Forskare vid CHILI Lab (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) i Schweiz och GAIPS Lab (Universitetet i Lissabon) i Portugal har nyligen utvecklat ett autonomt system utformat för att hjälpa barn att förbättra sina handstilsfärdigheter. Systemet de skapade, presenteras i en artikel publicerad i Springer's International Journal of Social Robotics , innebär användning av en social robot i en-till-en inlärningssessioner med barn.

För vissa barn, handstil kan vara en svår färdighet att förvärva, ändå är det en grundläggande språngbräda i deras akademiska väg. Faktiskt, dålig handstil kan påverka ett barns akademiska prestationer negativt, självkänsla och inlärningsmotivation.

För att behärska handstil, ett barn behöver lära sig att koordinera kognitiva, motoriska och perceptuella förmågor, därför kan han/hon också kräva en ansenlig mängd övning. Det är därför barn som tycker att det är särskilt utmanande att skriva för hand i allmänhet erbjuds extra stöd av sina lärare under en-till-en-sessioner.

"Eftersom förvärvet av handskriftsfärdigheter är en fysisk uppgift och ofta kräver fysisk hjälp och interaktion, samtida teknologier som sociala robotar kan användas som ett verktyg för att komplettera befintliga handstilsinterventionsmetoder för barn, "Shruti Chandra, en av forskarna som genomförde den senaste studien, berättade för TechXplore. "Med denna vision i åtanke, Vår forskning syftar till att undersöka hur en social robot självständigt kan hjälpa barn med att tillägna sig handstil med ett tillvägagångssätt där barnen är lärarna som hjälper roboten att förbättra sin handstil."

Den nyligen genomförda studien utförd av forskarna vid GAIPS Lab är en del av ett bredare projekt som kallas CoWriter. Huvudmålet med CoWriter-projektet är att bygga en robotpartner som barn kan lära handstil till.

Den allmänna tanken bakom detta är att lära en robot hur man skriver för hand kan hjälpa barn att förbättra sin egen förmåga att skriva; ett paradigm som kallas learning-by-teaching. Tidigare studier tyder på att inlärning-för-undervisning kan vara mycket effektiva inom utbildning, eftersom de låter barn reflektera över sina egna fel och förbättra, i slutändan förbättra sina akademiska färdigheter, motivation och självkänsla.

"Vi utvecklade ett autonomt utbildningssystem som innehåller en social humanoid robot (Nao av ​​SoftRobotics) som ger barn ett scenario för att förbättra sina handstilsfärdigheter, Chandra förklarade. "Det nuvarande systemet förlitar sig på inlärnings-för-undervisning-paradigmet med målet att svara på en fråga:Hur skulle inlärningsförmågan hos en handledare påverka inlärningen av en handledare?"

Chandra och hennes kollegor designade ett en-till-en-scenario som involverar en interaktion mellan ett barn och en social robot, där barnet tar rollen som lärare eller handledare, bedöma robotens handstilsförmåga. Detta inlärningsscenario är utformat för att förbättra barns handskriftsfärdigheter genom att be dem att undervisa någon annan. Det inlärningssystem som forskarna föreslår är helt autonomt, så det kräver inget extra arbete eller övervakning under interaktionen mellan barn och robot.

"Interaktionen börjar när roboten ber om hjälp från barnet att korrigera former av några bokstäver, " sade Chandra. "Först, roboten skriver en deformerad bokstav på skärmen och ber barnet att korrigera den med hjälp av datorskärmen. Barnet utför korrigering genom att ändra formen på bokstaven genom ett skjutreglage och ger också demonstrationer av bokstaven på skärmen."

Under barn-robot-handledningssessionen, roboten gör några av de vanligaste handstilsfelen som observerats hos 4-8 år gamla barn, förknippas med proportion, brott och inriktning. Detta gör att barnet som undervisar roboten kan reflektera över några av sina egna misstag samtidigt som de korrigerar fel som roboten gör.

För att utvärdera effektiviteten av det undervisningssystem de utvecklade, Chandra och hennes kollegor genomförde två longitudinella studier i portugisiska grundskolor, var och en med fyra robot-barn en-till-en handledningssessioner. De utvärderade varje deltagande barns färdigheter i handstil och hans/hennes uppfattning om den sociala roboten både före och efter varje session.

