九州大学 山田研究室

中等教育中的自我调节学习过程——基于追踪数据的网络分析(ENA)可视化

2025年12月22日

大家好。我来介绍一下在最近的英语文献研讨会上阅读的一篇论文。

论文名称:Self-regulated Learning Processes in Secondary Education: A Network Analysis of Trace-based Measures
作者:Yixin Cheng, Rui Guan, Tongguang Li, Mladen Raković, Xinyu Li, Yizhou Fan, Flora Jin, Yi-Shan Tsai, Dragan Gašević, Zachari Swiecki
发表年份:2025年(LAK 2025, ACM)
DOI:10.1145/3706468.3706502

1. 引言与理论背景
自我调节学习(SRL)被定义为“包含认知、元认知、动机、情感和行为的循环且主动的过程”(Zimmerman & Schunk, 2011)。本文指出,SRL对于中等教育(Secondary Education; SE)阶段的学业成绩和个人发展至关重要。文中还提到,中等教育阶段的学习者可能缺乏有效管理学习并为向高等教育(Higher Education; HE)过渡做好准备的知识与技能。
在解释SRL的框架方面,包含预见、执行和反思阶段的宏观循环模型已被广泛使用。然而,传统测量方法多依赖于自我报告问卷或有声思维协议,这些方法被指出存在可能诱导学习过程、意识化受限以及回忆不完整等问题。针对这些课题,本文提出了利用追踪数据的可能性。基于Bannert(2007)的框架,将SRL细分为认知、元认知和动机过程,并从计算机辅助学习环境的记录中获取关于SRL行为的洞察,被认为是一种有效的方法。

2. 先行研究与研究课题
本文指出,尽管利用追踪数据的SRL研究在理论和技术层面取得了进展,但缺乏在中等教育背景下系统测量SRL过程的研究,这是一个研究空白。此外,许多将SRL与成绩关联的追踪数据研究多以高等教育为对象,未必适用于中等教育(中学生与大学生在认知和元认知策略上可能存在差异)。因此,本文旨在测量学习者在使用数字写作平台进行写作任务时的SRL过程,并比较高分者与低分者之间的差异,以及中等教育与高等教育之间的差异。研究问题如下:
• RQ1:在中等教育中,哪些SRL过程是普遍的,高分者与低分者之间有何差异?
• RQ2:在高等教育中,哪些SRL过程是普遍的,高分者与低分者之间有何差异?
• RQ3:教育背景(SE vs HE)之间的SRL过程有何差异?

3. 研究方法
3.1 实验设计与参与者

本文采用了比较两项研究(2023年实施)的设计,这两项研究均使用名为“FLoRA”的写作平台进行相同任务。SE组为澳大利亚两所中学的66名学生(12-15岁,平均13.44岁),任务时间缩短至45分钟,阅读材料和评分标准也进行了简化。HE组为中国某公立大学的59名学生(平均22.63岁),任务时间为120分钟。
追踪数据规模庞大,SE组共记录了547,812个事件(平均每个会话8,300个事件),HE组共记录了1,329,882个事件(平均每个会话22,540个事件)。

3.2 SRL过程建模与ENA
SRL过程的编码基于Bannert(2007)的SRL框架,通过结合理论驱动和数据驱动的迭代方法进行标注(7个SRL代码:Monitoring, Evaluation等)。
本文采用了名为认知网络分析(Epistemic Network Analysis, ENA)的方法。ENA是一种分析方法,用于测量数据中特定概念(代码)如何共现(在同一语境中同时出现),并将这些关联模式可视化为网络模型。节点对应代码,边表示代码的共现频率。
在ENA设置方面,每位参与者被表示为一个独立的网络,所有模型的窗口大小均设为50个事件。ENA分数的比较采用了控制协变量(如前测水平)的回归分析(M1, M2, M3)。

4. 结果(基于ENA的SRL过程)
4.1 RQ1:中等教育(SE)

