人工智能时代的故事：结合叙事与游戏进行早期人工智能素养教育

文献标题

Once Upon AI Time: Combining Narrative and Games for Early AI Literacy

出版信息

• 主题领域: 通过互动故事书提升6至9岁儿童的早期AI素养。
• 关键词: AI素养、互动故事书、叙事学习、基于游戏的学习、幼儿教育、数字化叙事、AI教育、K-3学习者、创意AI、教育游戏。

背景与问题

• 问题/挑战: 现有的AI素养工具对于K-3学习者来说并不适合其发展阶段，通常需要具备一定的编程基础或以脱离语境的方式呈现抽象概念。针对该年龄段的工具很少将游戏与叙事结合起来。
• 重要性: 随着AI日益影响儿童的生活，早期AI素养对于帮助年轻学习者理解AI的能力、局限性和风险至关重要。适合发展阶段的工具可以促进这一未充分服务群体的参与和理解。
• 动机与相关工作: 之前的研究表明，游戏能够维持参与度，而叙事可以提供情感和概念上的支撑。然而，目前没有针对K-3学习者的工具将这些方法结合起来教授AI概念。本文通过研究叙事在基于游戏的AI素养中的作用来填补这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 开发一系列五本互动数字故事书，将叙事、小游戏和分层AI互动结合起来，向6至9岁的儿童教授AI概念。
• 创新点:
  1. 首次进行大规模家庭部署，比较叙事加游戏与仅游戏的AI素养体验对小学低年级学习者的影响。
  2. 提供证据表明叙事整合能够提升学习效果、知识感知以及情感联系，相较于仅游戏的方式。
  3. 通过连续的叙事情节和易于共情的角色来分层讲解抽象的AI概念。
  4. 学习目标与AI4K12框架对齐，重点关注感知、表示、学习和社会影响。
• 过程与关键技术:
  • 设计互动故事书，包含一个贯穿始终的叙事情节，主角为一个名叫Doodlebot的机器人，它梦想参加“创意营”。
  • 嵌入小游戏，教授AI概念，如编程、模式识别、训练数据和协作创作。
  • 进行为期两周的家庭部署研究，比较两种条件：“Book+”（叙事加游戏）和“Game”（仅游戏）。
  • 通过调查问卷、访谈和定性分析测量参与度、学习效果和知识感知。

结果

• 具体发现:
  • “Book+”组参与者的学习增益显著更高 (β = 0.214, p < 0.001)，机器人知识感知从2.70提升至4.35，AI知识感知从2.37提升至3.75。
  • 两种条件均表现出较高的参与度（平均得分约为4.25/5），但“Book+”组参与者报告的知识感知更高（4.36 vs. 3.70, p < 0.01）。
  • 叙事情境支持更强的AI概念记忆，参与者更频繁地使用AI相关词汇，并将学习目标融入故事细节中。
• 相较基线的优势:
  • “Book+”条件在学习增益（Cohen’s d ≈ 1.07）和知识感知方面优于“Game”条件，同时保持相似的参与度。
  • 对角色和叙事的情感联系增强了动机和概念理解，而这些在“Game”条件中缺失。
• 实验/评估:
  • 参与者: 来自美国的57名儿童（年龄6至9岁），随机分配至“Book+”或“Game”条件。
  • 测量方法: 前后调查问卷、书后调查问卷、访谈及定性编码分析。
  • 评估指标: 参与度（Likert量表）、学习（知识测试）、知识感知（自我报告）及定性主题。
• 局限性与未来工作:
  • 家庭环境和家长参与的差异可能影响结果。
  • 短期研究时长限制了对长期记忆和学习迁移的评估。
  • 未来工作应探索识字能力和个性因素，验证调查问卷测量，并研究长期效果。

总结

本研究表明，将叙事与游戏结合能够提升6至9岁儿童的早期AI素养。“Book+”条件结合贯穿始终的故事情节和互动小游戏，与仅游戏相比显著提升了学习增益、知识感知和情感联系。叙事的分层结构帮助儿童将抽象的AI概念置于具体语境中，而像Doodlebot这样的角色激发了参与度和记忆。这些发现凸显了将叙事与互动游戏结合起来，使AI概念对年轻学习者更具可访问性和意义的潜力，为未来教育技术提供了一个有前景的方向。