課題申報書：智能教育視角下基于眼動追蹤的在線學(xué)習(xí)認(rèn)知模型及自適應(yīng)機(jī)制研究

教育科學(xué)規(guī)劃2025年度重點課題申報書、課題設(shè)計論證求知探理明教育，創(chuàng)新鑄魂興未來。智能教育視角下基于眼動追蹤的在線學(xué)習(xí)認(rèn)知模型及自適應(yīng)機(jī)制研究課題設(shè)計論證一、研究現(xiàn)狀、選題意義、研究價值研究現(xiàn)狀：當(dāng)前，眼動追蹤技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。在教育技術(shù)領(lǐng)域，眼動研究雖取得一定成果，但仍存在一些問題。例如，實驗報告嚴(yán)謹(jǐn)性不足，部分文獻(xiàn)對眼動儀的描述籠統(tǒng)，甚至有13篇文獻(xiàn)未對所用眼動儀進(jìn)行說明，影響了實驗的可重復(fù)性。同時，眼動指標(biāo)選擇不夠全面，常用的指標(biāo)主要是注視時間和注視次數(shù)，而其他指標(biāo)可能被忽視，影響研究結(jié)果。此外，眼動追蹤技術(shù)在在線學(xué)習(xí)中的應(yīng)用也處于不斷探索階段。已有研究構(gòu)建了基于眼動追蹤技術(shù)的在線學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷量化模型，為生理指標(biāo)測試工具應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)提供了理論參考。同時，不同組織方式的醫(yī)學(xué)在線教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)體驗分析也采用了眼動追蹤技術(shù)，表明學(xué)生對不同組織方式的在線視頻學(xué)習(xí)體驗不同。眼動追蹤技術(shù)在個性化在線學(xué)習(xí)中的應(yīng)用也在增加，但在教育研究中的應(yīng)用相對較少。2009年之前，很少有教育研究使用眼動追蹤方法，主要原因可能是教育和心理學(xué)領(lǐng)域缺乏交流以及設(shè)備成本較高。目前，眼動追蹤技術(shù)可用于測量認(rèn)知負(fù)荷、監(jiān)測學(xué)習(xí)參與度、為學(xué)習(xí)者提供實時指導(dǎo)以及基于機(jī)器學(xué)習(xí)提供實時反饋和干預(yù)。多模態(tài)數(shù)據(jù)在學(xué)習(xí)者專注度研究中也開始得到應(yīng)用。通過提取面部線索、眼動特征和生理數(shù)據(jù)等多模態(tài)特征，可以構(gòu)建學(xué)習(xí)專注度識別模型。實驗結(jié)果表明，眼動特征與生理特征比面部線索具有更好的識別潛力，模態(tài)融合能顯著提高學(xué)習(xí)專注度識別效果。知識類型、呈現(xiàn)方式與學(xué)習(xí)風(fēng)格對大學(xué)生在線學(xué)習(xí)的影響研究也采用了眼動實驗。研究發(fā)現(xiàn)，不同學(xué)習(xí)風(fēng)格學(xué)習(xí)者對不同類型在線學(xué)習(xí)材料有不同的視覺注意特征，但學(xué)習(xí)效果、認(rèn)知負(fù)荷、社會存在感無顯著差異；不同知識類型的學(xué)習(xí)材料對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果、認(rèn)知負(fù)荷、社會存在感有顯著差異；知識呈現(xiàn)方式對學(xué)習(xí)程序性知識的學(xué)習(xí)效果、認(rèn)知負(fù)荷、社會存在感有顯著影響，對陳述性知識無顯著影響。選題意義：隨著智能教育的快速發(fā)展，在線學(xué)習(xí)成為重要的學(xué)習(xí)形式?；谘蹌幼粉櫟脑诰€學(xué)習(xí)認(rèn)知模型及自適應(yīng)機(jī)制研究，能夠深入了解學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程和學(xué)習(xí)狀態(tài)，為優(yōu)化在線學(xué)習(xí)設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。例如，通過眼動追蹤技術(shù)可以檢測學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知狀態(tài)，隨時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效果。個性化學(xué)習(xí)是提高學(xué)習(xí)效率和效果的有效方法。眼動追蹤技術(shù)可以幫助了解學(xué)習(xí)者的興趣和學(xué)習(xí)過程，為個性化學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐。