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輸入標(biāo)題岳彥龍,羅江華 人智協(xié)同問題解決能力:概念框架、核心維度與指標(biāo)體系

 清源渭水 2025-12-02

岳彥龍,  羅江華

西南大學(xué) 教育學(xué)部, 重慶   400715


[摘   要] 問題解決是人類基本的認(rèn)知方式之一,包括個人問題解決和協(xié)作問題解決兩種方式。生成式人工智能的發(fā)展帶來了一種新的問題解決方式:人智協(xié)同問題解決。為了實現(xiàn)對人智協(xié)同問題解決能力的科學(xué)界定和有效測評,文章基于文獻(xiàn)研究法,提出了包含交互協(xié)調(diào)能力、認(rèn)知能力、元認(rèn)知能力、問題解決品質(zhì)四個要素的人智協(xié)同問題解決能力概念框架;利用德爾菲法和模糊層次分析法,構(gòu)建了包含4個一級指標(biāo)、9個二級指標(biāo)和30個三級指標(biāo)的人智協(xié)同問題解決能力指標(biāo)體系并賦予權(quán)重;利用模糊綜合評價法,通過實證研究驗證了該指標(biāo)體系的有效性。結(jié)果表明,大學(xué)生的人智協(xié)同問題解決能力總體上處于中等水平,“沖突調(diào)解”“人智適應(yīng)”“提問能力”“認(rèn)知評估”“認(rèn)知反思”“知識創(chuàng)造”等能力比較弱。最后,基于研究結(jié)果就更好地培養(yǎng)大學(xué)生的人智協(xié)同問題解決能力提出了四條建議。研究有助于豐富問題解決能力的概念內(nèi)涵,為設(shè)計人智協(xié)同學(xué)習(xí)活動提供了有益參考。 

[關(guān)鍵詞] 人智協(xié)同問題解決; 人智協(xié)同問題解決能力; 概念框架; 指標(biāo)體系; 模糊綜合評價法



一、引   言

問題解決作為人類基本的認(rèn)知方式之一[1],備受國內(nèi)外學(xué)界及國際組織的關(guān)注。已有問題解決主要包含個人問題解決和協(xié)作問題解決(Collaborative Problem-Solving)兩種方式,二者的核心差異在于其社會性質(zhì)——協(xié)作問題解決強調(diào)溝通的重要性。近年來,生成式人工智能(Generative Artificial Intelligence)的發(fā)展,給教育中的教、學(xué)、管、評、研等方面帶來了深刻變革[2]。作為當(dāng)下最具變革性的力量之一,生成式人工智能改變了人與機器協(xié)同的方式,形成了一種新型的人機關(guān)系,即人智協(xié)同(Human-AI Collaboration),促使人和智能系統(tǒng)(包括生成式人工智能、智能體等)走向更為緊密的深度融合,實現(xiàn)人智主動協(xié)同和協(xié)同學(xué)習(xí)[3]??芍?,生成式人工智能在學(xué)習(xí)中的作用已從工具屬性躍遷至認(rèn)知屬性,可以參與認(rèn)知過程,由此帶來了一種新的問題解決方式,即人智協(xié)同問題解決(Human-AI Collaborative Problem-solving),并改變了協(xié)作問題解決能力的本質(zhì)內(nèi)涵和內(nèi)在結(jié)構(gòu)。盡管已有少量研究探究人智協(xié)同問題解決,但是側(cè)重于實證或檢驗其實踐效果,并沒有聚焦其能力的概念內(nèi)涵與測評體系。因此,本研究旨在通過構(gòu)建其能力框架并總結(jié)提煉相關(guān)的評價指標(biāo),為人智協(xié)同問題解決能力的測評提供思路。



