Výukové materiály očima Eyetrackingu

• Název práce v češtině: Výukové materiály očima Eyetrackingu
• Název v anglickém jazyce: Educational materials through the eyes of Eyetracking
• Klíčová slova: Eyetracking, výuka chemie, obtížná témata, výukové materiály
• Klíčová slova anglicky: Eyetracking, teaching chemistry, difficult topics, educational materials
• Akademický rok vypsání: 2025/2026
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra učitelství a didaktiky chemie (31-280)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Petr Šmejkal, Ph.D.
• Konzultanti: RNDr. Pavel Teplý, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Doktorský seminář I
Doktorský seminář II
Doktorský seminář III
Doktorský seminář IV
Výzkumné metody v didaktice přírodovědných předmětů
Moderní prostředky vizualizace molekul - poznáváme strukturu látek
Výzkumné metody v didaktice chemie
Pedagogické a didaktické aspekty výuky přírodovědných oborů

Seznam odborné literatury

Popelka, S.: EYE-TRACKING (NEJEN) V KOGNITIVNÍ KARTOGRAFII, https://theses.cz/id/ve7g7h/Popelka.pdf
Chen, S. C., Hsiao, M. S., & She, H. C. (2015). The effects of static versus dynamic 3D representations on 10th grade students’ atomic orbital mental model construction: Evidence from eye movement behaviors. Computers in Human Behavior. https://doi.org/10.1016/j.chb.2015.07.003
Cullipher, S., & Sevian, H. (2015). Atoms versus Bonds: How Students Look at Spectra. Journal of Chemical Education. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00529
Duchowski, A. T. (2002). A breadth-first survey of eye-tracking applications. Behavior Research Methods, Instruments, and Computers. https://doi.org/10.3758/BF03195475
Duchowski, A. T. (2017). Eye Tracking Methodology. In Eye Tracking Methodology. https://doi.org/10.1007/978-3-319-57883-5
Ferguson, H. J., Black, J., & Williams, D. (2019). Distinguishing reality from fantasy in adults with autism spectrum disorder: Evidence from eye movements and reading. Journal of Memory and Language. https://doi.org/10.1016/j.jml.2019.03.001
Kekule, M. (2014). Výzkum pomocí oční kamery ve fyzikálním vzdělávání Eye-Tracking Research Method in Physics Education Research. Scientia in Educatione.
Kelly, R. M., & Hansen, S. J. R. (2017). Exploring the design and use of molecular animations that conflict for understanding chemical reactions. Quimica Nova. https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170043
León, J. A., Moreno, J. D., Escudero, I., Olmos, R., Ruiz, M., & Lorch, R. F. (2019). Specific relevance instructions promote selective reading strategies: evidences from eye tracking and oral summaries. Journal of Research in Reading. https://doi.org/10.1111/1467-9817.12276
Lukavský, J. (2005). Sledování očních pohybů. Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta.
Poole, A., & Ball, L. (2006). Eye tracking in human-computer interaction and usability research: Current status and future prospects. In Encyclopedia of Human-Computer Interaction. https://doi.org/10.4018/978-1-59140-562-7.ch034
Randler, C., Hummel, E., & Prokop, P. (2012). Practical work at school reduces disgust and fear of unpopular animals. Society and Animals, 20(1), 61–74. https://doi.org/10.1163/156853012X614369
Richardson, D. C., & Spivey, M. J. (2004). Eye-tracking: Characteristics and methods (part 1) and Eye-tracking: Research areas and applications (part 2). In Encyclopedia of Biomaterials and Biomedical Engineering. https://doi.org/10.1081/E-EBBE-120013920
Rosengrant, D., Thomson, C., & Mzoughi, T. (2009). Comparing experts and novices in solving electrical circuit problems with the help of eye-tracking. AIP Conference Proceedings. https://doi.org/10.1063/1.3266728
Smith, A. D., Mestre, J. P., & Ross, B. H. (2010). Eye-gaze patterns as students study worked-out examples in mechanics. Physical Review Special Topics - Physics Education Research. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.6.020118
Stewart, A. J., Wood, J. S., Le-luan, E., Yao, B., & Haigh, M. (2018). ‘It’s hard to write a good article’: The online comprehension of excuses as indirect replies. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 71(6), 1265–1269. https://doi.org/10.1080/17470218.2017.1327546
Trulíková, B. (2010). Miskoncepce žáků a studentů při interpretaci kinematických grafů. Karlova univerzita, Matematicko-fyzikální fakulta.
Vondráčková, T. (2018). Interpretace grafu zaznamenaného siloměrnou plošinou žáky středních škol sledovaná oční kamerou. Karlova univerzita, Matematicko-fyzikální fakulta.

Předběžná náplň práce

Dizertační práce se zaměří na výzkum výukových materiálů pomocí metody Eyetrackingu, což je moderní metoda sledování pohybu očí, která umožňuje analyzovat, jak studenti interagují s vizuálními informacemi v průběhu učení. Cílem práce je zkoumat, jak různé typy výukových materiálů (například texty, obrázky, diagramy, interaktivní prvky) ovlivňují pozornost, zapojení a efektivitu učení studentů.
Práce bude rozdělená do několika klíčových oblastí. Prvním krokem bude teoretická rešerše, která se zaměří na využívání Eyetrackingu a jejich aplikaci v pedagogickém výzkumu. Následně bude probíhat experimentální část, jejímž cílem bude sběr dat zaměřených na výzkum rozličných výukových materiálů a vizuálních prvků a pomůcek využitelných ve výuce chemie. Tento výzkum poskytne pohled na to, jak různé faktory – jako je uspořádání informací, použité vizuální prvky nebo interaktivita ovlivňují proces učení.
Výsledky výzkumu budou analyzovány za účelem identifikace optimálních designových principů pro tvorbu efektivních výukových materiálů, které by mohly zlepšit pozornost, porozumění a zapamatování si učiva. Tato dizertační práce by měla přispět k hlubšímu pochopení vztahu mezi vizuálním designem výukových materiálů a procesem kognitivního zpracování informací, čímž by mohla pomoci pedagogům a tvůrcům výukových materiálů vytvářet účinnější nástroje pro vzdělávání.
V rámci výzkumu bude také zohledněn vliv individuálních rozdílů (např. kognitivních schopností, předchozích znalostí nebo zkušeností) na způsob, jakým studenti interagují s výukovými materiály, což umožní lépe pochopit, jak personalizované přístupy mohou zvýšit efektivitu učení.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

This PhD thesis will focus on researching instructional materials using eye-tracking, a modern method of tracking eye movements that allows one to analyze how students interact with visual information during the learning process. The aim of the thesis is to investigate how different types of instructional materials (e.g., texts, images, diagrams, and interactive elements) affect students' attention, engagement, and learning effectiveness.
The work will be divided into several key areas. The first step will be a theoretical investigation focusing on eye-tracking and its application in educational research. This will be followed by the experimental part, aiming to collect data to research different teaching materials and visual aids used in chemistry teaching. This research will provide insight into how various factors - such as the arrangement of information, the visual elements used, or the interactivity - influence the learning process.
The research results will be analyzed to identify optimal design principles for creating effective instructional materials to improve attention, comprehension, and retention. This dissertation should contribute to a deeper understanding of the relationship between the visual design of instructional materials and the cognitive information processing process, which could help educators and instructional designers create more effective tools for learning.
The research will also consider the impact of individual differences (e.g., cognitive ability, prior knowledge, or experience) on how learners interact with learning materials, allowing a better understanding of how personalized approaches can enhance learning effectiveness.