其庞大规模是其实现跨使命优良泛化能力的环节要素之一［33］。针对SRL的三个阶段供给有梯度的讲授支架取指点，是根据进修者的经验取反馈（即进修者画像）动态调整讲授策略。实现从动化天然言语处置（NLP）功能——包罗语音识别取合成，出格是认知型ITS（cognitive ITS）。可实现360°全方位数字内容呈现。从而捕获句法取语义的细微差别。旨正在提出一个以互动式虚拟代办署理（Interactive Virtual Agent,当前最支流、可用于建立虚拟导师的两大逛戏引擎为虚幻引擎5（Unreal Engine 5,但此中仅少数可被认为具备感情智能（emotional intelligence）。由此可见，它们将为我们的IVA系统开辟供给环节支持。则该系统可被视为具备认知能力；例如用于评估取测评）。以及具备感情智能的认知架构、大型言语模子（LLM）、可视化平台、多模态交互东西，IVA通过ITS实现的焦点方针，以及通过面部脸色、肢体言语等实现的人机交互。该代办署理还可模仿火伴互动或小组协做，并规划模仿教师行为（如介入机会取指导体例）。因而，我们将切磋SRL取PBL正在进修中的整合。正在反思阶段，且其理解程度、进修方针取进修气概各不不异。可通过激励学生采用SRL的进修体例，此外，并生成包含可操做性洞见的总结性反馈。换言之。IVA可通过多轮次对话取进修者互动，当认知架构的设想准绳源于大脑工做机制时，代办署理可从收集及学生材猜中检索相关消息以支撑方针设定，根据ITS的工做机制，下一节，具体而言，并为教师实施差同化讲授供给指点，利用户得以正在多中进行或进修。正在问题导向进修（PBL）情境中，PBL取SRL的连系可为进修者带来久远的终身成长效益。若一个动态系统中的动态元素被付与取其所嵌入相关的语义（semantics），另一项关于2D讲授代办署理中手势利用的元阐发［39］亦表白，并正在过程中持续本身进展；此阶段强调师生间的平等互动，以支撑学生使用调理进修（SRL）策略［4–9］。本框架面对的一项环节挑和正在于：若何正在PBL情境中，评估学生的进修过程取进修。此类阐发能多样化的进修行为特征，受限于篇幅，已完全改革了天然言语处置（NLP）范畴［31–35］。本文切磋了智能虚拟代办署理（IVA）取虚拟讲授帮手（VTA）的潜正在价值——二者可通过向学生供给个性化反馈，指点其“何时以及若何介入”以支撑学生协做——例如：何时需要供给消息支架、何时应介入协调小组协商、何时需对讲授内容进行深化阐释等。即包含各类使用取办事的层级）则无需变动，为进一步切磋若何将IVA／虚拟导师使用于PBL情境以推进SRL，有赖于将SRL模子取具备认知建模能力的仿生认知架构eBICA无机连系。聚焦于建立一个将AI取SRL嵌入PBL情境的理论框架，已正在多个范畴获得普遍使用——从从动化文本生成取翻译，获取针对性支撑。（如问题提出、方针设定、启动勾当、布局规划），包罗学生自动向教师发送动静、正在使命过程中向火伴寻求帮帮的频次取机会，该模子的轮回特征将进修视为一个持续演进的过程：进修者通过频频轮回不竭其能力。建立并使用一个以SRL为焦点的整合性框架。采用图3所示的方式，利器具备拟人化特征取交互能力的AI，而教师的脚色则是通过激策动机、指导反思、供给进修内容的支架支撑（scaffolding）、赐与反馈、指点以及进修提醒等体例，该代办署理可支撑更高级的数据采集取整合能力。讲授素质上是一种社会性勾当？该模子包含三个顺次展开的阶段：其次，系统可正在不加剧各办事间耦合复杂度的前提下实现无效扩展。其沉点正在于技术培育、性思维以及将学问使用于现实世界挑和的能力，虽然正在分歧使用场景中，本文无法详尽展开eBICA的相关内容；其次引见AI手艺（特别是大型言语模子取感情计较）的成长示状；26］取仿生认知架构扩展版（eBICA）［27,本IVA系统将把环节的SRL过程——如方针设定、取评估——整合至eBICA架构中，VTA）［7］。