芝加哥大学最新研究揭示，机器人伴侣能有效缓解儿童朗读焦虑

发布时间：2025-09-15 18:48:43  浏览量：1

几名孩子坐在教室里，面对一个白色的机器人，深吸一口气，开始朗读手中的故事书。他们的声音起初有些颤抖，但逐渐变得平稳、流畅。

这并非某段短视频Vlog的拍摄现场，也不是什么AI教育广告的摆拍，而是一场严肃科学实验的真实记录。

但朗读只是开始。

接下来的几分钟，研究人员通过摄像头、麦克风、心率监测仪乃至热成像设备，默默采集孩子们声音、心跳甚至面部温度的细微变化。直到所有数据传回分析系统，这场略带“赛博朋克”氛围的实验，才暂告一段落。

而当研究者们煞费苦心设计实验，在数据中捕捉孩子们情绪变化的痕迹时，他们想测量的不只是一次朗读的表现，而是另一个更深层问题的答案：

机器人，能否成为一种有效工具，帮助孩子减轻在社交场景中的焦虑感？

▍被忽略的“朗读焦虑”

如果翻开一本教育学教材，你会发现“朗读焦虑”是经常被忽略但却极其影响学习效果的情绪障碍。尤其对8-11岁的孩子来说，正是从“学习阅读”转向“通过阅读学习”的关键阶段。一旦在这个时期因焦虑厌恶阅读，可能今后再也追不上了。

更严峻的是，全球正面临读写能力危机。即使在美国，也有超过一半的成年人读写能力不达标。近些年来情况更加糟糕，近三分之一的小学生阅读水平低于基准线。

而练习朗读的最主流方式——“在同学和老师面前大声朗读”，恰恰是很多孩子焦虑的来源。一紧张，声音发抖，头脑空白，越怕错越出错。最终，他们可能选择逃避朗读，也由此失去了进步的可能。

那些传统的缓解方法，比如对着玩偶读、对着狗读、甚至对着录音机读，但这些都缺了关键一环：反馈。读错了没人纠正，读对了没人鼓励。我们能否既保住孩子的安全感，又不失去教育的有效性？

就在这时，一个白色机器人，悄悄走进了实验室。

▍如何“看见”焦虑？研究团队设计了一场极其细腻的实验

其实早在之前，就有些研究发现，孩子似乎更愿意对机器人说话、更不害怕在它面前犯错。但这些结论大多来自“问卷调查”。

孩子可能嘴上说“不紧张”，是真不紧张吗？还是不好意思说紧张？

据探索前沿科技边界，传递前沿科技成果的X-robot投稿，一群来自美国芝加哥大学的研究团队决定：不看孩子怎么说，看孩子的身体怎么反应。他们找来52个8–11岁的孩子，设计了一场极其细腻的实验。

该实验成果以“Robotic reading companions can mitigate oral reading anxiety in children”为题发表在国际机器人顶级期刊《Science Robotics》上。

首先，每个孩子都要完成三次朗读：

第一次：自己读（建立生理基线）；

第二次：对一个人读；

第三次：对一个机器人读（顺序随机打乱）。

那么，如何“看见”无形的焦虑呢？研究者们没有仅仅依赖孩子们的口头报告（因为孩子可能不善于准确描述或隐瞒自己的情绪），而是采用了三种客观的、可量化的生理指标来窥探他们身体的真实反应：

声音抖动（Jitter）：当我们紧张时，控制声带的肌肉会发生微小的、不自主的颤抖，导致声音频率出现异常波动。通过分析录音，可以计算出这种“抖动”的程度。焦虑越高，声音就越不稳定，抖动值也越高。

