《British Journal of Educational Psychology》：Unravelling dynamic trajectories of epistemic emotions in a technology-enhanced problem-solving task: A multimodal data approach
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背景
学者们已经就认知性情绪（epistemic emotions）在问题解决过程中的重要作用及其动态特征形成共识；然而，鲜有研究提供经验证据以揭示这些情绪的时间推进过程。
目的
本研究利用多模态数据——自我报告与生理传感器——考察一种焦点认知性情绪在不
背景
学者们已经就认知性情绪（epistemic emotions）在问题解决过程中的重要作用及其动态特征形成共识；然而，鲜有研究提供经验证据以揭示这些情绪的时间推进过程。
目的
本研究利用多模态数据——自我报告与生理传感器——考察一种焦点认知性情绪在不同学习阶段与不同成绩水平上的变化，并揭示不同认知性情绪之间的转变模式。
样本
共有105名就读于五年制本科医学项目的学生纳入数据分析。
方法
参与者在一个基于自我调节学习（SRL）模型设计的智能辅导系统中对一名虚拟患者进行诊断。研究人员记录皮电活动（EDA）峰值，作为生理唤醒的指标，并在SRL的三个阶段收集惊讶、好奇、困惑、愉悦和无聊的自我报告。采用双因素混合设计方差分析（ANOVA）检验焦点情绪与EDA峰值在前摄、执行和自我反思阶段中的变化，并比较高绩效组与低绩效组。采用时间网络分析识别自我调节问题解决过程中不同情绪之间的转变模式。
结果
认知性情绪因成绩水平与SRL阶段而表现出显著差异。例如，高绩效者的困惑随时间推移而降低，而低绩效者则表现出持续较高的困惑。两组在前摄阶段和自我反思阶段的EDA峰值都更为频繁。更为重要的是，时间网络分析揭示了若干关键情绪转变，包括惊讶/好奇→困惑，以及愉悦→惊讶/无聊。
结论
总体而言，本研究为认知性情绪的时间轨迹提供了经验证据，可为不同学习阶段中有针对性的情绪支架提供依据。
本文发表于《British Journal of Educational Psychology》，聚焦技术增强学习环境中认知性情绪（epistemic emotions，指围绕知识质量与知识生成过程而产生的学业情绪）的时间动态问题。研究背景在于，既有研究普遍承认惊讶、好奇、困惑等认知性情绪在问题解决、自我调节学习（SRL，self-regulated learning）与学业表现中的关键作用，也指出这类情绪具有显著的动态性，会随学习者对新信息、冲突信息和认知不一致的处理而不断变化。然而，现有证据主要停留在理论推演或静态测量层面，关于这些情绪如何沿时间展开、如何在不同SRL阶段间迁移、以及这种轨迹如何因学习绩效不同而异，仍缺乏直接、细粒度的实证支持。与此同时，既往研究多依赖自我报告，难以完整把握情绪唤醒的实时波动，因此有必要将主观报告与生理指标结合，以更全面地描绘认知性情绪的动态演化。
在这一问题意识下，研究人员以医学诊断性问题解决任务为情境，考察学生在智能辅导系统BioWorld中的认知性情绪轨迹。研究建立在Zimmerman的SRL循环阶段模型之上，将学习过程划分为前摄阶段、执行阶段和自我反思阶段，并据此分析情绪在各阶段中的强度变化与阶段间转变关系。研究人员特别关注三类问题：不同绩效水平学生在各SRL阶段的情绪是否不同；离散认知性情绪在三个阶段中如何演化；哪些情绪在整体动态网络中最能预测其他情绪或最容易受其他情绪影响。研究结果表明，认知性情绪既具有阶段敏感性，又具有绩效依赖性；高绩效学生与低绩效学生在困惑、惊讶、愉悦和好奇等情绪上的时间变化模式并不相同。研究还显示，某些理论上提出的情绪演化路径，如惊讶与好奇向困惑的推进，获得了经验支持。由此，该研究不仅丰富了认知性情绪与SRL相互作用的理论理解，也为情绪感知型教学系统和分阶段情绪支架设计提供了依据。
方法上，研究样本来自中国大陆东北地区一所研究型大学五年制本科医学项目四年级学生。最初有112人参与，剔除7名皮电信号质量较差者后，最终纳入105人。参与者在BioWorld中完成虚拟患者诊断任务，任务流程对应SRL三个阶段。研究人员在三个时间点收集认知性情绪自评，并使用腕部心理生理传感器连续记录皮电活动（EDA），经信号分段、人工质检、滤波和分解后提取皮肤电反应峰频（SCR_peaks）作为唤醒指标。统计分析采用双因素混合设计方差分析（ANOVA）比较绩效组别与SRL阶段的主效应和交互效应，并通过时间网络分析刻画情绪在t?1时点对t时点的预测关系。
RQ1. How did students' epistemic emotions differ across distinct performance levels and SRL phases?