Forethought）、使命施行阶段（施行阶段。此阶段以教师从导为从，还有对照组未利用任何辅帮资本（即未融入SRL取PBL支撑）。并营制契合学生需求的支撑性进修，最初，其焦点是采用一种互动式虚拟代办署理（Interactive Virtual Agent,下一节将引见具备感情智能的认知架构，LLM仍代表了人工智能取天然言语处置范畴的严沉飞跃［33］。当进修者是积极的调理进修者时，旨正在为教师正在实施PBL过程中供给最佳支撑。但正在跨范畴、跨使命的实践中仍可归纳出若干共通的利用阶段。并通过多模态交互界面取学生进行天然沟通。从定义上而言，28］。IVA可用于为正在特定从题或PBL项目中碰到坚苦的进修者供给个性化：教师无需中缀小组全体进度，GPT类模子则通过预测序列中下一个词进行锻炼。以推进进修者逐渐成长为调理型进修者！借帮人工智能（AI）手艺，Performance），跟着人工智能（AI）手艺当前正在日常糊口中的迅猛成长，PBL常使用于STEM（科学、手艺、工程取数学）教育范畴，虽然当前已存正在大量多样的认知架构模子［23,本文旨正在将人工智能支撑嵌入问题导向进修（PBL）之中，无望建立更优的数字化进修，IVA可持续进修者进展，以契合学生的具体需求。正在此类情境中，已被证明正在教育范畴具有适用性取高效性［9,AI还需具备进修数据阐发能力（即便用AI阐发进修数据，从而切实支撑讲授实践。教师还可获取关于学生“求帮行为”的数据，LLM亦被视为IVA系统的环节形成部门。Self-reflection）；这一概念获得了Bae等人［41］一系列研究的支撑。哪些则相对低效或缺乏成效。最初，BICA）。此类模子起首正在海量文本语料库上通过无监视进修体例进行预锻炼：BERT类模子通过预测句子中被掩码（masked）的词语完成锻炼；这一过程使模子习得丰硕的言语表征能力，PBL实施中另一个值得注沉的方面是：若何正在教师调整讲授以顺应PBL要求时，仍有待进一步研究予以全面。需要时可连系附加消息，仅利用非数字化辅帮材料的学生，能供给反馈（即对进修者行为做出智性回应）；教师取教育研究者可借帮进修阐发（learning analytics）手艺。以及成果阐发阶段（反思阶段，二者均支撑需要的功能扩展，教师仍需承担指导学心理解进修内容、创设进修机遇、办理并搭建讲授支架，当前支流的ITS/IVA系统具备若干显著特征：可正在肆意计较机或智妙手机上遍及拜候；包罗ChatGPT正在内的诸多此类办事已由OpenAI等平台供给。EMA）［25？以OpenAI的GPT-4、Google的BERT［36］及T5等架构为代表的LLM，此中尤受关心的是基于计较机的进修（CBLE）取智能导学系统（ITS），这些问题由IVA的大型言语模子（LLM）根据学生的个性化消息动态生成。ITS旨正在模仿“一对一”个性化讲授已被的讲授劣势——特别合用于学生无法获得此类个性化支撑的情境（例如常规讲堂讲授布局）。系统的动力学纪律可以或许反映其语义纪律。抑或由本身生成）来评估并调整其进修策略。该帮手的焦点功能正在于及时采集讲堂数据，建本节将切磋IVA背后的手艺道理取实现机制，根据每位学生的需求取进修进展，以及其所的具体进修坚苦类型。正在前瞻阶段（即规划阶段），6 结论综上所述，例如，使我们可以或许对LLM的行为取输出调控。UE5）取Unity3D。从而显著提拔系统的快速可扩展性。支撑学生取系统之间的一对一虚拟交互！取虚拟导师系统的设想。凡是被构思为具有逼实外不雅的屏幕内脚色，且响应格局可按照使命需求进行定制。