The use of technology in education has advanced significantly over the past 25 years, including pedagogical agents. Pedagogical agents are on-screen characters designed to facilitate learning. However, it is recognized that research of learning theories in the context of pedagogical agents is still inadequate and rarely discussed. The main aim of this study was to gain an understanding of the state of current research on learning theories with pedagogical agents and to identify and synthesize the utilization and trends. Another aim was to identify the types and technologies of pedagogical agents in recent research.
The study was carried out as a two-phase systematic review, using four databases: Scopus, ScienceDirect, Taylor & Francis, and ERIC. The first phase, an umbrella review of previous reviews and meta-analyses from 2013-2023, included a total of eight studies presenting 17 different learning theories or related principles and hypotheses. The second phase, the systematic litera
ture review of recent empirical studies from 2021-2023, identified a total of nine studies, presenting nine different learning theories or related principles and hypotheses. All included studies incorporated the educational context and the use of technology in relation to pedagogical agents and the implementation of one or more learning theories. The systematic approach was carried out using Fink's seven-step model and the PRISMA guidelines for documentation.
The learning theories found were analyzed using the framework of Illeris’ three dimensions of learning: content (cognitive perspective), interaction (social perspective), and incentive (emotional perspective). All three dimensions were present in the study’s results. Often the learning theory combined two or all the dimensions. The Cognitive load theory and the Cognitive theory of multimedia learning were identified as central pillars within pedagogical agent research, giving rise to numerous smaller theories, hypotheses, and principles. The utilization of learning theories in the studies varied and the results of the support found were often mixed. The identification of types and technologies of pedagogical agents in the studies revealed that they were predominantly utilized as character agents, lacking chatbots or software components. The embodiment of the agents varied, with some being more human-like than others. Although some agents were able to prompt and provide feedback based on user input, interactions were predefined and lacked generative artificial intelligence (AI) such as the use of large language models. Recommendations for future research to address the gaps identified in this systematic review are discussed. Learning theories and related research should be considered in the design and use of pedagogical agents.
...
Koulutusteknologian hyödyntäminen opetuksessa ja oppimisessa on kehittynyt merkittävästi viimeisen 25 vuoden aikana. Tämä koskettaa myös pedagogisten agenttien hyödyntämistä. Pedagogiset agentit ovat ruudulla esiintyviä hahmoja, jotka on suunniteltu tukemaan oppimista. Tähänastinen tutkimus pedagogisista agenteista on osoittanut, että oppimisen teorioiden käyttö ja hyödyntäminen on ollut vähäistä. Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää pedagogisten agenttien ja oppimisen teorioiden yhdistävän tutkimuksen nykytila sekä tunnistaa ja koostaa olemassa olevasta tutkimuksesta havainnot ja suuntaukset. Toinen tavoite oli tunnistaa millaisia pedagogisia agentteja sekä niissä hyödynnettäviä teknologioita esiintyy viimeisimmissä tutkimuksissa.
Tutkimus toteutettiin kaksivaiheisena systemaattisena kirjallisuuskatsauksena. Aineiston haku toteutettiin neljään tietokantaan: Scopus, ScienceDirect, Taylor & Francis ja ERIC. Tutkimuksen ensimmäinen vaihe oli sateenvarjotutkimus, jossa toteutet
tiin kattava tiedonhaku aiempiin kirjallisuuskatsauksiin sekä meta-analyyseihin vuosilta 2013-2023. Sateenvarjotutkimukseen valikoitui kahdeksan tutkimusta, joissa esiteltiin 17 erilaista oppimisen teoriaa tai oppimisen teoriaan liittyvää osaa ja hypoteesia. Tutkimuksen toinen vaihe oli systemaattinen kirjallisuuskatsaus viimeaikaisiin empiirisiin tutkimuksiin vuosilta 2021-2023. Toiseen vaiheeseen valikoitui yhteensä yhdeksän tutkimusta, joissa esiteltiin yhdeksän erilaista oppimisen teoriaa tai oppimisen teoriaan liittyvää osaa ja hypo-teesia. Kaikki mukaan valikoituneet tutkimukset olivat tehty koulutuskontekstissa, sisälsivät pedagogisten agenttien eli koulutusteknologian sekä yhden tai useamman oppimisen teorian tutkimusta. Systemaattisessa tutkimusmenetelmän toteuttamisessa hyödynnettiin Finkin seitsemän portaista mallia sekä PRISMA-ohjeistusta.
Löydetyt oppimisen teoriat analysoitiin hyödyntäen Illeriksen kolmea oppimisen ulottuvuutta. Ulottuvuudet ovat sisältö (kognitiivinen näkökulma), vuorovaikutus (sosiaalinen näkökulma) sekä kannustin (emotionaalinen näkökulma). Kaikki kolme ulottuvuutta olivat edustettuina tutkimuksen tuloksissa. Usein oppimisen teoria yhdisti useamman kuin yhden ulottuvuuden. Kognitiivisen kuormituksen teoria sekä kognitiivinen teoria multimediaoppimisesta tunnistettiin pedagogisen agenttitutkimuksen keskeisiksi oppimisen teorioiksi, sillä niiden pohjalta oli rakennettu lukuisia pienempiä oppimisen teorioita, hypoteeseja sekä oppimisen periaatteita. Kirjallisuuskatsaukseen valikoituneissa tutkimuksissa tapa, miten oppimisen teorioita hyödynnettiin vaihteli, ja oppimisen teorioiden tutkitut tulokset olivat usein ristiriitaisia. Pedagogisia agentteja analysoitaessa havaittiin, että tutkimukseen mukaan tulleet pedagogiset agentit esiintyivät vain hahmoina, eikä yhtään chatbottia tai ohjelmiston osana esiintyvää agenttia ilmennyt. Agentit esiintyivät erilaisina hahmoina, joista toiset olivat ihmismäisempiä kuin toiset. Osa agenteista pystyi antamaan käyttäjälle kehoituksia ja palautetta käyttäjän toimintaan perustuen, mutta kaikki toiminnot olivat ennalta määriteltyjä. Tutkimuksessa mukana olleet pedagogiset agentit eivät hyödyntäneet generatiivista tekoälyä, kuten laajoja kielimalleja. Tutkimuksessa löydettiin hyödynnettäviä käytänteitä sekä esitetään jatkotutkimuksen aiheita. Pedagogisten agenttien suunnittelussa, hyödyntämisessä ja tutkimuksessa suositetaan käytettävän oppimisen teorioita.
...
