教育聊天機器人的對話設計研究

文章編號：1671-489X（2025）14-0024-04DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.024

0 引言

隨著技術的不斷進步，人工智能（AI）技術已廣泛應用于教育領域，成為推動學習效果提升的關鍵技術之一。以前，人工智能應用的都是專用人工智能模型，這類模型是指針對特定任務或領域進行訓練和優化的模型，如圖像識別、語音識別、自然語言處理等，往往只能在具體的領域內產生一定的效果。現在，隨著技術的飛速進步，聊天機器人的框架結構和模型類型也越來越多樣，每種模型都有其獨特的優勢和適用場景，這使得聊天機器人能夠為用戶提供更加便捷、高效的服務，預示著未來聊天機器人將在更多領域發揮重要作用，為人們的生活帶來更多便利和樂趣。聊天機器人在教育領域的應用日益受到重視，正成為滿足個性化學習需求的重要工具。隨著學習方式的轉變，人們對學習的需求也在不斷改變，而聊天機器人的靈活性和互動性能夠滿足人們的個性化需求。當前，大多數研究聚焦于如何設計聊天機器人以提高使用者的滿意度，但較少有研究關注教育領域聊天機器人的交互設計，包括多模態交互、擬人化設計、對話交互。鑒于此，本研究在已有相關研究基礎上探究聊天機器人在教學方面的交互設計策略。

1聊天機器人在教育領域的應用

聊天機器人作為一種無形的對話代理正逐漸走進課堂，以其獨特的方式提升學生的學習體驗，是一種使用自然語言處理來模擬“借助基于文本的對話系統的人類語言”的計算機程序，它利用自然語言理解和響應技術構建的語言模型與人類進行流暢而直觀的對話[2]。隨著人工智能和自然語言處理技術的不斷發展，聊天機器人已經變為一種越來越受到人們青睞的人機交互手段。聊天機器人的應用形態類似即時通信工具，使用文本或語音這種自然聊天的形式與使用者進行交互。聊天機器人可以向使用者提供信息、回答問題并討論特定主題或執行給定任務，這使得它成為有吸引力的工具。這類機器人能夠模仿人類的對話方式回答問題，并在大數據的支持下逐漸增強問題解答能力，擴大應用范圍。

在教育領域，聊天機器人的應用潛力巨大、發展前景廣闊，其已成為教育工作者的有力輔助工具，具有個性化服務、實時交互、自動化評測三個優勢[3]。目前，聊天機器人的應用已涉及多個學科領域。例如，在寫作方面，聊天機器人可以自動生成草稿，具備生成文章摘要和語言翻譯的能力，使內容處理更加便捷，還能夠協助完成文獻綜述，幫助確定研究問題，并能概述該領域的研究現狀，協助完成格式和語言審查等任務；在英語學習方面，聊天機器人可以幫助學生提升口語能力，糾正發音、緩解口語焦慮，提高英語流利度和學習英語的信心；在小學科學學科中，學生能夠借助聊天機器人在課堂或課外繼續學習，隨時訪問視頻和音頻材料以獲取可靠的學習資源，還可以不受地點和時間限制提出問題。

聊天機器人作為學習伙伴可以根據每個學生的需求、興趣和能力進行個性化輔導，這種個性化定制的聊天機器人可以在學習過程中培養學生的參與意識[3]。這種互動不僅提升了學生的參與度和學習興趣，還促進了學生對知識和技能的深入理解和掌握。在學習過程中學生可能會遇到各種難題，此時，聊天機器人可化身為虛擬教師，有效幫助學生解決問題，并根據教師和學生的個性化需求生成定制化的學習活動。聊天機器人的介入為教育界帶來了一種創新的教學方式，有助于培養學生的自主學習能力和問題解決能力，是未來教育技術發展的重要方向。

2聊天機器人的對話設計策略

隨著科技的發展，聊天機器人已經從簡單的對話工具逐漸演變成為教育領域的得力助手。它們以其獨特的交互性和智能化特點為教學帶來了變革。在教學過程中，應該如何設計聊天機器人與學生之間的對話呢？聊天機器人與學生之間的對話設計應包括以下幾個元素。

2.1 多模態交互

2.1.1 文本和語音

與聊天機器人的的交流方式包括文本和語音兩種。然而，目前關于聊天機器人對話的研究大多集中在文本交互上。有一項研究根據人外向或內向的性格特點，對基于文本和語音的聊天機器人在非指導性目標達成方面的表現進行了評估。研究結果表明，在易用性方面，內向型人群更傾向于認為語音聊天機器人具有更高的實用性，因為他們可以避免打字這種較慢的交流方式[4]。