二、文獻(xiàn)綜述

(一)協(xié)作問題解決能力的理論研究

協(xié)作問題解決能力由個體問題解決能力發(fā)展而來。Gauvain等首次提出協(xié)作問題解決并通過實驗表明,有同伴協(xié)作決策的孩子與單獨工作的孩子相比作出決策所用時間短且結(jié)果更有效[4]。Roschelle和Teasley提出了包括團(tuán)隊成員共享目標(biāo)知識、對問題的理解和可能的解決方案的聯(lián)合問題空間模型,但其只關(guān)注了協(xié)作問題解決的一個方面[5]。Nelson從教學(xué)角度構(gòu)建了由一系列行動組成的協(xié)作問題解決能力框架[6],但其只針對在課堂上設(shè)計協(xié)作問題解決活動的教師。ATC21S將協(xié)作問題解決能力界定為一種包括社交過程能力和認(rèn)知過程能力的高階能力[7]。ATC21S模型用于評估人—人問題解決。PISA 2015將協(xié)作問題解決能力界定為一個人有效參與由兩個或多個代理人通過共享理解和努力來解決問題過程的能力[8]。PISA 2015模型主要是利用機器代理來構(gòu)建總結(jié)性評估,且只針對15歲左右的學(xué)生。Griffin認(rèn)為協(xié)作問題解決能力是兩人及以上通過一系列認(rèn)知過程進(jìn)而解決問題所需要的復(fù)雜能力,包括合作、共享或社交,以及知識、戰(zhàn)略、解決問題或認(rèn)知兩個方面[9]。吳斕等也認(rèn)為協(xié)作問題解決能力是一種復(fù)雜技能集[10]。Sun等基于已有研究構(gòu)建了包含構(gòu)建共享知識、談判/協(xié)調(diào)和維護(hù)團(tuán)隊功能的通用協(xié)作問題解決能力模型[11]。

綜上所述,理論方面以PISA 2015和ATC21S的研究最具代表性。雖然現(xiàn)有的概念模型在重點和復(fù)雜性方面各不相同,但其底層邏輯相通,即通過協(xié)作來提升協(xié)作問題解決能力。不同的是,ATC21S強調(diào)人人協(xié)作,PISA 2015強調(diào)人—(機器)代理,但“代理”本質(zhì)上是輔助評估的工具,并未作為認(rèn)知主體真正參與協(xié)作問題解決過程。

(二)協(xié)作問題解決能力的實踐探索

協(xié)作問題解決能力的實踐探索主要集中在如何培養(yǎng)和評價兩個方面。在培養(yǎng)方面,其培養(yǎng)方式主要有教學(xué)方法,如DEEPER腳手架、干預(yù)框架等;教學(xué)環(huán)境,如虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、在線開放環(huán)境;教育內(nèi)容,如STEM教育、Animalia在線課程等。在評價方面,其評價分為人與人和人與代理兩種形式,其主要方式有機器代理方式,如計算機代理、虛擬代理;任務(wù)方式,如數(shù)學(xué)的任務(wù)、模擬的任務(wù);混合方式,如計算機代理和任務(wù)等多種方式的組合。在評價指標(biāo)上,PISA 2015將問題解決能力與過程相交叉得到了12個評估指標(biāo)[9]。ATC21S將協(xié)作問題解決能力分為社交能力(參與、觀點采納、社交調(diào)節(jié))和認(rèn)知能力(任務(wù)規(guī)劃、學(xué)習(xí)和知識建構(gòu))[1]。Polyak等通過特征識別、保持共同理解、參與/互動、戰(zhàn)略、評估五個方面來評估協(xié)作問題解決能力[12]。Herro等通過同伴互動、積極溝通、探究豐富/多種路徑和跨學(xué)科四個方面評估小學(xué)生在創(chuàng)客活動中的協(xié)作問題解決能力[13]。Zhang等通過分享資源/想法、協(xié)商想法、規(guī)范解決問題活動、保持積極溝通四個維度33個編碼來評估在線協(xié)作問題解決能力[14]。此外,有學(xué)者將其拓展至包括元認(rèn)知、認(rèn)知、社會的三維指標(biāo)[15]。從評價內(nèi)容來看,可以將其評價歸納為兩種:一是以PISA 2015為代表的整體性評價,另一種是以ATC21S為代表的對不同能力進(jìn)行評價。

綜上所述,已有評價方式大多在探討如何利用機器代理的方式以全面衡量學(xué)生的協(xié)作問題解決能力,但對多維度和復(fù)雜的社交與認(rèn)知技能同步現(xiàn)象的評估設(shè)計和測量方面帶來了挑戰(zhàn),可窺見其評估難度。雖然評價維度在拓展,但依然是PISA 2015和ATC21S框架的變種。此外,PISA 2015和ATC21S的評估側(cè)重于問題解決的認(rèn)知部分和個體的協(xié)作問題解決能力,社會方面關(guān)注較少。



