摘要:網(wǎng)絡(luò)環(huán)境日趨完善、智能終端廣泛普及、教育應(yīng)用持續(xù)增長的“互聯(lián)網(wǎng)+”教育發(fā)展態(tài)勢正不斷重塑青少年的在線學(xué)習(xí)空間,生成式人工智能技術(shù)正迅速迭代涌現(xiàn)超強(qiáng)智能鋪開AI+教育的新圖景。然而,青少年在使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用過程中的認(rèn)知發(fā)展尚缺乏系統(tǒng)化探索,對互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的監(jiān)管治理方案缺少青少年認(rèn)知發(fā)展方面的科學(xué)依據(jù)支撐,破除認(rèn)知“黑匣”困境迎接新一輪智能教育應(yīng)用浪潮的任務(wù)十分緊迫。為此,針對互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用環(huán)境中青少年認(rèn)知發(fā)展缺乏系統(tǒng)化評價這一問題,該研究基于認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等多學(xué)科視域和對國內(nèi)外相關(guān)研究的分析,以定性和定量相結(jié)合的方式構(gòu)建包括感覺、知覺、注意、記憶、思維和想象6個一級指標(biāo)、14個二級指標(biāo)和30個三級觀測點(diǎn)的互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系,并確定各級指標(biāo)的權(quán)重系數(shù),以期作為研究支點(diǎn)探索互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知發(fā)展的影響機(jī)制,為構(gòu)筑人機(jī)向善的智慧學(xué)習(xí)空間奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用;生成式人工智能;青少年認(rèn)知發(fā)展;測評指標(biāo);權(quán)重系數(shù)
中圖分類號:G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
* 本文受“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題“互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的適應(yīng)性認(rèn)知發(fā)展評估與人機(jī)協(xié)同診斷技術(shù)研究”(課題編號:2022YFC3303504)、重慶市博士研究生科研創(chuàng)新項目“教育元宇宙與生成式人工智能的聯(lián)結(jié)機(jī)制研究”(項目編號:CYB23090)資助。
① 劉革平為本文通訊作者。
在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟應(yīng)用、智能移動終端的普及、數(shù)字技術(shù)的跨越性發(fā)展、新冠肺炎疫情外發(fā)性狀況、教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型內(nèi)生性戰(zhàn)略等一系列事件影響下,“互聯(lián)網(wǎng)+”教育正不斷塑構(gòu)青少年的學(xué)習(xí)空間。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上,根據(jù)2023年12月中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心發(fā)布的《第5次全國未成年人互聯(lián)網(wǎng)使用情況調(diào)查報告》顯示,6—18歲的青少年網(wǎng)民規(guī)模為1.93億,互聯(lián)網(wǎng)普及率為97.2%,中小學(xué)互聯(lián)網(wǎng)接入率已達(dá)100%;在智能終端設(shè)備上,87%的青少年擁有自己的上網(wǎng)設(shè)備[1],具備手機(jī)、臺式電腦、筆記本電腦、平板電腦等多種移動智能終端;在互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用上,根據(jù)教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心的青少年教育類應(yīng)用備案數(shù)量,截止2023年已有2722個教育APP和10697個教育類小程序(含公眾號)[2]。可以看出,我國網(wǎng)絡(luò)條件的不斷完善、移動智能終端的廣泛普及和智能教育應(yīng)用的數(shù)量增長,為青少年構(gòu)建了良好的在線學(xué)習(xí)環(huán)境,有88.7%的青少年會經(jīng)常利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行知識復(fù)習(xí)、在線答疑、背單詞、學(xué)習(xí)課外知識、做作業(yè)等等。
