تقنيات تعقب العين في التعليم الإلكتروني

تقنيات تعقب العين في التعليم الإلكتروني

يعتبر التعليم الإلكتروني أحد الحلول التقنية التي يمكن أن توفر أداة قوية لتنمية المجتمع المعاصر. ويمكن قياس قدرة النظام التعليمي أو الوحدة التعليمية بمستوى التعلم المكتسب من قبل المتعلم عن طريق استخدام الطرق التقليدية مثل الاختبارات والاستبيانات النموذجية. إلا أن هذه الأساليب تتطلب مستوى عاليا من التعاون من قبل الأفراد المعنيين للوصول إلى نتائج مرضية.

لذا يعكف الباحثون في تخصص تقنيات التعليم وعلوم الحاسب في البحث عن أساليب جديدة لفهم أعمق لعملية التعلم والتي قد تساعدهم في تطوير بيئات تعليمية تتناسب واحتياجات المتعلم، ومن تلك الأساليب الحديثة المستخدمة تقنية تعقب حركة العين (Eye Tracking). والتي تعرف على أنها أسلوب بحثي يعمل على التقاط سلوكيات العين كاستجابة لمؤثر بصري، وتوفر هذه التقنية قدراً كبيراً من المعلومات عن إمكانيات العملية المعرفية في العقل البشري. حيث أصبحت تقنية تعقب العين من الوسائل الأكثر شيوعاً للحصول على معلومات عن العملية الإدراكية المعرفية، فتحليل حركة العين وأنماطها وقطر حدقة العين وثباتها تعتبر من المؤشرات التي تدل على التفكير والمعالجة الذهنية للمتعلم خلال استخلاص المعلومات المرئية.

يمكن تصنيف تطبيقات تقنية تعقب العين بشكل عام في التعليم الإلكتروني إلى مجالين هما: التشخيص والتفاعل. ففي مجال التشخيص يمكن الاستفادة من تقنيات تعقب العين في توفير أدلة على تركيز انتباه المتعلم أو للكشف عن المشاكل التي يعاني منها سواء كان في تصميم النظام أو المادة العلمية أو صعوبة في التعلم مثل العسر القرائي (dyslexia) أو العسر الرياضي (dyscalculia). أما في مجال التفاعل، فيستخدم جهاز تعقب العين كجهاز للإدخال للتحكم بالبيئة التعليمية.

في هذا التقرير سنلقي الضوء على استخدامات تقنية تعقب العين في مجال التعليم الإلكتروني وكيف أفادت هذه التقنية في فهم بعض سلوكيات المتعلم مما ساعد في تطوير بيئات تعلم إلكترونية أكثر ملاءمة لاحتياجات المتعلم.

لماذا تقنية تعقب العين في التعليم الإلكتروني؟

تمثل العين البوابة الأولى والتي من خلالها يتلقى المتعلم المعلومات كمدخلات استعدادا لمعالجتها المعرفية. وتوفر تقنيات تعقب العين للباحثين إمكانية جمع معلومات عن السلوك البصري للمتعلم عند أدائه لمهام محددة. كما توفر هذه التقنية أيضا بيانات مختلفة ذات صلة مع العمليات التي قام بها المتعلم خلال أداء المهمة؛ من هذه البيانات: مدة انتهاء المهمة، نقاط تركيز النظر، متوسط مدة التركيز، وترتيب نقاط التركيز، ومسارات النظر وغيرها.

وتساعد هذه البيانات بعد تحليلها في إيجاد أنماط فعالة لتصميم أنواع مختلفة من المحتوى التعليمي تجذب انتباه المتعلم وتتلاءم مع سلوكياته المعرفية. ولتحسين عملية التعلم والتعليم، فإنه من المهم فهم إلى أي مدى يقوم المتعلم بقراءة النصوص وبأي ترتيب، وكم من الوقت يقضيه على أجزاء معينة من المادة التعليمية، وما هي الأجزاء التي يتعثر فيها.

وبناء على الدراسات السابقة في هذا المجال، يوجد أربع مجالات يمكن توظيف تقنية تعقب العين فيها لصالح التعليم الإلكتروني وهي: (1) تشخيص مشاكل تصميم البيئة التعليمية أو المحتوى الالكتروني (2) استنباط إرشادات لتصميم المحتوى والنظام التعليمي (2) قياس فاعلية المحتوى والبيئة الإلكترونية (4) أداة للتفاعل مع النظام أو المحتوى التعليمي الإلكتروني.

