En social robot til at forbedre børns håndskriftsevner

Forskere ved CHILI Lab (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) i Schweiz og GAIPS Lab (University of Lissabon) i Portugal har for nylig udviklet et autonomt system designet til at hjælpe børn med at forbedre deres håndskriftsevner. Systemet de skabte, præsenteret i et papir publiceret i Springer's International Journal of Social Robotics , indebærer brug af en social robot i en-til-en læringssessioner med børn.

For nogle børn, håndskrift kan være en vanskelig færdighed at tilegne sig, alligevel er det en grundlæggende springbræt i deres akademiske vej. Faktisk, dårlig håndskrift kan påvirke et barns akademiske præstationer negativt, selvværd og læringsmotivation.

At mestre håndskrift, et barn skal lære at koordinere kognitiv, motoriske og perceptuelle evner, dermed kan han/hun også kræve en betydelig mængde øvelse. Derfor tilbydes børn, der synes det er særligt udfordrende at skrive i hånden, generelt ekstra støtte fra deres lærere under en-til-en sessioner.

"Da erhvervelse af håndskriftsevner er en fysisk opgave og ofte kræver fysisk assistance og interaktion, nutidige teknologier såsom sociale robotter kan bruges som et værktøj til at supplere eksisterende håndskriftinterventioner til børn, "Shruti Chandra, en af ​​forskerne, der udførte den nylige undersøgelse, fortalte TechXplore. "Med denne vision i tankerne, vores forskning har til formål at undersøge, hvordan en social robot autonomt kan hjælpe børn med erhvervelse af håndskrift med en tilgang, hvor børnene er lærerne, der hjælper robotten med at forbedre sin håndskrift. "

Den nylige undersøgelse foretaget af forskerne ved GAIPS Lab er en del af et bredere projekt kaldet CoWriter. Hovedformålet med CoWriter -projektet er at opbygge en robotpartner, som børn kan lære håndskrift til.

Den generelle idé bag dette er, at det at lære en robot at skrive i hånden kan hjælpe børn med at forbedre deres egen evne til at skrive; et paradigme kendt som learning-by-teaching. Tidligere undersøgelser tyder på, at læring-by-undervisningspraksis kan være meget effektiv i uddannelse, da de giver børn mulighed for at reflektere over deres egne fejl og forbedre, i sidste ende forbedre deres akademiske færdigheder, motivation og selvværd.

"Vi udviklede et autonomt uddannelsessystem med en social humanoid robot (Nao fra SoftRobotics), der giver et scenarie for børn til at forbedre deres håndskriftsevner, Forklarede Chandra. "Det nuværende system er afhængigt af lærings-for-undervisning-paradigmet med det mål at besvare et spørgsmål:Hvordan ville en tutedes indlæringsevner påvirke læring af en vejleder?"

Chandra og hendes kolleger designede et et-til-et-scenario, der involverer et samspil mellem et barn og en social robot, hvor barnet påtager sig rollen som lærer eller vejleder, vurdering af robotens håndskriftsevner. Dette læringsscenarie er designet til at forbedre børns håndskriftsevner ved at bede dem om at undervise en anden. Det læringssystem, forskerne foreslår, er fuldt autonomt, så det kræver ikke yderligere arbejde eller tilsyn under børne-robot-interaktionen.

"Interaktionen begynder, når robotten beder om hjælp fra barnet til at korrigere former på et par bogstaver, "Sagde Chandra." Først, robotten skriver et deformeret brev på skærmen og beder barnet rette det ved hjælp af computerskærmen. Barnet udfører korrektion ved at ændre bogstavets form gennem en skyder og giver også demonstrationer af bogstavet på skærmen. "

Under undervisningen i børn-robot, robotten laver nogle af de mest almindelige håndskriftfejl, der observeres hos 4-8-årige børn, forbundet med proportioner, brud og justering. Dette gør det muligt for barnet, der underviser robotten, at reflektere over nogle af sine egne fejl, mens det retter fejl fra robotten.

For at evaluere effektiviteten af ​​det undervisningssystem, de udviklede, Chandra og hendes kolleger gennemførte to langsgående undersøgelser i portugisiske folkeskoler, hver involverer fire robot-barn en-til-en vejledningssessioner. De evaluerede hvert deltagende barns håndskriftfærdigheder og hans/hendes opfattelse af den sociale robot både før og efter hver session.