例如，根據(jù)學(xué)生的眼動指標(biāo)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。研究價值：通過眼動追蹤技術(shù)，可以量化在線學(xué)習(xí)中的認(rèn)知負(fù)荷，為生理指標(biāo)測試工具應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)提供理論參考。例如，基于眼動追蹤技術(shù)的在線學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷量化模型，結(jié)合注視時間、注視點個數(shù)、瞳孔直徑等指標(biāo)，驗證了量化模型的可行性和準(zhǔn)確性。結(jié)合知識類型、呈現(xiàn)方式與學(xué)習(xí)風(fēng)格等因素，為科學(xué)設(shè)計在線開放課程提供實證證據(jù)和理論支撐。例如，知識類型、呈現(xiàn)方式與學(xué)習(xí)風(fēng)格對大學(xué)生在線學(xué)習(xí)的影響研究，為在線開放課程的設(shè)計提供了參考依據(jù)。二、研究目標(biāo)、研究內(nèi)容、重要觀點研究目標(biāo)：本研究致力于構(gòu)建智能教育視角下基于眼動追蹤的在線學(xué)習(xí)認(rèn)知模型，探索自適應(yīng)機(jī)制，以切實提高在線學(xué)習(xí)效果。通過對眼動追蹤技術(shù)的深入應(yīng)用，能夠精準(zhǔn)把握學(xué)習(xí)者在在線學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知狀態(tài)，為個性化教學(xué)提供有力支持，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的動態(tài)調(diào)整，滿足不同學(xué)習(xí)者的需求。研究內(nèi)容：眼動追蹤技術(shù)在在線學(xué)習(xí)中的應(yīng)用分析：測量認(rèn)知負(fù)荷：眼動追蹤技術(shù)在學(xué)習(xí)環(huán)境中具有檢測認(rèn)知負(fù)荷的巨大潛力，可隨時監(jiān)控學(xué)生在在線學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知狀態(tài)。通過對與注視相關(guān)的指標(biāo)（如注視時長和注視位置）、與眼跳相關(guān)的指標(biāo)（如眼跳長度）以及瞳孔和眨眼等其他眼球運(yùn)動測量，能夠可靠地測量認(rèn)知負(fù)荷。例如，隨著認(rèn)知負(fù)荷的增加，注視時間隨之增加，眼跳長度減少，眨眼率降低，瞳孔直徑增加。此外，研究還發(fā)現(xiàn)了眼動指標(biāo)與三種認(rèn)知負(fù)荷亞型（內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷）的關(guān)系，為在線學(xué)習(xí)中的認(rèn)知負(fù)荷測量提供了更精準(zhǔn)的方法。監(jiān)測學(xué)習(xí)參與度：利用眼動追蹤技術(shù)可以從眼動視覺注意的過程捕捉學(xué)習(xí)者的注意力分配情況，從而監(jiān)測學(xué)習(xí)參與度。例如，在基于眼動追蹤技術(shù)的不同組織方式醫(yī)學(xué)在線教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)體驗分析中，通過獲取實驗過程中的注視類眼動指標(biāo)和訪問類眼動指標(biāo)，以及學(xué)生的興趣區(qū)注視熱點圖，能夠直觀地分析學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗差異和關(guān)注的興趣區(qū)域。提供實時指導(dǎo)和反饋干預(yù)：眼動追蹤技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者提供實時指導(dǎo)和反饋干預(yù)。在個性化在線學(xué)習(xí)中，眼動樣例可以對學(xué)習(xí)者進(jìn)行實時指導(dǎo)，基于眼動的機(jī)器學(xué)習(xí)能夠提供實時反饋和干預(yù)。例如，基于眼動信號的在線教學(xué)模式切換方法中，通過采集學(xué)生信息并匹配，實時收集學(xué)生在線學(xué)習(xí)過程中的眼動數(shù)據(jù)，分析學(xué)生學(xué)習(xí)的實際關(guān)注度，判斷學(xué)生是否出現(xiàn)厭學(xué)現(xiàn)象，從而進(jìn)行相應(yīng)的提醒和教學(xué)模式切換。