由于學生的性格多種多樣，將聊天機器人引入教學時必須充分考慮學生的個性化需求，避免采取一刀切的方式。在教學過程中，設計聊天機器人與學生的對話可以采用語音和文本相結合的方式，這能夠極大地豐富學生的學習體驗，滿足不同性格學生的需求。對于內向型學生，面對面交流往往會使他們感到緊張和不安。而聊天機器人提供了一個相對私密和安全的交流環境，讓他們可以通過語音直接表達自己的想法和情感，無需擔心他人的評價和判斷。這種交流方式不僅減輕了他們的交流壓力，還使他們的交流更加自然、流暢。對于外向型學生，他們可能更喜歡通過文本形式與聊天機器人進行互動。因為文本交流具有更高的靈活性和便捷性，可以讓他們隨時隨地提問和回答問題。此外，文本交流還可以幫助學生提高語言表達能力和邏輯思維能力，讓他們能夠更好地組織和表達自己的思想。

因此，將語音和文本結合使用能夠滿足不同性格學生的需求，讓他們在與機器人的對話中提升學習體驗。

2.1.2 按鈕

按鈕的交互方式對于推進對話具有一定的促進作用，原因在于按鈕作為替代方案能夠幫助使用者更快地提出問題。相較于按鈕交互，自由文本交互方式對使用者的認知能力要求更高，因為他們在提出問題或請求時無法從預設的答案選項中獲得任何幫助或指導[5]。雖然自由文本的交互方式更加靈活，但也存在一些問題，如若使用者輸入的內容存在拼寫錯誤或表達不清的情況，系統可能難以準確理解其意圖。

在教學中，針對學生的年齡差異，可以讓學生選擇使用按鈕或自由文本作為交互方式。自由文本需要學生具備一定的知識儲備和語言處理能力，高年級學生已經掌握了一定的知識和語言技能，因此，采用自由文本交互方式可以為他們提供一個更加自由、靈活的交流平臺，可以不受預設按鈕選項的限制，根據個人興趣、疑惑或需求直接向聊天機器人提出問題。低年級學生由于年齡較小，正處于認知發展的初級階段，知識儲備和語言處理能力相對有限，面對自由文本交互方式，他們可能無法準確表達自己的意思，因此，低年級學生采用按鈕交互方式將更有助于他們提高使用效率，使他們能夠快速通過按鈕選項找到所需答案。

2.2 擬人化

擬人化是一種將人類特有的屬性與特征賦予非人類對象的過程。當機器成為擬人化的對象時，人們首先想到的是人機交互，而人機交互研究的重點在于探究將人類思維與外觀賦予機器的過程中，人與機器之間所形成的關系問題。擬人化的本質是“將人類特征、動機、意向或心理狀態賦予非人對象，就其表現形式而言，擬人化既可以是一種過程，也可以是一種傾向，還可以是非人對象本身的類人特性。

2. 2. 1 表情符號

表情符號作為面部表情的數字化呈現，具有成為高質量社交線索的潛力，能夠有效促進學生在課堂中的互動。研究表明，表情符號作為一種情感表達的手段能夠讓使用者與聊天機器人的交互更有溫度[7]。

在教學中，為了更好地滿足學生的需求，可以在聊天機器人與學生的對話中加入表情符號。在課堂上，這些視覺元素能夠創造出一個輕松愉悅的教育環境，有效緩解學生的學習壓力。

在學習過程中，學生對知識的興趣和好奇心是推動他們主動學習的關鍵動力。通過使用表情符號，聊天機器人可以將教學內容呈現得更加生動有趣，從而吸引學生的注意力。比如，當學生在向聊天機器人提問或尋求幫助時，如果機器人能夠即時回應并附上一個溫暖的笑臉或鼓勵的大拇指，就能夠激發學生的學習熱情和動力。

此外，表情符號還能夠幫助學生更好地融入課堂，提高他們的參與度和學習效果。傳統教學模式下，一些學生可能會因為害羞或緊張而不敢發言，而聊天機器人可以通過匿名提問和表情符號反饋的方式鼓勵學生積極參與討論。當學生的回答得到機器人的認可和鼓勵時，則會提高他們的自信心。這種積極的參與和互動不僅能夠提升學生的學習效果，還能夠培養他們的團隊協作精神和溝通能力。聊天機器人使用表情符號與學生交流會使學生感到更加親切和溫暖，從而更加愿意參與到課堂討論和互動中。因為表情符號作為一種視覺元素，可以為學生帶來更加豐富的情感體驗，讓他們感受到更多的互動和關懷。

2.2.2 人類外觀

當人們與有名字的聊天機器人進行交流時，雙方更容易建立起情感紐帶。如果在對話過程中顯示聊天機器人的名稱，使用者會覺得對話伙伴更貼近真人，不那么冰冷、抽象8。因此，可以把聊天機器人的對話界面設計得更像人類的外觀，并通過設置聊天專屬圖片與名稱讓人們與其建立情感連接。

當學生與聊天機器人交流時，具有人類外觀的聊天機器人會讓學生不再覺得自己在與一個冷冰的機器對話，轉而產生與真實人類互動的體驗。這種互動體驗使學生更容易建立起對機器人的信任感，從而更愿意向其敞開心扉，分享自己的學習和生活感悟。其擬人化的外觀設計也能夠為學生創造一種與真實教師互動的錯覺，但他們又能清晰認知到對方是聊天機器人。這種認知上的平衡，不僅有助于緩解學生的緊張情緒，使他們更加放松地參與課堂討論，還能更順暢地引導其進入學習狀態。