Børnene blev tildelt en af ​​tre læringsbetingelser:kontinuerlig læring, ikke-læring eller personlig læring. Dette gav forskerne mulighed for effektivt at sammenligne virkningerne af hver af disse læringsbetingelser på børns læring og opfattelse af robotten.

"I tilstanden kontinuerlig læring, robotten lærer kontinuerligt, inden for og mellem sessionerne, "Sagde Chandra." Dog, i den ikke-lærende tilstand, robotten lærer ikke og viser kontinuerligt dårlig ydeevne. Endelig, i den personlige læringstilstand, robotten vedtager barnets præstationer gennem sessionerne, betyder, hvis et barn klarer sig godt, robotten ville klare sig bedre eller omvendt. "

Inden begyndelsen af ​​hver undervisningssession, blev børnene bedt om at gennemføre en forprøve, der evaluerede deres håndskriftsevner. Efterfølgende, de udførte den samarbejdende skriveaktivitet, hvor hvert barn blev bedt om at lære robotten at skrive i hånden. Endelig, ved afslutningen af ​​opgaven, forskerne stillede børnene spørgsmål vedrørende deres opfattelse af interaktionen med robotten.

"Efter de fire sessioner med robotten (en gang om ugen), deltagerne udførte en eftertest identisk med forprøven for at evaluere effekten af ​​de fire sessioner på deltagerens håndskriftsevner, "Sagde Chandra." Vi sammenlignede derefter børns score før og efter test for at evaluere deres læringsgevinst inden for og mellem betingelserne. Tilsvarende børns opfattelser blev analyseret og sammenlignet mellem og inden for betingelserne. "

Forskerne analyserede de data, de indsamlede, og fandt ud af, at børns håndskriftsevner i de tilpassede lærings- og kontinuerlige læringsbetingelser blev væsentligt forbedret efter undervisningssessionerne. På den anden side, håndskriften til børn i den ikke-lærende tilstand blev ikke signifikant forbedret. Med andre ord, undervisning af en robot med en vis håndskriftskompetence syntes at hjælpe børnene med at forbedre deres egne færdigheder, langt mere end at undervise en robot uden kompetencer.

"Vi fandt også ud af, at børnenes opfattelse af nogle af robotens læringsevner, såsom skriveevne og generel ydeevne, ændret sig over tid, "Sagde Chandra." Efter den sidste interaktion, mere end 92% af børnene i det første studie og alle børnene i det andet studie vurderede ikke kun sig selv som en god lærer, men kunne også lide at undervise robotten og ville lære det i fremtiden. "

Ud over at forbedre børnenes håndskriftsevner, den læringsmetode, som forskerne havde udtænkt, syntes også at styrke børns tillid til deres evner. Interessant nok, robotens kompetence påvirkede ikke, hvor sikre på deres evner børnene følte efter øvelsen, da de typisk betragtede sig selv som kompetente lærere uanset om robotten var blevet bedre eller ej.

"Generelt, vi fandt ud af, at børnene godt accepterede systemet i begge undersøgelser af et par grunde, "Sagde Chandra." For det første, vi var i stand til at gennemføre to multi-session undersøgelser med succes på to forskellige skoler i Lissabon, Portugal og børnene engagerede sig i robotten gennem fire til seks uger. For det andet, vi fandt ud af, at de fleste af børnene ville lære robotten i fremtiden. "

I fremtiden, det autonome uddannelsessystem udviklet af Chandra og hendes kolleger kunne bruges til at lære børn håndskriftsevner på en engagerende og innovativ måde. I øvrigt, resultaterne af de indledende evalueringer i skolerne tyder på, at det kan bidrage til at øge både børns håndskrift og deres tillid til deres færdigheder.

Forskerne er nu i gang med endnu en undersøgelse til CoWriter -projektet, der undersøger brugen af ​​et lignende system til at undervise børn med alvorlige håndskriftssvækkelser. I dette tilfælde, børnene vil deltage i sessioner med en terapeut og Nao social robot.

"I disse andre undersøgelser, en terapeut er til stede for at lette barnet med hensyn til de opgaverelaterede forespørgsler og interaktion med den sociale robot, over flere måneder på hospitaler i Lausanne, Schweiz, og Paris, Frankrig, "Chandra sagde." Vi planlægger at blive ved med at lave sådanne undersøgelser med robotter, da disse børn har brug for flere sessioner til forbedring. Vores gruppe på CHILI Lab har også for nylig udviklet en app kaldet Tegami til at stille granulære dysgrafi -diagnoser hos børn, så de kan modtage personlig behandling for at lære at skrive. "

© 2019 Science X Network