Keywords
Eye-tracking
digital learning tools
primary social sciences
learning disabilities
inclusion
How to Cite
License
Copyright (c) 2025 Ines Oldenburg, Clemens Hillenbrand, Dorthe Behrens
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Abstract
Learning materials can play a valuable supporting role in the context of historical learning in primary school science lessons. Text-image combinations have been proven to have positive effects. Especially for pupils with reading difficulties, the design of the learning material to promote learning is of great importance. However, it remains unclear how primary school pupils visually perceive corresponding learning materials in the subject area of historical learning. Corresponding findings can provide valuable further information for the design of such learning materials.
The aim of this article is therefore to contrastively analyse gaze patterns of primary school pupils with and without reading difficulties that were collected using eye-tracking and displayed using Scanpath. Previous educational research with scanpath analyses regularly uses such contrasts, but there is a lack of such research on aspects of visual attention relevant to primary school pedagogy and subject didactics in learning materials in subject lessons that also takes into account the heterogeneity of learners.
The study therefore compares the viewing patterns of two pupils with high versus low reading performance. They are presented with a learning material (combination of factual text and images for historical learning in general knowledge lessons) in digital form on the screen. The scanpaths are then analysed for their differences: Low reading performance is related to longer, unsystematic and less focussed patterns of looking at the learning material, and the use of the pictorial elements designed as an aid is also without any recognisable systematic approach.
References
Ammerer, Heinrich. 2019. «Herausforderungen und Probleme im Umgang mit visuellen Repräsentationen im Schulbuch». In Das Geschichtsschulbuch: Lernen-Lehren-Forschen, herausgegeben von Christoph Kühberger, Roland Bernhard und Christoph Bramann, 125–46. Münster: Waxmann.
Becher, Andrea. 2021. «Förderung historischen Denkens in der Primarstufe». In Historisches Lernen in der Primarstufe: Standpunkte – Herausforderungen – Perspektiven, herausgegeben von Wolfgang Buchberger und Christoph Kühberger, 151–71. Innsbruck: StudienVerlag.
Becher, Andrea, und Eva Gläser. 2017. «Präkonzepte von Grundschulkindern zur historischen Methodenkompetenz». In Frühes historisches Lernen. Projekte und Perspektiven empirischer Forschung, herausgegeben von Monika Fenn, 75–88. Frankfurt a.M.: Wochenschau.
Bednarik, Roman, Teresa Busjahn, und Carsten Schulte, Hrsg. 2014. Eye Movements in Programming Education: Analyzing the Expert’s Gaze. Proceedings of the First International Workshop. Reports and Studies in Forestry and Natural Sciences 18. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-61-1539-9.
Blaseio, Beate. 2004. Entwicklungstendenzen der Inhalte des Sachunterrichts: eine Analyse von Lehrwerken von 1970 bis 2000. Bad Heilbrunn: Klinkhardt.
Böhme, Richard, Meike Munser-Kiefer, und Sarah Prestridge. 2020. «Lernunterstützung mit digitalen Medien in der Grundschule. Theorie und Empirie zur Wirkweise zentraler Funktionen und Gestaltungsmerkmale». Zeitschrift für Grundschulforschung 13: 1–14. https://doi.org/10.1007/s42278-019-00066-3.
Donmez, Mehmet. 2022. «A systematic literature review for the use of eye-tracking in special education». Education and Information Technologies 28: 6515–40. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11456-z.
Gasteiger-Klicpera, Barbara, und Christian Klicpera. 2014. «Lese-Rechtschreibschwäche» In Interventionen bei Lernstörungen: Förderung, Training und Therapie in der Praxis, 2. Auflage, herausgegeben von Gerhard W. Lauth, Matthias Grünke und Joachim C. Brunstein, 56–65. Göttingen: Hogrefe.
Gervé, Friedrich, Markus Peschel, Michael Haider, Inga Gryl, Daniela Schmeinck, und Martin Brämer. 2023. «Herausforderungen und Zukunftsperspektiven eines Sachunterrichts mit und über Medien». In Herausforderungen und Zukunftsperspektiven für den Sachunterricht, herausgegeben von Daniela Schmeinck, Kerstin Michalik und Thomas Goll, 32–47. Bad Heilbrunn: Klinkhardt.
Glas, Alexander, Ulrich Heinen, Jochen Krautz, Gabriele Lieber, Monika Miller, Hubert Sowa, und Bettina Uhlig, Hrsg. 2016. Sprechende Bilder – besprochene Bilder: Bild, Begriff und Sprachhandeln in der deiktisch-imaginativen Verständigungspraxis. München: kopaed.
Gold, Andreas. 2018. Lernschwierigkeiten. Ursachen, Diagnostik, Intervention, 2. Auflage. Stuttgart: Kohlhammer.
Goldberg, Joseph H., und Jonathan Helfman. 2010. «Scanpath Clustering and Aggregation». Proceedings of the 2010 Symposium on Eye Tracking Research and Applications, ACM, New York, USA, 18–27. https://doi.org/10.1145/1743666.1743721.