三、人智協(xié)同問題解決能力的概念框架

(一)本質(zhì)內(nèi)涵

在《說文》中,“協(xié),眾之同和也。同,合會也”。協(xié)同與協(xié)調(diào)、協(xié)作等詞意相近。協(xié)同也屬于協(xié)同學(xué)的范疇,協(xié)同即協(xié)調(diào)合作之意[16]。由此可知,協(xié)同即協(xié)調(diào)兩個或者兩個以上的不同資源或個體,以協(xié)作的方式實現(xiàn)某一目標(biāo)的過程或活動。人智協(xié)同即通過合理有效的交互協(xié)調(diào)機制,由一個或多個人類與一個或多個(部分)人工智能系統(tǒng)之間的協(xié)作過程[3]。問題解決是一種目標(biāo)指向的認(rèn)知活動這一結(jié)論已成為共識,要實現(xiàn)問題解決需要具備一定的能力。Griffin等人認(rèn)為問題解決能力是一種包含多種能力的復(fù)合能力。因此,人智協(xié)同問題解決能力是以發(fā)展人的能力為原則,由一個及兩個以上的人和智能系統(tǒng)組成的共同體,為實現(xiàn)問題解決這一目標(biāo),人與智能系統(tǒng)協(xié)作完成任務(wù)時所應(yīng)具備的各種能力的總稱。本文主要強調(diào)人的能力,而非智能系統(tǒng)或團(tuán)隊能力。

(二)核心維度來源

1. 理論來源

以維果斯基為代表的社會建構(gòu)主義認(rèn)為個體發(fā)展過程受到其心理過程與外部的社會文化環(huán)境共同作用的影響[17]。因此,社會建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為,人在社會交互的過程中建構(gòu)自己的認(rèn)知和認(rèn)識,強調(diào)知識建構(gòu)的社會、文化情境的作用。在人智協(xié)同問題解決中,智能系統(tǒng)作為類認(rèn)知主體,可將人智協(xié)同看作是一種社會實踐活動。其目的是人與智能系統(tǒng)借助各自的優(yōu)勢,通過協(xié)作、交互、決策等來實現(xiàn)問題的解決。這一過程不是簡單的、單向的信息呈現(xiàn)、傳遞以及人與智能系統(tǒng)的界面交互,而是涉及人與智能系統(tǒng)的更高級交互,即認(rèn)知交互。按照社會建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀,我們認(rèn)為在人智協(xié)同問題解決中必然存在個體與智能系統(tǒng)在認(rèn)知和社會上的交互。

協(xié)同理論是研究復(fù)雜系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間如何相互協(xié)調(diào),進(jìn)而使系統(tǒng)及各子系統(tǒng)從無序到有序、穩(wěn)定的方向發(fā)展的一門學(xué)科。它認(rèn)為世界存在許多“復(fù)雜系統(tǒng)”,它將復(fù)雜系統(tǒng)中大量子系統(tǒng)之間的相互作用而產(chǎn)生的集體效應(yīng)稱為“協(xié)同效應(yīng)”,即協(xié)同作用的結(jié)果,且協(xié)同作用是復(fù)雜系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)驅(qū)力[16]。生成式人工智能促進(jìn)人與機器之間進(jìn)一步朝著更高層次的共生關(guān)系發(fā)展[18]。按照協(xié)同理論,對于人智協(xié)同問題解決這個復(fù)雜系統(tǒng),要想產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),就需要人和智能系統(tǒng)這兩個子系統(tǒng)之間的協(xié)同作用,而協(xié)同作用的發(fā)生以及集體效應(yīng)的實現(xiàn),就需要兩者的共同努力,既需要兩者具備一定的能力,也需要兩者之間的交互和協(xié)調(diào)。

2. 文獻(xiàn)來源

現(xiàn)有問題解決能力評價方式主要有兩種:一是將其作為一個整體,二是將其分解為不同能力。人智協(xié)同問題解決能力作為一種復(fù)合能力,需要對其進(jìn)行解析?;谖墨I(xiàn)分析,共提取了協(xié)作能力、認(rèn)知能力、元認(rèn)知能力以及問題解決品質(zhì)四個核心維度(見表1)。其中,認(rèn)知能力出現(xiàn)次數(shù)最多。其次是協(xié)作能力和元認(rèn)知能力。次數(shù)最少的是問題解決品質(zhì),雖然問題解決品質(zhì)并不是問題解決能力的一種,但是其能夠表征問題解決能力的水平。

