科大證AI教師社交互動媲美真人 可促進學生大腦活動同步 提升整體學習效果

人工智能（AI）對教育的衝擊，是持續受關注的議題。香港科技大學研究團隊，針對AI教師對網上學習成效的影響，首次結合神經科學層面的實證，展示當學生於觀看網上教學視像前，不論是與真人還是AI教師進行約8分鐘至10分鐘簡短對話，均能有效促進其大腦活動同步，成功提升整體學習效果。研究說明，即使只是短暫、且由AI教師促成的社交互動，其對學習的正面效果亦能媲美真人教師，對在AI時代下發展可擴展且兼具社交情感內涵的學習環境至關重要。相關研究成果近日已獲選於國際學術期刊《Neuron》發表。 ●香港文匯報記者 史柳藝

科技進步令網上視像教學在全球愈見普及，惟學生上課時的集中力與參與度卻嚴重影響其成效。科大人文社會科學學院院長兼心理學及認知科學講座教授李平領導的團隊，結合神經科學研究，探索如何藉AI提升網上學習效果，並證實引入AI教師事前互動，其成效並不比真人教師遜色。

團隊透過招募57名大學生並隨機分成三組進行實驗：第一組只直接觀看14分鐘視像課程（無互動）；第二組課前與真人教師對話8分鐘至10分鐘；第三組則與外觀及聲音高度接近真人的AI教師進行相同時長對話（學生清楚知悉對方為AI，該系統以GPT-4為基礎，具語音辨識、生成、合成及頭像動畫功能）。三組學生隨後在磁力共振掃描器（MRI）內觀看相同課程，團隊同步記錄其眼動及大腦神經數據，並比較課後學習成績。

研究結果顯示，無論是與真人教師還是AI教師交流過的學生，在隨後觀看視像課程時，其大腦中負責資訊處理、認知資源分配和社交情感反應等區域的神經活動，均呈現更高程度的同步性。

在記憶、理解能力及知識傳遞三個層面上，兩組學生之間皆未觀察到明顯差異。

相較下，未曾在課前與教師進行社交互動的學生則並未出現上述神經活動模式，其學習成效也明顯不如曾進行課前互動的學生。

李平解釋，在是次研究中，真人互動組與AI互動組的學生，其學習過程中展現出相近似的大腦活動模式，「在學習成效上，尤其是在理解較具挑戰性的題目時，兩組學生的表現均明顯優於未進行課前互動的學生。」

親近感及專注程度較低

儘管AI互動帶來的學習成果與真人互動相當，但研究也發現兩者仍存在一些差異。與AI互動的學生，其感知的社交親近感較低，在聽課過程中視線專注程度也較低，但並未影響他們的學習效果。

結果亦說明，AI無須完美複製真人互動，亦能發揮良好教學效果；只要具備足夠的社會情感回應能力，並結合其在知識檢索與個人化學習方面的運算優勢，已足以有效支援學生學習。

團隊在研究中亦嶄新地提出「眼—腦—行為」對應關係，揭示了眼球運動、大腦活動與學習成效之間，存在着多階段、互為影響的層級，為進一步深入了解有關學習的神經路徑帶來啟示。

論文第一作者、科大博士後研究員彭穎瀅表示，研究揭示了認知歷程與大腦運作之間的雙向作用機制，「當學生將專注力集中在相同的學習內容上時，其大腦神經活動同步性會隨之提高，而這種同步的大腦活動又會進一步促進專注力資源分配的一致性。兩者相互強化，共同支撐學習歷程的有效運作。」