[论文解读] Viability of Robot-supported Flipped Classes in English for Medical Use Reading Comprehension

Amin Rezasoltani, Ehsa Saffari+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2022

E-Learning and COVID-19被引用 8

一句话总结

本研究探讨了在本科层次的医学英语（EMP）阅读理解教学中，机器人辅助翻转课堂的可行性。通过使用自研机器人（Safir），研究对比了商用机器人活动与自动生成机器人活动在16个课时、共444名学生中的表现，发现自动生成的机器人活动在阅读理解与工作场所表现方面显著优于商用活动，提升幅度达+17.6%，学生参与度与角色扮演是关键调节因素。

ABSTRACT

This study delved into the viability of Robot-supported flipped classes in English for Medical Purposes reading comprehension. In a 16-session course, the reading comprehension and then workspace performance of 444 students, with Commercially-Off-The-Shelf and Self-Generated robot flipped classes were compared. The results indicated that the flipped classes brought about a good instructional-learning ambience in postsecondary education for English for Medical Purposes (EMP) reading comprehension and adopting proactive approach for workspace performance. In tandem, the Mixed Effect Model revealed that student participation in the self-generated robot-supported flipped classes yielded a larger effect size (+17.6%) than Commercially-Off-The-Shelf robot-supported flipped classes. Analyses produced five contributing moderators of EMP reading comprehension and workspace performance: reading proficiency, attitude, manner of practicing, as well as student and teacher role.

研究动机与目标

• 评估机器人辅助翻转课堂在本科医学英语（EMP）阅读理解教学中的可行性。
• 比较商用机器人系统与自动生成机器人活动在提升EMP阅读理解与工作场所表现方面的有效性。
• 识别影响机器人辅助翻转学习在医学教育情境中成功的关键调节因素。
• 探讨学生与教师角色、阅读水平、态度及练习方法如何影响EMP学习成果。
• 评估机器人辅助翻转模式在促进医学学生真实、情境化学习环境方面的潜力。

提出的方法

• 设计并制造了一款高1米的人形机器人（Safir），具备10个自由度（DoF），包括移动底座、头部点头动作，以及3D打印的手指与手部运动。
• 为Safir配备树莓派处理器、LCD面部显示、扬声器，并通过软件实现阅读任务中唇部动作与手势与预录音频的同步。
• 实施一项类似托福的30道题阅读测试（Cronbach’s alpha = .79），以评估学生阅读水平，并据此分组。
• 将444名医学专业学生（来自护理、药学、健康信息学、营养科学及医学图书馆学）随机分配至四种条件：商用机器人（n=340）与自动生成机器人（n=104），并进一步划分为个人与集体练习子组。
• 采用64种模板在单一学科与跨学科小组中实施自动生成活动，由教师与学科专家提供指导与监督。
• 收集并分析学生感知、参与度、理解力及工作场所相关任务表现的定性与定量数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 机器人辅助翻转课堂在本科医学英语（EMP）阅读理解中的应用，如何影响学生的阅读理解与工作场所表现？
• RQ2 商用机器人系统与自动生成机器人活动在EMP阅读教学中的相对有效性如何？
• RQ3 哪些因素——如阅读水平、态度、练习方式及学生/教师角色——会调节机器人辅助翻转学习在EMP教学中的成功？
• RQ4 自动生成机器人活动在多大程度上提升了认知参与度、理解力，并促进向真实医疗工作情境的迁移？
• RQ5 学生感知与教师协同教学实践在多大程度上影响机器人辅助翻转模式在医学教育中的采纳与有效性？

主要发现

• 与商用机器人系统相比，自动生成机器人支持的翻转课堂在阅读理解与工作场所表现方面产生了统计上显著的+17.6%效应量提升。
• 自动生成机器人活动组的学生报告了更高的参与度与感知价值，尤其体现在定制化、情境相关学习材料的开发方面。
• 阅读水平、学生态度、练习方式（个人 vs. 小组）、学生与教师角色被确认为影响学习成果的关键调节因素。
• 混合效应模型证实，学生参与自动生成活动所带来的积极影响，强于被动接触商用机器人内容的影响。
• 学生强调教师培训与协同教学在在线及混合教学环境中的重要性，凸显了在机器人工具之外仍需教学支持。
• 自动生成活动增强了视觉化、认知负荷管理与跨学科学习，支持了医学教育中情境化与真实学习模式的发展。