2.2.3 性別

當聊天機器人融入女性化設計元素時，可以讓使用者覺得與聊天機器人的交互更加溫暖，也可以增強使用者的社交臨場感和對聊天機器人的使用意愿。相較于男性化的設計元素，女性化的設計元素會讓聊天機器人顯得更有人情味[9]。

在教學場景中可以考慮將聊天機器人設計成女教師的形象。女教師通常帶有親切、溫暖和關懷的特征，這些特征有助于在師生之間建立信任和親近的關系。女性通常被認為能夠在情感表達、同理心、理解力方面展現出更為敏銳的洞察力。這種能力使她們在與學生溝通時能夠更加準確地捕捉學生的情緒變化，理解他們的內心世界，從而建立起一座座溝通的橋梁。當聊天機器人披上女教師的外衣，以更加人性化的方式與學生互動，讓學生在虛擬世界里也能感受到真實的關懷與理解。一方面，將聊天機器人設計成女教師的形象有助于學生在與其互動時感受到相似的情感連接，從而更愿意分享自己的疑惑和問題。另一方面，女性通常被認為擅長營造和諧、輕松的氛圍，這有助于創造一個愉快的學習環境，進而提升學生的學習效果。

因此，在教學領域采用女教師形象的聊天機器人，不僅能夠為學生提供有效的學習支持，還能在情感層面給予學生積極的影響，增強他們的學習動力。

2.3交互對話

2.3.1 對話內容

在設計聊天機器人與學生的互動對話時，除了融入擬人化的元素以增強親近感，還可以構建主題導向或任務導向的交互方式以提升交流體驗。研究發現，以情景化主題為主導的對話方式可以讓使用者獲得更好的使用體驗，而以任務為主導的對話則可以提高交互效率[5]。

主題主導的教學法是一種以學生為中心的教學策略，強調通過引導學生圍繞特定主題展開討論，讓學生在積極參與的過程中深化對知識的理解。這種教學方式能夠激發學生的好奇心和探究欲，促使他們主動參與學習，從而提高學習效果。在教學中主題主導的對話引入學生與聊天機器人的內容可以提高學生的參與度，特別是對于低年級學生而言，這種交互體驗讓他們覺得自己在與另一個人進行真實的交流。這種教學方法不僅增強了學生的學習動力，還通過沉浸式學習有效提高了他們的學習能力。對于高年級學生，由于他們更傾向于直接獲取所需知識，因此在教學中適宜采用任務主導的對話方式。這種方式能夠幫助學生明確學習目標，使他們在完成任務的過程中扎實掌握相關知識和技能。

因此，為了更好地應用這種教學方法，教師可以結合學生的年齡特點和認知水平，設計具有吸引力的主題和任務。例如，對于低年級學生，可以選擇一些與他們生活緊密相關的主題，如動物、季節、節日等，讓學生在輕松愉快的氛圍中學習知識。而對于高年級學生，可以設計一些更具挑戰性和探索性的任務，如項目研究、實驗操作等，以激發他們的學習興趣，培養其探究精神。

2.3.2 對話風格

聊天機器人的對話風格可以采用非正式的語言風格。非正式的語言風格具有普通、非官方、熟悉、隨意、口語化的特點，能給人一種溫暖和友好的感覺，能夠讓人以更自然的方式與聊天機器人交流[10]。這種非正式的語言風格能夠讓學生在與聊天機器人對話時有一種親近感，這種親切感有助于學生放松心態，激發他們的學習熱情和興趣，使他們更加主動積極地學習。因此，采用非正式的語言風格能夠讓學生在輕松的氛圍中緩解緊張情緒。當學生遇到難題時，聊天機器人可以用一種鼓勵、支持的語言風格來引導學生思考，幫助他們找到解決問題的方法。這種鼓勵和支持能夠讓學生以更加平和的心態面對學習中的困難和挑戰。

在設計聊天機器人與學生互動對話時需要考慮多種設計元素，從而增強教學互動的質量和學生的學習成效。這樣的綜合設計不僅能讓聊天機器人成為知識的傳遞者，還能成為學生學習的促進者和陪伴者，為教育帶來更加豐富和人性化的體驗。

3 結束語

本文探討了在教育場景中聊天機器人與學生之間的對話設計策略，旨在提升學生的參與度和學習效果。本文闡述了結合語音和文本的聊天機器人設計的重要性，并提出多模態交互、擬人化、交互對話等多種設計元素，這些元素能顯著提高學生與聊天機器人互動時的積極性。

在教學實踐中，教師應適度運用聊天機器人，發揮其作為學習輔助工具的作用，以提升學生的自主學習能力。同時，還需不斷探索和實踐，充分利用聊天機器人的優勢，為學生創造更優質、高效且個性化的學習體驗。

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