Jarodzka, Halszka. 2022. «Eye-Tracking – ein Versprechen für die MINT-Bildung?» In Eye-Tracking in der Mathematik- und Naturwissenschaftsdidaktik. Forschung und Praxis, herausgegeben von Pascal Klein, Nicole Graulich, Jochen Kuhn und Maike Schindler, XI-XIII. Berlin: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-63214-7.
Jarodzka, Halszka, Kenneth Holmqvist, und Hans Gruber. 2017. «Eye tracking in Educational Science: Theoretical frameworks and research agendas». Journal of Eye Movement Research 10 (1): 1–18. https://doi.org/10.16910/jemr.10.1.3.
Kanan, Christopher, Dina N.F. Bseiso, Nicholas A. Ray, Janet H. Hsiao, und Garrison W. Cottrell. 2015. «Humans have idiosyncratic and task-specific scanpaths for judging faces». Vision Research 108: 67–76. https://doi.org/10.1016/j.visres.2015.01.013.
Kastaun, Marit, und Monique Meier. 2022. «Eine qualitative Analyse von Blickdaten bei statischen und dynamischen Repräsentationen im naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess». In Eye-Tracking in der Mathematik- und Naturwissenschaftsdidaktik. Forschung und Praxis, herausgegeben von Pascal Klein, Nicole Graulich, Jochen Kuhn und Maike Schindler, 19–39. Berlin: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-63214-7.
Klein, Pascal, Nicole Graulich, Jochen Kuhn, und Maike Schindler, Hrsg. 2022. Eye-Tracking in der Mathematik- und Naturwissenschaftsdidaktik. Forschung und Praxis. Berlin: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-63214-7.
KMK (Kultusministerkonferenz). 2016. «Bildung in der digitalen Welt. Strategie der Kultusministerkonferenz». https://www.kmk.org/fileadmin/Dateien/pdf/PresseUndAktuelles/2018/Digitalstrategie_2017_mit_Weiterbildung.pdf.
KMK. o.J. «Begriff Lernmittel». https://www.kmk.org/themen/allgemeinbildende-schulen/weitere-themen/lehr-und-lernmittel.html.
Kosel Christina, Doris Holzberger, und Tina Seidel. 2021. «Identifying Expert and Novice Visual Scanpath Patterns and Their Relationship to Assessing Learning-Relevant Student Characteristics». Frontiers in Education 5: 1–16. https://doi.org/10.3389/feduc.2020.612175.
Küpper, Alexander, und Hannah Weck. 2021. »Experimentelle Unterrichtsphasen im inklusiven Physikunterricht mit digitalen Medien gestalten». In Naturwissenschaftsdidaktik und Inklusion, herausgegeben von Sarah Hundertmark, Xiaokang Sun, Simone Abels, Andreas Nehring, Robin Schildknecht, Vanessa Seremet und Christian Lindmeier, 10–25. Weinheim: Basel.
Lai, Meng-Lung, Meng-Jung Tsai, Fang-Ying Yang, Chung-Yuan Hsu, Tzu-Chien Liu, Silvia Wen-Yu Lee, Min-Hsien Lee, Gou-Li Chiou, Jyh-Chong Liang, und Chin-Chung Tsai. 2013. «A review of using eye-tracking technology in exploring learning from 2000 to 2012». Educational Research Review 10: 90–115. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2013.10.001
Lenzner, Alwine, Wolfgang Schnotz, und Andreas Müller. 2013. «The Role of Decorative Pictures in Learning». Instructional Science: An International Journal of the Learning Sciences 41 (5): 811–31. https://www.jstor.org/stable/43575400.
Ludewig, Ulrich, Laura Becher, Alissa Müller, und Nele McElvany. 2023. IGLU 2021 kompakt. Studienergebnisse, effektive Leseförderung und Umsetzung in die schulische Praxis. Münster: Waxmann.
Mayer, Richard E. 2001. Multimedia Learning. Cambridge: Cambridge University Press.
McIntyre, Nora A., Tom Foulsham. 2018. «Scanpath analysis of expertise and culture in teacher gaze in real-world classrooms». Instructional Science 46: 435-455. https://doi.org/10.1007/s11251-017-9445-x.
Melo, Jean, Fabricio Batista Narcizo, Dan Witzner Hansen, Claus Braband, Andrzej Wasowski. 2017. «Variability through the Eyes of the Programmer». In 2017 IEEE/ACM 25th International Conference on Program Comprehension (ICPC). Buenos Aires: 34-44. https://doi.org/10.1109/ICPC.2017.34.
Mohammadhasani, Nasrin, Tindara Caprì, Andrea Nucita, Giancarlo Iannizzotto, und Rosa Angela Fabio. 2020. «Atypical Visual Scan Path Affects Remembering in ADHD». Journal of the International Neuropsychological Society 26(6): 557–66. https://doi.org/10.1017/S135561771900136X.
Möller, Kornelia. 2010. «Lehrmittel als Tools für die Hand der Lehrkräfte – ein Mittel zur Unterrichtsentwicklung?» Beiträge zur Lehrerbildung 28 (1): 97–108.
