| PDF (599kB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-512677
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.51267
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (Habilitation) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 8 March 2020 |
| Referee: | Prof. Dr. Hans Gruber |
| Date of exam: | 2020 |
| Institutions: | Human Sciences > Institut für Erziehungswissenschaften Human Sciences > Institut für Erziehungswissenschaften > Lehrstuhl für Pädagogik III (Prof. Dr. Hans Gruber) |
| Keywords: | professional vision; visual expertise; teacher; physician; gaze. |
| Dewey Decimal Classification: | 300 Social sciences > 370 Education |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 51267 |
Abstract (English)
For a broader readership, what was this habilitation about? This habilitation focused on the gaze of professionals. When a radiologist, for example, looks at an x-ray scan of a patient’s lung, she sees very quickly if the patient has lung cancer—while somebody without expertise in radiology does not see the same symptoms in an x-ray scan, or might look at irrelevant parts of the visualization. ...
Abstract (English)
For a broader readership, what was this habilitation about? This habilitation focused on the gaze of professionals. When a radiologist, for example, looks at an x-ray scan of a patient’s lung, she sees very quickly if the patient has lung cancer—while somebody without expertise in radiology does not see the same symptoms in an x-ray scan, or might look at irrelevant parts of the visualization. Consider a second example: When a teacher looks at his students in the classroom or lecture hall, he “reads” his students and sees very quickly who pays attention, who is daydreaming, who needs support, and who does not follow the instructions. These two examples from the fields of medicine and education show how important the gaze is in some professions. To become expert in such a domain requires training one’s gaze and developing a “professional vision”. How the professional vision of experts differs from non-experts in a domain is, however, far from evident. What are the underlying mechanisms? How does an expert look at a visual scene compared to, say, a novice or a student in training? And how can novices be supported instructionally to develop visual expertise? These were the overarching questions that guided the work reported here.
To answer these questions, the research performed in the habilitation was interdisciplinary and international. First, it was interdisciplinary because theories and methods from educational science, psychology, and medicine were needed to answer our questions on professional vision and visual expertise. For example, we used receiver operating characteristics (ROC) analysis from medicine to measure how accurate the diagnoses of radiologists and medical students were; we used eye tracking from psychology to measure where experts and novices looked at and for how long; and we designed learning environments to contribute to the education of novices. We used a range of methods, from quantitative statistical calculations to qualitative conversation analysis, largely because the research questions we had required a set of different methodologies used in the medical, psychological, and educational sciences. Still, the notion of “professional vision”, interestingly, had its origins neither in education, psychology, nor medicine—but was coined by Chuck Goodwin (†), who was a linguist and anthropologist. In addition to being interdisciplinary, the research performed in the habilitation was international because colleagues from (in alphabetic order) Australia, Canada, Finland, France, Germany, the Netherlands, and Sweden collaborated to answer our joint research questions in the 16 individual journal articles that together form this cumulative, publication-based habilitation.
What we learned was that experts compared to non-experts are faster in solving visual tasks; they are more accurate and precise in their solutions; their reasoning processes are more knowledge-based; they use a repertoire of visual practices; they look more and longer on task-relevant information and tend to ignore task-irrelevant information; they look at visual scenes holistically; and they metacognitively monitor their information processing. Seeing the eye movements of an expert during task solution is a useful educational intervention for students and for professionals in training. This is the essence of the 16 manuscripts that we published in peer-reviewed educational, psychological, and medical journals..
The habilitation includes some pioneering work. We were the first to perform a systematic meta-analysis of eye-tracking research on expertise differences. We were the first to use eye movement modeling examples with dynamic, three-dimensional visualizations. We were the first to use eye tracking in the domain of emergency medicine. We were the first to examine the professional vision of school principals. We were the first to apply the gaze relational index as a measure of visual expertise. And we were the first to develop the frameworks of horizontal transition of expertise and the cognitive theory of visual expertise. Ultimately, we hope these new kinds of evidence, measures, and theories are useful for other researchers in the field of expertise and professional vision, and we hope the findings inspire educational practitioners who wish to support their learners in the early development of visual expertise. We close this habilitation’s summary paper with a quote from Goodwin that we also used to open the summary paper—indicating how important it is to be aware and to consider different disciplinary perspectives when we seek to understand (a) why an expert teacher and a teacher student spot different cues in the same classroom or (b) why a radiologist and a medical student see different things when they look at the same chest x-ray scan, simply because, as Goodwin (1994, p. 606) said: “All vision is perspectival”.
Translation of the abstract (German)
Worum ging es in dieser Habilitation für eine breitere Leserschaft? In dieser Habilitation ging es um den Blick der Fachleute. Wenn ein Radiologe beispielsweise eine Röntgenaufnahme der Lunge eines Patienten betrachtet, erkennt er sehr schnell, ob der Patient Lungenkrebs hat - während jemand, der kein Fachwissen in der Radiologie hat, die gleichen Symptome in einer Röntgenaufnahme nicht sieht ...
