관찰 활동에서 보이는 초등학교 저학년 학생들의 시각적 주의 분석 : eye-tracking을 이용하여 = Analysis of Visual Attention in Early Elementary School Students During Observation Activities : Using Eye-tracking

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 초등학교 1·2·3학년 학생과 성인의 관찰 과제 수행 중 시각적 주의(visual attention)를 비교·분석함으로써 저학년 학생의 관찰 특성을 탐색하는 데 있었다. 이를 위해 SAPA(Science-A Process Approach)의 관찰 위계가 반영된 과제를 제시하고, Eye-Tracker를 활용하여 연령별 시각적 주의를 측정하였다. 저학년 학생의 특성을 명확히 파악하기 위해 성인 집단을 비교 대상으로 포함하였으며, 연령에 따른 관찰 특성을 정교하게 분석하기 위해 SAPA의 관찰 위계를 과제에 반영하였다. 연구대상은 무선표집을 통해 선정된 초등학생 137명(1학년 31명, 2학년 51명, 3학년 55명)과 국내 대학교에 재학 중인 만 19-24세 성인 44명으로 총 181명이다. 참여자에게 SAPA의 관찰 위계가 반영된 네 개의 과제를 제시하였고, 관찰 수행 중 시각적 주의(visual attention)를 Eye-Tracker로 수집하였다. 과제별·연령별 시각적 주의를 비교하기 위해 관심 영역(AOI)의 fixation duration과 transition(영역 간 전환)를 양적으로 분석하고, Heat Map과 Gaze Plot을 질적으로 분석하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, ‘대상 및 속성 인식 Identifying objects and their properties' 관찰 활동에서 1학년은 2·3학년, 성인에 비해 관찰 영역을 관찰하는 시각적 주의 지속 시간(fixation duration)이 유의하게 짧고(p<.001), 관찰 영역 밖으로 시각적 주의가 집중되는 모습이 Heat map에서 나타났다. 둘째, '물리적 변화 확인 Identifying changes in physical systems' 관찰 활동에서 1학년은 2학년, 3학년, 성인과 다르게 움직이는 대상 사이의 시각적 주의 이동 횟수(transition)가 유의하게 많았으며(p<.001), Gaze Plot에서도 1학년의 빈번한 시각적 주의 이동을 확인할 수 있었다. 셋째, '통제된 관찰 Making controlled observations' 관찰 활동에서 1학년의 관찰 자료 내에서 지시문의 목표 정보와 무관한 정보에 시각적 주의를 기울이며 그 영역 내를 이동하는 모습이 Heat Map과 Gaze Plot에서 확인되었다. 반면 2학년, 3학년, 성인은 지시문의 목표 정보와 관련이 있는 영역에 시각적 주의 시간(fixation duration)이 1학년에 비해 유의하게 길며(p< .05), 해당 영역 사이로 주의가 이동하는 모습이 Heat Map과 Gaze Plot에서 나타났다. 넷째, ‘일련의 관찰 결과를 순서 지우기 Ordering a series of observations’ 관찰 활동에서 1학년은 다른 연령 집단에 비해 먼저 낙하하는 구긴 종이에 대한 시각적 주의 지속시간 (fixation duration)이 유의하게 적었다(p<.001).성인 집단은 다른 연령 집단에 비해 구긴종이의 경로 예측 영역의 시각적 주의 지속 시간(fixation duration)이 유의하게 길었다(p<.001). 1학년은 떨어지는 두 물체에 시선이 분산되는 반면 2·3학년은 먼저 떨어지는 물체를 따라가며 시각적 주의를 기울였다. 성인은 먼저 떨어지는 물체의 예측 경로에 시각적 주의를 집중하였다. 이런 시각적 주의는 Gaze Plot에서 확인되었다. 초등학교 1학년은 관찰 시 시각적 주의 지속 시간이 짧고 무관한 정보에 주의가 분산되며 빈번한 시각 이동을 보였고, 2·3학년은 목표 정보에 선택적으로 집중하는 능력이 발달하였으며, 성인은 예측적 관찰 전략을 사용하는 등 관찰 능력의 발달 단계가 명확히 구분되었다. 이 결과는 우리나라 초등학교 저학년의 관찰 특성에 대한 실증적 자료를 제공하고, 관찰 특성에 대한 이해를 확장하여 체계적인 저학년 관찰 교육을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론
• 1. 연구의 필요성 및 목적1
• 2. 연구문제4
• Ⅱ. 이론적 배경
• 1. 과학적 관찰 5
• 2. 관찰의 위계 6
• 3. 시각적 주의(visual attention)과 시선추적7
• 4. 선행 연구 고찰 9
• Ⅲ. 연구 방법
• 1. 연구 절차 17
• 2. 연구 대상 18
• 3. 과제 개발 19
• 4. 과제 패러다임 개발 25
• 5. 자료 수집 30
• 6. 자료 분석 32
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의
• 1. ‘대상 및 속성 인식 Identifying objects and their properties’ 관찰 활동
• 에서 보이는 초등학교 저학년 학생들의 시각적 주의 분석 37
• 2. ‘물리적 변화 확인 Identifying changes in physical systems’ 관련 관
• 찰 활동에서 보이는 초등학교 저학년 학생들의 시각적 주의 분석 42
• 3. ‘통제된 관찰 Making controlled observations’ 관련 관찰 활동에서 보
• 이는 초등학교 저학년 학생들의 시각적 주의 분석 52
• 4. ‘일련의 관찰 결과를 순서 지우기 Ordering a series of observations’
• 관찰 활동에서 보이는 초등학교 저학년 학생들의 시각적 주의 분석 ·57
• V. 종합논의 65
• Ⅵ. 결론 및 교육적 함의
• 1. 결론 69
• 2. 교육적 함의71
• 참 고 문 헌 72
• ABSTRACT71
• 부 록
• [부록1] 과제 타당도 의뢰서89
• [부록2] 전문가 과제 타당도 의견(1~3차) 115
• [부록3] 최종 선정 과제 117
• [부록4] 전문가 과제 타당도 의견(1~3차) 118
• [부록5] 연구 참여 동의서120
• [부록6] 생명윤리위원회 심의 결과서 122