面向主題的智能問答機(jī)器人對學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果影響的實(shí)證研究

吳林靜?王瑾潔　向雪琳

摘 要：智能問答機(jī)器人是人工智能技術(shù)的典型應(yīng)用之一，將智能問答機(jī)器人應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域受到了越來越多研究者的關(guān)注。本研究以七年級學(xué)生為研究對象，通過準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究探索了使用面向主題的智能問答機(jī)器人和傳統(tǒng)搜索引擎輔助學(xué)習(xí)對學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的影響。結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)搜索引擎，面向主題的智能問答機(jī)器人能夠更好地幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)習(xí)，具體體現(xiàn)在：在學(xué)習(xí)過程方面，智能問答機(jī)器人能夠提升知識檢索效率，提高學(xué)習(xí)者的內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)，減輕網(wǎng)絡(luò)迷航狀態(tài)；在學(xué)習(xí)結(jié)果方面，智能問答機(jī)器人能夠提升學(xué)習(xí)者的知識測試成績。但在緊張-壓力和努力程度方面，兩種輔助學(xué)習(xí)工具不存在顯著性差異。上述結(jié)果驗(yàn)證了面向主題的智能問答機(jī)器人在輔助學(xué)習(xí)方面的潛力與價值。

關(guān)鍵詞：智能問答機(jī)器人；搜索引擎；學(xué)習(xí)動機(jī)；網(wǎng)絡(luò)迷航

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-0069（2023）03-0001-07

引言

人工智能技術(shù)對教育教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展起到了巨大的促進(jìn)作用[1]。作為人工智能技術(shù)的典型代表，智能問答技術(shù)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如商務(wù)、娛樂休閑、航空、個人助理和政務(wù)領(lǐng)域等，但智能問答技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用則尚處在起步階段。隨著線上學(xué)習(xí)方式的普及，越來越多的研究者開始注意到將智能問答機(jī)器人引入到教學(xué)中為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)的可行性和優(yōu)勢。問答機(jī)器人可以突破時空的限制，滿足學(xué)習(xí)者在信息膨脹時代快速又準(zhǔn)確地獲取問題答案的愿望，為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)輔導(dǎo)。智能問答機(jī)器人作為模擬人類對話的虛擬助手，以問答交互的形式給學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)輔助，在增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果、提升學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)等方面具有不可忽視的作用。然而當(dāng)前的研究更多地關(guān)注于智能問答機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用，對于智能問答機(jī)器人對學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果影響的研究則相對較少。本研究以七年級學(xué)生為研究對象，以人工智能課程為學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究探索智能問答機(jī)器人對學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的影響，為智能問答機(jī)器人應(yīng)用于教學(xué)提供實(shí)踐參考。

一、文獻(xiàn)綜述

（一）智能問答機(jī)器人的教育應(yīng)用

智能問答機(jī)器人又被稱作會話代理或智能代理，是模仿人類對話的計(jì)算機(jī)程序。此類系統(tǒng)通過對用戶輸入進(jìn)行分解，并通過自然語言理解技術(shù)對其進(jìn)行理解，然后在知識庫中進(jìn)行查詢和匹配，最后將問題對應(yīng)的答案返回給用戶。智能問答機(jī)器人在教育領(lǐng)域的特定場景下已經(jīng)得到了相應(yīng)的應(yīng)用。從智能問答機(jī)器人在教育場景中所承擔(dān)功能的角度來劃分，可以將智能問答機(jī)器人的教育應(yīng)用分為3種典型類別：一是為學(xué)習(xí)者提供答疑解惑功能，提供適應(yīng)性學(xué)習(xí)服務(wù)和自動構(gòu)建學(xué)習(xí)資源環(huán)境。為學(xué)習(xí)者提供答疑解惑功能的典型代表如上海交通大學(xué)的遠(yuǎn)程教育設(shè)計(jì)中心所設(shè)計(jì)開發(fā)的AnswerWeb自動答疑系統(tǒng)和北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所推出的Vclass系統(tǒng)等[2-3]。二是在提供適應(yīng)性學(xué)習(xí)服務(wù)方面，方利偉等人[4]開發(fā)了一個針對學(xué)習(xí)者所提問題的特征和其自身的興趣特征，為學(xué)習(xí)者提供個性化知識的自動問答系統(tǒng)。三是張銀等人[5]從答疑系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機(jī)制著手，提出答疑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)新思想及實(shí)現(xiàn)策略來提高解答的針對性和指向性。此外，問答機(jī)器人在答疑過程中集合了豐富的學(xué)習(xí)資源，也可以用于為學(xué)習(xí)者構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境，并且在解答過程中收集學(xué)習(xí)者提出的疑問和教師給予的解答，從而進(jìn)一步擴(kuò)充已有的知識庫。鑒于智能問答機(jī)器人豐富和個性化的教育功能，越來越多的研究者和教師開始將智能問答機(jī)器人應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中。

