fbpx

Gdzie wzrok ucieka. Eyetracking w Edukacji 3.0

Home / materialy / Gdzie wzrok ucieka. Eyetracking w Edukacji 3.0

Grzegorz Kata, Marcin Wolski, 01 czerwca 2020 r.


Czasami zastanawiamy się jak działa postrzeganie, jak to się dzieje, że jedne rzeczy dostrzegamy a innych nie, co powoduje, że na czymś skupiamy uwagę a inne rzeczy pomijamy. Są to pytania kluczowe z perspektywy wielu obszarów naszego życia a w szczególności korzystania z nowych technologii, które w ramach prac ośrodka badamy. Obserwując ogólne zachowania użytkowników aplikacji i stron internetowych można zauważyć, że coraz częściej scrollujemy ekrany elektronicznych urządzeń zwracając uwagę tylko na pierwsze zdania akapitów. Nasz mózg podejmuje błyskawiczne decyzje, czy na czymś się zatrzymać czy nie. To, co wyświetla się w odpowiednim miejscu ekranu sprzedaje się lub wręcz przeciwnie. Wreszcie mamy user experiance i user interface, gdzie czasami detal decyduje o sukcesie jakiegoś rozwiązania.

Warto więc zadać sobie pytanie, czy jesteśmy w stanie w jakiś sposób „mierzyć” i „sprawdzać” nasze przeczucia dotyczące tego, jak patrzymy i gdzie nasz wzrok ucieka. Odpowiedzią na to pytanie jest eyetracking i zrozumienie sposobu jego działania.

Eyetracking, inaczej okulografia, to technika pozwalająca śledzić ruch gałki ocznej. Dzięki temu możliwe jest określenie, gdzie w danym momencie pada wzrok badanej osoby. To zaś pozwala śledzić koncentrację uwagi i sposób przyswajania informacji. Eyetracking wskazuje co dla danej osoby jest interesujące, na co zwraca uwagę lub co ją rozprasza oraz jak dany obiekt lub sytuacja są postrzegane.

Nasz wzrok nieustannie wędruje z obiektu na obiekt. Wędrówka ta ma dwa źródła. Pierwsze to ruch gałki spowodowany charakterystyką jakiegoś obiektu. Coś co przykuwa wzrok i uwagę, często wyróżnia się, porusza się lub nagle pojawia w polu widzenia. Drugie źródło przemieszczania się wzroku wiąże się z aktualnie wykonywanym zadaniem lub naszymi potrzebami. Na przykład, pisanie tego tekstu lub jego odczytywanie to zadanie, które wymusza określony wzór przemieszczania się wzroku. Zadanie determinuje ruch. Jeśli piszący stawiałby pierwsze kroki w posługiwaniu się klawiaturą, jego wzrok częściej padałby na klawisze w celu poszukiwania potrzebnych liter. Uwagę wzrokową determinuje więc charakterystyka obiektu, rodzaj zadania, cechy i doświadczenia osoby.

Eyetracker dostarcza wielu miar opisujących przemieszczanie się i koncentrację uwagi wzrokowej które możemy wykorzystać do różnych celów. Miary te obejmują dwa podstawowe procesy. Pierwszy to tzw. fiksacje, czyli momenty skupienia uwagi w konkretnym punkcie lub na interesującym obiekcie. Drugi proces to sakada, czyli przejście do kolejnego obiektu koncentracji. Sakady i fiksacje nieustannie następują jedne po drugich. Dane je opisujące pozwalają zobrazować, w jakiej kolejności osoba orientowała się w danej scenie oraz co przede wszystkim zwracało jej uwagę (patrz rysunek 1 oraz 2).

Rysunek 1. Mapa cieplna - im bardziej "czerwone" pole, tym dłużej trwająca fiksacja, czyli dłuższa koncentracja uwagi w danym punkcie
Rysunek 1. Mapa cieplna – im bardziej “czerwone” pole, tym dłużej trwająca fiksacja, czyli dłuższa koncentracja uwagi w danym punkcie

Badanie okulograficzne opiera się na zasadzie, zgodnie z którą punkt skupienia wzroku odpowiada miejscu, na którym koncertuje się również uwaga. W rzeczywistości jednak zdarza się, że celowo skupiamy uwagę na obiektach znajdujących się poza centralnym miejscem najostrzejszego widzenia. Tego rodzaju „dyskretnych” zmian koncentracji uwagi eyetracker nie wychwytuje. Nie jest to jednak konieczne do przeprowadzenia prawidłowego badania, gdyż pojawienie się interesującego obiektu w obszarze widzenia peryferyjnego i tak skutkuje zwykle koncentracją na tym obiekcie.

