基于學(xué)生困惑情緒的學(xué)習(xí)結(jié)果預(yù)測(cè)研究

葉韻 張暖 張展榮

[摘 要] 學(xué)習(xí)情感伴隨著學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生，是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的重要特征屬性。當(dāng)前已有眾多對(duì)人類情感在教育領(lǐng)域的研究，大多基于整個(gè)學(xué)習(xí)情緒概念展開，本研究首先討論了學(xué)習(xí)情緒與學(xué)習(xí)結(jié)果之間的聯(lián)系，再對(duì)為什么困惑情緒不可替代地成為學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)的良好特征因子做出詳細(xì)闡述，最后對(duì)困惑情緒在未來教育的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行展望。

[關(guān)鍵詞] 學(xué)習(xí)困惑;情感計(jì)算;學(xué)習(xí)者模型;學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)

[作者簡(jiǎn)介] 葉 韻，浙江工業(yè)大學(xué)教育與科學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士研究生，研究方向：教育大數(shù)據(jù)與個(gè)性化學(xué)習(xí)、情感計(jì)算;張 暖，浙江工業(yè)大學(xué)教育與科學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士研究生，研究方向：教育大數(shù)據(jù)與個(gè)性化學(xué)習(xí)、情感計(jì)算;張展榮，浙江工業(yè)大學(xué)教育與科學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士研究生，研究方向：教育大數(shù)據(jù)與個(gè)性化學(xué)習(xí)、情感計(jì)算。

[中圖分類號(hào)] G645 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）29-0060-03 ? ?[收稿日期] 2019-10-17

一、引言

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，其領(lǐng)域下的情感計(jì)算受到人們的廣泛關(guān)注。情感計(jì)算，就是關(guān)于情感、情感產(chǎn)生以及影響情感方面的計(jì)算，是一個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域。從目前研究現(xiàn)狀可以看到，情感計(jì)算已經(jīng)在建立學(xué)習(xí)者情感模型、對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)等方面有良好表現(xiàn)，但目前的大部分情感計(jì)算研究都只針對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)情感概念進(jìn)行展開。我們認(rèn)為人類的學(xué)習(xí)情緒在學(xué)習(xí)中的作用不是整齊劃一的，情感計(jì)算在教育中的研究應(yīng)該有更進(jìn)一步的討論和更具針對(duì)性的應(yīng)用場(chǎng)景。

二、學(xué)習(xí)情緒與學(xué)習(xí)結(jié)果之間的聯(lián)系

學(xué)習(xí)包括推理生成，因果推理，問題診斷，概念比較和連貫解釋等一系列認(rèn)知過程，期間通常會(huì)伴隨著情感狀態(tài)產(chǎn)生。相對(duì)于人類的基本情緒（喜、怒、哀、樂、悲、恐、驚），學(xué)習(xí)過程中頻繁出現(xiàn)的困惑、投入、沮喪、厭倦等學(xué)習(xí)情緒（Learning Emotion）更能夠影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果（DMello&Graesser）。這些伴隨的情感狀態(tài)，一部分是消極情緒，如刺激，挫折，憤怒，有時(shí)在學(xué)習(xí)者犯錯(cuò)時(shí)會(huì)感到憤怒，有時(shí)在失敗中體會(huì)沮喪等;另一部分是積極情緒，如當(dāng)任務(wù)完成，挑戰(zhàn)被征服，見解被證實(shí)，或者在研究中有重大發(fā)現(xiàn)時(shí)，學(xué)習(xí)者就會(huì)體會(huì)到流動(dòng)，喜悅，興奮等積極情感狀態(tài)。這是因?yàn)楫?dāng)人們檢測(cè)到新信息或差異信息時(shí)，會(huì)發(fā)生輸入和知識(shí)信息的不匹配，注意力會(huì)轉(zhuǎn)向差異性信息，此時(shí)自主神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)加強(qiáng)個(gè)人的喚醒狀態(tài)，情緒狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化。而這種伴隨學(xué)習(xí)的情感喚醒，這種學(xué)習(xí)者經(jīng)歷的各種情緒可能，則取決于當(dāng)前情境，差異信息變化的數(shù)量以及重要目標(biāo)是否被阻止。在心理學(xué)文獻(xiàn)中已有充分的證據(jù)表明，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情緒受到學(xué)習(xí)者的知識(shí)和目標(biāo)的影響，與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果息息相關(guān)，這些理論中的控制價(jià)值理論尤其受到關(guān)注。