（二）智能問答機(jī)器人的教學(xué)效果

智能問答機(jī)器人不僅在教育的各類場景中得到了廣泛應(yīng)用，研究者也對智能問答機(jī)器人的實(shí)際教學(xué)效果展開了相關(guān)的實(shí)證分析。當(dāng)前的實(shí)證研究主要集中在如下3個方面：一是對學(xué)習(xí)者在語言學(xué)習(xí)方面的促進(jìn)作用，二是對學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機(jī)方面的促進(jìn)作用，三是學(xué)習(xí)者對智能問答機(jī)器人的感受和態(tài)度等。在語言學(xué)習(xí)方面，可以借助智能問答機(jī)器人來形成學(xué)習(xí)語境以供學(xué)習(xí)者進(jìn)行語言學(xué)習(xí)。智能問答機(jī)器人通過跟學(xué)習(xí)者對話來訓(xùn)練其語言表達(dá)能力，是一個極具潛在價值的語言訓(xùn)練工具。此外，從教育心理學(xué)角度看，智能問答機(jī)器人通過拓展感知通道，促進(jìn)多感官感知、相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)，可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的好奇心，從而對學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚興趣；還能夠通過多維度的對話加深學(xué)習(xí)者對知識技能的識記、保持、再認(rèn)、回憶，從而達(dá)到增強(qiáng)記憶的功能效果的目的。滿盈盈[6]認(rèn)為，大部分學(xué)習(xí)者對答疑系統(tǒng)持肯定的態(tài)度，但部分學(xué)習(xí)者由于自身的惰性并沒有很好地利用答疑系統(tǒng)。這些研究為智能問答機(jī)器人實(shí)證效果的分析提供了重要參考，但智能問答機(jī)器人對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果的影響仍然有待進(jìn)一步探索。

二、面向主題的智能問答機(jī)器人設(shè)計(jì)

面向主題的智能問答機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路如下：首先，根據(jù)課程內(nèi)容整理面向主題的問題-答案的資源，并存儲于問答知識庫中作為智能問答機(jī)器人的知識來源。其次，學(xué)習(xí)者的提問被提交給問題模塊進(jìn)行分析，形成對問題的理解和意圖識別。最后，完成問題理解后，將問題理解的結(jié)果提交給信息檢索模塊，從問答知識庫中進(jìn)行檢索，并返回所有檢索命中的問答對。所有命中的問答對將被進(jìn)一步提交給答案抽取模塊，對問答對進(jìn)行排序后，向?qū)W習(xí)者返回最佳答案。面向主題的智能問答機(jī)器人模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