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(三)概念框架

基于理論分析和文獻(xiàn)梳理,提取了協(xié)作問題解決能力的四個核心維度。但隨著智能系統(tǒng)類主體的介入,打破了原有的人—人交互,原有表征人—人協(xié)作問題解決能力的概念已不再適合人智協(xié)同問題解決,需要重新思考并表征人—智問題解決的能力?;谝陨戏治?,概括出了人智協(xié)同問題解決的關(guān)鍵要素,即交互協(xié)調(diào)能力。最終確定交互協(xié)調(diào)能力、認(rèn)知能力、元認(rèn)知能力以及問題解決品質(zhì)為人智協(xié)同問題解決的核心維度。以上三個能力是實現(xiàn)問題解決的必要條件,人智協(xié)同問題解決的品質(zhì)體現(xiàn)在問題解決的質(zhì)量上,這直接反映了相關(guān)能力的強弱?;诖耍疚臉?gòu)建了如圖1所示的人智協(xié)同問題解決能力的概念框架。其中,交互協(xié)調(diào)能力是基本能力,保證人智協(xié)同問題解決的流暢性;認(rèn)知能力是核心能力,負(fù)責(zé)人智協(xié)同問題解決過程中的信息處理和決策;元認(rèn)知能力作為關(guān)鍵能力負(fù)責(zé)監(jiān)控和調(diào)節(jié);問題解決品質(zhì)作為結(jié)果,是衡量人智協(xié)同問題解決能力的關(guān)鍵要素。其中,前三個屬于主觀維度,最后一個屬于客觀維度。

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四、人智協(xié)同問題解決能力核心維度解析

(一)交互協(xié)調(diào)能力解析

人智協(xié)同效應(yīng)的實現(xiàn),首先要具備交互協(xié)調(diào)能力,而交互協(xié)調(diào)能力可以分為交互能力和協(xié)調(diào)能力。在人智協(xié)同問題解決中,交互能力主要是指個體與智能系統(tǒng)之間的信息交流,協(xié)調(diào)能力主要指協(xié)調(diào)個體之間或個體與智能系統(tǒng)之間的交互及分工合作以充分發(fā)揮各自優(yōu)勢。劉偉認(rèn)為,人智高質(zhì)量協(xié)同需要明確任務(wù)和目標(biāo)、清晰的溝通、分工合作、相互理解和尊重、持續(xù)學(xué)習(xí)和改進(jìn)、及時反饋和調(diào)整、靈活適應(yīng)變化[25]。Stowers等認(rèn)為,人機團(tuán)隊?wèi)?yīng)該具備溝通、協(xié)調(diào)和適應(yīng)的能力[26]。人智協(xié)作主要有理解和利用人工智能、與人工智能溝通、協(xié)作任務(wù)調(diào)節(jié)及人工智能倫理和社會文化價值觀四個方面[27]?;诖?,本文概括出交互能力包含技術(shù)理解、精準(zhǔn)溝通、迭代優(yōu)化、人智信任四個方面,協(xié)調(diào)能力包含任務(wù)分配、進(jìn)程管理、沖突調(diào)解、人智適應(yīng)四個方面。

(二)認(rèn)知能力解析

問題解決是以思維為關(guān)鍵的活動,必然包含許多認(rèn)知策略或能力。黃希庭認(rèn)為,所有的思維活動都包含分析、綜合、比較、分類、抽象、概括和具體化等技能[28]??鼱栺R斯認(rèn)為,問題解決包含分析、比較、推理和解釋、評價四種技能[29]。余林將問題解決過程涉及的認(rèn)知能力分為分析與綜合、比較與分類、推理與解釋、評價四種[30]?;谏鲜鲆延醒芯?,結(jié)合本研究的側(cè)重點,將認(rèn)知能力概括為認(rèn)知整合和決策能力。認(rèn)知整合包含理解、解釋、關(guān)聯(lián)整合三種;探究能力包含觀察、提問、分析和評價四種。

(三)元認(rèn)知能力解析

元認(rèn)知能力在許多與問題解決相關(guān)的認(rèn)知活動中起著重要作用。弗拉維爾認(rèn)為,元認(rèn)知能力主要由元認(rèn)知監(jiān)測和元認(rèn)知調(diào)節(jié)兩部分構(gòu)成[31]。在問題解決的過程中,這兩種能力共同支配著個體的認(rèn)知活動。博里奇等認(rèn)為,元認(rèn)知能力包含計劃、設(shè)計與實驗、監(jiān)控與修訂、評價和反思[32]。余林將問題解決領(lǐng)域的元認(rèn)知能力歸納為計劃及制訂草案、監(jiān)控和修正、評價和反思[30]。本文將人智協(xié)同問題解決中的元認(rèn)知能力概括為3類9種,分別為認(rèn)知計劃(明確目標(biāo)、選擇策略、制訂方案)、認(rèn)知監(jiān)測(認(rèn)知檢查、認(rèn)知評估、認(rèn)知反思)和認(rèn)知調(diào)節(jié)(糾正錯誤、調(diào)整思路、優(yōu)化策略)。