Pekrun在2006年討論了成就情感的控制價(jià)值理論及其對(duì)教育研究和實(shí)踐的啟示。在該研究中與成就相關(guān)活動(dòng)有關(guān)的情感被稱為成就情感，成就情感在心理學(xué)中被定義為與成就活動(dòng)或成就成果直接相關(guān)的情感?？刂苾r(jià)值理論基于這樣一個(gè)前提，學(xué)習(xí)者對(duì)事物的控制力和價(jià)值的評(píng)估是成就情感的喚醒基礎(chǔ)，也就是學(xué)習(xí)情緒的產(chǎn)生來自對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動(dòng)價(jià)值進(jìn)行的有控制的認(rèn)知評(píng)估，而在此過程中產(chǎn)生的成就情感又影響著行為結(jié)果[1]。該理論提供了一個(gè)綜合框架分析了學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中所經(jīng)歷情緒的產(chǎn)生和這些情緒對(duì)學(xué)生成就的影響，為使用學(xué)習(xí)情緒作為學(xué)習(xí)結(jié)果預(yù)測(cè)因子的系列研究提供理論基礎(chǔ)。

三、學(xué)習(xí)困惑是學(xué)習(xí)者建模的良好特征

1.學(xué)習(xí)情緒與學(xué)習(xí)結(jié)果。在學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)的過程中，由于學(xué)習(xí)者不僅有不同的學(xué)習(xí)需求，而且還具有不同的學(xué)習(xí)特征，學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)情感等均存在很大的個(gè)體差異，為了使教學(xué)更具適應(yīng)性和真正做到以學(xué)習(xí)者為導(dǎo)向，Jaru？觢ek&Pelánek在2012建立模擬真實(shí)教學(xué)情境的學(xué)習(xí)者模型，用來預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者在教學(xué)中的表現(xiàn)[2]。這種預(yù)測(cè)在現(xiàn)代教育系統(tǒng)中至關(guān)重要，學(xué)習(xí)者模型的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)能夠及時(shí)體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)，可以進(jìn)行學(xué)業(yè)預(yù)警和給教育者調(diào)整教學(xué)策略提供依據(jù)，也大大提高了為不同知識(shí)和背景、有特定需求的學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化教學(xué)的可能。K Chrysafiadi更進(jìn)一步的提出學(xué)習(xí)者模型表示的應(yīng)該是學(xué)生的特征和相應(yīng)水平，包括知識(shí)技能、認(rèn)知行為、情感體驗(yàn)等[3]，至此學(xué)習(xí)者的情緒特征納入學(xué)習(xí)者建模的考慮范圍。徐鵬飛等也將情感模型劃分為學(xué)習(xí)者模型的重要分類之一[4]。大量的研究證實(shí)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情緒與其短期內(nèi)取得的學(xué)習(xí)成果有關(guān)[5，6]，還有研究利用學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)情緒較好地預(yù)測(cè)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果[7]。

2.學(xué)習(xí)困惑與學(xué)習(xí)結(jié)果?；趯W(xué)習(xí)情緒是學(xué)習(xí)建模過程中的良好因子，是預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)果的重要特征，我們的研究針對(duì)學(xué)習(xí)情緒展開。我們?cè)谏厦娴难芯恐幸灿刑岬剑瑢W(xué)習(xí)情緒包括困惑、投入、沮喪、厭倦等，但經(jīng)過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的整理分析，我們認(rèn)為困惑情緒是較其他學(xué)習(xí)情緒在學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)中表現(xiàn)最佳的情緒特征因子。Pekrun對(duì)困惑的定義是一種學(xué)習(xí)者遇到?jīng)_突矛盾、矛盾、異常時(shí)出現(xiàn)的認(rèn)知狀態(tài)或知識(shí)情緒。