不同因素對在線學(xué)習(xí)的影響研究：知識類型、呈現(xiàn)方式和學(xué)習(xí)風(fēng)格的影響：知識類型、呈現(xiàn)方式與學(xué)習(xí)風(fēng)格對在線學(xué)習(xí)有著顯著影響。不同學(xué)習(xí)風(fēng)格學(xué)習(xí)者對不同類型在線學(xué)習(xí)材料有不同的視覺注意特征，但學(xué)習(xí)效果、認(rèn)知負(fù)荷、社會存在感無顯著差異；不同知識類型的學(xué)習(xí)材料對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果、認(rèn)知負(fù)荷、社會存在感有顯著差異；知識呈現(xiàn)方式對學(xué)習(xí)程序性知識的學(xué)習(xí)效果、認(rèn)知負(fù)荷、社會存在感有顯著影響，對陳述性知識無顯著影響。重要觀點：眼動追蹤技術(shù)可以為個性化在線學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐，通過監(jiān)測認(rèn)知狀態(tài)實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的個性化和有效性。學(xué)習(xí)材料的科學(xué)設(shè)計是促進(jìn)個性化學(xué)習(xí)的前提，而基于眼動追蹤技術(shù)的研究能夠為個性化學(xué)習(xí)提供有力支持。在教育研究中，眼動追蹤技術(shù)雖然應(yīng)用較少，但具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ磥硌芯繎?yīng)整合現(xiàn)有研究并繼續(xù)深入，完善已有的技術(shù)，以更好地服務(wù)于個性化在線學(xué)習(xí)。三、研究思路、研究方法、創(chuàng)新之處1.研究思路首先，我們將依據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料，全面梳理眼動追蹤技術(shù)在教育領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，明確其在在線學(xué)習(xí)中的應(yīng)用程度及存在的問題。接著，通過精心設(shè)計的實驗研究，深入探討不同因素對在線學(xué)習(xí)的影響，包括知識類型、呈現(xiàn)方式、學(xué)習(xí)風(fēng)格等方面。最后，綜合實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)認(rèn)知模型和自適應(yīng)機(jī)制，為在線學(xué)習(xí)提供科學(xué)有效的指導(dǎo)。2.研究方法文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解眼動追蹤技術(shù)的發(fā)展歷程和在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。通過對已有研究的分析，為后續(xù)實驗設(shè)計和模型構(gòu)建提供理論依據(jù)。例如，從“教育技術(shù)領(lǐng)域眼動研究的現(xiàn)狀與趨勢分析豆丁網(wǎng)”等文獻(xiàn)中，我們可以了解到我國教育技術(shù)領(lǐng)域眼動研究的實際情況、存在的問題以及未來的發(fā)展趨勢。實驗法：運(yùn)用實驗法開展在線學(xué)習(xí)環(huán)境下的學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷測試實驗。在實驗中，我們將利用眼動追蹤設(shè)備記錄學(xué)習(xí)者的眼動數(shù)據(jù)，分析其在學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知狀態(tài)。例如，參考“基于眼動追蹤技術(shù)的在線學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷量化模型研究道客巴巴”中的方法，結(jié)合注視時間、注視點個數(shù)、瞳孔直徑等三項眼動指標(biāo)，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷量化模型。數(shù)據(jù)分析方法：結(jié)合數(shù)據(jù)分析方法，對實驗中收集到的眼動數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，驗證量化模型的可行性和準(zhǔn)確性。通過統(tǒng)計分析類指標(biāo)，如注視類指標(biāo)、眼跳類指標(biāo)等，評估學(xué)習(xí)者的注意力分配和認(rèn)知加工過程。