(四)問題解決品質(zhì)解析

人智協(xié)同問題解決品質(zhì)是指人與智能系統(tǒng)適切性、高效率、創(chuàng)造性地解決問題,并發(fā)展認(rèn)知、實現(xiàn)創(chuàng)新及獲得可信賴和優(yōu)良的實質(zhì)性成果[23]。問題解決品質(zhì)旨在刻畫問題解決的質(zhì)量。黃茂在等從兩個方面來考察問題解決品質(zhì):一是強調(diào)在解決問題中學(xué)習(xí);二是通過學(xué)習(xí)來解決問題[24]??芍瑔栴}解決品質(zhì)涉及問題解決的過程及結(jié)果,不僅強調(diào)學(xué)習(xí),同時也強調(diào)問題解決。因此,本文將問題解決品質(zhì)分為過程品質(zhì)和結(jié)果品質(zhì)。其中,過程品質(zhì)包括過程證據(jù)、策略創(chuàng)新、知識創(chuàng)造三要素,結(jié)果品質(zhì)包括協(xié)同效率、目標(biāo)達(dá)成、可推廣性三個要素。



五、人智協(xié)同問題解決能力的指標(biāo)體系

(一)初始指標(biāo)體系構(gòu)建

基于人智協(xié)同問題解決能力的概念框架及核心維度的解析,本文構(gòu)建了人智協(xié)同問題解決能力的指標(biāo)體系,該指標(biāo)體系包含交互協(xié)調(diào)能力、認(rèn)知能力、元認(rèn)知能力、問題解決品質(zhì)4個一級指標(biāo),交互能力、協(xié)調(diào)能力、認(rèn)知整合等9個二級指標(biāo),技術(shù)理解、精準(zhǔn)溝通、迭代優(yōu)化、人智信任、任務(wù)分配等30個三級指標(biāo)。

(二)基于德爾菲法的指標(biāo)體系修訂

為了使該評價體系更加科學(xué)、合理,采用德爾菲法,依據(jù)專家經(jīng)驗對該指標(biāo)體系進(jìn)行修訂和打分。依據(jù)德爾菲法的要求,共選擇學(xué)習(xí)科學(xué)、教學(xué)評價、數(shù)字教育及信息技術(shù)教育四個領(lǐng)域的10位專家進(jìn)行咨詢。通過發(fā)送電子郵件的方式開展了兩輪咨詢。第一輪主要咨詢指標(biāo)的合理性,第二輪主要是對指標(biāo)的重要性進(jìn)行打分,且第一輪和第二輪的Cr分別為0.725和0.749且均大于0.7,表示專家咨詢結(jié)果具有一定的權(quán)威性。專家針對該指標(biāo)體系提出了修改意見,專家指出根據(jù)三級指標(biāo)及問題解決可以看出,二級指標(biāo)表述為“決策能力”更為合理,三級指標(biāo)“觀察能力”不適合在決策能力下,且二級指標(biāo)的“認(rèn)知整合”建議增加“比較分類能力”。根據(jù)以上專家意見進(jìn)行了修訂,刪除了“觀察能力”,增加了“比較分類能力”,且將“探究能力”改為“決策能力”。最終,得到了圖2所示的人智協(xié)同問題解決能力指標(biāo)體系。

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(三)基于模糊層次分析法的指標(biāo)體系賦權(quán)

1. 指標(biāo)體系賦權(quán)

基于模糊一致性矩陣的模糊層次分析法分配權(quán)重,依據(jù)第二輪專家咨詢的打分情況,構(gòu)造目標(biāo)層(人智協(xié)同問題解決能力)相對于一級指標(biāo)的模糊互補判斷矩陣A,見式(1):

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首先,計算一級指標(biāo)的權(quán)重向量WA=(0.2417,0.2583,0.2833,0.225);其次,構(gòu)建模糊互補判斷矩陣A的特征矩陣W*A,見式(2):

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最后,計算得到模糊互補判斷矩陣A及其特征矩陣W*A的相容性指標(biāo)I(A,W*)值為0.0861,小于0.1,說明將權(quán)重向量WA的值作為一級指標(biāo)的權(quán)重分配是可靠的。同理,可得到各個一級指標(biāo)相對的二級指標(biāo)的權(quán)重向量。計算得出各二級指標(biāo)的權(quán)重為相對權(quán)重,需要將各二級指標(biāo)的相對權(quán)重乘以對應(yīng)一級指標(biāo)的權(quán)重可得到集成權(quán)重,即最終權(quán)重。以此類推,即可得到三級指標(biāo)的相對權(quán)重和集成權(quán)重(見表2)。

