作者：康玉琼 东南大学脑与学习科学系
研究生导师：姜飞月
【推荐摘要】：教育工作者表示，社会性的阅读方法，如谈书活动，有助于提高学生的阅读兴趣。然而，由于学生的语言水平和兴趣话题不同，教师不可能与所有的学生进行互动。因此，本研究旨在了解用人工智能技术构建的聊天机器人作为图书聊天伙伴的影响，并探索互动在学生的参与度和阅读兴趣中的作用。采用人工智能技术，本研究中的聊天机器人对157本书有基本了解，学生可以选择阅读任何一本书并与聊天机器人互动，聊天机器人会提供书本对话和社会情感提示来促进互动。通过收集并分析参加6周阅读活动的68名学生的多个数据来源，研究发现，学生们认为与聊天机器人的社会联系水平很高。特别是，与聊天机器人交谈的学生在价值维度上保持了稳定的情景兴趣，而未参与聊天机器人交谈的学生的兴趣显著下降。学生对与聊天机器人的社交联系的感知与他们对阅读活动的参与密切相关，并与他们被触发的情景兴趣和维持情景兴趣相关。研究揭示了一个具有人工智能技术的聊天机器人如何创造积极的阅读体验，以维持学生的学习兴趣。
【关键词】：数据科学在教育领域的应用；人机界面在学科领域的应用；小学教育
1、绪论
泛读一直被认为是语言学习和一般学习的一个不可或缺的途径。在这个过程中，学生对自己的阅读有自主权，可以根据自己的语言能力水平和兴趣选择书籍阅读，而不需要预设目标或受到来自他人压力的影响。有广泛的报道称，泛读会产生积极的阅读情感，包括更好的阅读态度、动机和阅读兴趣。学习者在泛读中完全沉浸在书本的内容中，因此更有可能采取积极的策略来学习。然而，相关研究也指出，学校教育中结构化的泛读项目并没有达到预期的效果。结构化项目不是让学生自由阅读，而是指定学生完成某些阅读任务，而学生往往只做满足要求的最小阅读量。因此，如何提高学生在外语泛读中的参与度，已成为取得积极效果的关键。
基于人工智能（AI）的聊天机器人可能解决这个难题，因为聊天机器人可以作为阅读伙伴，与学生就他们感兴趣的书籍进行互动。因此，本研究旨在调查小学生与用人工智能技术开发的聊天机器人的互动，以了解聊天机器人对学生的参与和泛读兴趣的影响。并试图回答以下问题：
RQ1：学生如何与聊天机器人互动并感知其社会联系？
RQ2：与聊天机器人的互动是否会影响学生在泛读方面的参与度和情境兴趣？
RQ3：感知到的与聊天机器人的社会联系在学生参与泛读和情境兴趣方面发挥了什么作用?
2、聊天机器人
聊天机器人被设计用来陪伴学生阅读英语书籍，他们可以从研究人员准备的157本书中自由选择。本研究试图开发一个具有一定程度拟人化特征的聊天机器人。聊天机器人被期望创造一种书本谈话的氛围，让学生感到他们是在与一个人类伙伴交谈，而不是与机器互动。
3、实验方法
3.1参与者
参与者是台湾北部一所小学的68名五年级学生，年龄在11岁到12岁之间。他们来自三个完整的班级。这些学生参加了学校的英语阅读课，并已经学习了5年的英语。
3.2实验过程
三个班级中的两个被分配为实验组，他们根据自己的兴趣选择书籍，然后与聊天机器人进行互动。第三个班级被指定为对照组。对照组在阅读完这些书后没有与聊天机器人进行互动。在实验的第一周，教师介绍阅读活动，学生体验活动80分钟。实验组有机会与聊天机器人进行互动。但是，由于学生们正在熟悉与聊天机器人的对话，因此没有收集和分析与聊天机器人对话的书本数据。之后三个班级参加阅读活动，收集接下来6周(2-7周)的数据。
3.3数据分析
这项研究涉及了多种变量，包括学生的参与感、社会联系、阅读兴趣和会话数据。因此采用了一种混合方法来进行数据分析，整合了定量和定性数据，以补充对不同数据类型的解释，可以揭示涉及复杂数据类型的社会背景下语言学习的不同方面。
4、实验结果
4.1学生如何与聊天机器人互动并感知其社会联系？(RQ1)
聊天机器人运用多种书籍谈话和社会情感线索，促进阅读活动。表1显示了一个学生和聊天机器人之间的对话示例，这是一个学生和聊天机器人之间的完整叙事风格对话的例子。在这种叙述方式中，学生描述了故事的主要情节。我们的分析发现，在第2周和第7周收集的90个片段中，有58个(64%)是这样的对话片段。换句话说，大多数学生可以用足够详细的描述来讲述他们和聊天机器人读到的故事。
