توسيط العين التي يتم مراقبتها تقريبا في شاشة الفيديو.
4. يجب على المشاركين ضبط ارتفاع المقعد حتى يتمكنوا من وضع ذقنهم بشكل مريح على مسند الذقن وجبهتهم ضد بقية الجبهة. يميل المشاركون إلى التراخي في الكرسي أثناء الاسترخاء ، مما يميل إلى سحب جبهتهم بعيدا عن بقية الجبين. وهذا يمكن أن يزيد من الخطأ الرأسي في سجل تتبع العين. يمكن تقليل هذه المشكلة عن طريق التأكد من أن المشاركين يبدأون بذقنهم أعلى قليلا من ارتفاع بقية الذقن حتى يتمكنوا من وضع ذقنهم على بقية الذقن.
5. يجب إخبار المشاركين بكيفية ضبط جهاز تعقب العين وإعداده قبل بدء التجربة. يتيح عرض الإرشادات على الشاشة للمشاركين فرصة لمعرفة شكل الشاشة قبل بدء التجربة ولزيادة ضبط موقفهم على راحة الجبين/الذقن إذا لزم الأمر.
6. تأكد من أن تلك العين التي يتم تسجيلها فقط هي المرئية في شاشة الكاميرا. وهذا سيمنع تعقب من "التحول" إلى العين الأخرى يجب على المشاركين جعل حركة الرأس كبيرة. إذا كانت كلتا العينين في مجال رؤية الكاميرا، يمكن أن يحدث التحول إذا نقل المشاركون رؤوسهم بعيدا بما فيه الكفاية بحيث يتم نقل صورة العين التي يتم تسجيلها من مجال رؤية الكاميرا ويتم نقل العين الأخرى إلى عرض الكاميرا. ثم سيقوم متعقب العين "بالبحث" عن انعكاس تلميذ جديد. سينتقل المتعقب مرة أخرى إلى العين الأصلية عندما يتم إرجاع الرأس إلى وضع البداية ، ولكن التحول يسبب فقدانا مؤقتا لوضع العين.
7. ركز الكاميرا (سيتم عرض الصورة على شاشة المجرب). التركيز المناسب يزيد من القدرة على الكشف عن وتتبع التلميذ وانعكاس القرنية.
8. ضبط عتبة حساسية الأشعة تحت الحمراء من كاميرا الفيديو. نظام EyeLink لديه "عتبة السيارات" وظيفة التي تحدد بشكل صحيح عتبة للغالبية العظمى من المشاركين. إذا كانت مساحات كبيرة من انعكاس الأشعة تحت الحمراء مرئية بالقرب من العين، يمكن تقليل العتبة يدويا. عند هذه النقطة يجب على متعقب العين الكشف عن التلميذ وانعكاس القرنية والبدء في تتبع موضع العين (المشار إليها عبر الشعر فوق التلميذ وانعكاس القرنية).
9. تأكد من أن التلميذ وانعكاس القرنية يتم تعقبهما عبر سطح الشاشة بأكمله من خلال إلقاء المشاركين نظرة على كل ركن من أركان شاشة الكمبيوتر. إذا فقد التلميذ أو انعكاس القرنية عند حواف الشاشة، فإن إمالة رأس المشارك عن طريق تحريك قاعدة استراحة الذقن للأمام أو للخلف عادة ما يحل المشكلة. بالنسبة للمشاركين الذين يرتدون نظارات ، فإن الإطارات تحجب أحيانا جزءا من صورة الفيديو للعيون عند النظر إلى الزوايا الأفقية أو الرأسية المتطرفة. هذه ليست سوى مشكلة إذا كان لا يمكن تتبع انعكاس التلميذ والقرنية عبر المنطقة بأكملها التي سيتم فيها عرض المحفزات. يمكن معايرة جهاز تعقب العين (الموصوف التالي) على نطاق أصغر إذا لزم الأمر للتعويض عن هذه المشكلة.
10. المعايرة هي العملية المستخدمة لتعيين برنامج تتبع العين لتتبع حركات العين بدقة. ويتم ذلك عن طريق تسجيل موضع العين بينما يركز المشاركون مجموعة من تسع نقاط تثبيت (نقاط سوداء) معروضة على الشاشة في مواقع معروفة. يتم تقديم نقاط التثبيت بترتيب عشوائي. يمكن أن يختلف عدد نقاط التثبيت اعتمادا على مقدار العرض الذي ستشغله المحفزات. إذا ملأت المقاطع معظم الشاشة، يجب أن تستخدم المعايرة تشكيلا من 9 نقاط (أعلى اليسار، الوسط العلوي، أعلى اليمين، الوسط الأيسر، الوسط، الوسط، الوسط الأيمن، السفلي الأيسر، الوسط السفلي، أسفل اليمين). إذا تم تقديم سطر واحد فقط من النص في الوسط العمودي للعرض، قد يتم تقليل نطاق المعايرة إلى المنطقة الوسطى من الشاشة.
