Measuring collaborative problem solving (CPS) synergy remains challenging in learning analytics, as classical manual coding cannot capture emergent system-level dynamics. This study introduces a computational framework that integrates automated discourse analysis with the Synergy Degree Model (SDM) to quantify CPS synergy from group communication. Data were collected from 52 learners in 12 groups during a 5-week connectivist MOOC (cMOOC) activity. Nine classification models were applied to automatically identify ten CPS behaviors across four interaction levels: operation, wayfinding, sense-making, and creation. While BERT achieved the highest accuracy, GPT models demonstrated superior precision suitable for human-AI collaborative coding. Within the SDM framework, each interaction level was treated as a subsystem to compute group-level order parameters and derive synergy degrees. Permutation tests showed automated measures preserve construct validity, despite systematic biases at the subsystem level. Statistical analyses revealed significant task-type differences: survey study groups exhibited higher creation-order than mode study groups, suggesting "controlled disorder" may benefit complex problem solving. Importantly, synergy degree distinguished collaborative quality, ranging from excellent to failing groups. Findings establish synergy degree as a sensitive indicator of collaboration and demonstrate the feasibility of scaling fine-grained CPS analytics through AI-in-the-loop approaches.


翻译:在学情分析中,测量协同问题解决(CPS)的协同效应仍具挑战性,因为传统人工编码无法捕捉涌现的系统级动态。本研究提出一个计算框架,将自动化话语分析与协同度模型(SDM)相结合,以量化群体沟通中的CPS协同效应。数据来源于一项为期5周的联通主义慕课(cMOOC)活动中12个小组的52名学习者。研究应用了九种分类模型,自动识别四个交互层次(操作、路径探索、意义建构和创造)中的十种CPS行为。虽然BERT模型取得了最高准确率,但GPT模型展现出更优的精确度,适用于人机协同编码。在SDM框架内,每个交互层次被视为一个子系统,用于计算群体层面的序参数并推导协同度。置换检验表明,尽管子系统层面存在系统性偏差,自动化测量仍保持了构念效度。统计分析揭示了显著的任务类型差异:调查研究小组比模式研究小组表现出更高的创造序参数,表明“受控无序”可能有利于复杂问题解决。重要的是,协同度能够区分协作质量,涵盖从优秀到失败的不同小组。研究结果确立了协同度作为协作敏感指标的可靠性,并证明了通过人机协同方法扩展细粒度CPS分析的可行性。

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