例如，根據(jù)“眼動追蹤技術(shù)課件.ppt_163文庫-163”中的指標(biāo)類型，分析學(xué)習(xí)者的興趣區(qū)內(nèi)注視次數(shù)、凝視時間、眼跳次數(shù)等指標(biāo)，了解其對不同學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)注程度和認(rèn)知負(fù)荷。3.創(chuàng)新之處本研究在智能教育視角下，創(chuàng)新性地將眼動追蹤技術(shù)與在線學(xué)習(xí)相結(jié)合，構(gòu)建認(rèn)知模型和自適應(yīng)機(jī)制。這種結(jié)合為在線學(xué)習(xí)提供了新的研究思路和方法，具有以下幾個方面的創(chuàng)新：技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新：眼動追蹤技術(shù)作為一種重要的心理測量技術(shù)，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用相對較少。本研究將其應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)中，通過測量認(rèn)知負(fù)荷、監(jiān)測學(xué)習(xí)參與度、提供實時指導(dǎo)和反饋干預(yù)等方面，為在線學(xué)習(xí)提供了新的技術(shù)支持。例如，參考“眼動追蹤技術(shù)在個性化在線學(xué)習(xí)中的應(yīng)用”中的研究，利用眼動追蹤技術(shù)測量認(rèn)知負(fù)荷，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容上的調(diào)整。模型構(gòu)建創(chuàng)新：構(gòu)建在線學(xué)習(xí)認(rèn)知模型和自適應(yīng)機(jī)制，能夠深入了解學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程和學(xué)習(xí)狀態(tài)，為個性化教學(xué)提供有力支持。通過對眼動數(shù)據(jù)的分析，我們可以了解學(xué)習(xí)者的注意力分配、認(rèn)知負(fù)荷等情況，從而實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的動態(tài)調(diào)整，滿足不同學(xué)習(xí)者的需求。例如，借鑒“學(xué)術(shù)沙龍|萬海鵬：在線學(xué)習(xí)認(rèn)知地圖模型的構(gòu)建及應(yīng)用研究”中的方法，構(gòu)建自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)認(rèn)知地圖模型，為個性化學(xué)習(xí)和針對性教學(xué)提供啟示。研究方法創(chuàng)新：本研究綜合運(yùn)用文獻(xiàn)研究法、實驗法和數(shù)據(jù)分析方法，從多個角度對眼動追蹤技術(shù)在在線學(xué)習(xí)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。這種多方法的綜合運(yùn)用，能夠提高研究的科學(xué)性和可靠性，為在線學(xué)習(xí)的研究提供新的方法借鑒。例如，結(jié)合“教育研究中的眼動追蹤技術(shù)與分析.docx人人文庫”中的研究方法，從眼動追蹤技術(shù)在教育研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀、有效性評估、應(yīng)用前景等方面進(jìn)行全面分析。四、研究基礎(chǔ)、條件保障、研究步驟1.研究基礎(chǔ)已有大量相關(guān)研究為本次課題提供了堅實的理論和方法基礎(chǔ)。在教育領(lǐng)域，眼動追蹤技術(shù)的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一定的成果，例如天津師范大學(xué)楊海波教授在眼動追蹤技術(shù)的研究和應(yīng)用方面做出了諸多貢獻(xiàn)，他的研究涵蓋了眼動追蹤技術(shù)的基礎(chǔ)知識、實驗設(shè)計以及在教育中的應(yīng)用等多個方面。同時，國內(nèi)外眾多學(xué)者在不同領(lǐng)域?qū)ρ蹌幼粉櫦夹g(shù)進(jìn)行了深入研究，如在心理學(xué)、通信與信息系統(tǒng)、人機(jī)交互等領(lǐng)域。這些研究為我們了解眼動追蹤技術(shù)的原理、方法和應(yīng)用提供了豐富的參考資料。此外，研究團(tuán)隊成員具備相關(guān)領(lǐng)域的研究經(jīng)驗和能力，在教育技術(shù)、心理學(xué)等方面有著扎實的專業(yè)知識和豐富的研究經(jīng)驗，能夠為課題的順利開展提供有力的支持。2.