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2. 指標(biāo)權(quán)重合理性分析

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重,交互協(xié)調(diào)能力(0.3)在一級指標(biāo)中權(quán)重最高,彰顯其在人智協(xié)同問題解決中的關(guān)鍵作用,良好的協(xié)同是實現(xiàn)有效合作的基礎(chǔ),即使認(rèn)知、元認(rèn)知和問題解決品質(zhì)再高,也難以達(dá)成目標(biāo)。其次是問題解決品質(zhì)(0.275),反映過程和結(jié)果的質(zhì)量,是衡量人智協(xié)同成效的重要指標(biāo)。認(rèn)知能力(0.2167)略高于元認(rèn)知能力(0.2083),表明元認(rèn)知雖對自我調(diào)節(jié)和學(xué)習(xí)至關(guān)重要,但在整體能力中起輔助作用。在二級指標(biāo)中,“協(xié)調(diào)能力”權(quán)重最高(0.165),其次是“過程品質(zhì)”(0.1513),強調(diào)人與智能系統(tǒng)的合作和過程管理的重要性,符合當(dāng)前注重過程評價的趨勢?!敖换ツ芰Α薄皼Q策能力”“結(jié)果品質(zhì)”權(quán)重相當(dāng),說明個體決策在問題解決中也起重要作用?!罢J(rèn)知計劃”的權(quán)重最低(0.0521)。三級指標(biāo)中,“知識創(chuàng)造”權(quán)重最高(0.0630),強調(diào)創(chuàng)新和新知識的生成是人智協(xié)同能力的重要體現(xiàn)。三級指標(biāo)與其二級指標(biāo)和一級指標(biāo)權(quán)重之間能夠相互印證,表明指標(biāo)權(quán)重分配合理。

(四)基于模糊綜合評價法的指標(biāo)體系實證研究

1. 模糊評價實證過程

模糊綜合評價法(Fuzzy Comprehensive Evaluation)是對一些邊界不清、不易定量的因素進(jìn)行定量化,從多個因素對被評價事物隸屬等級狀況進(jìn)行綜合性評價的一種方法,人智協(xié)同問題解決能力與該方法適配,其實證過程如下。

建立模糊綜合評價因素集、評語集、權(quán)重集。基于指標(biāo)體系及權(quán)重,設(shè)U1={UA,UB,UC,UD }為一級指標(biāo)因素集,依次可得各二級和三級指標(biāo)因素集為U2={UA1,UA2…UD2 },U3={UA11,UA12…UD23 },設(shè)評語集為V={優(yōu)秀,良好,中等,合格,差},為方便量化處理,四個等級分別賦值為5、4、3、2、1,建立量化評語集V={5,4,3,2,1},并規(guī)定4.5~5為優(yōu),3.5~4.5為良,2.5~3.5為中,1.5~2.5為合格,0~1.5為差。設(shè)權(quán)重集為Wi={a1,a2,a3…},已通過FAHP求得各項指標(biāo)的相對權(quán)重。

單因素模糊評判。選擇了X高校有148人修讀的通識必修課“Python程序設(shè)計”,該課程采用基于生成式人工智能的人智協(xié)同學(xué)習(xí)和問題解決方式,學(xué)習(xí)時長為一學(xué)期。依據(jù)人智協(xié)同問題解決能力指標(biāo)體系和李克特五點計分編制測評量表,在結(jié)課前以問卷星的形式在線發(fā)放問卷,要求以該問卷內(nèi)容結(jié)合人智協(xié)同問題解決實際情況作出評價。剔除答題時間小于1分鐘等無效問卷,共回收有效問卷140份,有效回收率為94.59%。通過SPSS的可靠性分析檢驗量表信效度,總體Cronbach's α系數(shù)為0.787,四個維度的Cronbach's α系數(shù)在0.724~0.718之間,表明問卷信度可接受。量表總體KMO值為0.857,Bartlett's球形檢驗的χ2值為1902.842,自由度為351,其顯著性水平p<0.001,適合作因子分析。采用主成分分析法提取因子,以最大方差法和特征值大于1進(jìn)行旋轉(zhuǎn),逐步刪除交互協(xié)調(diào)能力3道題、認(rèn)知能力2道題、元認(rèn)知能力1道題、問題解決品質(zhì)2道題后,得到與預(yù)設(shè)維度一致的成分矩陣。所有試題的因子載荷都大于0.55,累計因子解釋方差達(dá)到67.437%,量表效度可以接受。最終得到了包含30道題的測評量表。通過對30道試題的得分進(jìn)行統(tǒng)計,得到人智協(xié)同問題解決能力指標(biāo)隸屬度統(tǒng)計表,見表3。