互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用是依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而開展的,符合技術(shù)促進(jìn)教育和學(xué)習(xí)行為的各類互聯(lián)網(wǎng)平臺、工具的集合,主要以平臺、網(wǎng)站、移動小程序等形式呈現(xiàn)[3],學(xué)習(xí)者可以在課堂教學(xué)、在線學(xué)習(xí)、線下自學(xué)等多種場合下進(jìn)行使用。青少年作為在網(wǎng)絡(luò)時代成長起來的“數(shù)字土著”,信息技術(shù)的伴隨造就了他們特有的認(rèn)知、態(tài)度和學(xué)習(xí)習(xí)慣[4],互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用日益成為青少年開展學(xué)習(xí)活動必不可少的工具。對利用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用開展學(xué)習(xí)活動的過程進(jìn)行檢視,可以發(fā)現(xiàn),知識的生產(chǎn)、傳播、進(jìn)化、分享模式與人形成更深的聯(lián)結(jié)[5],學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程實(shí)現(xiàn)泛在化與自主化[6],教育服務(wù)供給方式趨于個性化與社會化[7],互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用帶來了知識聯(lián)通化、資源共享化、學(xué)習(xí)泛在化等一系列顯性效益。互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用將隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展而具備更多的教育用途,以生成式人工智能為例,從2022年ChatGPT的橫空出世,到2023年4月GPT-4的迭代升級,再到2024年2月Sora文生視頻大模型的震撼發(fā)布,意味著互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用將具備更高的智能服務(wù)于教育行業(yè),在教師教學(xué)、學(xué)習(xí)過程、教育評價、學(xué)業(yè)輔導(dǎo)等方面呈現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景[8]。不過,生成式人工智能的功能涌現(xiàn)也引發(fā)了學(xué)者們“潘多拉魔盒式”的擔(dān)憂[9],學(xué)生可能由于過度依賴形成內(nèi)外腦分離[10]、思維墮化[11]、認(rèn)知外包[12]等認(rèn)知風(fēng)險,然而我們當(dāng)前尚未形成互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知發(fā)展影響的系統(tǒng)探索。因此,在ChatGPT、Sora等智能產(chǎn)品迅猛發(fā)展的當(dāng)下,我們迫切需要系統(tǒng)化地了解以互聯(lián)網(wǎng)為載體的教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知發(fā)展的正面效應(yīng)和負(fù)面效應(yīng),進(jìn)而采取優(yōu)化措施使學(xué)習(xí)環(huán)境的數(shù)字化變革契合青少年的認(rèn)知發(fā)展過程,并對市場上良莠不齊的互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用實(shí)行有效監(jiān)管。因此,本研究擬構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系,以期形成相應(yīng)的測評工具衡量青少年在互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中的認(rèn)知發(fā)展程度,進(jìn)而作為對互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用監(jiān)管治理的理據(jù),為青少年構(gòu)筑良好的智慧學(xué)習(xí)空間。
(一)認(rèn)知發(fā)展的過程與分類
不同認(rèn)知理論對認(rèn)知的解釋具有不同觀點(diǎn)。皮亞杰(Piaget)將認(rèn)知發(fā)展描述為“漸進(jìn)獲得成熟的心理結(jié)構(gòu)的過程”,非皮亞杰流派則認(rèn)為是神經(jīng)方面的成熟、工作記憶容量的增加和加工速率的提升、注意與知覺隨年齡的增長而發(fā)生的變化等等[13]。現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)將認(rèn)知發(fā)展歸因于心理機(jī)能(心智)的運(yùn)作[14]。新一代認(rèn)知科學(xué)在不同理論下對認(rèn)知具有不同的綱領(lǐng),如具身認(rèn)知(Embodied Cognition)認(rèn)為認(rèn)知的內(nèi)容是身體提供的[15],嵌入認(rèn)知(Embedded Cognition)認(rèn)為是嵌入神經(jīng)系統(tǒng)和環(huán)境,延展認(rèn)知(Extended Cognition)認(rèn)為認(rèn)知延伸到身體和環(huán)境中而不只在大腦中,生成認(rèn)知(Enactive Cognition)認(rèn)為認(rèn)知是基于行為演化的,情境認(rèn)知(Situated Cognition)認(rèn)為認(rèn)知是基于情境或語境的行動等等[16]。