首先，在已有的研究中發(fā)現(xiàn)，困惑是學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)頻次較高的學(xué)習(xí)情緒。Lehman分析了一項(xiàng)智能教輔系統(tǒng)的數(shù)據(jù)[8]在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的50個(gè)小時(shí)內(nèi)，困惑是出現(xiàn)最頻繁的情緒;D'Mello也通過對(duì)21項(xiàng)研究中互動(dòng)學(xué)生產(chǎn)生的學(xué)習(xí)情緒進(jìn)行分析證實(shí)了這一觀點(diǎn)，在頻次較高的15種情緒中，困惑排名第二位。

其次，困惑是一種能對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生至關(guān)重要作用的情感。Shute利用一款教育游戲中的數(shù)據(jù)，提出了兩種導(dǎo)致學(xué)習(xí)的路徑：一種是通過投入注意力，另一種是通過困惑。D'Mello等學(xué)者認(rèn)為學(xué)生只有在經(jīng)歷困惑時(shí)才會(huì)從矛盾的信息中學(xué)習(xí)[9]，Lehman則通過相互矛盾的信息主動(dòng)引發(fā)困惑，發(fā)現(xiàn)這樣可以帶來更好的學(xué)習(xí)效果[10]。這些研究證明，困惑情緒總是伴隨著學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為出現(xiàn)，甚至導(dǎo)致了學(xué)習(xí)的發(fā)生。

最后，困惑具有區(qū)別于其他學(xué)習(xí)情緒的獨(dú)特性。許多研究已經(jīng)證明學(xué)習(xí)困惑對(duì)學(xué)習(xí)的影響主要可以歸結(jié)為兩個(gè)方面。一方面是許多研究發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)困惑通常會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生消極影響，例如Yang在MOOC的學(xué)習(xí)過程中，持續(xù)的困感會(huì)讓學(xué)生在參與課程的過程中體驗(yàn)消極情緒，最終導(dǎo)致輟學(xué)[11]。D'Mello、Graesser，等認(rèn)為這可能是由于不同時(shí)期情緒之間會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，持續(xù)困惑導(dǎo)致的消極影響是因?yàn)榉e極的困惑狀態(tài)沒有及時(shí)處理，困惑就轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹碓蕉嗟南麡O沮喪，最后就會(huì)變成無聊[12]，從而導(dǎo)致了消極的學(xué)習(xí)效果。另一方面，如果學(xué)習(xí)者能夠有效地調(diào)節(jié)自身的學(xué)習(xí)困惑或?qū)W習(xí)環(huán)境給學(xué)生提供了足夠的“腳手架”來幫助學(xué)習(xí)者解決困惑，學(xué)習(xí)困惑及時(shí)得到解決，困惑情緒成功過渡到積極狀態(tài)將取得積極影響[13]。對(duì)學(xué)習(xí)困惑進(jìn)行干預(yù)，促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)，學(xué)生的困惑情緒與學(xué)習(xí)結(jié)果之間呈正相關(guān)，教師的教學(xué)效果會(huì)得到提升[14]。

因此，我們可以通過以上研究得出結(jié)論如下圖，困惑本身具有一定的消極屬性，學(xué)習(xí)者通過有效學(xué)習(xí)將困惑情緒過渡到積極狀態(tài)，學(xué)習(xí)者將會(huì)得到好的學(xué)習(xí)結(jié)果。有效學(xué)習(xí)伴隨著困惑情緒到積極狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，從另一個(gè)角度上來說，困惑情緒的積極轉(zhuǎn)變就為檢測(cè)有效學(xué)習(xí)是否發(fā)生提供評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。這種轉(zhuǎn)變成為其他情緒所不具備的獨(dú)特屬性，為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)果的預(yù)測(cè)提供新的思路。

