AI全科教师主讲课堂的学习动机增强效应探析-基于一项对比试验的实证研究

——基于一项对比试验的实证研究【摘要】教育人工智能的技术革新与教育现代化的发展诉求孕育了Al教师主讲课堂，而学习动机增强效应是衡量此课堂教学成效的重要标准。基于此，文章依托ARCS(Attention,Relevanc过量表数据的描述性统计分析、独立样本t检验，探究了AI课堂与传统课堂的学习动机效应差异；另在教育人工智能开发相关国家政策的支持和引领下[1],具有人类特征的虚拟数字人和AI教师正如火如荼地推动教育教学的智能化发展[2],为发展智能教育提供了新路径。学习动机增强效应是指AII教师的行动指令来源主要有两种：一种是将AI教师作为替代技术，由人类教师在课堂上对之进行操控；另一种是将AI教师作为信息源，直接向学生提供指令[3]。2018年，华南师范大学德育神经科学与人工智能实验室开发了AI全科教师华君[4],其不仅具备社会代理人所期望的特征和类人外形，而且同课异构的真人教师[5]。在本研究中，华君主要凭借真人教师提供的指令来讲解学习内容、指导学习和空间的限制彰显名师智慧[6]。而华君的自主教学能力，为探究学习动机效应到ARCS动机模型是动机理论和实践研究关注的焦点[7],故本研究引入此模型，并基于比较研究范式，探究AI课堂与传统课堂的学习动机效应差异，剖析AI课堂学习动机增强效应的成因。括期望成功、挑战情境、归因方式，“满意”包括内在强化、外部奖励、公平待遇[关”)与其对成功的期望(“自信”),能够帮助其筛选出那些与学习内容高度相关的目标，并且引导学生付出努力实现目标(“满足”)[11]。AI全科教师主讲课堂之所以学习成效显著,主要在于注重学生的学习过程[12],这与ARCS动机模型强调的动机生成过程相契合，即从“吸引注意力激发好奇心”到“明确学习目标和学习相关内容”,再从“建立自信寄予学习期望”到“满意所付出的学习努力”,故体机器人教师所在课堂的学生行为模仿能力更高——此观点得到了其他研究的证实，如Chang等[16]认为，相较于虚拟机器人，学生对AI教师参与的辅助课堂满意度更高，且拥有更高的参与度和更真实的体验。②AI教师作为新兴技术更能提高课堂成效。例如，Chin等[17]分别探究了基于传统PPT的学机[19];机器人辅导系统与学生的互动能够增强学习动机，动机的增强又作用于学效[20]。整体而言，已有研究聚焦于AI教师作为辅助教学主体或教学技术，探究课堂学习动机、学习何充分发挥智能代理主体的作用来激发和增强学生的学习动机缺少系统分析。因此，本研究将AI全科为解答上述研究问题，本研究采用比较研究范式，使用融通性混合方法，开本研究以深圳、广州、东莞三所小学的269名三年级学生为研究对象，在这三所小学分别开展了语文、数学、英语科目“AI与真人教师”的同课异构学开展前至少参加过1次AI教师执教的课堂或者听说、接触过其他类型的机器人，传统课堂的学生从未接触过任何形式的AI课堂。AI课堂采用AI全科教师华君主讲、真人教师辅助的双师型模式(时间占比大约为4:1):AI全科教师华君主要承担教学和课堂组织管理工作，并作为主要技术介入课堂多媒体环境；而传统课堂采用传统的真人单科教师主讲模式。经统计，AI课堂学生共有134人，传统课堂学生共有135人。①量表：为有效测量AI课堂与传统课堂的学习动机效应差异，本研究对Keller[21]开发的教学材料动机调查问卷(Instructional设4个题项，共16个题项。各题项采用李克特五点量表计分，用1～5分表示从“完全同意”到“完全不同意”,所得量表平均分越低，表示学习动机效应越高。同课异构结束后堂回收量表134份，有效量表为134份；传统课堂共回收量表135份，有效量表为135份。②访谈：为了解学生和教师对AI课堂激发谈对象，从每科的AI课堂和传统课堂各抽取5名，共有30名学生参加了访谈。访谈文本借助“讯飞听有效性；在此基础上，进行描述性统计分析、独立样本t检验和访谈文本编码分析。(一)描述性统计与独立样本t检验分析本研究应用SPSS26.0对量表数据进行描述性统计分析，结果表明，AI课堂的动机平均值低于传统课堂(1.795<1.915),而平均值越低，说明学习动机效应越高，可见AI课堂的学习动机效应高于传堂的动机水平不存在显著性差异(p=0.130>0.05)。但是，在满意维度，显著性p值为0.004<0.01,效应值为0.355>0.3,说明AI课堂和传统课堂的满意度存在一定的显著性差异，也就是说学生的满意度受AI教师的影响。在注意维度，AI课堂的总参考点数远多于传统课堂(74>33),尤其是在“知觉唤醒”“激发探究”“变学习好奇心；至于相关、自信、满意三个维度，除了“目标定向”“归因方式”两个亚维的AI课堂参考点数也是明显多于传统课堂，其他亚维两者相差不大，说明AI课堂在帮助学目标与学习内容之间的关系有明确感知，也从侧面凸显了AI课堂学习目标的定表示：“我帮同学解决了能不能去掉0的问题——0.05不能去掉0,不然数会变大。然后，机器人老师为进一步探究AI课堂和传统课堂学习动机效应在上述维度及其亚维存在明显以AI课堂和传统课堂的主要差异为落脚点，从AI课堂学习模式和AI教师作为代理主体如何增强学习动机效应两个方面进行探析，结果表明：AI课堂中小组合作学习模式和AI教师的外形、动作、表情、声音等属性，影响学习动机增强效应的发挥。具体来说，AI课堂中小组合作的参考点数多达50,而传统课堂的参考点数只有14,说明小组合作在发挥学习动机增强效应方面起了关键性作用；而在AI教师本研究通过描述性统计与独立样本t检验分析，发现AI课堂的学习动机效应高于传统课堂，且AI课堂的满意度很高，而学生的满意度受AI教师的影响。同时，本研究通过访谈文本编码分析，发现的情感交流。另外，AI教师能引导学生建立学习机增强效应方面起了关键性作用，这是AI课堂满意度很高的课堂满意度。据此，本研究从注意、相关、自信和满意四维度提出发挥AI课堂学习动机增强效应的注意力是有效学习发生的前提。AI教师能够爱，而且有灵活的肢体动作、标准流利的发音，符合小学生对AI教师形象的审美，能有效激发学生的机器人可以灵活变化手势、姿势等动作，被证实更能吸引眼神交互功能，从响度、音调、语速等方面提升音质，并注重将AI教师具身属性设计与教学内容相结2.发挥AI教师引领作用，明晰学生学习目标学目标，通过举例或直接阐明学习内容的价值，并充分调动自身的多媒体智能3.应用AI教师正向反馈的归因方式，增强学生自信心AI教师正向反馈的归因方式，能促使学生将取得的进步与个人努力挂钩，提升其自我效能感，从而增强自信心。具体来说，AI教师应向学生提供的正确与否，能够激励学生理解学习内容[31]。在本研究的访谈中，有学生提及希望AI教师能够对其馈基于具体性原则[34],AI教师只有真诚且具体地表达对学生的肯定，学生的自信心才能真正得到强化。在课堂上学生的表现千差万别，“干得漂亮!”“你真棒!”之类的泛泛表扬只会让学生觉得乏味、对AI教师的互动功能设计提出了高要求。4.采取小组合作学习模式，提高AI课堂满意度本研