將認(rèn)知發(fā)展理論進(jìn)行分類可以劃分為階段理論和非階段理論。其中階段理論認(rèn)為個體認(rèn)知發(fā)展會歷經(jīng)不同的發(fā)展階段,最為典型的是皮亞杰的“四階段”理論。非階段理論則把發(fā)展看作是逐漸獲得一種或多種能力的過程,這些能力包括心理聯(lián)結(jié)、記憶能力、知覺分辨、注意集中、知識或策略等[17]。目前的認(rèn)知心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)基本上都從非階段理論的框架下研究人的認(rèn)知發(fā)展。斯滕伯格(Sternberg)認(rèn)為,研究認(rèn)知發(fā)展,既需要研究認(rèn)知的生物基礎(chǔ)(如各類感覺),也要研究注意、知覺、記憶、思維等各個層面[18]。也有學(xué)者將感覺納入認(rèn)知發(fā)展的范疇,認(rèn)為認(rèn)知過程依賴基于環(huán)境刺激受體的信息[19],認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)則將感覺和知覺統(tǒng)稱為“感知覺”[20],具身認(rèn)知將思維、判斷、想象等都與身體組織與感知相關(guān)聯(lián)[21]。認(rèn)知心理學(xué)則更為全面地將認(rèn)知分為感覺、知覺、模式識別、注意、意識、學(xué)習(xí)、記憶、概念形成、思維、想象、語言、智力等等[22],并認(rèn)為這些認(rèn)知過程相互交織在一起[23]。
(二)關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知發(fā)展的影響研究
技術(shù)與工具對人的認(rèn)知發(fā)展起著決定性的影響,維果茨基認(rèn)為,每一特定階段的活動不僅取決于器官的發(fā)展程度,還取決于對工具的掌握程度,“工具的使用無限拓寬了活動的范圍,達(dá)成新的心理功能操作”[24]。盡管認(rèn)知心理學(xué)將認(rèn)知分為多個過程,但就目前學(xué)界的研究來看,青少年在使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用開展學(xué)習(xí)活動的過程中,主要有感覺、知覺、注意、記憶、思維和想象等方面受到影響,且影響具備正負(fù)效應(yīng),文獻(xiàn)梳理如表1所示。

(三)研究評述
回溯已有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),不同學(xué)科和理論流派對認(rèn)知發(fā)展過程的界定不盡相同,學(xué)界在探討互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知發(fā)展的影響主要集中在感覺、知覺、注意、記憶、思維和想象6個方面。不過,這些探討有的停留在理論層面,并未經(jīng)過相應(yīng)實(shí)驗驗證。同時,伴隨著測評技術(shù)的發(fā)展和實(shí)證研究的興起,學(xué)界正逐步運(yùn)用多種實(shí)驗方法探索互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知發(fā)展的影響,但存在著以下不足之處。一是測評的內(nèi)容單一,大多數(shù)只聚焦在某一認(rèn)知過程進(jìn)行測評,如只關(guān)注記憶或知覺,未能體系化地探索互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知全過程的整體影響。二是測評樣本較少,多數(shù)研究囿于心理學(xué)領(lǐng)域的測量范式導(dǎo)致只能實(shí)現(xiàn)小樣本測評實(shí)驗,無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的測評,推廣性和普及性不足。三是教育應(yīng)用性不足,由于研究結(jié)論缺乏體系化整合無法完整反映青少年認(rèn)知發(fā)展?fàn)顩r,進(jìn)而缺乏理據(jù)對互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)督管理。因此,本研究嘗試構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中的青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系,以期為青少年科學(xué)合理使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用提供方案支持,以及為實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的有效監(jiān)管評估提供參考依據(jù)。
本研究采用理論與實(shí)踐結(jié)合的方式構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系,首先結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和腦科學(xué)對認(rèn)知發(fā)展的闡釋和已有研究基礎(chǔ)構(gòu)建一級指標(biāo)和二級指標(biāo)。然后向心理學(xué)和教育學(xué)領(lǐng)域的專家、中小學(xué)一線教師、教科研機(jī)構(gòu)人員完成意見征詢,對初擬指標(biāo)進(jìn)行修正與完善。
(一)測評框架的構(gòu)建
根據(jù)上述文獻(xiàn)分析,我們圍繞感覺、知覺、注意、記憶、思維和想象6個一級指標(biāo)。其中,感覺是指青少年感覺器官對互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用呈現(xiàn)的相關(guān)刺激的接受度;知覺是指青少年在互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的作用下形成感覺后,在多種分析器參與下于大腦中的顯映;注意是指青少年在使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中有選擇的加工某些刺激而忽視其他刺激的傾向;記憶是指青少年對互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用呈現(xiàn)內(nèi)容的保持與再現(xiàn)能力;思維是指青少年在使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用后對客觀事物的概括和間接反映、探索與發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)部本質(zhì)聯(lián)系和規(guī)律性的能力;想象是指青少年從互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中接受到的已有表象進(jìn)行加工改造以及重新組合形成新形象的能力。