條件保障我們具備先進(jìn)的眼動追蹤設(shè)備和數(shù)據(jù)分析軟件，能夠準(zhǔn)確地記錄和分析學(xué)習(xí)者在在線學(xué)習(xí)過程中的眼動數(shù)據(jù)。同時，所在單位提供研究場地和技術(shù)支持，為課題的開展提供了良好的硬件和軟件環(huán)境。例如，眼動追蹤系統(tǒng)通過將近紅外光指向瞳孔來工作，紅外攝像機(jī)跟蹤角膜上的反射，從而跟蹤注視點的移動，能夠分辨瞳孔和虹膜之間的差異，且人類通常不能輕易看到近紅外光，不會分散用戶的注意力。3.研究步驟第一階段，進(jìn)行文獻(xiàn)研究和理論分析。廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解眼動追蹤技術(shù)的發(fā)展歷程、在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀以及存在的問題。通過對已有研究的分析，為后續(xù)實驗設(shè)計和模型構(gòu)建提供理論依據(jù)。例如，參考“教育技術(shù)領(lǐng)域眼動研究的現(xiàn)狀與趨勢分析豆丁網(wǎng)”等文獻(xiàn)，了解我國教育技術(shù)領(lǐng)域眼動研究的實際情況、存在的問題以及未來的發(fā)展趨勢。第二階段，開展實驗研究和數(shù)據(jù)收集。運(yùn)用實驗法開展在線學(xué)習(xí)環(huán)境下的學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷測試實驗。在實驗中，利用眼動追蹤設(shè)備記錄學(xué)習(xí)者的眼動數(shù)據(jù)，分析其在學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知狀態(tài)。例如，參考“基于眼動追蹤技術(shù)的在線學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷量化模型研究道客巴巴”中的方法，結(jié)合注視時間、注視點個數(shù)、瞳孔直徑等三項眼動指標(biāo)，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷量化模型。同時，收集不同因素對在線學(xué)習(xí)的影響數(shù)據(jù)，如知識類型、呈現(xiàn)方式和學(xué)習(xí)風(fēng)格等方面的數(shù)據(jù)。第三階段，構(gòu)建認(rèn)知模型和自適應(yīng)機(jī)制。綜合實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建在線學(xué)習(xí)認(rèn)知模型和自適應(yīng)機(jī)制。通過對眼動數(shù)據(jù)的分析，了解學(xué)習(xí)者的注意力分配、認(rèn)知負(fù)荷等情況，從而實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的動態(tài)調(diào)整，滿足不同學(xué)習(xí)者的需求。例如，借鑒“學(xué)術(shù)沙龍|（全文共4696字）課題評審意見：本課題針對教育領(lǐng)域的重要問題進(jìn)行了深入探索，展現(xiàn)出了較高的研究價值和實際意義。研究目標(biāo)明確且具體，研究方法科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，數(shù)據(jù)采集和分析過程規(guī)范，確保了研究成果的可靠性和有效性。通過本課題的研究，不僅豐富了相關(guān)領(lǐng)域的理論知識，還為教育實踐提供了有益的參考和指導(dǎo)。課題組成員在研究中展現(xiàn)出了扎實的專業(yè)素養(yǎng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度，對問題的剖析深入透徹，提出的解決方案和創(chuàng)新點具有較強(qiáng)的可操作性和實用性。此外，本課題在研究方法、數(shù)據(jù)分析等方面也具有一定的創(chuàng)新性，為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了新的思路和視角?？傊?，這是一項具有較高水平和質(zhì)量的教科研課題，對于推動教育事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步具有重要意義。課題評審標(biāo)準(zhǔn)：1、研究價值與創(chuàng)新性評審關(guān)注課題是否針對教育領(lǐng)域的重要或前沿問題進(jìn)行研究，是否具有理論或?qū)嵺`上的創(chuàng)新點，能否為相關(guān)領(lǐng)域帶來新的見解或解決方案。2、研究設(shè)計與科學(xué)性課題的研究設(shè)計是