問答知識庫中存儲的是與主題相關(guān)的問答知識對。本案例中問答知識對的來源主要包括3個部分：一是通過問卷調(diào)查的方式向?qū)W習(xí)者提問，采集學(xué)習(xí)者在與主題相關(guān)的內(nèi)容中最感興趣和存在疑問的問題，并由專家編寫答案后錄入知識庫中。二是通過專家咨詢的方式咨詢了3位資深中小學(xué)信息技術(shù)教師，采集教師提供的學(xué)習(xí)者最感興趣和最容易犯錯的問題及答案。三是從網(wǎng)絡(luò)中提取與主題相關(guān)的知識片段，對問答庫進(jìn)行擴(kuò)充。問題分析模塊主要用于對學(xué)習(xí)者的提問進(jìn)行分析，其主要功能包括問題分類、關(guān)鍵字提取和關(guān)鍵字?jǐn)U展。其中問題分類主要用于確定問題的類別，為答案抽取模塊提供抽取答案時的參考規(guī)則。關(guān)鍵字提取和關(guān)鍵字?jǐn)U展則用于對問題的理解，確定問題的核心語義。完成關(guān)鍵字?jǐn)U展后將關(guān)鍵字列表提交給信息檢索模塊。信息檢索模塊可以根據(jù)關(guān)鍵字列表從問答知識庫中檢索出包括關(guān)鍵字列表的問答知識對。這些問答知識對將被返回給答案抽取模塊。答案抽取模塊在分類規(guī)則的指導(dǎo)下，從問答知識對中查找候選答案。根據(jù)關(guān)鍵字權(quán)重對候選答案進(jìn)行排序，并最終向?qū)W習(xí)者返回最佳答案。

三、智能問答機(jī)器人的應(yīng)用效果分析

（一）實(shí)驗(yàn)對象與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了探索智能問答機(jī)器人對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的影響，在某中學(xué)七年級開展了準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究。從七年級中隨機(jī)選擇兩個班作為實(shí)驗(yàn)對象，每個班40名學(xué)習(xí)者，年齡均在11至12歲之間。其中一個班為實(shí)驗(yàn)組，另一個班為控制組。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖2所示。

教師首先圍繞人工智能的基礎(chǔ)知識進(jìn)行40分鐘的授課，幫助學(xué)習(xí)者建立對課程內(nèi)容的基本認(rèn)識。完成授課后，即對學(xué)習(xí)者進(jìn)行10分鐘的前測。前測的內(nèi)容包括學(xué)習(xí)者的知識掌握情況和學(xué)習(xí)者的內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)。前測完成后向?qū)W習(xí)者發(fā)放待補(bǔ)充的知識清單，并要求學(xué)習(xí)者獨(dú)立將知識清單補(bǔ)充完整。實(shí)驗(yàn)組的學(xué)習(xí)者可以利用智能問答機(jī)器人來輔助完成知識清單，控制組的學(xué)習(xí)者則可以通過百度搜索引擎來輔助完成知識清單。學(xué)習(xí)者完成知識清單的全部過程通過錄屏工具進(jìn)行跟蹤錄制，以用于后續(xù)分析。完成知識清單之后，對學(xué)習(xí)者進(jìn)行15分鐘的后測。后測內(nèi)容包括學(xué)習(xí)者的知識掌握情況、內(nèi)部動機(jī)及超文本環(huán)境中的信息迷航情況。

（二）問卷與量表設(shè)計(jì)

1. 學(xué)習(xí)者知識掌握情況測試卷

為了對學(xué)習(xí)者的知識掌握情況進(jìn)行測量，本研究設(shè)計(jì)了一套測試卷對其進(jìn)行評估。該測試卷由兩位具有5年以上教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的信息技術(shù)專家教師根據(jù)課程內(nèi)容共同擬定。試卷包含5個選擇題和5個判斷題，每道題分值為10分，總分為100分。