在这一部分，研究人员通过双因素混合设计方差分析检验不同绩效水平与SRL阶段对五类认知性情绪及生理唤醒的影响。结果显示，惊讶存在显著的绩效主效应、阶段主效应和交互效应。高绩效学生在三个阶段中的惊讶水平总体稳定，而低绩效学生在自我反思阶段的惊讶显著高于前摄和执行阶段。该结果说明，失败性结果反馈或与预期不一致的结果更可能在低绩效学生的反思阶段激发强烈惊讶。
困惑同样表现出显著的绩效主效应、阶段主效应和交互效应。高绩效学生在前摄阶段困惑最高，之后在执行与自我反思阶段逐步下降，显示其能够随着任务推进逐步解决认知冲突。相对地，低绩效学生在执行阶段困惑最强，且整体维持较高水平，提示其在整合证据、检验假设和作出诊断时面临更大困难。愉悦也呈现显著的绩效主效应、阶段主效应与交互效应。高绩效学生在自我反思阶段的愉悦显著高于前摄和执行阶段，而低绩效学生在三个阶段中的愉悦变化不显著，且整体水平较低。这表明成功完成问题解决任务的学习者更可能在任务后期获得正性情绪体验。
对于好奇，虽然绩效主效应与阶段主效应并不显著，但二者的交互作用显著。具体而言，低绩效学生在自我反思阶段的好奇高于前摄阶段，而高绩效学生的好奇在三个阶段间无显著差异。无聊则未表现出显著主效应或交互效应，两组总体均处于较低水平，说明学生整体保持了对任务的参与。至于生理唤醒指标SCR_peaks，研究未发现高低绩效组之间的显著差异，但SRL阶段效应显著：前摄阶段峰频最高，其次为自我反思阶段，执行阶段最低。这说明在任务准备和结果反馈环节，学生的总体生理唤醒更高，而生理唤醒并不能简单对应某一种特定情绪状态。
RQ2. How did discrete epistemic emotions evolve over three SRL phases?