面部温度（特别是眶周区域）：焦虑会引发自主神经系统的反应，改变面部的血液流动，从而导致眼睛周围区域的温度发生微小的变化。

心率变异性（HRV）：这不是指心跳的快慢，而是心跳间隔时间的微妙变化。一个健康、放松的身体拥有较高的心率变异性，心跳会有一些自然的节奏波动。而当我们焦虑时，交感神经系统占据主导，心跳会变得像节拍器一样规律，心率变异性随之降低。研究团队通过分析低频与高频心率的功率比（LF/HF）来衡量这一点，比值升高通常意味着压力增大。

同一个孩子面对人vs 机器人朗读时的声音波形对比，面对人时声音抖动明显更剧烈

此外，为了消除顺序带来的影响，孩子们被随机分配为先对人读还是先对机器人读。所有朗读材料都经过科学筛选，难度适中，篇幅适合约5分钟的朗读。更重要的是，无论在哪种条件下，当孩子读完一页后，阅读伙伴（人类或机器人）都会要求他们重复三个单词。这些单词可能是预先选好的较难词汇，也可能是朗读过程中被识别出的发音错误。

这些，都是用来模拟真实课堂中的纠正反馈。

▍“即使我读错了，也知道它不会生气”

那实验结果是什么样呢？

分析显示，与向人类朗读相比，孩子们在向机器人朗读时，声音抖动显著更小。他们的声音更加平稳、流畅。音频波形图直观地展示了同一个孩子在两种条件下的差异：对人朗读时声波起伏剧烈，对机器人时则平缓许多。这表明，面对机器人，他们的发声肌肉更为放松，焦虑水平更低。

更“放松”的心跳：心率变异性分析得出了同样的结论。虽然两种社交情境都会让心跳比独自一人时更规律（LF/HF比值升高），但向人类朗读所带来的心跳“僵化”程度，显著高于向机器人朗读。面对真人时，心脏的低频功率更高，显示出更强的压力反应；而面对机器人时，心脏更像处于一种“警觉但放松”的状态。只有面部温度这项数据没显著差异。

心率变异性分析也显示，面对人时低频心率功率更高，提示压力反应更强

也就是说，孩子的身体用最诚实的方式告诉我们：相比真人，他们在机器人面前朗读时更放松、更自在。

研究结束后，孩子们接受了简短的访谈。

孩子们表示，与机器人阅读不会感到被评判：“机器人压力小一些……因为它没有感情，你不会觉得被指指点点”，“即使我读错了，也知道它不会生气”。

他们认为机器人是来帮助自己的：“它只是想让我读得更好”，而且“感觉她在和我一起学习”。他们更喜欢机器人，因为他们不喜欢给别人读书。“我和别人大声朗读时通常会犯更多错误”，“和真人在一起我肯定会更紧张”。

其实，孩子心里什么都明白。

有人可能会问：那阅读理解能力提高了吗？这次实验中没有显著差异。

但这反而是个好消息：机器人没拖后腿。没因为“太可爱”让孩子分心，也没因为“太机械”让孩子排斥。它只是默默地把“焦虑”这个障碍搬走了，而理解力的建筑，可以慢慢搭。

更何况，这还只是一次短实验。如果长期配有机器人陪读呢？如果反馈更智能呢？如果……？

研究的终点，其实是起点。

▍结语

这个实验的真正价值，远不止“帮孩子练朗读”。

它用最硬核的生理数据证明了一件事：社交机器人，可以在不取代人的前提下，提供一种难以替代的情绪价值。

在教育中，它可以做演讲练习对象、外语对话伙伴、音乐练习听众；

在医疗中，它可以成为患者更愿意坦诚倾诉的“树洞”；

在康复中，它可以是那个不会让你感到尴尬的“教练”……

我们不需要机器人变成人，我们需要的是：它在恰到好处的地方，做了人做不到的事。

最后，也要泼一杯冷水，不是所有孩子都喜欢机器人。实验中也有孩子说“它让我感到 害怕”、“机械感我不喜欢”。这说明机器人不是万能解药，设计要谨慎，使用要适度。

但无论如何，这项研究为我们推开了一扇门，扇通往“科技与情感”真正结合的大门。

▍关于X-robot

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论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adu5771