基于人工智能技术的互动课堂对儿童学习动机的影响研究
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作者:马超 张��
摘 要：在线学习已经成为流行的学习方式，学习动机是影响在线学习效果的重要因素之一。为了探索基于人工智能技术的互动课堂对儿童学习动机的影响，该研究招募了560名5～8岁儿童分两组分别进行了为期四周的互动课程和无互动课程体验。通过对儿童学习动机和参与率的分析，发现参与互动课程的儿童在注意力和满意度维度上表现出比参与非互动课程儿童更高的动机水平，且参与率更高。结果表明：在线学习环境中，基于人工智能技术的互动课堂可以有效地提高儿童的学习动机。因此，该研究建议在在线教育环境下，教师应设置丰富的互动形式。
关键词：学习动机;互动;儿童;人工智能技术;在线学习
中图分类号：G420 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2022）01-0063-07
一、引言
中国互联网络信息中心（CNNIC）2021年8月发布的《第48次中国互联网发展状况统计报告》显示，中国在线教育用户规模已经高达3.2亿[1]。与传统面对面课堂相比，由于在线学习师生时空分离，学习互动一直是教育研究者和家长关注的重点。互动也是影响学习者学习效果的重要因素，会直接影响学习者对学习的兴趣、参与程度和持续性[2]。在线课程中，学习者的学习动机水平往往受课程互动效果影响[3]。除此之外，学习动机也被认为是影响在线学习质量的重要因素之一。已有研究表明，学习动机影响着学习者的自我效能、课程完成率以及学习效果[4]。
在英语课程中，教师通过与学习者互动，为学习者提供语言表达和交流练习的机会[5]。在线学习则为学习者提供了向母语为英语的教师学习并练习的机会。但这还无法满足所有学习者都能与母语为英语的教师进行高质量互动的需求。而人工智能（Artificial Intelligence，AI）产品可以通过语音互动程序和课程内容，像教师一样与学生进行互动，为学习者创造良好的互动环境[6]。
二、文献综述
（一）在线学习中互动的类型
摩尔（Moore）将在线教育的互动分为三类：生生互动、师生互动及学习者与内容互动[7]。生生互动即学生个体或小组之间的学生互动。师生互动通常是指教师通过对话等方式激发和保持学习者在线学习的兴趣和动机。而学习者与内容互动是指学习者与所学习的主题进行互动，以建构意义，并将其与个人知识联系起来，应用于解决问题的过程。它包括与多媒体交互、使用认知支持软件、搜索信息、完成作业等。尽管在线学习中学习者与内容互动的重要性已经被认可，但是相关的实证研究更多地集中于生生互动和师生互动两种类型，少有关注学习者与内容互动在课程中作用的实证研究[8]。
在线课程的学习者较多，教师很难与每一个学习者互动。在大规模在线课程中，教师很难与每个学习者都进行高质量的互动。考夫曼（Kauffman）在综述学习者在线课程满意度相关因素时发现，学习者的个性与学习风格等因素会影响生生互动的质量[4]。也有研究指出，儿童学习者由于年龄特征等原因在合作学习意识和技能上稍弱[9]，这可能使他们在在线学习时与教师和同伴的互动质量不高，因此面向儿童的在线课程可以更加关注学习者与内容的互动。基于以上原因，本研究的互动设计关注学习者与课程内容之间的互动，探究此类型的互动方式对儿童学习者动机的影响。
（二）人工智能在在线英语课程互动中的应用
当前在线儿童英语课程中的互动主要是通过内容互动来为学习者提供更多交流机会，从而提升学习者的口语水平和交流意愿。基于学习者与内容的互动形式主要是让学习者回答有意义的问题，然后通过语音识别技术判断学习者的发音情况并给予反馈。有研究者开发了名为Candle Talk的网络对话环境，通过语音识别技术模拟与学习者的真实对话互动，研究发现这种互动形式有效提高了非英语专业学生的口语表现[10]。还有研究者综述了350篇外语学习的实证研究，以调查各种技术手段在外语学习中的作用，结果表明自动语音识别技术能够更大程度地促进学习者发音的提高，并能有效地提供反馈[11]。由此可见，在线英语课程中使用语音识别技术是有效的学习者与内容互动方式。
语音识别技术通常是通过捕获声波并将其数字化，再通过音素构建单词的标准化发音。但是儿童由于口腔发育、发音模式、言语生理机制不成熟等原因，其发音特征与成人的标准化发音略有不同[12]。人工智能技术可以通过神经网络等算法对英语音素进行快速分析和学习，从而完成对学习者英语发音的准确识别和学习[13]。因此相比于一般的语音识别技术，人工智能技术的语音识别系统可以通过与儿童多次交流的方式学习更加精准的儿童发音特征。
（三）在线学习中学习动机与互动的关系
学习动机是学生继续参与学习环境的渴望[14]。大量研究结果表明学习者的动机水平与学习效果之间存在着显著的正相关[15][16]。对学习动机与线上课程完成率关系的调查研究还发现，学习动机与完成率之间也存在着正向的相关关系[17]。与此同时，还有研究发现存在学习者动机水平不足进而影响学习效果和完成率的问题[4]。因此，如何提升学习者在在线课程中的动C水平是重要的研究问题。
已经有研究探索了在线课程中互动对学习者动机水平的影响。例如，一项研究让英语学习者定期与英语母语使用者进行在线视频会话互动，对学习者的问卷调查表明，这种互动支持增强了学习者的动机水平[18];另一项研究对比了10岁儿童在有互动学习环境和无互动学习环境中解决数学问题的表现，互动学习环境中的儿童在解决问题的过程中可以获得来自程序的消息互动，通过调查儿童对活动的感受发现得到互动支持的儿童表现出更高的动机水平[19]。但在这些研究中，对学习动机的调查都是通过访谈等质性的方式或是通过调查学习者对课程的感受从而间接反映学习动机。凯勒（Keller）设计了教材动机问卷IMMS（The Instructional Materials Motivation Survey），用来测量学生的学习动机，被广泛应用于教学领域[20]。该问卷基于ARCS（Attention Relevance Confidence Satisfaction）模型设计。ARCS模型是一种衡量个人动机水平的四因素理论。第一个因素是注意力，学习活动需要保持学习者的注意力，并激发他们的好奇心;第二个因素是相关度，表示学习活动与学习者的个人目标和需求的相关度;第三个因素是自信心，学习者通过控制感和对成功的期望来建立自信，因为期望的实现程度将决定学习者为完成学习所付出的努力，当课程过难时就会影响学习者的自信心，可能会导致他们不再愿意继续努力;第四个因素是满意度，表示学习者对课程学习经历的积极态度。这四个因素在教学过程中起到激励学习者的重要作用。
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