然后,以每個一級指標(biāo)作為上位概念,通過理論分析將一級指標(biāo)的具體分類與互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用呈現(xiàn)的形式與內(nèi)容相結(jié)合,并基于相關(guān)研究初步擬定了17個二級指標(biāo),如根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的媒介呈現(xiàn)形式將感覺分為視覺、聽覺和觸覺等,根據(jù)呈現(xiàn)內(nèi)容的組織形式和注意的考察范疇將注意維度分為注意的選擇、注意的穩(wěn)定和注意的廣度等等(如圖1所示)。

(二)專家意見征詢
根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中的青少年認(rèn)知發(fā)展測評框架,研究編制了《互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系專家征詢問卷》,對指標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行專家問卷征詢,問卷采用李克特五點(diǎn)量表形式,評價等級分別用“非常不認(rèn)同、比較不認(rèn)同、一般、比較認(rèn)同、非常認(rèn)同”1—5分表示。專家征詢問卷向50名專家發(fā)放,其中,高校專家31名(學(xué)科背景為心理學(xué)和教育學(xué)),省(市)級教育行政部門管理者5名,中小學(xué)教師14名。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),觸覺、運(yùn)動知覺、時間知覺的認(rèn)同度(比較認(rèn)同+非常認(rèn)同的整體比例)較低,分別為66%、66%和60%。為了對指標(biāo)體系進(jìn)行更細(xì)致的完善,同時防止問卷半結(jié)構(gòu)化導(dǎo)致專家無法更好表達(dá)自己的見解,我們在50名專家中抽取19名進(jìn)行深度訪談,以彌補(bǔ)問卷調(diào)查的局限性。根據(jù)專家的意見,刪除二級指標(biāo)“觸覺”“時間知覺”,二級指標(biāo)“注意廣度”改為“注意的分配”;二級指標(biāo)“記憶的編碼與存儲”“記憶保持”“記憶提取”改為“短時記憶”和“長時記憶”;二級指標(biāo)“抽象與概括”“判斷與推理”改為“分析性思維”“創(chuàng)造性思維”“實(shí)踐性思維”。
接著,在指標(biāo)修正的基礎(chǔ)上,借助認(rèn)知心理學(xué)對相關(guān)二級指標(biāo)的闡釋和測量內(nèi)容,對互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系形成三級觀測點(diǎn),最終確定了6個一級指標(biāo)、14個二級指標(biāo)和30個三級觀測點(diǎn)(如表2所示)。

為了進(jìn)一步驗證本研究所構(gòu)建的評價指標(biāo)體系的合理性,本研究通過向東、中、西部山東、江蘇、湖北、重慶、四川等8個省市中小學(xué)教師發(fā)放問卷,填寫對象的教師大多位于智慧教育示范區(qū)或教育信息化改革實(shí)驗區(qū),對青少年在互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用環(huán)境下的認(rèn)知發(fā)展具有一定了解。回收的問卷數(shù)量為3129份,有效問卷2759份,回收率達(dá)88.18%,將問卷隨機(jī)分為兩份,其中一份進(jìn)行探索性因子分析,另一份進(jìn)行驗證性因子分析。
(一)探索性因子分析
問卷數(shù)據(jù)采用SPSS26.0對所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,首先進(jìn)行KMO和Bartlett球形檢驗,其中KMO值為0.981,Bartlett球形檢驗顯著性水平<0.001,變量之間存在相關(guān)性,適合做因子分析。從六個維度分別做探索性因子分析,發(fā)現(xiàn)六個維度的方差貢獻(xiàn)率分別為76.88%、86.05%、86.24%、86.91%、89.07%和90.60%。指標(biāo)體系的克隆巴赫α系數(shù)為0.987,感覺、知覺、注意、記憶、思維和想象對應(yīng)的克隆巴赫α系數(shù)分別為0.908,0.969,0.962,0.972,0.975,0.964,均高于0.90,說明問卷本身具有良好的信度。旋轉(zhuǎn)成分矩陣如表3所示。

(二)驗證性因子分析
運(yùn)用AMOS24軟件對收集到的另一份問卷進(jìn)行驗證性因子分析,以檢驗探索性因子分析所得模型的收斂效度、結(jié)構(gòu)效度和區(qū)分效度。通過設(shè)置6個潛變量和31個觀察變量,選擇最大似然估計法進(jìn)行模型運(yùn)算,潛變量與觀察變量之間的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)如下頁圖2所示。