تطبيقات تقنية تعقب العين في التعليم الإلكتروني

ركزت الكثير من أبحاث تعقب العين في مجال التعليم الإلكتروني على عدد من الجوانب النفسية والسلوكية للمتعلم وأيضا الإدراكية المعرفية. كما تناولت بعض من هذه الدراسات تفاعل المتعلم مع البيئة التعليمية. فقد كان أول مشروع بحثي وظف تقنية تعقب العين في التعليم الإلكتروني هو نظام التعلم (AdELE) القائم على تتبع حركة عين المتعلم والتكيف مع سلوكياتها. تلا هذا المشروع البحثي مشاريع أخرى تناولت تطبيقات جديدة لاستخدام تقنية تعقب العين.

فعلى صعيد بناء أنظمة تعلم تفاعلية، فإن الأبحاث اعتمدت على رصد استخدام المواد التعليمية كمصدر أساسي لمعرفة ما شاهده المتعلم وفهم استراتيجياته التي يستخدمها في التعلم. من هذا المنطلق ظهرت عدة أبحاث تناولت توظيف نظر المتعلم لبناء بيئات تعليمية تفاعلية، مثل نظام (Text 2.0) الذي يحلل نظرات العين ويفسرها إلى إجراءات محددة، بواسطة كتاب إلكتروني تفاعلي يدعى (eyeBook). فإذا تعثر المتعلم مثلا في قراءة كلمة ما وذلك بإطالة التركيز عليها ووجود مسارات راجعة في حركة العين فإن النظام يقوم بقراءتها له، أما إذا تكرر النظر على نص معين فسيعرف النظام أن المتعلم لم يفهم النص فيعمل على إظهار صورة أو شرح نصي لتفسيره.

كما أظهرت الدراسات النفسية السلوكية أن هناك علاقة بين سلوك العين والانفعال العاطفي للشخص. فحركة العين تتأثر بالمجهود الذهني للمتعلم، مثلا الحركة البطيئة للعين لها علاقة بصعوبة المادة. وأيضا حجم حدقة العين تعني أنه هناك معالجة معرفية أو عاطفية، فمثلا عند توسع الحدقة يعني ذلك وجود مثير عال.

للاستفادة من نتائج هذه الدراسات، قام فريق بحثي بتصميم نظام تعلم يدعى (e5learning) يعمل على تعقب سلوكيات عين المتعلم ويتكيف مع احتياجاته. يعتمد هذا النظام على تحديد المعلم للعناصر المهمة في المادة العلمية المعروضة للمتعلم مع الوقت المتوقع لقراءتها أو النظر إليها، بعدها يقوم النظام برصد سلوكيات عين المتعلم (مثل حركة العين وتوسع الحدقة) بين عناصر المادة العلمية، وتنبيه المتعلم إذا لم يقم بإعطاء عنصر معين الوقت اللازم من الاطلاع وذلك بتلوين الأجزاء التي تستدعي انتباهه. كما أن النظام يستطيع معرفة العناصر الصعبة على المتعلم بعد تحليل سلوك عينيه، ليقوم بتبسيطها له.

أما في مجال بناء أنظمة تعلم تهتم بالجانب النفسي السلوكي للمتعلم، فمن المعروف أنه في البيئة التعليمية التقليدية يقوم المعلم المتمرس بتلمس الاحتياجات التعليمية وأساليب التعلم لدى طلبته ثم تعديل وعرض المحتوى وفقاً لذلك. إلا أنه من المشاكل التي تواجه المستخدمين لأنظمة التعلم الإلكتروني هو فقدانهم للتركيز والمتعة عند استخدام النظام، ويرجع السبب في ذلك إلى غياب عنصر التفاعل البشري. وهذا ما يجعل من عملية التعلم الإلكتروني علاقة مقيدة، أحد طرفيها جهاز إلكتروني ينقل المحتوى للمتعلم، ما ينقص هذه العلاقة هي “العاطفة” التي تميز علاقة المعلم بالمتعلم. لذا عملت العديد من الأبحاث على توظيف تقنية تعقب العين لفهم أفضل للجانب النفسي السلوكي للمتعلم والحصول على دلائل لاهتمامه بالعملية التعليمية وتقديم التغذية الراجعة بناء على سلوكه.

