Chatbot 在教育中的应用

发布于：2024-05-07 ⋅ 阅读:(29) ⋅ 点赞:(0)

Chatbot 在教育中的应用

基本信息

​ 这篇博客主要介绍几篇Chatbot在教育领域中应用的文章，根据文章的侧重点不同，分为介绍教育理论，与介绍系统设计两类。从问题定义、技术方法、教育学理论、实验设计、结论证据几个方面概括各篇文章。

博客贡献人

柴进

标签

Chatbot, language learning, education technology, et al.

文章详情

（一）Using chatbots for English language learning in higher education

（一）在高等教育中使用聊天机器人进行英语学习

问题

是什么促使学生在语言学习中使用聊天机器人? 动机

学生们在英语学习中使用聊天机器人的体验如何? 效果

教育学理论

    一般而言，技术增强学习(technology-enhanced learning)的研究主要使用计划行为理论( Theory of Planned Behaviour, TBP)、技术接受模型(Technology Acceptance Model, TAM)和接受与使用统一理论(Unified Theory of Acceptance and Used Theory , UTAUT)来考察用户对新技术工具的使用意愿。

（1）UTAUT（整合型科技接受模式）

UTAUT中的四个核心维度：

  • 绩效期望( Performance Expectancy, PE) ，指个人感觉使用系统对工作有所帮助的程度；

  • 付出期望( Effort Expectancy, EE) ，指个人使用系统所需付出努力的多少；

  • 社群影响( Social Influence, SI) ，指个人所感受到的受周围群体的影响程度，主要包括主观规范( Subjective Norm) 、社会因素和(对外展示的) 公众形象( Image) 等三方面；

  • 配合情况( Facilitating Conditions, FC)， 指个人所感受到组织在相关技术、设备方面对系统使用的支持程度。

    另外还有四个对以上核心维度影响显著的调节变量 , 即性别、年龄、经验和自愿，最终影响使用者的认知、行为。

在这里插入图片描述

（2）Push-Pull Mooring-Habit (PPMH) theoretical

    Push-Pull Mooring-Habit theoretical(PPMH)是另一个研究影响个体行为迁移的理论模型，它通过三个组成部分(Push, Pull, Mooring effects)详细描述了个体的迁移。

  • Push推动因素：被认为是促使个人放弃当前选择的消极因素，这些消极影响因素必须是“初始地点”的特征；
  • Pull拉动因素：是鼓励人们接受新选择的积极因素，这些积极影响因素必须是“目的地”的特征；
  • Mooring因素：指辅助或阻碍选择的补充因素(Hsu, 2014)，与个体自身、社会或文化等方面组成的干预因素，既可能把个体保留在“初始地点”，又有可能促时个体到达“目的地”。因此，Mooring因素与Push和Pull因素相互作用，提高一个人的迁移意愿(Bansal, 2005)。

    这篇文章目前的研究旨在研究学生从传统英语课堂到聊天机器人英语学习的转变，选用了PPMH模型作为本研究适当、合理的模型。并且旨在研究四个构式的相关因素：绩效期望(PE) (Raza et al, 2021)、努力期望(EE) (Venkatesh et al, 2003)、社会影响(SI)和COVID-19恐惧(CF) (Raza et al, 2021)。通过改进后这四个因素分别对应：

  • PE绩效期望，是指使用技术来执行各种任务(Venkatesh et al, 2003)。在目前的研究中，它指的是聊天机器人在英语学习中的易用性

  • EE努力预期，指一个人打算在特定技术上投入的努力量，直接影响了早期对技术的采用，人们必须投入的努力取决于聊天机器人提供的关键功能

  • SI社会隔离，社交孤立者的交往次数，以了解聊天机器人的使用是否会影响社交

  • Covid-19 fear，恐惧让人仔细思考是否采取行动。这表明需要审查学习活动的转变，特别是关于使用技术工具的转变。这是一个与其他因素相互作用的Mooring因素

实验

    整个实验的参与者为360名本科生，学生们与聊天机器人互动三个月后完成了调查问卷，根据问卷结果进行定量分析；另外其中的20人还接受了采访，根据访谈内容进行定性分析。

    学生们可以选择不同的移动端或网页端聊天机器人，例如Duolingo, Mondly, Andy, and Memrise。并被要求使用聊天机器人来准备听、说、读、写技能测试和作业。学期结束时，学生们需要上交他们用来完成作业的聊天机器人的反思和使用情况截图。

问卷：

    问卷条目由两部分组成：A部分收集了参与者的人口统计信息，B部分试图调查参与者的绩效预期、努力预期、社会影响和COVID-19恐惧。B部分的项目使用5级李克特量表，参与者被要求表明他们对所创建项目的同意程度。个体的总和得分除以构成量表的项目数来获得平均项目的总和得分，所有组成量表的项目都假定具有相同的权重，本文采用以下平均值范围来确定一致程度：