为揭示认知性情绪在三个SRL阶段中的演化关系，研究人员构建了时间网络模型，并在饱和模型、修剪模型与stepup模型之间比较拟合优度。最终基于AIC、BIC及卡方差异检验，选择饱和模型作为时间网络。该网络考察前一阶段情绪对后一阶段情绪的预测作用，并同时估计自回归效应。
结果显示，惊讶、好奇、愉悦和无聊均存在显著自回归效应，即这些情绪在相邻阶段之间具有一定持续性；而困惑的自回归效应不显著，说明困惑并非简单延续，而更可能随着学习者对认知不一致的处理而改变。更重要的是，网络揭示了多个显著的跨情绪预测路径。首先，前一阶段的惊讶可正向预测后一阶段的困惑，前一阶段的好奇同样可正向预测后一阶段的困惑。这一结果为“惊讶/好奇—困惑”的理论演化路径提供了实证支持，表明当学习者面对新异信息并进一步尝试理解时，如果信息复杂度或可理解性超出其处理能力，情绪可能转向困惑。
其次，愉悦表现出多重前向预测作用。前一阶段的愉悦正向预测后一阶段的惊讶与无聊，同时负向预测后一阶段的困惑。愉悦对困惑的负向作用说明，当学习者在先前阶段已经较好地解决认知冲突或确认推理正确性时，后续更不容易陷入困惑。与此同时，愉悦向惊讶与无聊的转变则说明正性情绪之后并不必然维持在同一状态，而可能随着新信息出现或参与度变化而转入其他情绪。最后，困惑对惊讶存在显著负向预测，即较强的先前困惑倾向于预测较弱的后续惊讶，表明困惑之后并不会回到较高的惊讶状态。
RQ3. Which emotions demonstrated the strongest dependencies on other emotions?
在这一研究问题中，研究人员利用时间网络中的入强度（in-strength）与出强度（out-strength）中心性指标评估各情绪在网络中的相对重要性。结果表明，愉悦具有最高的出强度，其次为困惑、惊讶和好奇，无聊最低。这意味着愉悦是最能预测后续其他情绪的关键节点，在整个情绪动态系统中具有较强的外部影响力。与之相对，惊讶和困惑具有最高的入强度，说明它们最容易受到前一阶段其他情绪的共同影响，是情绪轨迹中更典型的“结果性”节点。该发现提示，在SRL过程中，愉悦不仅是学习成功的伴随体验，也可能深度参与后续情绪状态的组织与转化；而惊讶和困惑则更像学习者在处理任务信息和认知冲突时形成的核心反应结果。
讨论部分指出，本研究的重要贡献在于同时从主观与生理两个层面、从阶段内强度变化与阶段间转移两个维度，对认知性情绪进行动态描绘。结果显示，高绩效学生更可能经历“前期困惑—后期缓解—反思愉悦增强”的轨迹，而低绩效学生则更容易在执行阶段维持高困惑，并在反思阶段因负向反馈而出现更强惊讶。生理指标方面，SCR_peaks虽能反映总体唤醒，但难以区分具体情绪类别，因此必须与自我报告等主观数据结合，才能更准确理解SRL情境中的情绪过程。时间网络结果进一步表明，认知性情绪并非孤立波动，而是构成相互依赖、相互转化的复杂动态系统，其中愉悦、惊讶和困惑具有较高网络重要性。
研究结论部分可译为：总之，本研究采用多模态数据与时间网络分析，考察了认知性情绪在自我调节学习（SRL）的前摄、执行和自我反思阶段中的动态轨迹。结果显示，高绩效学生在不同SRL阶段中的困惑与愉悦存在显著变化，而低绩效学生则在惊讶、困惑与好奇方面表现出明显波动。此外，两组学生在前摄阶段的生理唤醒均高于自我反思和执行阶段。就认知性情绪的时间转移而言，本研究为若干理论假设提供了经验证据，例如惊讶和好奇向困惑的推进，并揭示了从愉悦到惊讶及无聊的额外转变模式。这些发现从理论上验证并细化了认知性情绪与SRL过程相互作用的概念模型；从方法上表明，将皮电活动（EDA）信号与时间网络分析相结合，能够推动对学习者认知与情感过程的多模态研究；从实践上为教育者与教育技术设计者监测并响应学生情绪轨迹提供了依据。例如，从惊讶到困惑的转变可能提示任务难度过高，需要提供概念性、策略性或元认知支架；从愉悦到无聊的推进则提示学习参与下降，需要教师或教育技术及时干预，以维持学习者的主动投入。整体而言，这些结果强调了构建能够感知SRL不同阶段情绪动态的自适应学习环境与教学支架的重要性，从而促进更加个性化且更为有效的教育体验。