由圖2可知,感覺二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)分別為0.724、0.841、0.897、0.907,組合信度CR值為0.909,大于0.6;知覺二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)分別為0.859、0.891、0.917、0.944、0.934、0.926,組合信度CR值為0.967,大于0.6;注意二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)分別為0.88、0.911、0.928、0.92、0.911,組合信度CR值為0.960,大于0.6;記憶二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)分別為0.897、0.918、0.929、0.929、0.923、0.909,組合信度CR值為0.970,大于0.6;思維二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)分別為0.914、0.925、0.94、0.949、0.936、0.908,組合信度CR值為0.974,大于0.6;想象二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)分別為0.939、0.947、0.921、0.915,組合信度CR值為0.963,大于0.6。六個一級指標(biāo)平均變異量抽取值A(chǔ)VE分別為0.715、0.832、0.828、0.842、0.863、0.866,均大于0.5。其中,青少年認(rèn)知發(fā)展測評對于感覺、知覺、注意、記憶、思維、想象的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)為0.804、0.839、0.933、0.963、0.961、0.946,組合信度CR值為0.966,大于0.6,平均變異抽取值A(chǔ)VE為0.828,大于0.5。整體來看,所設(shè)計的指標(biāo)能夠有效反映其共同因素構(gòu)念的潛在特質(zhì),測評指標(biāo)的內(nèi)在質(zhì)量比較理想。
在結(jié)構(gòu)效度方面,基于相應(yīng)的參數(shù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)[55],測量數(shù)值如表4所示。其中的CMIN/DF值偏大,由于其值會隨著樣本量而變化,當(dāng)面對大樣本時可不做參考[56]。整體看來,模型的結(jié)構(gòu)效度數(shù)值均在參考值內(nèi),說明該測評指標(biāo)體系具有良好的結(jié)構(gòu)效度。
區(qū)分效度是為了表征不同指標(biāo)之間具有區(qū)分度,目的是排除不同指標(biāo)之間由于共線性引起的估計誤差,其方法是比較各個指標(biāo)的平均方差抽取量AVE的平方根與維度之間的相關(guān)系數(shù)大小。本研究指標(biāo)體系中的6個一級指標(biāo)區(qū)分效度如表5所示。可以看出,各個維度的AVE平方根值均大于維度間的相關(guān)系數(shù),說明量表維度的區(qū)別效度良好,不存在共線性問題。
確定權(quán)重能夠反映指標(biāo)的重要性程度,按照數(shù)據(jù)的來源和計算方式可以將確定權(quán)重系數(shù)的方法分為主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法以及主客觀綜合賦權(quán)法[57],為規(guī)避主觀因素和客觀因素對權(quán)重的偏倚影響,本研究采用主客觀組合賦權(quán)法,即先分別計算主觀權(quán)重和客觀權(quán)重,然后基于最小二 乘思想確定綜合權(quán)重。


(一)主客觀權(quán)重的確定
主觀權(quán)重的確定。主觀賦權(quán)法主要包含德爾菲法(Delphi)、層次分析法(AHP)等。本研究采用德爾菲法請17位專家對各個維度的權(quán)重進(jìn)行賦值,咨詢專家主要從事于教育學(xué)和心理學(xué)領(lǐng)域方面的研究。將各位專家的權(quán)重賦值進(jìn)行均值化處理,最后得出感覺維度的主觀權(quán)重為0.1302,二級指標(biāo)視覺和聽覺分別為0.5935和0.3976;知覺維度的主觀權(quán)重為0.1232,二級指標(biāo)空間知覺和運(yùn)動知覺分別為0.55和0.45;注意維度的主觀權(quán)重為0.1956,二級指標(biāo)注意的選擇、注意的穩(wěn)定和注意的分配分別為0.3500、0.3882和0.2618;記憶維度的主觀權(quán)重為0.1576,二級指標(biāo)短時記憶和長時記憶分別為0.4735和0.5265;思維維度的主觀權(quán)重為0.2306,二級指標(biāo)分析性思維、創(chuàng)造性思維和實(shí)踐性思維分別為0.3343、0.3108、0.3549;想象維度的主觀權(quán)重為0.1776,二級指標(biāo)再造想象和創(chuàng)造想象分別為0.5088和0.4912。
客觀權(quán)重的確定。客觀賦權(quán)法主要分為熵值法、主成分分析法、結(jié)構(gòu)方程模型法和變異系數(shù)法等,本研究采用結(jié)構(gòu)方程模型法確定指標(biāo)的客觀權(quán)重。運(yùn)用AMOS24.0軟件對6個一級指標(biāo)和二級指標(biāo)分別作歸一化處理,得到感覺、知覺、注意、記憶、思維和想象的權(quán)重系數(shù)為0.1473、0.1535、0.1735、0.1813、0.1742、0.1702。視覺和聽覺的客觀權(quán)重為0.4645、0.5355;空間知覺和運(yùn)動知覺的客觀權(quán)重為0.66和0.34;注意的選擇、注意的穩(wěn)定和注意的分配的客觀權(quán)重為0.3936、0.4062、0.2002;短時記憶和長時記憶的客觀權(quán)重為0.3297和0.6703;分析性思維、創(chuàng)造性思維和實(shí)踐性思維的客觀權(quán)重為0.3300、0.3390和0.3309;再造想象和創(chuàng)造想象的客觀權(quán)重為0.5067和0.4933。
