[论文解读] Harnessing Large Language Models to Enhance Self-Regulated Learning via Formative Feedback
本文介绍 LEAP,一种开放获取平台,使用大型语言模型提供基于理论的形成性反馈以支持自我调节学习,提示设计围绕 SRL 原则及认知激活活动。
Effectively supporting students in mastering all facets of self-regulated learning is a central aim of teachers and educational researchers. Prior research could demonstrate that formative feedback is an effective way to support students during self-regulated learning (SRL). However, for formative feedback to be effective, it needs to be tailored to the learners, requiring information about their learning progress. In this work, we introduce LEAP, a novel platform that utilizes advanced large language models (LLMs), such as ChatGPT, to provide formative feedback to students. LEAP empowers teachers with the ability to effectively pre-prompt and assign tasks to the LLM, thereby stimulating students' cognitive and metacognitive processes and promoting self-regulated learning. We demonstrate that a systematic prompt design based on theoretical principles can provide a wide range of types of scaffolds to students, including sense-making, elaboration, self-explanation, partial task-solution scaffolds, as well as metacognitive and motivational scaffolds. In this way, we emphasize the critical importance of synchronizing educational technological advances with empirical research and theoretical frameworks.
研究动机与目标
- 通过定制化形成性反馈来激发并促进有效的自我调节学习(SRL)。
- 展示系统化提示设计如何促进认知、元认知和动机支架。
- 提供一个对教师友好的工具,在控制输出质量的同时减少编程需求。
提出的方法
- 介绍 LEAP,一个基于网络的平台,用于为 LLMs 创建提示和任务。
- 描述基于 SRL 与形成性反馈理论的三部分提示设计(Condition、Consequence、Refinement)。
- 解释实现细节:Flask 后端、MariaDB 数据库,以及使用 OpenAI ChatGPT API。
- 演示生成认知激活性反馈(sense-making、elaboration、self-explanation)以及元认知/动机支架的提示。
- 展示教师如何为学生反馈选择复杂度等级(low、middle、high)。
- 讨论实现受控任务创建、匿名分发给学生以及用于研究的数据记录的架构。

实验结果
研究问题
- RQ1如何提示 LLMs 以提供支持认知、元认知和动机的形成性反馈用于 SRL?
- RQ2通过预定义提示,面向教师的平台能否可靠地产生多样的支架(sense-making、elaboration、self-explanation、partial task solution、元认知与动机提示)?
- RQ3结构化提示在降低幻觉与偏见、同时提升 SRL 任务学习成果中的作用是什么?
主要发现
- 系统性、基于理论的三部分提示设计使 LLMs 能够提供多样的认知支架,而不向学生暴露提示细节。
- 更复杂的提示往往会带来更丰富的反馈,尤其是在高级的 ChatGPT 版本中。
- LEAP 使教师能够进行预提示并分配任务,在促进 SRL 的同时减少学生的提示撰写需求。
- 该平台在 SRL 维度(认知、元认知、动机)上提供实时、个性化的形成性反馈。
- LEAP 的架构允许受控、隐私保护的任务分发及研究用的互动数据收集。

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