Translation of the abstract (German)
Worum ging es in dieser Habilitation für eine breitere Leserschaft? In dieser Habilitation ging es um den Blick der Fachleute. Wenn ein Radiologe beispielsweise eine Röntgenaufnahme der Lunge eines Patienten betrachtet, erkennt er sehr schnell, ob der Patient Lungenkrebs hat - während jemand, der kein Fachwissen in der Radiologie hat, die gleichen Symptome in einer Röntgenaufnahme nicht sieht oder vielleicht auf irrelevante Teile der Darstellung schaut. Betrachten wir ein zweites Beispiel: Wenn ein Lehrer seine Schüler im Klassenzimmer oder Hörsaal ansieht, "liest" er seine Schüler und sieht sehr schnell, wer aufmerksam ist, wer träumt, wer Unterstützung braucht und wer den Anweisungen nicht folgt. Diese beiden Beispiele aus den Bereichen Medizin und Pädagogik zeigen, wie wichtig der Blick in manchen Berufen ist. Um in einem solchen Bereich Experte zu werden, muss man seinen Blick schulen und eine "professionelle Vision" entwickeln. Wie sich die professionelle Vision von Experten von Nicht-Experten in einem Bereich unterscheidet, ist jedoch alles andere als klar. Was sind die zugrunde liegenden Mechanismen? Wie sieht ein Experte eine visuelle Szene im Vergleich zu einem Anfänger oder einem Schüler in der Ausbildung? Und wie können Anfänger bei der Entwicklung von visuellem Fachwissen didaktisch unterstützt werden? Dies waren die übergreifenden Fragen, von denen sich die hier vorgestellten Arbeiten leiten ließen.
Um diese Fragen zu beantworten, wurde die Forschung im Rahmen der Habilitation interdisziplinär und international durchgeführt. Erstens war sie interdisziplinär, weil Theorien und Methoden aus der Erziehungswissenschaft, der Psychologie und der Medizin benötigt wurden, um unsere Fragen zum beruflichen Sehen und zur visuellen Kompetenz zu beantworten. So verwendeten wir beispielsweise die Receiver-Operating-Characteristics-Analyse (ROC) aus der Medizin, um zu messen, wie genau die Diagnosen von Radiologen und Medizinstudenten waren; wir verwendeten Eye-Tracking aus der Psychologie, um zu messen, wohin Experten und Novizen wie lange schauten; und wir entwarfen Lernumgebungen, um zur Ausbildung von Novizen beizutragen. Wir verwendeten eine Reihe von Methoden, von quantitativen statistischen Berechnungen bis hin zur qualitativen Gesprächsanalyse, vor allem deshalb, weil die Forschungsfragen, die wir hatten, eine Reihe von verschiedenen Methoden erforderten, die in den medizinischen, psychologischen und pädagogischen Wissenschaften verwendet werden. Interessanterweise stammt der Begriff der "professionellen Vision" weder aus der Pädagogik noch aus der Psychologie oder der Medizin, sondern wurde von Chuck Goodwin (†), einem Linguisten und Anthropologen, geprägt. Die Forschung im Rahmen der Habilitation war nicht nur interdisziplinär, sondern auch international, da Kollegen aus (in alphabetischer Reihenfolge) Australien, Kanada, Finnland, Frankreich, Deutschland, den Niederlanden und Schweden zusammenarbeiteten, um unsere gemeinsamen Forschungsfragen in den 16 einzelnen Zeitschriftenartikeln zu beantworten, die zusammen diese kumulative, auf Veröffentlichungen basierende Habilitation bilden.
Wir haben herausgefunden, dass Experten im Vergleich zu Nichtexperten visuelle Aufgaben schneller lösen, dass ihre Lösungen genauer und präziser sind, dass ihre Argumentationsprozesse stärker wissensbasiert sind, dass sie ein Repertoire an visuellen Praktiken verwenden, dass sie mehr und länger auf aufgabenrelevante Informationen achten und dazu neigen, aufgabenirrelevante Informationen zu ignorieren, dass sie visuelle Szenen ganzheitlich betrachten und dass sie ihre Informationsverarbeitung metakognitiv überwachen. Die Beobachtung der Augenbewegungen eines Experten während der Lösung einer Aufgabe ist eine nützliche pädagogische Intervention für Studenten und Fachleute in der Ausbildung. Dies ist die Essenz der 16 Manuskripte, die wir in von Experten begutachteten pädagogischen, psychologischen und medizinischen Fachzeitschriften veröffentlicht haben.
Die Habilitation umfasst einige Pionierarbeiten. Wir waren die ersten, die eine systematische Meta-Analyse der Eye-Tracking-Forschung zu Kompetenzunterschieden durchgeführt haben. Wir waren die ersten, die Beispiele für die Modellierung von Augenbewegungen mit dynamischen, dreidimensionalen Visualisierungen verwendet haben. Wir waren die ersten, die Eye-Tracking im Bereich der Notfallmedizin eingesetzt haben. Wir waren die ersten, die das professionelle Sehen von Schulleitern untersucht haben. Wir waren die ersten, die den Blickrelationsindex als Maß für die visuelle Kompetenz eingesetzt haben. Und wir waren die ersten, die den Rahmen für den horizontalen Übergang von Fachwissen und die kognitive Theorie des visuellen Fachwissens entwickelt haben. Letztlich hoffen wir, dass diese neuen Arten von Nachweisen, Messungen und Theorien für andere Forscher auf dem Gebiet des Fachwissens und des professionellen Sehens von Nutzen sind, und wir hoffen, dass die Ergebnisse Bildungspraktiker inspirieren, die ihre Lernenden bei der frühen Entwicklung von visuellem Fachwissen unterstützen möchten. Wir schließen die Zusammenfassung dieser Habilitationsschrift mit einem Zitat von Goodwin, das wir auch für die Einleitung der Zusammenfassung verwendet haben. Es verdeutlicht, wie wichtig es ist, sich bewusst zu sein und verschiedene disziplinäre Perspektiven zu berücksichtigen, wenn wir versuchen zu verstehen, (a) warum ein erfahrener Lehrer und ein Lehramtsstudent im selben Klassenzimmer unterschiedliche Hinweise wahrnehmen oder (b) warum ein Radiologe und ein Medizinstudent unterschiedliche Dinge sehen, wenn sie dieselbe Röntgenaufnahme des Brustkorbs betrachten, einfach weil, wie Goodwin (1994, S. 606) sagte: "Alles Sehen ist perspektivisch".
Metadata last modified: 01 Mar 2023 11:42
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