四、結(jié)論與展望

1.結(jié)論。學(xué)習(xí)情緒伴隨學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生，在一定程度上反映學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)。研究表明：（1）學(xué)習(xí)情緒與學(xué)習(xí)結(jié)果之間相互影響，積極的學(xué)習(xí)情緒，得到的學(xué)習(xí)結(jié)果趨于正向，消極的學(xué)習(xí)情緒，得到的學(xué)習(xí)結(jié)果趨于負(fù)向。（2）在教學(xué)啟示方面，教育工作者應(yīng)重視學(xué)習(xí)情緒對(duì)學(xué)習(xí)的影響，積極關(guān)注學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情緒，在教學(xué)過程中對(duì)學(xué)習(xí)者的困惑情緒進(jìn)行及時(shí)有效的干預(yù)，這將有助于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。（3）在學(xué)習(xí)結(jié)果預(yù)測(cè)方面，學(xué)習(xí)困惑是具有獨(dú)特屬性的學(xué)習(xí)情緒，本身可以成為學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)的情緒特征因子;學(xué)習(xí)困惑還可以在積極學(xué)習(xí)情緒和消極學(xué)習(xí)情緒之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，也就是說對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行干預(yù)、檢測(cè)困惑情緒是否成功過渡到積極狀態(tài)也可以預(yù)測(cè)有效學(xué)習(xí)是否發(fā)生。

2.展望。本研究?jī)H對(duì)困惑情緒進(jìn)行理論分析，論證了困惑情緒的獨(dú)特屬性及其成為學(xué)習(xí)結(jié)果預(yù)測(cè)特征因子的原因，為了完善研究發(fā)現(xiàn)，提升其價(jià)值，未來將開展的工作包括：（1）進(jìn)一步分析學(xué)習(xí)情緒中困惑情緒的獨(dú)特屬性;（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)證研究以增強(qiáng)理論的完備性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]Pekrun R.The Control-value Theory of Achievement Emotions：Assumptions，Corollaries，and Implications for Educational Research and Practice[J].Educational Psychology Review，2006，18（4）：315-341.

[2]Chrysafiadi K，Virvou M.PeRSIVA：An Empirical Evaluation Method of a Student Model of an Intelligent E-learning Environment for Computer Programming[J].Computers & Education，2013，68（4）：322-333.

[3]Chrysafiadi K，Virou M.Student Modeling Approaches：A Literature Review for the Last Decade[J].Expert Systems with Applications，2013，40（11）：4715-4729.

[4]徐鵬飛，鄭勤華，陳耀華，等.教育數(shù)據(jù)挖掘中的學(xué)習(xí)者建模研究[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2018，No.521（6）：7-13，81.

[5]Pekrun R，Goetz T，Titz W.Academic Emotions in Students' Self-Regulated Learning and Achievement：A Program of Qualitative and Quantitative Research[J].Educational Psychologist，2002，37（2）：91-105.

[6]Rowe J P，Shores L R，M0tt B W.Integrating Learning，Problem Solving，and Engagement in Narrative-Centered Learning Environments[J].International Journal of Artificial Intelligence in Education，2011，21（1）：115-133.

[7]Pardos Z A，Baker R S J D.Affective States and State Tests：Investigating How Affect Throughout the School Year Predicts End of Year Learning Outcomes[J].ACM International Conference Proceeding Series，2013（1）：117-124.

[8]Lehman B，D'Mello S.The Intricate Dance between Cognition and Emotion during Expert Tutoring[C]//2010.

[9]D'Mello S，Lehman B，Pekrun R.Confusion can be Beneficial for Learning[J].Learning & Instruction， 2014，29（X）：153-170.

[10]Lehman B，D'Mello S，Strain A.Inducing and Tracking Confusion with Contradictions During Complex Learning[J].International Journal of Artificial Intelligence in Education，2013，22（1-2）：85-105.

[11]YANG D，WEN M，Howley I.Exploring the Effect of Confusion in Discussion Forums of Massive Open Online Courses[C]//2015.

[12]D'Mello S，Graesser A.Dynamics of Affective States During Complex Learning[J].Learning & Instruction，2012，22（2）：145-157.

[13]基于面部表情的學(xué)習(xí)困惑自動(dòng)識(shí)別法[J].開放教育研究，2018，134（4）：103-110.

[14]馬惠霞，楊瑩瑩，MaHuixia，et al.學(xué)業(yè)困惑：概念、研究范式及其與學(xué)習(xí)的關(guān)系[J].心理與行為研究，2015，13（6）：839-845.