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根據(jù)問卷統(tǒng)計結(jié)果構(gòu)建隸屬度矩陣,用R表示人智協(xié)同問題解決能力的隸屬度矩陣,用Ra、Rb、Rc、Rd表示一級指標(biāo)的隸屬度矩陣,用Ra1、…Rd2表示二級指標(biāo)的隸屬度矩陣,得到二級指標(biāo)的隸屬度集合:

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多因素模糊綜合評判。選用加權(quán)平均算子M(·,⊕)合成權(quán)重向量和隸屬度矩陣集合,獲得模糊綜合評判向量。以“交互能力”為例,其權(quán)重向量Wa1={0.27,0.23,0.21,0.29},評價矩陣為上述Ra1,聯(lián)合Wa1和Ra1可求得模糊綜合評價向量Pa1=Wa1·Ra1=

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(0.10,0.38,0.4101,0.11,0),同理可求得其他二級指標(biāo)的模糊綜合評價向量。然后依據(jù)此方法,根據(jù)計算得到的二級指標(biāo)的綜合評價向量求得一級指標(biāo)的綜合評價向量。最后,基于一級指標(biāo)的綜合評價向量可求得目標(biāo)層(記為H)的模糊綜合評價向量PH=(0.08,0.23,0.38,0.26,0.4)?;诰C合評價向量PH的隸屬度可知,其最大隸屬度為0.38,對應(yīng)評語集中的中等,按照最大隸屬度原則輔以加權(quán)平均原則,可判定被調(diào)查大學(xué)生的人智協(xié)同問題解決能力處于中等水平。通過量化評語集對各指標(biāo)進(jìn)行賦值,得到其評分匯總表,詳見表4。

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2. 結(jié)果分析

由表4可知,一級指標(biāo)評價值的差值較小,“認(rèn)知能力”和“交互協(xié)調(diào)能力”得分最高,“元認(rèn)知能力”得分最低,說明樣本高校大學(xué)生的人智協(xié)同問題解決能力整體良好,其元認(rèn)知能力有待提升。從二級指標(biāo)得分來看,其差值較大,“交互能力”和“認(rèn)知整合”得分最高,“認(rèn)知監(jiān)測”得分最低,其中“協(xié)調(diào)能力”得分低于“交互能力”,“決策能力”得分低于“認(rèn)知整合”,“認(rèn)知監(jiān)測”得分低于“認(rèn)知計劃”和“認(rèn)知調(diào)節(jié)”,“過程品質(zhì)”得分低于“結(jié)果品質(zhì)”,由三級指標(biāo)得分可知,二級指標(biāo)得分差值較大的原因是由于“沖突調(diào)解”“人智適應(yīng)”“提問能力”“認(rèn)知評估”“認(rèn)知反思”“知識創(chuàng)造”等三級指標(biāo)得分低導(dǎo)致的,這一結(jié)果一方面體現(xiàn)了這些能力的重要性,另一方面說明了需要加強該方面的培養(yǎng)。此外,各指標(biāo)得分與權(quán)重分配大致吻合,進(jìn)一步驗證了指標(biāo)體系的合理性。



六、結(jié)論與建議

(一)研究結(jié)論

本研究基于人智協(xié)同問題解決能力的概念框架構(gòu)建了其指標(biāo)體系,通過實證研究,驗證了該指標(biāo)體系的合理性和可操作性,可作為學(xué)習(xí)者人智協(xié)同問題解決能力的測評指標(biāo)。該指標(biāo)體系適用對象是具有一定判斷和使用能力的大學(xué)生,適用于基于生成式人工智能環(huán)境及通過人智協(xié)同開展復(fù)雜問題解決的活動。此外,由于受到樣本數(shù)量的限制,未來還需要進(jìn)行更大范圍的應(yīng)用,以驗證該工具的普適性。

(二)對策建議

基于研究結(jié)果,建議從以下四個方面培養(yǎng)學(xué)生的人智協(xié)同問題解決能力:

1. 通過人智共同進(jìn)化提升人智交互協(xié)調(diào)能力

學(xué)生與智能系統(tǒng)的多元交互、有機協(xié)同和共創(chuàng)共生,要求兩者不斷學(xué)習(xí)和自我進(jìn)化來提升人智交互協(xié)調(diào)能力[33]。一方面,通過自主學(xué)習(xí)以提升認(rèn)知水平。利用智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機制,通過“喂”給智能系統(tǒng)更多的數(shù)據(jù)、不斷優(yōu)化智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)算法、增加學(xué)習(xí)次數(shù)等方式促進(jìn)智能系統(tǒng)的自主學(xué)習(xí),提升智能系統(tǒng)的認(rèn)知水平。學(xué)生需要增加知識儲備并積累實踐經(jīng)驗,提升高階思維能力與提示工程能力。另一方面,通過相互學(xué)習(xí)以提升人智交互協(xié)調(diào)能力。智能系統(tǒng)可以通過在人智協(xié)同過程中對交互數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí),了解學(xué)生的意圖和思維模式,學(xué)生可通過交互深入了解智能系統(tǒng)的核心原理并增強信任度,探索人智協(xié)同規(guī)律,減少人智之間的認(rèn)知沖突,促進(jìn)人智交互協(xié)調(diào)能力的提升。

2. 通過促進(jìn)學(xué)生提問提升認(rèn)知和思維水平

“提問”作為一種有效的溝通方式,能通過問題讓人們開始建立聯(lián)系,而好的問題能直擊對方的靈魂,幫助發(fā)現(xiàn)有價值的想法,同時“提問”也是一種智慧[34]。足見會提問及提出好問題的重要性,因為問題反映了學(xué)生的認(rèn)知和思維水平。然而,在人工智能快速發(fā)展的今天,智能系統(tǒng)可以回答所有問題,但是誰能給智能系統(tǒng)提出好問題呢?因此,在人智協(xié)同問題解決過程中,教師應(yīng)該有意引導(dǎo)或訓(xùn)練學(xué)生向智能系統(tǒng)提問以及提出好問題,以提升學(xué)生的認(rèn)知和思維水平,從而有助于提升人智協(xié)同問題解決的效果。

3.引導(dǎo)學(xué)生開展自我評價和反思以提升元認(rèn)知能力

學(xué)生是重要的自我調(diào)節(jié)來源,所以學(xué)生需要積極參與到評價中,學(xué)生的自我評價過程包含著動機、認(rèn)知和元認(rèn)知的調(diào)節(jié)[35]。另外,自我評價過程包含反思,可以將自我評價看成是學(xué)生反思自己學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的一種活動。自我評價是學(xué)生自我判斷、自我監(jiān)控、學(xué)習(xí)改進(jìn)的一個循環(huán)上升的過程,其中同時發(fā)生著反思和構(gòu)建活動,最終促進(jìn)學(xué)生的元認(rèn)知能力的發(fā)展。因此,在人智協(xié)同問題解決中要提升學(xué)生的元認(rèn)知能力,就需要引導(dǎo)學(xué)生開展自我評價和反思,例如:明確并細(xì)化目標(biāo),鼓勵學(xué)生在人智協(xié)同中對照目標(biāo)進(jìn)行自我評估;在人智協(xié)同問題解決開始之后,減少對學(xué)生的幫助,并引導(dǎo)學(xué)生積極反思及變換策略。

4.將知識創(chuàng)造作為衡量人智協(xié)同問題解決的高階目標(biāo)

知識創(chuàng)造是一個復(fù)雜的高級認(rèn)知過程。生成式人工智能的發(fā)展使得人智協(xié)同知識創(chuàng)造成為可能[36]。雖然生成式人工智能能力驚人,但由于其生成機制有別于人,且存在幻覺、不可解釋性等缺點,知識創(chuàng)造過程中還需要人來把關(guān)或引導(dǎo)。過去問題解決中更多的是強調(diào)個體的知識建構(gòu),由于人智協(xié)同知識創(chuàng)造的實現(xiàn),知識建構(gòu)已轉(zhuǎn)向知識創(chuàng)造。因此,將知識創(chuàng)造作為人智協(xié)同問題解決能力的高階目標(biāo)是合理且有益的,有助于提升人智協(xié)同問題解決的整體效果和水平。

附錄A 人智協(xié)同問題解決能力指標(biāo)體系的構(gòu)建過程與方法.docx

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[作者簡介] 岳彥龍(1994—),男,甘肅會寧人。博士研究生,主要從事人工智能教育應(yīng)用、信息技術(shù)課程與教學(xué)研究。E-mail:yueyl2019@163.com。羅江華為通信作者,E-mail:swusun@swu.edu.cn。


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