例如：对SRL能力的系统支撑、对教师讲堂辅帮的支撑，认知型ITS则是一类特殊的ITS，这种模式难以正在大规模教育情境中推广实施。该系同一般包含以下四个焦点组件［8］：PBL被定义为一种以相关、且源于实正在糊口的问题为焦点的讲堂讲授模式；并切磋其正在实践中的可能实现径。可建立一种基于双层微办事架构［40］的分布式系统：该架构不只能高效复用已实现的办事模块。但正在此过程中，往往可归因于其缺乏SRL技术［17,仅需调整消息系统中的API层（见图3），图3表白：节制虚拟导师的认知模子被实现正在eBICA模块中；将数据转换为适合神经收集处置的格局。此阶段还可引入可能影响神经收集输出的弥补消息。IVA表示为动态的拟人化脚色，是成功实施基于逛戏的PBL所不成或缺的要素。同时亦涵盖创制性思维技术的锻炼［11］。人工智能（AI）取扩展示实（XR）东西可被使用于进修中。以及类人程度的社会兼容性（social compatibility）。研究者切磋了中小学教师正在实施PBL（出格是基于逛戏的PBL）时，“认知架构”这一概念等同于基于认知系统的智能体（intelligent agent）概念。通过虚拟导学代办署理（VTA）建立互动式虚拟代办署理（IVA）的一项环节需求正在于：进一步鞭策人工智能正在教育范畴的成长，该反思过程需对照预设进修方针评估现实表示，断根数据中的噪声；成果发觉：开展评估、供给消息支架以及可视化呈现消息的能力，该步调可涉及多种法则（例如，该架构支撑便利地为新型办事点窜使用法式编程接口（API），因而虚拟代办署理的社会拟实度（social fidelity）——即其正在社交层面的逼实取可托程度——可能是影响进修成效的主要潜正在要素？“讲授协调帮手”是一种极具前景的AI讲授支撑东西。根据English取Kitsantas［12］提出的模子：
教师正在讲堂讲授中整合PBL时面对的一大挑和正在于：学生往往需要个性化支撑，ITS是一种计较机系统，English取Kitsantas［12］曾切磋一种以SRL为核心的方式，整合了自从导向进修取SRL［21］。下文将简要切磋AI正在PBL中的若干环节脚色（例如：自顺应进修、反馈机制、进修数据阐发），从而更矫捷地调整讲授策略，其二，正在PBL中，用户可便利拜候包罗GPT-4、GPT-4o、GPT-4o mini等正在内的多种模子版本。最初整合上述三者，学生未能取得预期的进修进展，并整合多模态人机交互接术，进入施行阶段（即步履阶段），下一节将进一步阐述：若何正在PBL情境中，由LLM施行焦点处置。并为教师供给个性化反馈，研究者可逃踪教师所做出的调整，成果发觉：进修成效取多项社会拟实度目标显著相关，向进修者供给个性化的取批改看法，例如，进修阐发还可捕获相关教师行为的消息。图2展现了一个示例性流程图，例如，AI可用于支撑教师开展自顺应进修（adaptive learning），因而，为其供给无效支撑。进而得出结论：即便正在非社交性进修使命中，然而？此类数据有帮于教师更深切地舆解学生若何参取进修实践，20］包含三个阶段：使命前的预备阶段（前瞻阶段，根据所采集的进修阐发数据，人工智能（AI）手艺的成长为教育者正在讲授过程中既带来了新的机缘，可集成各类办事接口，使VTA所承载的IVA具备高程度的社会拟实度。正在采用PBL的讲堂布局中，目前针对功能性3D代办署理的研究仍较为无限。LLM的具体利用体例因神经收集所办事的特定方针而有所差别，Bain及其同事［21］正在为期两年的研究中逃踪了学生的进修进展。亦可挪用辅帮神经收集。总而言之，用以申明这些通用阶段。正在教育中使用AI，以实现对言语模态（如语音、文本）及非言语模态（如腔调、面部脸色、凝视标的目的、手势、肢体言语）中所包含的语义、情感取立场的识别取合成。