Rysunek 2. Linie obrazujące ruchy gałek ocznych (sakady) między kolejnymi polami fiksacji (koła)

Wynik badania eyetrackingowego może być przedstawiany na różne sposoby. Jednym z nich jest tzw. mapa cieplna (rysunek 1), która przedstawia rejony, które nasz wzrok odwiedza najczęściej. Pozwala to na szybką orientację w rozkładzie uwagi wzrokowej. Drugi z przykładowych sposobów to analiza ścieżki (rysunek 2). Obrazuje ona przebieg uwagi oraz określa kolejność obiektów, na których koncentrowała się osoba.

Często stosowaną techniką jest także definiowanie „obszarów zainteresowań” (AOI, area of interest). Są to wybrane przez prowadzących badanie obiekty, dla których zbierane są statystyki opisujące czy osoba dostrzegła obiekt, jak długo i ile razy się na nim koncertowała, itp. Przykładem obszaru zainteresowania może być logo firmy na reklamie graficznej, informacja o cenie produktu na stronie internetowej, znak drogowy w trakcie badań kierowców czy konkretny fragment materiału edukacyjnego, na który chcemy zwrócić uwagę. Wybór AOI zależy od celu badania. Szereg innych miar ilościowych opisuje zachowania wzrokowe osoby w trakcie trwania obserwacji. Podobnie jak przy AOI, wybór miar zależy od potrzeb i zainteresowania badaczy.

W ramach prac badawczych i eksperymentów prowadzonych w Ośrodku Badawczo-Rozwojowym EDUKACJA 3.0 wykorzystujemy eytracking trzech typów przystosowanych do różnych środowisk pracy:

Eyetracking mobilny, który realizowany jest w postaci okularów nakładanych prze badaną osobę – w naszym ośrodku są to okulary Tobii Pro Glassess. Zamknięcie urządzenia w okularach oraz bezprzewodowa komunikacja z obsługującym badanie komputerem umożliwiają pełną swobodę ruchów i zachowania osoby w dowolnych przestrzeniach i sytuacjach. Tę zaletę wykorzystujemy w sprawdzaniu jakości aplikacji rozszerzających rzeczywistość (AR) i aplikacji dedykowanych na smartfony lub tablety oraz do badania różnych rozwiązań edukacyjnych. Możliwości zastosowania tego typu etrackingu jest znacznie więcej, np. śledzenie zachowania w trakcie wykonywania pracy, robienia zakupów, obsługi urządzeń, aplikacji, korzystania z podręczników, odwiedzania muzeum czy jazdy samochodem. Każdorazowo badanie dostarcza informacji o sposobie w jaki postrzegane jest otoczenie i jak osoba radzi sobie z odbieranymi informacjami. W projektowanych aplikacjach AR służy nam to do prawidłowego ulokowania kluczowych informacji, tak aby wspierać proces uczenia się. Ten typ eyetrackingu jest bardzo elastyczny, jeżeli chodzi o konstruowanie eksperymentów.

Rysunek 3. Badanie aplikacji AR z wykorzystaniem eyetrackera mobilnego

Eyetracking stacjonarny który współdziała z różnego rodzaju ekranami, w naszym wypadku jest to Eyetracker Tobii Pro Nano. Może on być zamontowany na przykład pod ekranem komputera lub tabletu. Dostarcza informacji o położeniu uwagi wzrokowej z częstotliwością 60 razy na sekundę. Jest wykorzystywany do badania w oparciu o materiał prezentowany na ekranach taki jak filmy, zdjęcia, strony www, reklamy czy interfejsy aplikacji. Możliwe jest także badanie bodźców o zdefiniowanej wcześniej treści (np. wzbudzających określone emocje, wymagających specyficznej reakcji), a także konstruowanie złożonych eksperymentów poznawczych. Praktycznym przykładem zastosowania jest prowadzony w naszym ośrodku na rzecz zewnętrznego partnera projekt badawczy dotyczący skuteczności tzw. explainer videos. W filmach, których celem jest wyjaśnienie procedur, zjawisk lub dostarczenie informacji, definiowano obszary zainteresowań na obiektach kluczowych dla tematu filmu. Następnie sprawdzano sposób percepcji tych obiektów w zależności od cech osoby oglądającej. Było to badanie uzupełnione o dodatkowe informacje na temat osób badanych zbierane poprzez ankiety, wywiad oraz kwestionariusze. Działanie takie jest często praktykowane w badaniach eyetrackingowych. Pozwala ono odnieść wyniki pomiaru do własności i cech różnych grup odbiorców.