在这里插入图片描述

    并且采用描述性分析对调查数据进行分析，包括平均得分、频率和百分比等。

访谈：

    访谈采用Braun and Clarke(2013)的主题分析。所涉及的步骤是熟悉数据、生成初始代码、搜索主题、审查主题、定义和命名主题以及编写报告。每个学生分别被编码为PC1、PC2、PC3、PC300。受访者的评论被引用为学生表达或陈述的方式，并由各自的代码标识。

结论
定量分析结果

    PE、EE的平均得分在3.72 - 4.10之间，这表明这两个个因素对学生使用聊天机器人进行英语学习的积极意愿有拉动作用。SI的平均得分在2.72 - 3.0之间，说明SI对学生使用聊天机器人进行英语学习的行为意愿有推动作用。对于学生使用聊天机器人学习英语的行为转变而言，整体系泊效应仍然是积极的。

在这里插入图片描述

定性分析结果

    从访谈内容中能定位出：

    PE方面：1)更多实践机会；2)能够识别错误；3)促进对话；4)评估语言掌握程度；5)一个有趣的方法；

    EE方面：1)增强信心；2)更轻松自在，自由安排时间；3)支持普世学习；

    Covid-19 fear方面：1)Covid-19期间，聊天机器人的学习方式安全且有效

    SI方面：1)帮助不大，回答标准化，无法解决复杂的问题；2)没有感情、机械；3)不能给予鼓励

    本研究确定的pull因素与PE、EE和CF相关，push因素与SI相关。通过使用聊天机器人，学生可以有效地练习和交流目标语言。具有同步讨论的技术(即聊天机器人)有可能提供心理上的好处，最大限度地减少口语焦虑，并激励学生用目标语言进行交流。同时还为学生们提供了不受时间和空间限制的帮助。

BiTex

@article{annamalai_using_2023,
	title = {Using chatbots for {English} language learning in higher education},
	issn = {2666920X},
	url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666920X23000322},
	doi = {10.1016/j.caeai.2023.100153},
	journal = {Computers and Education: Artificial Intelligence},
	author = {Annamalai, Nagaletchimee and Rashid, Radzuwan Ab and Munir Hashmi, Umair and Mohamed, Misrah and Harb Alqaryouti, Marwan and Eddin Sadeq, Ala},
	year = {2023},
	pages = {100153}
}

（二）Exploring English language learning via Chabot: A case study from a self determination theory perspective

（二）从自我决定理论的角度探讨Chatbot的英语学习

问题定义

  1. 在英语学习中使用聊天机器人与能力、自主性和相关性相关的哪些方面是显而易见的？

  2. 学生希望教师如何将聊天机器人整合到他们的教学活动中？

理论方法
自决理论(SDT)

    Self-Determination Theory自觉理论，认为一个人有三个基本的心理需求来驱动自我发起的行为和动机：能力、自主性和相关性。

  • Competence能力

    被定义为掌握了一项任务或一组技能(Ryan & Deci, 2017)。可以被视为学生认知参与的关键激励因素，对所学学科的掌握感，也就是能力会推动行为和情感投入。

    在聊天机器人和英语语言学习的背景下，培养学生的能力需要通过提供个性化的支持来提高和展示他们的语言能力。

  • Autonomy自主性

    自主性指对自由或控制自己行为的需要，独立的心理需求是学生参与课堂行为的驱动力。

    在聊天机器人和英语学习研究的背景下，自主性的整合需要给学生自主学习的选择和机会。聊天机器人可以提供个性化的学习途径，让学生根据自己的喜好和目标选择科目、练习或活动。聊天机器人使学习者能够通过培养自主性来控制他们的学习过程，从而提高动机、参与度和总体满意度。

  • Relatedness相关性

    相关性关系是与其他人联系的感知或体验。学生的联系感可能会预测他们的行为和情感投入(Ruzek et al, 2016)。

    在聊天机器人和英语语言学习研究的背景下，结合相关性需要开发一个支持性的学习环境。聊天机器人可以模仿人类的互动，给学生一种参与感和联系感。通过回应他们的需求，教育者可以鼓励学习者的参与，当他们的三个基本需求得到满足时，学习者的动机取向可以沿着从外在动机到内在动机的连续体前进，直到活动的内在驱动他们。

实验

    参与者由25名本科生组成，参与者可以灵活选择任何与英语学习相关的聊天机器人来完成给定的任务，例如Duolingo, Mondly和Andy，他们与聊天机器人互动了3个月。最后他们需要完成三种任务进行评估：

  1. 口语测试(学生将准备一场有关环境、社会、技术和社会问题的口语测试)
  2. 阅读理解，语法和错误分析测试
  3. 写作测试
定性

    采用案例研究设计来收集定性数据，组织访谈数据，通过主题分析分析数据，将访谈内容划分为code，代表不同的分析单元，本文划分出15个分析单元。再将每个分析单元与一个主题（Competence, Autonomy, Relatedness, Suggested teaching activities）相关联。

