量化分享:《使用基于知识和情感脚手架的对话智能体提高在线学习中的知识获取和情感体验》

Conversational agents (CAs) primarily adopt knowledge scaffolding (KS) or emotional scaffolding (ES) to intervene in learners' knowledge gain and emotional experience in online learning. However, the ill-defined design for KS and ES, as well as insufficient understanding of their interactive effects on learning outcomes, have hindered the advancement of CAs in theory and practice. This study proposed systematic KS and ES design principles based on Zone of Proximal Development and growth mindset theories. We investigated their individual and combined impacts on knowledge gain and emotional experience. A quasi -experiment was conducted with 128 undergraduate students divided into four groups, corresponding to four distinct CAs: a nonscaffolding control group (CG), ES, KS, and Knowledge and Emotional Scaffolding (K&ES) CA. The results showed that K&ES-based CA had a significant impact on knowledge gain and emotional experience, with both being slightly improved compared to CG. Besides, KS -based CA had a positive effect on knowledge gain and emotional experience, while ES -based CA only slightly improved emotional experience compared to CG. The results validated the effectiveness of the proposed ES and KS design principles. The fine-grained analysis revealed a significant correlation between the achievement positive emotion and knowledge transfer, highlighting the importance of integrating KS and ES. In conclusion, this study offers valuable theoretical, methodological, and empirical insights for utilizing CAs to optimize online learning experiences.

引用:Liu, Z., Duan, H., & Liu, S. (2024). Improving knowledge gain and emotional experience in online learning with knowledge and emotional scaffolding-based conversational agent. Educational Technology & Society : Journal of International Forum of Educational Technology & Society and IEEE Learning Technology Task Force., 27(2), 197–219. https://doi.org/10.30191/ETS.202404_27(2).RP08

https://research.ebsco.com/c/bu767h/viewer/pdf/jw7pgkynwj?route=details

一、研究背景

在线学习中,学习者缺乏与教师的实时互动和反馈,导致学习效果受到影响。对话智能体(CAs)的出现为解决这一问题提供了可能,但目前知识支架(KS)和情感支架(ES)的设计缺乏系统性,且两者对学习成果的交互影响尚不明确。

 

二、研究目的

本研究旨在提出并实施 KS 和 ES 的设计原则,探索不同支架的对话智能体(CAs)对学习者知识获取和情感体验的影响,优化基于视频的在线学习方法。

 

三、研究对象

128 名非计算机专业本科生为参与者。

 

四、研究方法

采用准实验研究方法,将参与者随机分为无支架对照组(CG)、情感支架组(ES)、知识支架组(KS)和知识与情感支架组(K&ES)。以 Python 课程中的字典结构知识为学习内容,通过前测问卷了解参与者的先验知识水平、情感状态等信息,后测问卷评估学习后的知识水平和情感体验变化。实验过程中,参与者观看课程视频并与相应的 CA 进行互动,同时完成不同难度阶段的测验和情感自评。

量化分享:《使用基于知识和情感脚手架的对话智能体提高在线学习中的知识获取和情感体验》

 

五、研究结果

  • 描述性统计结果

所有组在知识保留和转移的前测与后测均值上均有显著差异,组间比较时,前测显示各组知识水平无显著差异,保证了实验的同质性;情感体验类似。

  • 具体结果

K&ES对知识获取和情感体验有显著影响;KS 对知识获取和情感体验有积极影响;ES仅在情感体验方面相比控制组有轻微改善。

具体表现为,K&ES 组在知识保留和转移上优于控制组,KS 组在知识转移上优于控制组;在情感体验方面,ES组能显著降低学习者的认知负性情绪;KS组在提升成就正性情绪和降低成就负性情绪上效果明显;K&ES 组在提升认知和成就正性情绪,以及降低认知和成就负性情绪方面,均表现优异。

此外,研究还发现成就积极情感与知识转移显著相关,强调了整合 KS 和 ES 的重要性。

量化分享:《使用基于知识和情感脚手架的对话智能体提高在线学习中的知识获取和情感体验》

 

六、亮点和启发

1、设计原则的系统性:研究提出了基于最近发展区和成长心态理论的系统 KS 和 ES 设计原则,为对话智能体(CAs)的设计提供了全面的理论框架。

2、研究视角的创新性:以往研究多单独关注 KS 或 ES,且对两者结合的效果存在争议。本研究聚焦于 KS 和 ES 的联合作用,探究其对学习者知识获取和情感体验的综合影响,填补了这一研究空白,为深入理解 CAs 在在线学习中的作用机制提供了新的视角。

3、实验设计的严谨性:通过准实验设计,将 128 名本科生分为四个不同的组,分别对应不同的 CAs,控制了参与者的先验知识等变量,确保了实验结果的可靠性。同时,使用多种测量工具,如前测问卷、后测问卷、测验和情感自评等,从多个维度收集数据,全面评估了学习者的知识获取和情感体验变化。

4、情感与学习关系的深入剖析:研究发现成就积极情感与知识转移之间存在显著相关性,强调了情感因素在学习过程中的重要性。这提示教育者在关注学习者知识获取的同时,也要重视培养学习者的积极情感,以促进学习效果的提升。

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