Rysunek 4. Zestawienie analizy ścieżek i map cieplnych w odniesieniu do tego samego materiału

Etracking w wirtualnej rzeczywistości, czyli Eytracker zintegrowany z goglami umożliwiającymi wyświetlanie scen w wirtualnej rzeczywistości. Badania tego typu realizujemy za pomocą Etrackera Tobii zintegrowanego z Virtual Reality (VR) HTC Vive. Ten typ eyetrackingu umożliwia prowadzenie badań o nieograniczonych możliwościach tematycznych, a także realizacje bardzo ciekawych koncepcji badawczych niemożliwych do osiągnięcia w warunkach rzeczywistych. Wirtualna rzeczywistość to miejsce, w którym z wykorzystaniem odpowiedniego oprogramowania można utworzyć dowolnie zaprojektowaną przestrzeń zbudowaną z realnych lub nieistniejących obiektów 3D. Może to być wycinek miasta, biuro, projekt przestrzeni edukacyjnej czy projekt bazy marsjańskiej. W badaniu otrzymujemy informacje o sposobie postrzegania otoczenia, interakcji użytkownika z wirtualnymi obiektami, orientacji w przestrzeni. Przykładowo zaprojektowanie hali montażowej przed jej faktyczną budową, umieszczenie jej w wirtualnej rzeczywistości i objęcie pomiarem eyetrackingowym daje szanse sprawdzenia warunków pracy i zastosowania modyfikacji przed przejściem do produkcji. Hala montażowa to oczywiście jeden z wielu przykładów z aranżacji przestrzeni. W obszarze bliskim naszym zainteresowaniom znajdują się badania związane z edukacją w tym np. analiza zachowania użytkowników aplikacji i gier VR. Wśród generowanych pomysłów znajdowały się także projekty wykorzystania specyficznych przestrzeni wirtualnych w procesie terapii i pomocy (fobie, zaburzenia ruchu, kompetencje społeczne) oraz w szkoleniach i treningach (wirtualna przestrzeń pracy, symulatory pojazdów i maszyn, bhp).

Przeprowadzając badania eyetrackingowe wymienionych typów uzyskujemy wyniki, które pozwalają nam lepiej zrozumieć zachowanie osoby w różnych kontekstach i obszarach: procesach biznesowych, reklamie, edukacji, transporcie, informatyce, terapii i wielu innych. Wyniki badań, jak opisano wyżej mogą mieć postać map cieplnych (heatmaps), map fiksacji (gazeplots), statystyk opisujących obszary zainteresowań (AOI) ale także mogą zostać eksportowane w formie tabelarycznej do wykorzystania z różnymi narzędziami statystycznymi i analitycznymi. Końcowa forma wyników zależy od celu projektu i badania, może być dowolnie dostosowana a także wyjść poza wskazane i najbardziej popularne metody wizualizacji.

Uzupełniniem danych eyetrackingowych oprócz wspomnianych badań ankietowych mogą być nagrania akcji na ekranie (screencasting), reakcji użytkownika (realizowane dodatkową kamerą umieszczoną na ekranie lub wbudowaną do laptopa skierowaną na twarz) czy nagranie kamerą zewnętrzną wraz z rejestracją ścieżki dźwiękowej. Niezwykle wartościowej wiedzy dostarcza także równoległy pomiar reakcji psychofizjologicznych (jak reakcje skórno-galwaniczne) lub aktywności mózgu (za pomocą dodatkowego osprzętu do EEG lub fNIRS). Taka konstrukcja poszerza informacje o badanej osobie.

Eyetracking jest nowoczesną i ciekawą formą badań pozwalającą na spojrzenie z innej strony na prowadzone działania. Jest bardzo przydatnym narzędziem przy wdrażaniu nowych technologii, na przykład z dziedziny interakcji Człowiek – Komputer. Zachęcamy do „koncentracji uwagi” na możliwościach i potencjale badawczym technik eyetrackingowych przy realizacji wspólnych działań i projektów.