(二)主客觀權(quán)重的組合
本研究在構(gòu)建模型時采用基于最小二乘思想的主客觀組合評價法[58],該方法比起單一的評價方法更具合理性和可信性,利用最小二乘法得出的綜合權(quán)重如表6所示。


為了方便計算,研究保留兩位小數(shù),得出互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系的表達(dá)式為:Y=0.14Y1+0.14Y2+0.18Y3+0.17Y4+0.20Y5+0.17Y6,Y1=0.53X1+0.47X2,Y2=0.61X3+0.39X4,Y3=0.37X5+0.40X6+0.23X7,Y4=0.40X8+0.60X9,Y5=0.33X10+0.32X11+0.34X12,Y6=0.53X13+0.49X14。其中Y代表互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展,Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6分別代表感覺、知覺、注意、記憶、思維、想象6個一級指標(biāo),X1-X14分別代表視覺、聽覺、空間知覺、運(yùn)動知覺、注意的選擇、注意的穩(wěn)定、注意的分配、短時記憶、長時記憶、分析性思維、創(chuàng)造性思維、實(shí)踐性思維、再造想象和創(chuàng)造想象14個三級指標(biāo)。
在完成測評指標(biāo)體系構(gòu)建及確定權(quán)重系數(shù)之后,還需要對測評指標(biāo)體系的合理性、有效性、可行性和可操作性進(jìn)行驗證。本研究分別采用德爾菲法和準(zhǔn)實(shí)驗法對測評指標(biāo)體系進(jìn)行驗證。
(一)測評指標(biāo)體系的合理性和有效性
為了進(jìn)一步驗證測評指標(biāo)體系及其權(quán)重的合理性和有效性,研究采用德爾菲法邀請18位教育技術(shù)學(xué)領(lǐng)域、心理學(xué)領(lǐng)域?qū)<覍y評指標(biāo)體系進(jìn)行認(rèn)同度咨詢,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),測評指標(biāo)體系Y和Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6的認(rèn)同度分別為88.37%,85.29%、82.94%、90.59%、89.41%、91.37%、90.59%,初步表明該測評指標(biāo)體系具有合理性和有效性。
(二)測評指標(biāo)體系的可行性與可操作性
為驗證測評指標(biāo)體系的可行性與可操作性,傳統(tǒng)的測評模型或測評指標(biāo)體系的驗證方法主要采用將指標(biāo)體系編制成具體的問卷或量表基于研究對象展開試測與分析,如教師智能素養(yǎng)測評指標(biāo)體系[59]、小學(xué)生生態(tài)文明素養(yǎng)測評模型[60]、研訓(xùn)者數(shù)據(jù)領(lǐng)導(dǎo)力測評模型[61]等。在本研究中問卷試題測驗的方式具備以下限制。(1)研究對象的特殊性。本研究測評任務(wù)不僅需要測評青少年在使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用后的認(rèn)知發(fā)展,還需要考察青少年使用過程中的認(rèn)知狀態(tài),依靠被試主動反饋的測評方式會打破互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用使用過程的認(rèn)知狀態(tài),如擾亂被試的知覺系統(tǒng)、分散被試的注意等等。(2)問卷測評的局限性。在使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的過程中,問卷測試具有一定的滯后性,無法反映青少年在使用過程中各方面的真實(shí)認(rèn)知狀態(tài),且由于填寫問卷的主觀性和多重量表的疊加會導(dǎo)致測評結(jié)果的信效度降低。
鑒于研究對象的特殊性和傳統(tǒng)測評方法的限制性,本研究在前期對基于互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的青少年認(rèn)知發(fā)展測評進(jìn)行了方法論探索[62]。在測評的操作性和可行性上還需尋求智能技術(shù)的支持,需要開發(fā)智能算法支持的人機(jī)協(xié)同認(rèn)知診斷系統(tǒng),在數(shù)據(jù)采集上需要無感化地采集學(xué)生使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的多類數(shù)據(jù),如生理信息、面部表情、人體姿態(tài)、人機(jī)互動軌跡、學(xué)習(xí)日志等,并基于測評指標(biāo)智能生成與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的測試任務(wù),反映青少年記憶、思維等方面的變化等。鑒于此,本研究開發(fā)了互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用認(rèn)知過程數(shù)據(jù)采集平臺原型,一方面該系統(tǒng)能夠在青少年使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的過程中無感化采集青少年的語音數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)擬合反映青少年在使用過程中感知覺和注意的變化;另一方面生成與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的測評任務(wù),通過測評結(jié)果反映青少年使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用后記憶、思維和想象的變化。
