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构建认知型AI素养:检测学生与AI协同编程中的认知目标与过程

文章摘要

一项新研究提出“认知型AI素养”(EAIL)框架,通过分析大规模人机协同编程对话数据,发现78.8%的学生与生成式AI交互依赖非掌握导向目标和不可靠的认知策略,仅11.1%的交互表现出高认知参与。

来源arXiv AI作者: Mengqian Wu
构建认知型AI素养:检测学生与AI协同编程中的认知目标与过程
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一项最新预印本研究提出了“认知型AI素养”(Epistemic AI Literacy, EAIL)的概念框架,旨在重新审视学生使用生成式人工智能(GenAI)时的学习过程。该研究特别关注编程场景,因为在此类场景中,学习者必须构建查询、评估和验证AI生成的输出,并调节问题解决策略。研究作者Mengqian Wu于2026年6月30日提交了这篇论文,论文摘要发布在arXiv上(arXiv:2607.00211v1)。

研究背景指出,认知思维在学生学习应用GenAI的过程中扮演核心角色,尤其是在编程环境中,学生需要主动管理自己的认知过程。传统AI素养往往侧重于技术操作技能,而EAIL框架则将AI素养重新定义为一种过程导向的认知现象,它通过跨领域的动态人机交互涌现出来。这一视角强调,AI素养不仅仅是知道如何使用工具,更涉及在交互中设定认知目标、选择可靠认知策略的能力。

为了实证考察这些构念,研究借鉴了AIR框架(认知目标、理想和可靠认知过程)。AIR框架最初用于理解个体在认知活动中如何设定目标、采用何种标准判断可靠性,以及运用哪些过程来达成目标。在本研究中,作者将AIR框架应用于GenAI支持的协同编程活动,探讨认知目标和认知过程如何在这些活动中得以体现,并探索在交互数据中可扩展地操作化这些构念的方法。

研究使用了一个大规模的人机协同编程对话数据集。通过对对话内容进行分析,研究者识别出认知目标的可观察维度,即掌握导向目标(mastery-oriented aims),以及认知过程的可观察维度,包括外包(outsourcing)、寻求解释(explanation seeking)、寻求验证(verification seeking)、提示监控(prompt monitoring)和认知辩护(epistemic justification)。这些维度为量化评估学生在与AI协作时的认知参与程度提供了操作化指标。

分析结果揭示了EAIL的普遍缺失。具体而言,78.8%的学生与GenAI交互依赖于非掌握导向的目标,并采用诸如外包和寻求验证等相对不可靠的认知策略。这意味着大多数学生可能更关注快速获得答案而非理解问题,或者倾向于将认知任务完全交给AI,或者仅仅验证AI输出而未深入探究其合理性。相反,只有11.1%的交互表现出高认知参与,即掌握导向目标与认知辩护等高级认知策略相结合,形成更可靠的认知过程。认知辩护指学生主动为AI生成的结果提供理由或证据,而不仅仅是接受或拒绝。

这一发现对AI教育具有重要意义。它表明,尽管GenAI工具日益普及,但学生并未自然而然地发展出深度的认知参与。教育者需要有针对性地设计教学干预,引导学生设定掌握导向的目标,并采用更可靠的认知策略,如主动寻求解释、监控提示质量以及进行认知辩护。此外,研究提出的可扩展操作化方法为在大规模交互数据中自动检测EAIL提供了可能,有助于未来开发实时反馈系统或学习分析工具。

该论文归类于人工智能(cs.AI)和人机交互(cs.HC)领域,全文可通过arXiv获取。研究强调,EAIL框架将AI素养从技能清单转向动态认知过程,为理解和促进学生在AI辅助学习中的深度学习提供了新视角。

展开要点与分析

文章情报

研究者进阶

要点

  • 研究引入EAIL框架,将AI素养重新定义为动态人机交互中涌现的过程性认知现象。
  • 基于AIR框架,识别出认知目标(掌握导向)和认知过程(外包、寻求解释、寻求验证、提示监控、认知辩护)的可观察维度。
  • 分析显示78.8%的交互依赖非掌握导向目标和外包、验证寻求等不可靠策略,仅11.1%表现出高认知参与。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。