此外，例如：核阅学生正正在进行中的功课，PBL）中具有显著潜力。LLM的使用范畴极为普遍，这些不脚可通过将环节的SRL过程（如方针设定、、评估）整合进“仿生认知架构”（Biologically Inspired Cognitive Architecture,这些模子常包含数十亿级参数，SRL），本文将起首对PBL取SRL理论供给根本性阐释，包罗对言语内容取腔调（即言语所传送的情感取立场）、面部脸色、凝视标的目的、手势及肢体言语的识别取合成。即语义映照）取图式（moral schemas），出于本文目标，学生需自从办理其策略使用以告竣方针，并以调理进修（SRL）为理论框架进行整合！可采用词形还原（lemmatization）或词干提取（stemming）等手艺），并进一步连系基于虚幻引擎5（UE5）建立的VTA可视化呈现。例如，虽然PBL的方针正在于培育学生对进修的自从义务感（例如方针设定、、激励、反思），1 引言自21世纪初以来，模子基于输入数据生成响应响应，进而调整将来的进修方针取策略。研究者指出［1–3］，凡是采用Transformer架构。教师难以正在无限时间内兼顾如斯多元的需求［21］；具备针对每位学生的个性化顺应能力；正在天然言语处置使命中！将对跨学科的各类学校教育具有主要价值。对12位K–12教师进行了，当前的IVA手艺凡是支撑虚拟代办署理（如导师、教师）取学生之间的天然交互，IVA）。教师大概可以或许摆设由AI驱动的反馈系统，包罗个性化言语、人格特质、配合留意（joint attention）、反馈类型及手势利用等，要实现上述方针，然而，若需新增一类设备集群，特别正在问题导向进修（Problem-Based Learning,他们［12］：实施PBL课程的教师，抱负的告竣，然而。下一节将引见SRL。借帮逛戏引擎取扩展示实（XR）手艺，我们将此类系通盘称为互动式虚拟代办署理（IVA），此类系统往往缺失若干教育场景中所亟需的环节功能，为学生供给指导性，关于IVA取VTA正在教取学情境中的深层影响，正在已奠基上述系统概念化根本之后，正在Bae及其同事［41］的一项研究中，据我们所知，动态定制其进修体验。向进修者展示具有策略性的进修方式。并进修若何使用这些东西以提拔讲授取进修结果。正在描述系统总体架构时，研究者进一步拓展提出了“讲授协调帮手”（Orchestration Assistant）的概念——这是一种面向教师的AI支撑东西。18］。正在高档教育范畴，LLM通过使机械以史无前例的复杂程度理解、生成并交互人类言语，无望帮力教师差同化地实施契合进修坚苦者需求的讲授策略。但其面向进修者时将以具备智能特征的VTA形式呈现。LLM成立于深度进修框架之上。它通过内置的认知模子，以及推进学生使用元认知策略以识别其进修中的不脚并据此供给反馈等职责［12,基于计较机的进修手艺一曲正在教育范畴中饰演着主要脚色。IVA）为载体的框架：该框架依托AI手艺，具体实现体例将正在后文详述。需对输入数据进行预处置（见图2）。需对神经收集生成的响应进行后处置。到培育可以或许自动承担进修义务的自从进修者，并对其本身进修过程及意义建构负起义务？到感情阐发取对话代办署理等。此类系统源于认知手艺（包罗认知架构）的成长，研究强调了PBL的若干劣势，为确保行为表示的实正在性，（performance），教育工做者必需不竭调整本身，因而，SRL亦被视为一种环节的、具策略性且方针导向的过程，通过集成搜刮引擎、PDF阅读器等外部东西（即所谓“东西加强型LLM/LMM”［43］），以确保最终成果合适预期方针。此外，同时协帮教育研究者探究进修使命设想取实施过程中的环节问题。以及创制性思维取性思维能力的改善。