本研究以重慶某小學(xué)六年級100名學(xué)生為研究對象,實(shí)驗前采用前測問卷了解青少年的認(rèn)知水平,研究以“國家中小學(xué)智慧教育平臺”為例,學(xué)習(xí)內(nèi)容為小學(xué)六年級語文課程《好的故事》和數(shù)學(xué)課程《正負(fù)數(shù)的認(rèn)識》,各分為兩個課時。首先,由實(shí)驗助理布置互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用模擬體驗場景,包括終端設(shè)備調(diào)試、數(shù)據(jù)采集調(diào)試(面部表情、人體姿態(tài)、人機(jī)互動和學(xué)習(xí)日志等)和互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的調(diào)出。然后,學(xué)習(xí)者入場使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用進(jìn)行學(xué)習(xí),每次學(xué)習(xí)時間為30分鐘,語文課程和數(shù)學(xué)課程分別進(jìn)行兩次學(xué)習(xí)。在使用結(jié)束后,學(xué)習(xí)者需要完成與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的測試題,用以考察學(xué)習(xí)者在記憶、思維和想象方面的變化。其中的感覺、知覺和注意三個維度需要建立指標(biāo)與采集數(shù)據(jù)的映射關(guān)系,整個過程需要大規(guī)模的數(shù)據(jù)支撐,故在試測過程中只收集了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù),并未進(jìn)行相應(yīng)分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),記憶、思維和想象三個維度的前測均值分別為3.13、1.67、1.95,對應(yīng)的后測均值分別為1.74、1.87、1.97,其中記憶和思維存在顯著性差異(P<0.05)。通過初步的試測表明,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用認(rèn)知過程數(shù)據(jù)采集平臺,互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知測評指標(biāo)體系具有較好的區(qū)分度,能甄別出青少年記憶、思維和想象等認(rèn)知過程在應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用后的變化,初步驗證了測評指標(biāo)體系的可行性與可操作性。
在AIGC技術(shù)迅速迭代的當(dāng)下,互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用將不斷革新自身功能,以更加智能的姿態(tài)滲透至教育領(lǐng)域,呈現(xiàn)出超越傳統(tǒng)教育應(yīng)用的新型使用方式并走向普及化。然而,我們尚未形成便捷式、高精度的認(rèn)知診斷方案評估學(xué)習(xí)者使用互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用過程中的認(rèn)知過程,無法明晰這類新型互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用對青少年認(rèn)知發(fā)展的利弊,以及缺少科學(xué)的監(jiān)管方案進(jìn)行有效監(jiān)管。突破認(rèn)知“黑匣子”困境的任務(wù)十分緊迫,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的認(rèn)知診斷對營造人工智能+教育和諧互融的未來教育新生態(tài)具有關(guān)鍵作用。本研究采用定性與定量相結(jié)合的方式構(gòu)建了互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中青少年認(rèn)知發(fā)展測評指標(biāo)體系,并確定了相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。在驗證階段,初步構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原型,對認(rèn)知過程中的記憶、思維和想象進(jìn)行了量化分析。在未來,一方面需要不斷完善認(rèn)知測評系統(tǒng)的開發(fā),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模在線測評,并不斷提升人在回路認(rèn)知診斷的測評準(zhǔn)確度,盡快構(gòu)成基線模型為評估各類互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用形成參照物,深入探索各類教育應(yīng)用對認(rèn)知發(fā)展的具體影響;另一方面,需要先驗性的探索智能教育應(yīng)用的治理方案并加快落地,如探索教育風(fēng)險矩陣構(gòu)建對應(yīng)的治理框架[63],以認(rèn)知評估耦合實(shí)際治理實(shí)現(xiàn)協(xié)同并進(jìn)提升治理效力,規(guī)避技術(shù)先行而治理未預(yù)引發(fā)的教育困局。
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作者簡介:
