基于触摸式眼动追踪系统的研究与药物处方推荐系统的构建

# 基于触摸式眼动追踪系统的研究与药物处方推荐系统的构建 ## 触摸式新冠模拟系统与眼动追踪系统 ### 触摸式新冠模拟系统 触摸式新冠模拟系统在视觉上被划分为三个不同的区域： 1. **模拟区域**：位于红色矩形内，用户可在此进行新冠快速测试模拟、回答选择题和匹配题，并获取指导信息。该区域还提供实时信息，如总操作时间、问题描述以及新冠快速测试工具。 2. **反馈区域**：处于黄色矩形内。若实验组（EG）回答正确，系统会在该区域显示“做得好”的消息，强化正确响应并加深用户理解；若回答错误，系统会根据用户的错误提供详细解释。而对照组（CG）回答错误时，仅会收到关于答案对错的基本反馈。 3. **流程区域**：在绿色矩形内，代表模拟过程的逐步推进。此区域共有六个按钮，点击“指导”按钮，系统会显示新冠快速测试的相关信息，用户可在实验过程中随时查看。其余按钮分别对应步骤 1 至步骤 5，完成当前步骤后，用户可进入下一步。 模拟系统的步骤如下： 1. **步骤 1**：呈现选择题，用于评估参与者对新冠快速测试所需头部倾斜角度的理解。 2. **步骤 2 和 3**：为实践操作题，学习者需用指尖将棉签移动到正确位置。 3. **步骤 4**：也是选择题，学习者要确定需滴在测试条上的滴数。 4. **步骤 5**：为匹配题，参与者需将图片与相应的单词进行匹配。 ### 眼动追踪系统 采用免费开源且无时间限制的 Gaze Pointer 软件来追踪眼动。该软件的优势在于与戴眼镜的参与者兼容，且准确率高。眼动追踪系统使用位于屏幕顶部的网络摄像头，屏幕与参与者的距离约为 50 厘米。 眼动追踪系统的校准过程如下： 1. 屏幕上会出现一个点，参与者需将目光聚焦在该点上，达到注视状态后，点会移动到下一个位置，此过程会重复 16 个校准点。 2. 屏幕上会出现箭头，参与者需根据箭头指示的方向转动头部，以确保实验过程中的头部运动不影响眼动追踪数据的准确性。 3. 完成上述校准步骤后，屏幕上会出现一个小的注视指针，代表参与者当前注视的位置。确认准确性后，实验即可进行。 ## 实验方法 ### 实验分组 选取 60 名学习者，分为实验组（EG，n = 30，男性 16 人，女性 14 人）和对照组（CG，n = 30，男性 18 人，女性 12 人）。实验组使用具有智能反馈机制的系统，系统会告知学习者答案的对错并提供详细解释，反馈方式为文本和语音；对照组使用具有基本反馈机制的系统，仅告知学习者答案是否错误，不提供详细解释，反馈方式仅为文本。 ### 实验流程 实验流程包括五个阶段： 1. **预测试**：了解学习者的初始知识水平。 2. **眼动追踪系统校准**：确保眼动追踪数据的准确性。 3. **操作模拟系统**：学习者进行新冠模拟测试。 4. **后测试**：评估学习者的学习成果。 5. **问卷调查**：收集学习者的反馈和意见。 实验大约持续 30 分钟。 ### 研究变量 收集学习者使用新冠模拟系统时的学习行为数据，变量如下表所示： | 变量 | 描述 | | --- | --- | | 观看指导次数 | 学习者在实验中观看指导的次数 | | 观看指导时间 | 学习者在实验中观看指导的总时间 | | 总操作时间 | 学习者完成所有步骤的总时间 | | 步骤 [1, 2, 3, 4, 5] 时间 | 学习者完成每个步骤的时间 | | 步骤 [1, 2, 3, 4, 5] 错误数 | 学习者在每个步骤中犯的错误数量 | ### 分析机制 使用多种分析机制，如： 1. **ANOVA 分析**：研究实验组和对照组在预测试中的差异。 2. **ANCOVA 分析**：检验实验组和对照组在后测试中的差异。 3. **独立 T 检验分析**：比较两组的均值。 4. **滞后序列分析**：分析学习者眼动和手部操作是否有显著转变。 ### 实验结果与讨论 #### 两组学习成果比较 通过 ANCOVA 分析比较实验组和对照组在新冠快速测试程序知识方面的学习成果。两组在预测试中的知识水平相似，但后测试结果显示，实验组和对照组存在显著差异（F = 15.050，p <.05）。实验组由于接受智能反馈，表现更好，智能反馈提供的外部刺激有助于加深理解和强化正确行为；而对照组的基本反馈缺乏用于自我反思的详细解释。这表明结合眼动追踪和触摸式学习的智能反馈在提高学习者程序知识方面是有效的。具体数据如下表所示： | 组 | N | 预测试 | ANOVA | 后测试 | ANCOVA | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | | | 均值 | SD | F | 均值 | SD | F | | EG | 30 | 43.67 | 11.290 | 1.335 | 93.33 | 12.