2. 內(nèi)部動機(jī)量表

對學(xué)習(xí)者內(nèi)在動機(jī)的測量使用的是內(nèi)部動機(jī)量表[7]，目的是衡量與學(xué)習(xí)情境相關(guān)的主觀內(nèi)部動機(jī)和主觀體驗(yàn)。該量表所使用的分量表包括興趣—享受、感知價值、緊張—壓力、努力程度和感知能力。興趣—享受分量表用于衡量活動參與者的興趣與體驗(yàn)，由4個問題組成。感知價值分量表用于測試人們在體驗(yàn)活動時的內(nèi)化和自我調(diào)節(jié)情況，共包含5個問題。緊張—壓力是由4個問題組成的內(nèi)在動機(jī)的負(fù)向預(yù)測因子。努力程度是評估測驗(yàn)者在活動中所花費(fèi)的精力，包含4個問題。感知能力是內(nèi)在動機(jī)的正向預(yù)測因子，包含4個問題。各分量表的內(nèi)在一致性系數(shù)如下：興趣—享受分量表的alpha系數(shù)為0.78，感知價值分量表的alpha系數(shù)為0.79，緊張—壓力分量表的alpha系數(shù)為0.78，努力程度分量表的alpha系數(shù)為0.8，感知能力分量表的alpha系數(shù)為0.8。所有21個問題都采用了5點(diǎn)李克特量表，1表示非常不同意，5表示非常同意。

3. 主觀信息迷航問卷

迷航是一種心理迷惑狀態(tài)，被定義為在非線性文檔中失去自己的位置感和方向感的傾向[8]?！熬W(wǎng)絡(luò)迷航”是指學(xué)習(xí)者在進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)過程中對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的“不適應(yīng)癥狀”，由于網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)信息過于繁雜，或者超文本鏈接而形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)太過于復(fù)雜難懂導(dǎo)致學(xué)習(xí)者失去了原有的學(xué)習(xí)目標(biāo)和方向。汪招霞[9]組織300名大學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)搜索系統(tǒng)中進(jìn)行搜索，并對其信息迷航與學(xué)習(xí)績效之間的關(guān)系進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，模糊容忍性得分和信息迷航水平愈低者的網(wǎng)絡(luò)信息搜索績效愈佳。

本研究中所采用的主觀信息迷航評價問卷改編自賈斯普雷特·S.阿胡賈（Jaspreet S. Ahuja）等人[10]于2001年編制的主觀信息迷航評價問卷，用于測量用戶在超文本環(huán)境中的方向迷失情況和失去位置感的程度。該問卷共包含15道題目，所有題目均為陳述句，讓被試從“非常不符合”到“非常符合”5點(diǎn)中選擇自己的評判分值。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為分析

教師向?qū)W習(xí)者發(fā)放待補(bǔ)充的知識清單，并要求學(xué)習(xí)者利用搜索引擎或智能問答機(jī)器人完成該知識清單。教師通過錄屏軟件對學(xué)習(xí)者完成知識清單的過程進(jìn)行全程錄制，并對學(xué)習(xí)者的操作視頻進(jìn)行時長標(biāo)注。對學(xué)習(xí)者操作時長的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)組的單題搜索時長平均值為30.02秒，控制組的單題搜索時長平均值為99.09秒。實(shí)驗(yàn)組的搜索時長明顯低于控制組。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用問答機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)應(yīng)用輔助比利用傳統(tǒng)搜索引擎耗時少且效率高，學(xué)習(xí)者能夠更快捷方便地搜索到答案。

2.學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績分析

在分發(fā)待補(bǔ)充的知識清單前，通過知識掌握情況測試卷對學(xué)習(xí)者進(jìn)行了前測。結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者知識掌握情況測試的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為58.75和15.556，控制組學(xué)習(xí)者的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為57.25和12.401。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果表明，兩個班級不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性差異（t =0.477，p>0.05）。

完成知識清單之后，對兩組學(xué)習(xí)者再次使用同樣的試卷進(jìn)行后測。后測結(jié)果如表1所示。結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組的均值為77.75，標(biāo)準(zhǔn)差為8.62；控制組的均值為72.25，標(biāo)準(zhǔn)差為6.98。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組的后測成績與控制組存在著顯著差異（t=3.137，p<0.05）。與使用搜索引擎的控制組學(xué)習(xí)者相比，使用問答機(jī)器人完成知識清單的實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的后測學(xué)習(xí)成績更好。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，利用問答機(jī)器人作為學(xué)習(xí)輔助工具在課堂中輔助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)比傳統(tǒng)搜索引擎更加有助于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績。