    共有5个访谈问题：

a.你觉得聊天机器人对提高你的英语语言能力有什么帮助？请举例说明。

b.聊天机器人如何提高你完成语言学习任务的能力？

c.在学习英语的过程中，你对控制与聊天机器人的互动感觉如何？请举例说明你的答案。

d.你和聊天机器人学习英语的互动是否让你感觉更有社交联系？

e.您希望您的老师如何将聊天机器人整合到教学活动中？

结论

在这里插入图片描述

能力

1）重复性：可以以多种方式重复概念和想法，使学生能够复习和巩固他们的英语语言原理和词汇知识。这种重复可以帮助学生发展他们的语言技能。

2）多模态：聊天机器人可以为学习者提供文本、音频和视觉线索。这种多模态可以帮助学生以不同的方式接触语言，提高他们对英语的理解。

3）非评判：学习者可以在一个支持和非评判的环境中练习他们的英语语言技能。这可以帮助学生建立信心，从而提高他们的语言能力。

自主性

1）是完美的语言学习伙伴，学生们可以随时随地按照自己的节奏学习

2）语言技能的即时反馈也可以增强学生的信心，给他们一种成就感，增加他们继续学习的动力

关联性

1）内容互动有助于参与者减少与真人互动时可能出现的不适。通过这种方式，聊天机器人可以支持和激励学习者

2）互动是有限的。

    综合以上可以得出，聊天机器人可以为学习者提供一个安全和支持性的环境来练习他们的语言技能，从而帮助学习者提高他们的能力。聊天机器人可以模拟真实的对话，并在语法、词汇和发音方面提供即时反馈。这种反馈可以帮助学生发现自己的优点和缺点，提高他们的英语水平。语言技能的即时反馈也可以增强学生的信心，给他们一种成就感，增加他们继续学习的动力。同时还得出，聊天机器人可以用于教学期间的评估，作为有用的教学辅助工具。

BiTex

@article{annamalai_exploring_2023,
	title = {Exploring {English} language learning via {Chabot}: {A} case study from a self determination theory perspective},
	volume = {5},
	issn = {2666920X},
	url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666920X23000279},
	doi = {10.1016/j.caeai.2023.100148},
	journal = {Computers and Education: Artificial Intelligence},
	author = {Annamalai, Nagaletchimee and Eltahir, Mohd Elmagzoub and Zyoud, Samer H. and Soundrarajan, Deepa and Zakarneh, Bilal and Al Salhi, Najeh Rajeh},
	year = {2023},
	pages = {100148}
}

（三）A systematic review on cross-culture, humor and empathy dimensions in conversational chatbots: the case of second language acquisition

（三）会话聊天机器人跨文化、幽默和共情维度的系统回顾：以第二语言习得为例

问题
  1. 共情、文化、幽默三个维度对学习者学习效果有无影响？
方法

    通过检索2012年至2022年之间发表的相关期刊，检查聊天机器人在过去十年中的进展，以探讨提高学习者学习成果的共情策略的发展。

将以往研究中确定了三个主要维度，和对应的子维度：

(1) 跨文化维度，包括文化意识与异质文化子维度；

(2) 共情维度，包括情感支持和情感策略子维度；

(3) 幽默维度，包括知识库和幽默回应子维度。

结论

    文化、共情和幽默三个维度对AI L2聊天机器人的应用对学习者的学习效果有积极的影响。

    研究结果表明，嵌入跨文化维度、共情维度和幽默维度的第二语言聊天机器人能够

(1) 促进学习者的参与，增强不同文化意识；

(2) 检测学习者的情绪，提供反馈，减少学习者的学习焦虑；

(3) 与被认为幽默友好的第二语言聊天机器人建立健康的关系。

BiTex

@article{zhai_systematic_2022,
	title = {A systematic review on cross-culture, humor and empathy dimensions in conversational chatbots: the case of second language acquisition},
	volume = {8},
	issn = {24058440},
	url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2405844022033448},
	doi = {10.1016/j.heliyon.2022.e12056},
	journal = {Heliyon},
	author = {Zhai, Chunpeng and Wibowo, Santoso},
	year = {2022},
	pages = {e12056}
}

（四）Developing Voice Chatbot for Learning Maritime English

（四）开发语音聊天机器人学习海事英语

    基于语音聊天机器人可以为掌握听力和理解技能提供更多的练习这一出发点，这篇文章提出了设计和开发海事英语语音聊天机器人的方法，开发一个学习和掌握航海英语的有效工具。所开发系统环境熟悉，界面友好。

    调用的服务有：

    对话机器人：Telegram，调用API

    在线翻译服务：选用了Google Translate， 调用API

    语音合成和识别工具：选用Google Speech-to-Text & Text-to-Speech服务

总结

总的来说，Chatbot在英语学习领域有潜在的积极影响，是有意义的。

[不足]

  • 定量分析的数据来源于调查问卷，具有主观性，不能确保数据的质量与客观性，并且几篇文章中的实验没有对照组。评估Chatbot的积极影响，可以采用试验前后的测试结果进行比对。

[启发]

  • 定性分析部分，访谈内容也是一种评价，对评价可以采用自然语言处理，对每个主题进行文本正向、负向分类。

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