فقد قام (Wang) وآخرون بتطوير نظام تعلم إلكتروني ذكي مزود بشخصية افتراضية تستطيع التكيف مع سلوكيات نظر المتعلم وتوفر له بيئة اجتماعية تفاعلية. يقوم جهاز تتبع العين بتزويد هذه الشخصية الافتراضية بمعلومات عن حركة عين المتعلم بشكل آني، لتستخدمها الشخصية في التفاعل مع المتعلم بسلوكيات عاطفية مثلا ترتسم على الشخصية ابتسامة إذا كان المتعلم مركزاً في المادة المعروضة، أو يصيب الشخصية الحزن إذا لم يعر المتعلم المادة أي اهتمام، ويمكن معرفة ذلك عن طريق حركة العين وأماكن تركيزها. فضلاً على أن الشخصية تقدم الإرشادات والتوجيهات اللازمة لتعلم المحتوى.

ولتعزيز إستراتيجيات ما وراء المعرفة (meta-cognitive) لدى سلوكيات الطالب خلال التفاعل مع بيئة تعلم ذكية، قام الباحثان (Merten & Conati) بالاستفادة من تقنية تعقب العين للتحسين من قدرة بيئة التعلم الذكية على تقييم سلوكيات المتعلم وبالتالي مساعدته خلال استكشافه للنظام.

أما في مجال تقييم واجهات أنظمة التعلم الالكترونية، فكان لها نصيب جيد من دراسات تعقب العين وذلك لمعرفة كيف ينظر الطلاب لعناصر واجهة النظام وأيضا للمادة التعليمية فيها. حيث قام (Rakoczi) بتعقب حركة أعين مجموعة من طلاب جامعة فيينا للتقنية في النمسا خلال استخدامهم لنظام مودل (Moodle) حتى يتعرف على المشاكل التي يواجهونها خلال تفاعلهم مع النظام خاصة مع عناصر نظام مودل المختلفة (مثل التقويم، والدروس، والأنشطة التعاونية وغيرها). وقد توصل الباحث إلى مشاكل تتعلق بواجهة مودل وترتيب العناصر فيها وإبراز مكوناتها البصرية. كما أظهرت نتائج مسارات العين وجود تنقلات كثيرة للعين بين عناصر الدرس الواحد، وأوضح تكرار التركيز لعنصر التقويم إلى وجود اهتمام بصري به. واختتم البحث باقتراح تحسينات على نظام مودل لجعلها أكثر ملاءمة وجذباً لاستخدام الطلبة.

تحديات تواجه تطبيق تقنية تعقب العين في التعليم الإلكتروني

مما سبق استعرضنا الجوانب المختلفة التي تم فيها توظيف تقنية تعقب العين في التعليم الإلكتروني. ومع أن تقنية تعقب العين ساعدت في معرفة إلى ما ينظر إليه المتعلم وكيف يتنقل بنظره في المحتوى التعليمي، إلا أن التقنية لوحدها لا تعطي أي تفسيرات فيما يتعلق بفهم المتعلم أو انتباهه، لذا نلحظ من الأبحاث السابقة أن هذه التقنية لم تستخدم لوحدها بل تم دمجها مع طرق وتقنيات أخرى لتعزيز فاعليتها.

أيضا نجد أن الاستخدام الخاطئ لتقنية تعقب العين سيؤدي إلى نتائج مغلوطة مما يؤثر في كفاءة التوصيات المستخلصة. فبدون الفهم الصحيح لعمل العين وعلاقتها بالعقل والذاكرة، ودون وضع العين في سياق وهدف محدد خلال الاختبار فلن يكون بمقدور الباحث استقراء البيانات التي جمعها له جهاز تتبع العين وبالتالي لن يتوصل إلى نتائج علمية دقيقة.

أما التحدي الآخر فهو من الجانب التقني، ويكمن في كيف يمكن ترجمة القياسات العديدة التي تنتجها أجهزة تعقب العين واستنباط أهم المعلومات للمساعدة في تصميم التعليم أو لفهم احتياجات المتعلم. وأخيراً من الجدير ذكره أن التكلفة العالية لأجهزة تعقب العين، والتي قد يصل سعرها أحيانا إلى حوالي 25 ألف دولار حسب كفاءتها ودقتها، قد أثرت سلباً في عدد الأبحاث في هذا المجال، فلا يزال هناك شح في الدراسات التي وظفت تقنية تعقب العين في التعليم الإلكتروني.

مشكوووووووووووووووووووووووور