11. أثناء المعايرة، اطلب من المشاركين تثبيت كل نقطة حتى تختفي ومحاولة عدم التنبؤ بحركات النقطة. إذا قام المشاركون بتحريك أعينهم في محاولة للتنبؤ بالموقع التالي للنقطة، يمكن التحكم في حركة النقطة يدويا لضمان تركيز المشاركين على كل نقطة قبل عرض النقطة التالية.
12. التحقق من صحة المعايرة. أثناء التحقق من الصحة، يركز المشاركون نفس النقاط التسع أثناء المعايرة. ثم تتم مقارنة مواقع التثبيت المحسوبة بمواقع التثبيت المعروفة لتحديد درجة الخطأ البصري في مواقع التثبيت المحسوبة. عند هذه النقطة يعرض البرنامج معلومات حول درجة الخطأ المرئي لكل نقطة تثبيت ومتوسط الخطأ عبر كافة النقاط والخطأ الأقصى عبر كافة النقاط.
13. إذا تجاوز متوسط الخطأ 0.5 درجة من الزاوية البصرية، فيجب فحص إعداد جهاز تعقب العين وتكرار عملية المعايرة. يجمع الخطأ المتوسط بين الأخطاء الرأسية والأفقية؛ ولذلك، فإن الخطأ المتوسط المقبول البالغ 0.3 درجة يمكن، على سبيل المثال، أن يعكس مزيجا من الأخطاء الأفقية والعمودية الصغيرة، أو مزيجا من الأخطاء الأفقية الصغيرة(مثل 0.1 درجة) والأخطاء الرأسية الكبيرة(مثل 0.6 درجة)، أو نمطا متفاوتا من الأخطاء. وبالتالي، ينبغي للباحثين فحص الإزاحة الأفقية والرأسية لكل نقطة معايرة وتحديد عتبة خطأ مقبول على أساس التجربة التي يجري إجراؤها. على سبيل المثال، إذا كانت المحفزات جمل مفردة الأسطر التي ستظهر في وسط الشاشة، دقة عمودي أقل أهمية لأنه يوجد سطر واحد فقط من النص. قد يكون المثال السابق للأخطاء الأفقية 0.1º و 0.6º من الأخطاء الرأسية مقبولا لشاشات العرض ذات الخط الواحد. عند استخدام مقاطع متعددة الأسطر، تكون الدقة الرأسية والأفقية حاسمة.
14. ابدأ التجربة بعد الحصول على معايرة مقبولة. تعليمات المشاركين بعدم التحدث عند عرض المحفزات. الحديث يسبب الرأس للتحرك صعودا وهبوطا عند يستريح على بقية الذقن وهذا يقلل من دقة تتبع العين.
15. ابدأ بتقديم عدد قليل من التجارب العملية بحيث يصبح المشاركون مرتاحين مع متعقب العين ووحدة التحكم في الاستجابة (إذا استخدمت) وشكل المحفزات.
16. قبل كل تجربة يتم عرض نقطة تثبيت (غالبا ما تسمى نقطة تصحيح الانجراف) حيث سيتم تحديد موقع الكلمة الأولى من النص. إرشاد المشاركين إلى تثبيت نقطة تصحيح الانجراف قبل كل تجربة. إذا تجاوز الخطأ المرئي عند تثبيت نقطة التصحيح الانحراف الحد الأقصى المسموح به خطأ (0.5º) ، لن يسمح النظام بدء التجربة. عند هذه النقطة هناك حاجة إلى إعادة المعايرة. وهذا يضمن مسار دقيق باستمرار طوال التجربة. عادة ما تستغرق إعادة المعايرة أقل من دقيقة واحدة لأن النظام تم تعيينه بالفعل لتتبع عيون المشاركين.
17. اسأل المشاركين عما إذا كانت لديهم أي أسئلة بعد الانتهاء من تجارب الممارسة. يحتاج المشاركون إلى إزالة رؤوسهم من راحة الجبين /الذقن لطرح الأسئلة. يجب إعادة فحص دقة التتبع بعد عودة المشاركين إلى راحة الجبين / الذقن لأن رؤوسهم لن تكون في نفس الوضع بالضبط. ويمكن القيام بذلك من خلال قيام المشاركين بالنظر إلى نقطة التصحيح الانجراف ومقارنة الموضع المحسوب بالموضع الفعلي، الذي يتم عرضه على شاشة المجرب. بالنسبة لغالبية المشاركين، عادة ما لا تكون إعادة المعايرة ضرورية بعد الخروج ثم العودة إلى بقية الجبين/الذقن.
18. إذا كان المشاركون بحاجة في أي وقت إلى أخذ قسط من الراحة أو تدهورت جودة المسار (عادة بسبب إعادة وضع المشاركين أنفسهم على كرسيهم) ، فيجب فحص المعايرة وإعادة معايرة الأداء حسب الحاجة. يميل المشاركون إلى الاسترخاء في وضعية الجلوس (التراخي) أثناء التجربة ، والتي يمكن أن تغير زاوية الرأس. وهذا يمكن أن يقلل من دقة التتبع ويؤدي إلى الحاجة إلى إعادة المعايرة. بما في ذلك فترات راحة قصيرة كل 15-20 دقيقة في تجارب أطول يقلل من هذه المشكلة.
19. وينبغي استخلاص المعلومات من المشاركين بعد الانتهاء من التجربة.

