Novice and expert graph reading behavior

Abstract

En persons øyebevegelser er en indikasjon på hva de tenker, og dette er premisset bak studier rundt hvordan øyebevegelser kan bli brukt til å undersøke forskjeller mellom mennesker. I denne oppgaven er dette brukt til å undersøke spesifikt forskjeller mellom noviser og eksperter som tar masterstudiet fysikk og matematikk, gjennom eksperimenter hvor 10 studenter i hver gruppe svarer på fire graf-relaterte oppgaver som inkluderer å lese en tekst om grafene og å svare på presenterte spørsmål.

Ved å analysere øyebevegelsene til deltagerne blir ulike forskjeller mellom gruppene synliggjort. Data ble først analysert både normalisert til prosentverdier og ikke-normalisert, og ANOVA eller Kruskal-Wallis-tester ble utført på de normaliserte dataene. Disse resultatene viser at for de normaliserte dataene fokuserer novisene mer på de kontekstuelle områdene som tittelen og aksene, mens ekspertene fokuserer mer på teksten. Det ble videre funnet at normalisering gjemmer informasjon om hva som ligger bak disse forskjellene. Mer generelle øyebevegelser ble også undersøkt, og eksperter viste seg å ha færre fikseringer, fler fikseringer i sekundet og færre øyebevegelser mellom de ulike områdene av grafen. Videre forskjeller ble funnet som viser at ekspertene har mer konsistent bevegelsesmønster hvor de beveger øynene langsommere mellom områder på en mer kontrollert måte enn novisene, som beveget øynene på en mer sporadisk måte.

Det er videre diskutert hvordan ulikheter i metoder mellom studier påvirker resultatene deres, inkludert valget om hvorvidt de normaliserer dataene. Resultatene rundt dette understreker effekten av de metodologiske valgene som gjøres, ettersom ulike valg påvirker resultatene og det oppstår en fare for å misbruke dem i situasjoner hvor de ikke passer. En viktig implikasjon av dette er behovet for å undersøke forskjellene som oppstår ved å bruke ulike metoder nærmere, for å unngå konklusjoner som ender opp med å redusere novisers evne til å oppnå mer ekspert-like øyebevegelser.

The movements of someone's eyes is an indication of their thought process, which is the premise for studies into how eye movements can be used to investigate the differences between various people. In this study this is used to research specifically differences between novice and expert students from a master program in physics and mathematics, through experiments where ten novice and ten expert students complete four climate related graphing tasks, including reading a corresponding text and answering presented questions.

Through recording the eye movements of the participants, multiple differences can be seen between the groups. Data was first analyzed both when normalized into percentages and when kept non-normalized, with ANOVA or Kruskal-Wallis tests performed on the normalized data. These results show that for the normalized data novices focus more on the contextual areas of a graph, including the legend, title and axes, while the experts focus more on the presented text. Normalizing was further found to hide information about what causes some of these differences. The movements of the eyes were then investigated, and experts were found to have fewer overall fixations but more fixations per second, in addition to having fewer movements between the various graph areas. Further differences were found in that expert students showed a more consistent behavior in the gaze paths, moving slower between the areas and in a seemingly more controlled manner than the novices who showed more sporadic eye movements.

It is further discussed how differences in methodologies between studies impact their results, including the choice of whether the data is normalized. The results presented underline the impact of methodological choices, as differences in experimental designs and data treatment affects the results and creates a danger of misusing them in situations where they are not applicable. An important implication of this is the need for attention towards these differences, in order to avoid conclusions that detract from the ability of novices to reach a more expert-like behavior.