探究视觉辅助工具在数学问题解决中的影响：一项针对未来教师的眼动追踪研究

《IEEE Transactions on Education》：Exploring the Influence of Visual Aids in Mathematical Problem Solving: An Eye-Tracking Study With Prospective Teachers

　　数学问题解决中视觉辅助的影响研究：40名小学教育预备教师被分为两组，一组先接受带视觉辅助的数学问题，另一组后接受。统计显示视觉辅助在百分比、反转错误和分数计算问题中显著提升表现。眼动追踪发现13名参与者解决问题时采用计数、乘法和检测反转错误的策略，据此构建神经网络模型预测任务成败。

　　

摘要：

本研究探讨了图像和视觉辅助工具对学生解决数学问题（MPS）表现的影响。共有40名小学教育专业的师范生参与了这项研究，他们被分成两组。实验中向他们发放了一份包含18道不同数学题目的问卷，其中一半题目配有图像或视觉辅助工具，另一半则没有任何视觉辅助。实验组在先接受带有视觉辅助的题目，后接受不带视觉辅助的题目。通过统计分析发现，虽然两组学生的整体表现没有显著差异，但在某些特定题型（如百分比计算、逆序错误题和分数题）中，视觉辅助工具显著提高了学生的解题表现。在解题过程中收集了眼动数据，并对13名参与者的注视模式进行了分析，这些数据揭示了他们的解题策略，包括计数、乘法运算以及逆序错误现象的识别。此外，这些眼动数据还被用于基于神经网络（NNs）开发预测模型，以判断学生在数学问题解决任务中的成败。