3. 學(xué)習(xí)者的內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)分析

為了探索不同的輔助學(xué)習(xí)方式對內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)的影響，本研究通過內(nèi)部動機(jī)量表對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)進(jìn)行了前測和后測。前測的結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為3.895和0.443，控制組學(xué)習(xí)者內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為3.771和0.430。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組和控制組不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性差異（t=1.269，p>0.05）。因此，可以假設(shè)兩組學(xué)習(xí)者在完成知識清單之前對課程內(nèi)容的動機(jī)水平并沒有顯著性差異，可以開展準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究。

在完成知識清單填寫后，再次使用問卷對實(shí)驗(yàn)組和控制組的學(xué)習(xí)者進(jìn)行了內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)后測。通過對學(xué)習(xí)者總體內(nèi)部動機(jī)和內(nèi)部動機(jī)5項(xiàng)分量表的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者總體內(nèi)部動機(jī)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為3.951和0.277，而控制組學(xué)習(xí)者總體內(nèi)部動機(jī)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為3.698和0.432。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，兩組學(xué)習(xí)者的總體內(nèi)部動機(jī)存在顯著性差異（t =3.123，p<0.05），實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)要強(qiáng)于控制組。這一結(jié)果說明使用智能問答機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)比使用通用搜索引擎能夠更好地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)。

此外，對5個子維度的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者在興趣-享受、感知能力、努力和感知價值4個分量表上的均值均高于控制組；在壓力-緊張分量表上的均值則低于控制組。

興趣-享受分量表評估的是學(xué)習(xí)者是否享受學(xué)習(xí)過程并對學(xué)習(xí)材料、學(xué)習(xí)活動產(chǎn)生興趣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者在興趣-享受維度的均值為4.87，標(biāo)準(zhǔn)差為0.30；控制組學(xué)習(xí)者的均值為4.46，標(biāo)準(zhǔn)差為0.74。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組的興趣-享受維度要顯著高于控制組（t=3.27，p<0.01）。這表明使用智能問答機(jī)器人的學(xué)習(xí)者比使用搜索引擎的學(xué)習(xí)者具有更高的學(xué)習(xí)興趣，且更享受學(xué)習(xí)過程。

感知價值分量表用于評估學(xué)習(xí)者是否認(rèn)為學(xué)習(xí)過程是有意義的且對自己的發(fā)展有正向促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者在感知價值維度的均值為4.57，標(biāo)準(zhǔn)差為0.51；控制組學(xué)習(xí)者的均值為3.99，標(biāo)準(zhǔn)差為0.77。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組的感知價值維度要顯著高于控制組（t=4.02，p<0.001）。這一結(jié)果表明學(xué)習(xí)者使用智能問答機(jī)器人時能夠更好地感受到學(xué)習(xí)內(nèi)容的價值。

緊張-壓力為內(nèi)在動機(jī)的消極預(yù)測因子，用于評估學(xué)習(xí)者在進(jìn)行學(xué)習(xí)活動時所感受到的壓力和緊張程度。其中實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的均值為1.68，標(biāo)準(zhǔn)差為0.86；控制組學(xué)習(xí)者的均值為1.99，標(biāo)準(zhǔn)差為0.90。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，兩組學(xué)習(xí)者在緊張-壓力維度上不存在顯著差異。這一結(jié)果表明使用兩種不同的學(xué)習(xí)工具對學(xué)習(xí)者的緊張程度沒有顯著影響。

努力程度分量表主要用來評估學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中完成學(xué)習(xí)任務(wù)的努力程度。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組和控制組不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性差異（t=0.91，p>0.05）。這一結(jié)果顯示使用這兩種輔助學(xué)習(xí)手段時學(xué)習(xí)者所付出的精力沒有顯著性差異。