النتائج

يمكن تحليل جوانب متعددة من حركات العين، وغالبا ما يتم تصنيفها على أنها تدابير عالمية ومحلية. تعكس التدابير العالمية سلوك حركة العين عبر تجربة بأكملها، مثل وقت القراءة الإجمالي، ومتوسط مدة التثبيت لجميع الكلمات، والعدد الإجمالي للتثبيتات (إلى الأمام والرجعية على حد سواء). تعكس التدابير المحلية سلوك حركة العين لكلمة مستهدفة محددة أو مجموعة من الكلمات المستهدفة (مثل الكلمات في الاستعارات) ويشار إليها باسم المناطق ذات الاهتمام. وتشمل التدابير المحلية أوقات تثبيت الكلمات المستهدفة، واحتمال تركيز الكلمات المستهدفة، وعدد التثبيتات على الكلمات المستهدفة، وعدد الانحدارات إلى الكلمات المستهدفة، على سبيل المثال لا الحصر. بالإضافة إلى ذلك، غالبا ما تتم مناقشة التدابير المحلية من حيث التشغيل الأول، والركض الثاني، والوقت الإجمالي. يشير التشغيل الأول (الذي يسمى أيضا الممر الأول) إلى التثبيتات التي تتم على كلمة مستهدفة قبل الانتقال إلى كلمة أخرى. يمكن اعتبار هذا أول لقاء مع الكلمة المستهدفة. يشير التشغيل الثاني (ويسمى أيضا الممر الثاني) إلى التثبيتات التي تمت على كلمة الهدف بعد ترك الكلمة الهدف في البداية. هذه هي بشكل عام الانحدارات إلى الكلمات الهدف. يتضمن الوقت الإجمالي كافة التثبيتات التي أجريت على الكلمات الهدف (كافة التشغيلات مجتمعة). كما تستخدم تدابير أكثر تعقيدا لتقييم وقت المعالجة وأنماط حركة العين، مثل مدة مسار الانحدار، والتي تعرف بأنها الوقت الإجمالي من مواجهة كلمة في البداية إلى الانتقال إلى الكلمة اللاحقة. على سبيل المثال، إذا ركز القارئ (1) الكلمة الأخيرة في استعارة، (2) عاد إلى تثبيت الكلمة الأولى في الاستعارة، (3) مثبتة في الكلمة الأخيرة مرة أخرى، ثم (4) ركزت الكلمة الأولى في الجملة التالية، فإن مدة مسار الانحدار ستشمل التثبيتات الثلاثة الأولى في هذا المثال.