其他类型的对话情节如表2所示。
本研究应用Godspeed问卷来了解学生如何感知与聊天机器人在拟人化、亲和力和智力方面的社会联系。总体而言，学生感知到与聊天机器人的社交联系水平较高(M=4.08, SD=0.73)。在三个维度中，学生感知的亲和力(M=4.13, SD=0.78)和智力(M=4.18, SD=0.69)水平较高，而拟人化(M=3.91, SD=0.82)水平较低。
对学生的采访发现，他们认为聊天机器人是智能的，因为他们认为它读过他们读过的书。学生们在与这个聊天机器人互动时也觉得它非常可爱。这可能是因为聊天机器人采用了积极的语气与他们互动。学生们认为与聊天机器人互动是一种积极的体验。然而，由于感受的多样性，学生对问卷的反馈在拟人化维度上仅为中等水平(3.91)。
4.2聊天机器人对学生阅读参与度和情境兴趣的影响（RQ2）
为了比较实验组学生与对照组学生在情境兴趣上的变化，采用了2×2的混合设计因子方差分析。通过反复测量学生情境兴趣的方差分析发现，实验组和对照组在触发兴趣上并没有表现出不同的变化，在6周的阅读活动后，两组人的触发兴趣都有所下降，但他们的维持感兴趣却有轻微的上升。但两组在维持价值兴趣方面的变化有显著性差异(F=4.288, p<.05)。对照组在活动6周后的维持值由4.03降至3.47，实验组在活动6周后维持相近水平。结果表明，阅读后与聊天机器人对话有助于保持其价值维度上的情境兴趣。
将对照组和实验组学生在第二至第七周的心流感知进行平均，并进行独立t检验，以了解学生在六周阅读活动中的整体参与情况。如表3所示，两组学生在阅读活动中的心流感知水平总体上没有显著差异，之后对每周的流量感知数据进行了重复测量的方差分析，如表4显示，实验组和对照组在6周的阅读活动中，心流感知没有显著差异，即与聊天机器人的互动并没有显著影响学生在阅读活动中的参与度。
在阅读活动后与聊天机器人交谈的学生与在整个6周活动中未与聊天机器人互动的学生相比，没有表现出显著不同的参与模式。通过对学生的采访发现，他们一般都是像以前一样阅读这本书，并没有特别注意和聊天机器人谈论什么，虽然有些学生会为了和聊天机器人交谈而仔细阅读这本书，了解书中的主要故事情节。因此，实验组和对照组在阅读活动中对“心流”的感知是相似的。
4.3社会联系认知、参与和兴趣之间的关系（RQ3）
本研究进一步分析了与聊天机器人的互动在学生参与阅读活动中的作用及其与阅读兴趣的关系。表5显示了学生阅读时的“心流感知”与他们对与聊天机器人社交联系的感知之间的相关性(N = 42)。
结果显示显著相关，即当学生对他们所读的书有浓厚的兴趣和好奇心时，他们更有可能感知到与聊天机器人的积极关系。
表6表示学生阅读前的兴趣与他们的社会关系之间的相关性。在第一周，学生阅读前的兴趣与社会联系显著相关，即阅读兴趣水平较高的学生更有可能觉得聊天机器人很友好，也更喜欢聊天机器人。在学生与聊天机器人互动6周后，他们最后一周对社会关系的看法与他们对阅读的兴趣显著相关。
表7表示学生阅读后的兴趣与社会关系的相关性，研究结果表明，Godspeed问卷的三个维度与Triggered-SI和Maintained-SI均呈正相关，即互动在保持学生阅读兴趣方面起着重要作用。
5、讨论与结论
研究表明，人工智能技术可以用来提取故事书的关键成分，包括人物、事件和对话。本研究的聊天机器人就是基于这些关键线索与学生进行互动的。本研究的结果支持将基于人工智能技术开发的聊天机器人作为促进社会阅读实践的一种选择。
查看原文：Chen-Chung Liu, Mo-Gang Liao, Chia-Hui Chang, Hung-Ming Lin Computers & Education
DOI：10.1016/j.compedu.2022.104576
转自：“百研工坊”微信公众号
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