感知能力分量表主要用于學(xué)習(xí)者對自己完成活動的能力的評價。在該維度上，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的均值為4.51，標(biāo)準(zhǔn)差為0.89；控制組學(xué)習(xí)者的均值為4.13，標(biāo)準(zhǔn)差為0.76。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)顯示，兩組學(xué)習(xí)者之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性差異（t=2.00，p<0.05）。這一結(jié)果說明實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者對自己的能力感知更強(qiáng)，認(rèn)為自己能夠很好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

4.學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)迷航狀態(tài)分析

完成知識清單之后，通過主觀信息迷航問卷對學(xué)習(xí)者進(jìn)行了信息迷航測試，用以了解學(xué)習(xí)者在利用不同學(xué)習(xí)輔助工具時在搜索方向和感知上有無差別。對兩組學(xué)習(xí)者主觀信息迷航問卷進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者信息迷航程度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為3.539和1.170；而控制組的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為4.271和0.964。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表示，實(shí)驗(yàn)組和控制組在學(xué)習(xí)迷航狀態(tài)上存在顯著性差異（t=-3.055，p<0.05），且實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的迷航程度要顯著低于控制組。這一結(jié)果表明，與使用搜索引擎相比，使用智能問答機(jī)器人來輔助學(xué)習(xí)能夠降低學(xué)習(xí)者的網(wǎng)絡(luò)迷航程度，在信息查找過程中更具方向感。

（四）研究結(jié)論

運(yùn)用面向主題的智能問答機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)能夠更好地提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績。在本實(shí)驗(yàn)中，兩組學(xué)習(xí)者在前測中的學(xué)習(xí)成績并無顯著性差異；但在后測中，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績顯著優(yōu)于使用搜索引擎的控制組學(xué)習(xí)者。這一結(jié)果說明使用搜索引擎和使用智能問答機(jī)器人都能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)，但使用智能問答機(jī)器人對學(xué)習(xí)成績的提升效果要優(yōu)于使用傳統(tǒng)搜索引擎。這一結(jié)論與已有的相關(guān)研究結(jié)論一致，如楊兵等人[11]在其研究中指出使用問答機(jī)器人有助于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)態(tài)度。本研究為上述結(jié)論提供了更為堅(jiān)實(shí)的客觀證據(jù)。無論是在主觀的自我報(bào)告中還是在客觀的學(xué)習(xí)結(jié)果中，智能問答機(jī)器人都可以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績。學(xué)習(xí)者可以利用問答機(jī)器人滿足自己的學(xué)習(xí)需求，不會讓知識盲點(diǎn)成為阻礙學(xué)習(xí)的障礙。

運(yùn)用面向主題的智能問答機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)能夠提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)，尤其是興趣-享受、感知價值和感知能力維度。對學(xué)習(xí)者內(nèi)部動機(jī)的測試結(jié)果顯示，兩組學(xué)習(xí)者在前測時并不存在顯著性差異，但完成知識清單后的后測結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的內(nèi)部學(xué)習(xí)動機(jī)均值顯著高于控制組。將前測與后測的內(nèi)部動機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比也可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者的內(nèi)部動機(jī)呈現(xiàn)上升的趨勢（前測的均值和標(biāo)準(zhǔn)差為3.895和0.443；后測的均值和標(biāo)準(zhǔn)差為3.951和0.277）；而控制組學(xué)習(xí)者則呈現(xiàn)下降的趨勢（前測的均值和標(biāo)準(zhǔn)差為3.771和0.430；后測的均值和標(biāo)準(zhǔn)差為3.698和0.432）。此外，在興趣-享受、感知價值和感知能力子維度上，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者顯著優(yōu)于控制組。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，與搜索引擎相比，使用面向主題的智能問答機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)能夠更好地增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的內(nèi)部動機(jī)。面向主題的智能問答機(jī)器人在提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、讓學(xué)習(xí)者感受到任務(wù)價值以及感知自身學(xué)習(xí)能力3個方面均顯著優(yōu)于搜索引擎。