Möller, Kornelia, Thilo Kleickmann, und Steffen Tröbst. 2009. «Die forschungsgeleitete Entwicklung von Unterrichtsmaterialien für die frühe naturwissenschaftliche Bildung». Beiträge zur Lehrerbildung 27(3): 415–23. https://doi.org/10.25656/01:13711.
Noton, David, und Lawrence Stark. 1971. «Scanpaths in saccadic eye movements while viewing and recognizing patterns». Vision Research 11 (9): 29–42. https://doi.org/10.1016/0042-6989(71)90213-6.
Oelkers, Jürgen. 2020. «Bildungsstandards und deren Wirkung auf die Lehrmittel». Beiträge zur Lehrerbildung 28: 33–41.
Parshina, Olga, Irina A. Sekerina, Anastasiya Lopukhina, und Titus von der Malsburg. 2021. «Monolingual and Bilingual Reading Processes in Russian: An Exploratory Scanpath Analysis». Reading Research Quarterly 57 (2): 469–92. https://doi.org/10.1002/rrq.414.
Popelka, Stanislav, und Marketa Beitlova. 2022. «Scanpath Comparison using ScanGraph for Education and Learning Purposes: Summary of previous educational studies performed with the use of ScanGraph». Symposium on Eye Tracking Research and Applications 51: 1–6. https://doi.org/10.1145/3517031.3529243.
Puentedura, Ruben R. 2012. «Focus:Redefiniton». http://www.hippasus.com/rrpweblog/archives/2012/06/18/FocusRedefinition.pdf.
Pusteblume – Das Arbeitsbuch Sachunterricht für Klasse 3 und 4, Ausgabe [anonym.], 2015, 189.
Reuter, Dinah, und Julia Bruns. 2022. «Muster- und Strukturerkennungsprozesse bei potenziell mathematisch begabten Grundschulkindern untersuchen – Das Potenzial von Eye-Tracking und retrospektivem Interview im Vergleich». In Eye-Tracking in der Mathematik- und Naturwissenschaftsdidaktik. Forschung und Praxis, herausgegeben von Pascal Klein, Nicole Graulich, Jochen Kuhn und Maike Schindler, 41–57. Berlin: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-63214-7.
Schreiber, Waltraud. 2008. «Ein Kompetenz-Strukturmodell historischen Denkens». Zeitschrift für Pädagogik 54 (2): 198–212. https://doi.org/10.25656/01:4345.
Schreiber, Waltraud, Andreas Körber, Bodo v. Borries, Reinhard Krammer, Sibylla Leutner-Ramme, Sylvia Mebus, Alexander Schöner, und Beatrice Ziegler. Hrsg. 2006. Historisches Denken. Ein Kompetenz-Strukturmodell. Neuried: ars una.
Schroeder, René. 2023. «Potentiale und Barrieren beim Einsatz digitaler Medien im inklusiven naturwissenschaftlichen Sachunterricht – Ergebnisse eines systematischen Reviews». In Herausforderungen und Zukunftsperspektiven für den Sachunterricht, herausgegeben von Daniela Schmeinck, Kerstin Michalik und Thomas Goll, 48–55. Bad Heilbrunn: Klinkhardt.
Stinken-Rösner, Lisa, und Simone Abels. 2021. «Digitale Medien als Mittler im Spannungsfeld zwischen naturwissenschaftlichem Unterricht und inklusiver Pädagogik» In Naturwissenschaftsdidaktik und Inklusion, herausgegeben von Sarah Hundertmark, Xiaokang Sun, Simone Abels, Andreas Nehring, Robin Schildknecht, Vanessa Seremet und Christian Lindmeier, 161–75. Weinheim: Basel.
Stranc, Samantha, und Kasia Muldner. 2020. «Scanpath Analysis of Student Attention During Problem Solving with Worked Examples». International Conference on Artificial Intelligence in Education AIED 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-52240-7_56.
Tablatin, Christine Lourrine, und Ma Mercedes Rodrigo. 2018. «Identifying Common Code Reading Patterns using Scanpath Trend Analysis with a Tolerance». In Proceedings of the 26th International Conference on Computers in Education. Philippines: Asia-Pacific Society for Computers in Education, herausgegeben von J. C. Yang, et al., 286–91.
Wang, Xiaoting, Wu Kang, Liuyue Huang, und Longxi Li. 2022. «The impact of illustrations on solving mathematical word problems for Chinese primary school students: evidence for a split attention effect on eye-movement research». ZDM Mathematics Education 54 (1): 555–67. https://doi.org/10.1007/s11858-022-01357-3.
Westerkamp, Dirk. 2022. Schrift, Bild, Handlung. Hamburg: Felix Meiner.
Wimmer, Heinz, und Heinz Mayringer. 2014. SLS 2-9. Salzburger Lesescreening für die Schulstufen 2–9. 1 Manual. Bern: Hans Huber.
Zabold, Stefanie. 2020. Vor dem ersten Geschichtsunterricht. Zur empirischen Erschließung des historischen Denkens junger Lernerinnen und Lerner. Frankfurt a.M. Wochenschau.