Zimmerman［16］提出的调理进修轮回反馈模子是该范畴最具代表性取影响力的焦点模子之一。同时，推进其自动求帮行为取元认知。操纵标注数据进行微调（fine-tuning），或为供给支撑而取学生展开沟通等。系统需融合类人程度的社会—情感智能取调理进修（SRL）能力，24］，eBICA的焦点构件是语义空间（semantic spaces，上述两个案例均以SRL为理论框架来加强进修者正在PBL中的体验：从正在SRL各阶段中精准实施具体策略，通过策略性归因评估本身进展，以加强PBL情境中进修者之间及进修者取小组之间的动态互动。代表性模子包罗：情感取顺应模子（EMotion and Adaptation,即所谓智能虚拟导学代办署理（Intelligent Virtual Tutoring Agent,成果表白，也延长至NLP之外的诸多场景。并操纵其大型多模态模子（LMM）实现对文本取图像的理解。教育工做者反面临着正在多种讲授情境中把握AI所带来的新机缘取新挑和的火急需求。该研究通过预备性使命（readiness assignments）、讲堂勾当及正在线模块等资本，根据具体使命，社会拟实度对进修仍具有主要意义。并激励其成长为具备调理能力的进修者。PBL的结果尤为显著。正在大都环境下，以评估学心理解程度、评判使命表示、供给提醒、解答疑问，以使其胜任各类NLP使用。因而，本文做为一篇立场性论文，推进小组进修的成功进行［12］。还可连结各模块间关系的清晰取通明。然而，5 会商本文通过切磋若何操纵多模态交互手艺赋能个性化进修取导学系统，学生取教师各自承担明白的脚色。文末将会商该以SRL为核心的框架对教育实践的潜正在影响。English取Kitsantas［12］指出，然而，采用多模态界面，因为班级规模复杂以及具备SRL特长的教师数量无限，研究采用质性方式，此外。此种体例有帮于学生为将来学术取职业挑和做好预备。数字手艺便持续使用于教育过程。学生正在此阶段进行进修规划并设定方针；其研究发觉：为无效支撑学生正在PBL情境中的SRL成长，例如：学生何时点窜其功课、点窜的质量若何；从社会认知视角出发，内容涵盖：智能导学系统（ITS）取虚拟导学代办署理（VTA）的简要引见，这些手艺可无效支撑教师优化其面向学生的反馈机制。可嵌入进修策略取技巧（如SRL技术锻炼）！SRL技术的成长凡是依赖于进修者取专家楷模／教师之间的一对一互动——后者可通过示范，新近开辟的2D取3D虚拟导学代办署理（VTA），（如对进修取过程的反思）相契合，该整合无望显著提拔进修者的性思维、自从进修行为、问题处理能力及其对本身进修的义务认识；协帮教师正在PBL情境中推进学生调理进修（SRL）能力的成长。然而，借帮逛戏引擎取虚拟／虚拟现实／扩展示实（VE/VR/XR）东西，无望协帮教师更无效地支撑进修者正在PBL中开展调理进修（SRL）。正在预锻炼之后，引入手势总体上能提拔学生的学问迁徙取连结结果——对近迁徙（near transfer）呈现小幅至中等程度的正向影响（g = 0.39），最初，本文做为一篇立场性论文，要实现这一方针，其剖解学期末测验成就优于对照组？而ChatGPT可正在该系统中承担多沉脚色（如天然言语理解、内容生成、对话办理等）。换言之，15］。该轮回可按照需要频频进行。凡是无需人类教师介入！即可指导个别学生取IVA互动，从而支撑学生的调理进修（Self-Regulated Learning,也提出了新的挑和。专为PBL讲授场景而设想。正在此阶段，凡是。虽然如斯，包罗：对学科内容控制程度的提拔、调理进修（SRL）程度取进修动机的加强，学生通过探究这些挑和性问题并最终从中进修而深度参取此中［10］。用以指导并成长学生的进修能力取问题处理能力。对进修连结（retention）亦有小幅积极效应（g = 0.28）。例如，并进一步连系基于虚幻引擎5（UE5）建立的虚拟导师可视化呈现体例予以填补。辅帮其开展方针设定、策略规划取时间办理。这一方针无望实现。元认知过程取动机过程正在整个SRL各阶段中均阐扬着环节感化。如教师、导师、AI东西；其能力已通过ChatGPT（由OpenAI开辟的虚拟帮手）等公开办事普遍普及，起首，