使用面向主題的智能問答機(jī)器人能夠降低學(xué)習(xí)者的網(wǎng)絡(luò)迷航程度，幫助學(xué)習(xí)者更好地找到自己所需的知識。網(wǎng)絡(luò)迷航是信息時代學(xué)習(xí)者在采用信息技術(shù)手段輔助學(xué)習(xí)時普遍會碰到的問題之一。本研究中，通過對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行全程跟蹤發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識檢索的時間要少于使用傳統(tǒng)搜索引擎的控制組學(xué)習(xí)者，且控制組學(xué)習(xí)者存在注意力分散的情況，如瀏覽新聞和線上游戲等。這一現(xiàn)象說明，與傳統(tǒng)搜索引擎相比，面向主題的智能問答機(jī)器人能夠更好地幫助學(xué)習(xí)者集中注意力，避免精力分散，提高知識檢索效率。此外，主觀信息迷航問卷的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，使用智能問答機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者比使用傳統(tǒng)搜索引擎的學(xué)習(xí)者具有更低的網(wǎng)絡(luò)迷航程度。這一結(jié)果說明，與傳統(tǒng)搜索引擎相比，智能問答機(jī)器人能夠更好地幫助學(xué)習(xí)者建立網(wǎng)絡(luò)方向感，讓學(xué)習(xí)者在搜索過程中清晰地把握知識的查找方向。

四、總結(jié)

智能問答機(jī)器人是人工智能技術(shù)的重要應(yīng)用之一，在教育領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。本研究以七年級學(xué)生為研究對象，設(shè)計(jì)了一項(xiàng)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，對比了利用傳統(tǒng)搜索引擎和面向主題的智能問答機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)者完成知識清單時學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的差異。結(jié)果顯示，學(xué)習(xí)者在搜索行為、學(xué)習(xí)成績、內(nèi)部動機(jī)和迷航狀態(tài)上均存在顯著差異性。使用面向主題的智能問答機(jī)器人的學(xué)習(xí)者在完成知識清單時，使用的搜索時長更短，后測成績更高，在興趣-享受、感知價值和感知能力維度上具有更高的動機(jī)水平和更低的網(wǎng)絡(luò)迷航水平。在緊張-壓力和努力程度上兩類學(xué)習(xí)者則不存在顯著性差異。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果對于智能問答機(jī)器人在教學(xué)中的應(yīng)用具有重要參考價值。本研究也存在以下不足之處：一是問答機(jī)器人知識庫的規(guī)模較小，有待進(jìn)一步補(bǔ)充；二是實(shí)證研究的應(yīng)用學(xué)科單一，僅選擇了信息技術(shù)課程作為應(yīng)用學(xué)科，缺乏其他學(xué)科內(nèi)容的實(shí)證數(shù)據(jù)。在下一步的研究中，將針對上述不足，進(jìn)一步完善智能問答機(jī)器人的知識庫，并拓展應(yīng)用的學(xué)科范圍。

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（責(zé)任編輯 孫興麗）

An Empirical Study on the Effects of Topic-Oriented Intelligent Quiz Bots on Learning Processes and Outcomes

Wu Linjing， Wang Jinjie， Xiang Xuelin

（Faculty of Artificial Intelligence in Education， Central China Normal University， Wuhan， Hubei， China 430079）

Abstract： As one of the typical applications of AI technology， the intelligent quiz bots， used in the field of education and teaching， has received more and more attention from researchers. This study explores the effects of using topic-oriented intelligent quiz bots and traditional search engine-assisted learning on the learning processes and outcomes， through a quasi-experimental study with Grade 7 students as the research subjects. The results show that the topic-oriented intelligent quiz bots are better at helping learners to learn than traditional search engine. Specifically， in terms of learning processes， the intelligent quiz bots can improve knowledge retrieval efficiency， increase learners internal motivation and reduce online disorientation; in terms of learning outcomes， intelligent quiz bots can boost learners knowledge test scores. However， there is no significant difference between the two learning aids in terms of tension-stress and degree of efforts. All these results validate the potential and value of topic-oriented intelligent quiz bots in aiding learning.

Key words：? Intelligent quiz bots; Search engine; Learning motivation; Online disorientation