يتم عرض حركات العين من تجربة عينة في الشكل 2. تمثل الدوائر مواقع التثبيت وتمثل الخطوط الصفراء واجهات ، والتي تظهر كيف انتقل القارئ من كلمة إلى كلمة. يمكن رؤية صعوبة المعالجة الإضافية المرتبطة بالاستعارة من خلال كثافة التثبيتات على الاستعارة. يمكن تجميع التثبيتات حسب المناطق ذات الاهتمام(مثل الكلمات في الاستعارات) لتحديد مقدار الوقت الذي تم إنفاقه على كل كلمة وعدد التثبيتات التي أجريت على كل كلمة للاستعارات المألوفة وغير المألوفة. وتبين النتائج المبينة في الشكل 3 أنه قد أنفق وقت أطول في معالجة كلمتي المحتوى الرئيسيتين في استعارات غير مألوفة أكثر مما أنفق في الاستعارات المألوفة.

يمكن رؤية مزايا تسجيل حركات العين بدلا من أوقات القراءة لممر كامل أو أوقات قراءة الجملة تلو الجملة في الشكلين 2 و 3. على سبيل المثال، هناك خمسة تثبيتات على منطقة الاستعارة(الشكل 2)،ثلاثة تثبيتات إلى الأمام واثنين من التثبيتات التراجعية، والتي تعكس قراءة القارئ من خلال الاستعارة إلى "المدخل" ومن ثم العودة (التراجع) إلى "درجة". في جوهرها، تمت قراءة الاستعارة مرتين. وستذهب هذه النتيجة دون أن يلاحظها أحد إذا تم قياس أوقات قراءة الجملة أو أوقات القراءة الإجمالية فقط. وكمثال ثان، يبين الشكل 3 أنه تم قضاء وقت أطول في قراءة الكلمة الأخيرة من الاستعارة من الكلمات الثلاث الأخرى في الاستعارة، وأن وقت القراءة كان أسرع للاستعارات المألوفة من غير المألوف لثلاث كلمات من الكلمات الأربع في الاستعارات. إن قياس أوقات القراءة جملة بجملة من شأنه أن يشير إلى فترات قراءة أطول للجمل التي تحتوي على استعارات مألوفة من الاستعارات غير المألوفة، ولكن سيكون من المستحيل معرفة ما إذا كان وقت القراءة الإضافي موزعا على جميع الكلمات في الاستعارة أو كان مقتصرا على كلمات محددة، وكم من الوقت أنفق على كل كلمة سيكون غير معروف. يظهر هذان المثالان فائدة تسجيل سلوك القراءة المستمر عبر الإنترنت.

الشكل 1 - الأرقام 1- الأرقام 1 تظهر الصورة اليسرى مشاركا متمركزا على راحة الجبين/الذقن أثناء النظر إلى شاشة الكمبيوتر. يوجد مصدر الأشعة تحت الحمراء وكاميرا الفيديو أسفل الشاشة. تظهر الصورة الصحيحة شاشة المجرب. تظهر الصورة الكبيرة في الإطار العلوي وجه المشارك حول العين اليمنى (العين التي يتم تعقبها) وتظهر الصورة الصغيرة عن قرب للعين اليمنى. المناطق الزرقاء هي مناطق انعكاس ضوء الأشعة تحت الحمراء عالية من شعر المشارك (صورة كبيرة) والتلميذ (صورة صغيرة). الشعر عبر العين تحديد مركز التلميذ وانعكاس القرنية بالقرب من الجزء السفلي من التلميذ. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

الشكل 2 - الأرقام 2- الأرقام التي تم حركات العين من مقطع عينة تحتوي على استعارة غير مألوفة(درجة هو المدخل). تشير الدوائر إلى مواقع التثبيت وتشير الخطوط الصفراء إلى مسارات saccade. تمثل الدوائر الأكبر تثبيتات لفترة أطول. تشير الأرقام الصغيرة المجاورة للدوائر إلى مدة التثبيت بالمللي ثانية (مللي ثانية). الفجوات (لا يوجد خط saccade ، مثل بين الكلمات كثير من الناس)تشير إلى نقاط حيث حدث فقدان المسار بسبب قطعة أثرية مثل المواضيع إغلاق أعينهم للحظات. يظهر الشكل تراجعا من المدخل إلى الدرجة داخل الاستعارة.

