我院课程与教学论博士生导师周少娜副教授与所指导的硕博连读研究生李秋烨，利用眼动追踪技术在物理教育领域开展研究。2022年4月27日，相关成果以“Detecting preservice teachers’ visual attention under prediction and nonprediction conditions with eye-tracking technology”为题，在线发表于《Physical Review Physics Education Research》。我院硕博连读研究生李秋烨为第一作者，周少娜副教授为通讯作者，华南师范大学为第一单位。论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevPhysEducRes.18.010134。

教师的工作需要具备有一定的前瞻性，教师对学生学习过程中的知识基础需要具备一定的预测能力，这对实施有效教学具有重要意义。然而，大量研究表明，在教学过程中，教师往往忽视学生的物理学习困难和错误概念，甚至存在与学生相同的错误概念。这是教学中典型的学科教学知识（PCK：Pedagogical Content Knowledge）缺失的表现。

本研究以预测作为媒介，研究物理师范生在预测和非预测条件下思考物理问题的差异。将物理师范生随机分为预测组和非预测组，两组师范生均完成经典的FCI力学测试卷（The Force Concept Inventory）。其中，预测组需要预测高中生可能作答的情况，将预测结果与高中生实际作答结果进行比较，以了解物理师范生的PCK水平；非预测组仅需根据自己的知识作答。采用眼动追踪仪记录两组师范生在作答过程的视觉注意。

研究发现，（1）非预测组中部分物理师范生不能正确解决FCI的力学问题，说明部分师范生自身物理知识储备不足。（2）预测组中师范生对高中生的预测结果与和高中生的实际作答存在众多不一致性，说明物理师范生的PCK水平不容乐观。（3）从眼动指标显示，预测组和非预测组在不同兴趣区(AOIs)中的注视点、注视时长、回视次数和眼动轨迹均存在差异。（4）作出正确预测和错误预测的师范生，在不同兴趣区(AOIs)的视觉注意分布也存在明显不同。说明师范生是否进行预测、或者是否预测正确，均影响视觉注意分布和思维模式差异。

本研究采用眼动追踪技术从眼动注意的角度，揭示物理师范生的物理学科基础欠缺和学科教学知识水平不足的现象，对未来物理师范生培养具有参考价值。

（a）预测组师范生的眼动轨迹        

（b）非预测组师范生的眼动轨迹

图1 预测组和非预测组的眼动轨迹案例