Barnen tilldelades ett av tre inlärningsvillkor:kontinuerligt lärande, icke-lärande eller personligt lärande. Detta gjorde det möjligt för forskarna att effektivt jämföra effekterna av var och en av dessa inlärningsvillkor på barnens inlärning och uppfattningar om roboten.

"I tillståndet med kontinuerligt lärande, roboten lär sig kontinuerligt, inom och mellan sessionerna, " sade Chandra. "Men, i icke-lärande tillstånd, roboten lär sig inte och visar kontinuerligt dåliga prestationer. Till sist, i det personliga inlärningsförhållandet, roboten anammar barnets prestation under hela sessionerna, det vill säga om ett barn presterar bra, roboten skulle prestera bättre eller vice versa."

Före början av varje handledningstillfälle, barnen ombads att genomföra ett förtest för att utvärdera deras handstilsförmåga. Senare, de utförde den samarbetande skrivaktiviteten, där varje barn ombads att lära roboten hur man skriver för hand. Till sist, i slutet av uppgiften, forskarna ställde frågor till barnen angående deras uppfattning om interaktionen med roboten.

"Efter de fyra sessionerna med roboten (en gång i veckan), deltagarna utförde ett eftertest som var identiskt med förtestet för att utvärdera effekten av de fyra sessionerna på deltagarnas handstilsförmåga, ", sade Chandra. "Vi jämförde sedan barnens resultat före och efter testet för att utvärdera deras inlärningsvinster inom och mellan förhållandena. Liknande, barnens uppfattningar analyserades och jämfördes mellan och inom förhållandena."

Forskarna analyserade data de samlade in och fann att handskriftsfärdigheterna hos barn i de personliga inlärnings- och kontinuerliga inlärningsförhållandena förbättrades avsevärt efter handledningssessionerna. Å andra sidan, handstilen hos barn i icke-lärande tillstånd förbättrades inte nämnvärt. Med andra ord, Att undervisa en robot med viss handskriftskompetens verkade hjälpa barnen att förbättra sina egna färdigheter, mycket mer än att undervisa en robot utan kompetens.

"Vi fann också att barnens uppfattningar om några av robotens inlärningsförmåga, såsom skrivförmåga och övergripande prestanda, förändrats över tid, " sa Chandra. "Efter den sista interaktionen, mer än 92 % av barnen i den första studien och alla barn i den andra studien bedömde inte bara sig själva som en bra lärare utan gillade också att undervisa roboten och ville lära ut den i framtiden."

Förutom att förbättra barnens handstilsförmåga, den inlärningsmetod som utarbetats av forskarna verkade också stärka barnens förtroende för sina förmågor. Intressant, robotens kompetens påverkade inte hur säkra på sina förmågor barnen kände sig efter träningen, eftersom de vanligtvis betraktade sig själva som kompetenta lärare oavsett om roboten hade förbättrats eller inte.

"I allmänhet, vi fann att barnen väl accepterade systemet i båda studierna av några anledningar, " sade Chandra. "För det första, vi kunde genomföra två studier med flera sessioner framgångsrikt i två olika skolor i Lissabon, Portugal och barnen samarbetade med roboten under fyra till sex veckor. För det andra, vi upptäckte att de flesta av barnen ville lära sig roboten i framtiden."

I framtiden, det autonoma utbildningssystemet utvecklat av Chandra och hennes kollegor skulle kunna användas för att lära barn handstil på ett engagerande och innovativt sätt. Dessutom, Resultaten av inledande utvärderingar i skolor tyder på att det skulle kunna bidra till att öka både barns handstil och deras förtroende för sina färdigheter.

Forskarna genomför nu ytterligare en studie för CoWriter-projektet som undersöker användningen av ett liknande system för att lära barn med svår handstilsnedsättning. I detta fall, barnen kommer att delta i sessioner med en terapeut och den sociala roboten Nao.

"I dessa andra studier, en terapeut är närvarande för att underlätta för barnet angående de uppgiftsrelaterade frågorna och interaktionen med den sociala roboten, under flera månader på sjukhus i Lausanne, Schweiz, och Paris, Frankrike, ", sade Chandra. "Vi planerar att fortsätta göra sådana studier med robotar eftersom dessa barn behöver flera sessioner för förbättring. Vår grupp på CHILI Lab har också nyligen utvecklat en app som heter Tegami för att göra granulära dysgrafidiagnoser hos barn så att de kan få personlig behandling för att lära sig skriva."

© 2019 Science X Network