الشكل 3 - الأرقام 3- الأرقام التي يمكن أن إجمالي مدة التثبيت (msec) على الكلمات في استعارات مألوفة وغير مألوفة. تتوافق الكلمات في المحور الأفقي مع العينة المألوفة (F) والاستعارات (U) غير المألوفة. وتمثل البيانات في المتوسط 10 استعارات مألوفة و10 استعارات غير مألوفة.

Discussion

وقد أدى التقدم في التكنولوجيا إلى توافر أنظمة تتبع العين عالية الدقة والموثوقية وسهلة الاستخدام. في مجال البحوث اللغوية، يسمح رصد حركات العين للباحثين بتحديد كيفية تقييم القراء للنص. يمكن استخدام أنماط التثبيت لتحديد الأجزاء التي يصعب معالجتها أو أسهل معالجتها، وأجزاء النص التي يمكن فهمها مع تثبيت واحد والأجزاء التي تتطلب تثبيتات أو تراجعات متعددة، والتسلسل الذي يعالج به القراء النص. وتدعم هذه التدابير مجتمعة الاستنتاجات المتعلقة بالعمليات المعرفية التي ينطوي عليها فهم النص.

ويستند الفهم إلى التفاعل بين المعلومات الواردة في النص والمهارات المعرفية والمعرفة التي يطبقها القارئ؛ لذلك، لا يمكن الحصول على فهم كامل لفهم النص إلا باستخدام مقياس للمعالجة حساس لخصائص النص وخصائص القارئ. كما لوحظ سابقا، تختلف حركات العين استنادا إلى الميزات اللغوية، مثل تكرار الكلمة، وطول الكلمة، وتعقيد^{الجملة 1،2، 7،10،11،}وخصائص القارئ، مثل القدرة على القراءة ومعرفة الموضوع^1،9. على هذا النحو ، وحركات العين توفير مقياس مثالي لفهم النص.

نظرا لأن حركات العين تختلف استنادا إلى العديد من الميزات اللغوية ، فإن التحكم الدقيق في المحفزات أمر ضروري عند دراسة العمليات المعرفية المشاركة في فهم النص. غالبا ما يبذل الباحثون نفس القدر من الجهد لتطوير المحفزات الخاضعة للرقابة كما هو مطلوب لإجراء التجربة الفعلية. والواقع أن البحث لا يكون جيدا إلا بقدر المحفزات.

يمكن أن توفر منهجيات تتبع العين بيانات قيمة لأي مجال من مجالات البحث التي يتم فيها عرض المحفزات البصرية للمشاركين ويطلب منهم تقييم المحفزات. على سبيل المثال، في مجال الإعلان، يمكن للمرء أن يحدد ما هي أجزاء الإعلان المرئي التي تجذب أكبر قدر من الاهتمام من خلال قياس أجزاء الإعلان التي ينظر إليها الأشخاص الأكثر^5,8. في البحوث الطبية، يمكن للمرء أن يحدد ما إذا كان المتدربون والأطباء ذوي الخبرة تقييم صورة الأشعة السينية أو التصوير بالرنين المغناطيسي بنفس الطريقة من خلال النظر في مسار مسح حركة العين وكم من الوقت ينفق تقييم الهياكل الفيزيائية الحرجة¹⁵. في هذه الأمثلة يشير نمط حركات العين إلى أجزاء الصورة التي تجذب انتباه الشخص الذي يشاهد الصورة.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Eye Tracker	SR Research Ltd.	EyeLink 1000 Remote Desktop model
Experiment Control Software	SR Research Ltd.	Experimental Builder
Eye Movement Evaluation Software	SR Research Ltd.	Data Viewer