报告显示,SE的整体趋势是在Orientation、Re.Reading和Elaboration.Organisation之间存在强连接。值得注意的是,在SE条件下,Evaluation(自我评价)代码在数据中从未出现,也不存在连接。在成绩差异方面,统计上存在显著差异,高分者在Re.Reading和Elaboration.Organisation之间的连接更强,暗示他们倾向于通过重读材料并结合精细化加工,将新知识进行整合。另一方面,低分者在Orientation和Elaboration.Organisation之间的连接更强,暗示他们依赖任务说明和评分标准作为写作指南。

4.2 RQ2:高等教育(HE)
在HE中,First.Reading、Re.Reading、Elaboration.Organisation和Monitoring之间存在强连接,表明与SE相比,其SRL策略集更丰富多样。成绩差异在统计上也显著,高分者在First.Reading和Monitoring之间的连接更强,报告显示他们在初次阅读时就积极检查理解情况,采取了更具策略性的方法。低分者在Re.Reading与Evaluation/Monitoring/Elaboration.Organisation之间表现出更强的关联,暗示他们在初次阅读时存在理解困难,需要反复确认内容。

4.3 RQ3:教育阶段间(SE vs HE)
在教育阶段的比较中,HE学习者更深入地参与了包含Monitoring和Evaluation的过程,表现出更强的元认知意识和自我调节能力。相比之下,SE学习者在Orientation和Elaboration.Organisation之间的连接更强,暗示他们依赖于理解任务说明和评分标准并将其作为写作指南。此外,这些结果也与元认知技能随年龄增长和教育环境复杂化而不断完善的观点相一致。

5. 讨论、结论与教育启示
本文将SE中完全缺失Evaluation过程视为一个重要的启示。基于自我评价是SRL的重要组成部分且与学习成果呈正相关的先行研究,文中论证了SE阶段可能存在潜在的差距。此外,由于即使提供了评分标准也未能如预期般促进自我评价,文中提出未来的研究应考虑设计比评分标准更有效的工具,如脚本(支架式提问)。
测量方法方面也具有启示意义。基于追踪数据的研究结果与使用有声思维协议的先行研究(报告称“高分者与低分者在一般元认知技能上无显著差异”)形成对比,揭示了显著差异。追踪数据被定位为一种更客观、连续的测量方式,能够识别出自我报告或有声思维难以捕捉的元认知策略参与过程中的细微差别。基于此,强调了为SE学习者设计促进Monitoring和Evaluation的支架工具及教师培训计划的必要性。

6. 研究局限
本研究存在以下四点局限:
1. SE(45分钟)和HE(120分钟)的任务时间不同,使得教育阶段差异的比较(RQ3)变得复杂。
2. 侧重于组间比较,可能忽略了与SRL自我调节性质相关的个体差异。
3. 从SE到HE的过渡是剧烈变化还是发展过程尚不明确。
4. SE背景下的类似先行研究匮乏,限制了比较和语境化分析。

7. 感想
以下是阅读论文后的感想。
选择这篇论文的原因是,我计划在未来的研究中引入ENA,并希望对应用ENA研究SRL的先行文献进行梳理。本文通过分析大规模追踪日志,提取出了有声思维协议等方法难以捕捉的学习过程中细微的元认知行为差异,让我再次认识到数据驱动方法的有效性。
另一方面,中等教育与高等教育在任务时间上存在45分钟与120分钟的巨大差异,这极有可能影响SRL过程的比较,我认为在解读结果时需要保持谨慎。此外,虽然ENA在可视化SRL过程的共现模式方面非常有效,但它无法处理学习者阅读了哪些材料、如何阅读以及如何将信息整合到文章中等质性层面。因此,我认为结合以下分析的方法将更为有效:
・对英语作文内容进行分析,以明确引用和整合了哪些材料信息。
・对修改历史进行分析,以把握监控或自我评价等学习行为实际上导致了怎样的修改。
通过结合这些方法,我认为除了对共现网络的结构性理解外,还能更详细地分析学习者进行认知和元认知判断的依据。今后,我希望将这种多维度的分析方法应用到自己的研究中。

文责: 田中 早代

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