秦渝超:在讀博士,研究方向為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境與資源、智慧教育基本原理。
劉革平:教授,博士,博士生導(dǎo)師,院長,研究方向為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境與資源、在線教育、教育數(shù)字化戰(zhàn)略。
劉玉娟:在讀博士,研究方向為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境與資源。
Research on the Construction of an Evaluation Index System for Adolescent Cognitive Development in Internet Educational Applications
Qin Yuchao1, Liu Geping1,2, Liu Yujuan2, Yan Jieying1, Zhu Qinling1, Liu Qian1
1.Faculty of Education, Southwest University, Chongqing 400715 2.Center for Studies of Education and Psychology of Ethnic Minorities, Southwest University, Chongqing 400715
Abstract: The development trend of Internet+ education, characterized by increasingly sophisticated network environments, widespread popularity of smart devices, and continuous growth of educational applications, is constantly reshaping the online learning space for adolescents. At the same time, generative AI technologies are rapidly iterating and emerging, ushering in a new era of AI+ education. However, there is still a lack of systematic exploration of adolescents’ cognitive development during the use of Internet educational applications. Regulatory governance schemes for these applications lack scientific evidence support in terms of adolescents’ cognitive development, making it urgent to address the challenge of breaking through the “black box” of cognition and embracing the new wave of intelligent educational applications. To address this issue of a lack of systematic evaluation of adolescents’ cognitive development in Internet education application environments, this study draws on multi-disciplinary perspectives from cognitive psychology, cognitive science, and analysis of relevant domestic and international research. Using a combination of qualitative and quantitative methods, we construct an evaluation index system for adolescents’ cognitive development in Internet educational applications that includes six first-level indicators (sensation, perception, attention, memory, thinking, and imagination), 14 second-level indicators, and 30 third-level observation points. We also determine the weight coefficients for each level of the indicators. This evaluation system aims to serve as a research fulcrum to explore the influence mechanism of Internet educational applications on adolescents’ cognitive development, laying the foundation for building a smart learning space that promotes human-machine harmony.
Keywords: internet educational applications; generative Artificial Intelligence; adolescent cognitive development; evaluation indicators; weight coefficients