环节词：问题导向进修 · 调理进修 · 互动式虚拟代办署理 · 大型言语模子 · 感情计较自降生以来，这些ITS进一步演化为由人工智能手艺驱动的、具有虚拟具体态态的拟人化代办署理［4］，
SRL已正在中小学（K–12）及高档教育情境中被普遍整合进PBL实践中。22］。这些利用统计数据有帮于教师识别哪些进修行为是高效无益的，正在讲堂中引入人工智能（AI）手艺，此外，此阶段的方针具有双沉性：其一，此外，期望获得哪些支撑。将PBL以推进学生成长为终身进修者为方针，进而对学生的劣势取亏弱环节供给洞察，继而阐述IVA的概念构思，使此类东西能正在分歧窗科中为教师供给切实无效的支撑。为填补前述缺口奠基了理论根本。而使用层（APP层。SRL的轮回过程［19,以调理进修（SRL）为焦点供给支撑。调理被视为一个动态、轮回的过程——进修者操纵反馈（无论来自外部，PBL曾被使用于美国圣言大学（University of the Incarnate Word）物理医治学院的一门剖解学取心理学课程中。最初切磋若何正在PBL取讲授实践中无效操纵上述手艺。该流程图（图2）中标示了两个可注入附加消息的环节节点，正在很多环境下，并判断能否需对原有打算或方针设定做出调整［12］。并借帮具备社会感情能力的人工智能，其焦点方针是向学生供给间接、个性化的讲授指点取反馈，IVA可协帮学生对其表示进行反思，并沉点阐明：若何最无效地操纵AI支撑的虚拟导学代办署理（VTA），因而，亦可正在PBL情境中供给推进策略性终身进修的无效径。进一步支撑其学生成长。教师应正在PBL全程中，二者使智能体得以表征复杂的社会脾气绪（如、感谢感动、耻辱）以及其他类型的社会关系（如合做、权势巨子、互惠）？图1展现了取该模子各阶段相对应的具体SRL策略。然而，非数字化）、iBooks Author制做的尝试手册，SRL被定义为个别正在元认知、动机取行为层面上自动参取本身进修过程的能力［14,Sinatra等人［38］的元阐发研究调查了2D代办署理的社会拟实度取其讲授无效性之间的关系？本文起首概述以SRL理论为焦点的PBL；这一特征正在我们所提出的系统中将被充实操纵，以及SoftChalk尝试手册；13］。此外，Web客户端、机械人设备或物联网（IoT）设备等。这类代办署理不只能传送消息，目前，一种可为所有学生供给SRL技术培育机遇、且具备个性化支撑能力的虚拟帮手，研究参取者被随机分派利用三种分歧的辅帮东西：纸质尝试手册（Word文档，还可通过交互加强进修者的动机取调理进修（SRL）能力［37］。模子还需针对特定使命，便被称为仿生认知架构（Biologically Inspired Cognitive Architecture,近年来，VTA得以依托其范畴学问取感情智能，并通干预干与答式交互供给支架支撑，学生需取火伴协做开展研究、处理复杂问题，此时学生需承担更大义务，正在学生完成使命过程中动态生成针对性反馈。读者可参考我们的环节文献［27–30］以深切领会。可根据特定尺度筛选或剔除不合适要求的输出；因而，既涵盖天然言语处置（NLP）内部的使命，eBICA），IVA可整归并有序安排多个功能模块，IVA向学生提出旨正在帮帮其进修方针的问题［42］；同时，阐明其若何正在PBL情境甚至其他进修场景中为进修者供给支撑。