Preschoolers' engagement in social interaction with an autonomous robotic system

Lücking P, Rohlfing K, Wrede B, Schilling M. Preschoolers' engagement in social interaction with an autonomous robotic system. In: 2016 Joint IEEE International Conference on Development and Learning and Epigenetic Robotics (ICDL-EpiRob). Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE); 2016

Η χρήση ανθρωποειδούς ως μέσο για την ενίσχυση των κοινωνικών και γνωστικών δεξιοτήτων παιδιών προσχολικής ηλικίας

Την τελευταία δεκαετία φαίνεται ότι υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για έρευνα, σχετικά με τη χρήση των κοινωνικών ρομπότ στην εκπαίδευση. Η βιβλιογραφία καταδεικνύει ότι, τα κοινωνικά ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην εκπαίδευση ως δάσκαλοι ή ομότιμοι μαθητές, καθώς προσφέρουν μία πληθώρα δυνατοτήτων στην εκπαιδευτική διαδικασία. Έχει αποδειχθεί ότι παρουσιάζουν σημαντικά αποτελέσματα στην ανάπτυξη των γνωστικών και συναισθηματικών δεξιοτήτων των μαθητών, υποστηρίζοντας με αυτό τον τρόπο την ανθρώπινη διδασκαλία. Το γεγονός αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη φυσική τους παρουσία, καθώς και στις σχεδιαστικές τους λειτουργίες. Η παρούσα εργασία σχεδιάστηκε με σκοπό να διερευνήσει, αν η χρήση του κοινωνικού ρομπότ ΝΑΟ της SoftBank Robotics μπορεί να ενισχύσει τις κοινωνικές και γνωστικές δεξιότητες των παιδιών προσχολικής βαθμίδας. Συγκεκριμένα, από το εύρος των δεξιοτήτων, οι ερευνήτριες εστίασαν στην κοινωνική αλληλεπίδραση, στην ενσυναίσθηση, στην εργαζόμενη μνήμη και στη γραφοφωνημική αντιστοίχιση. Για τον σκοπό αυτό, δημιουργήθηκαν τέσσερα εκπαιδευτικά σενάρια βασισμένα σε κάθε ένα από τα τέσσερα γνωστικά περιεχόμενα. Το πρώτο έχει τίτλο “Team work puzzles” και αφορά την κοινωνική αλληλεπίδραση και τη συνεργασία μεταξύ των μελών της ομάδας. Το δεύτερο αποτελείται από δύο διδακτικές παρεμβάσεις, με τίτλους “Towns of feeling” και “Christmas storytelling” και αφορούν στην καλλιέργεια της ενσυναίσθησης. Το τρίτο αποτελείται από τρεις διδακτικές παρεμβάσεις, με τίτλους “Match the NAO sounds”, “Listen and find the sounds”, “Remember the sounds” και αφορά την βελτίωση την βραχυπρόθεσμης οπτικοακουστικής μνήμης(εργαζόμενη μνήμη). Το τέταρτο και τελευταίο σενάριο έχει τίτλο “Christmas word hunt” και αφορά την καλλιέργεια της φωνολογικής ενημερότητας/επίγνωσης και της γραφοφωνημικής αντιστοίχισης. Για το κάθε ένα από τα προαναφερθέντα εκπαιδευτικά σενάρια ακολούθησε πρακτική εφαρμογή. Επιπλέον, λόγω εορταστικού κλίματος σχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν ακόμα τρεις δραστηριότητες-εφαρμογές, χωρίς να ακολουθήσει αξιολόγηση: α) “Xmas_ dance(χριστουγεννιάτικος χορός, β) “Touch_NAO” (παιχνίδι αφής των μελών του σώματος του ΝΑΟ), γ) “Kalanta” (Κάλαντα Χριστουγέννων). Οι διδακτικές παρεμβάσεις πραγματοποιήθηκαν σε ένα Νηπιαγωγείο της Αθήνας, σε 23 νήπια και προνήπια. Τα εργαλεία συλλογής δεδομένων που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η παρατήρηση με βιντεοσκόπηση, τα φύλλα αξιολόγησης και η ρουμπρίκα αξιολόγησης και αυτοαξιολόγησης της εμπειρίας των παιδιών. Τα δεδομένα αναλύθηκαν με τη 5 χρήση στατιστικού πακέτου, για την ανάδειξη της πιθανής διαφοράς των προ και μετά τεστ. Τα αποτελέσματα της έρευνας αναδεικνύουν ότι υπήρξαν στατιστικά σημαντικές διαφορές, μεταξύ των pre και post τεστ και στα τέσσερά εκπαιδευτικά σενάρια.Over the last decade, there seems to be a growing interest in research, regarding the use of social robots in education that bibliography indicates, that social robots can be used in education as teachers or peer learners, since they offer a plethora of potentials in the educational process. It has been proved that they have remarkable effects on the development of students’s cognitive and emotional skills, supporting and empowering human teaching. This fact is mainly due to their physical appearance, as well as their design functions. This work investigates, whether the use of the social robot ΝΑΟ from Softbank Robotics can enhance the social and cognitive skills of preschool children. Researchers focused on social interaction, empathy, working memory and phonological awareness. Towards, four educational scenarios were created based on each of the four cognitive contents. The first is entitled "Team work puzzles'' and is about social interaction and cooperation between group members. The second is comprised by two sub-scenarios entitled ''Towns of feeling'' and ''Christmas storytelling'' and focus on the cultivation and endorsement of empathy. The third consists of three sub-scenarios, namely ''Match the Nao sounds'', ''Listen and find the sounds'', ''Remember the sounds'' and have to do with the improvement of short-term audiovisual memory (working memory). The fourth and last one is entitled ''Christmas word hunt'' and its focus is on the cultivation of phonological awareness. All educational scenarios already stated above, have been applied, validated and evaluated in real education settings. Due to the Christmas holiday spirit, three more activities were designed and also implemented without evaluation: a) ''X-mas dance'' (christmas dance) , b) ''Touch Nao'' (touch game of the body parts of the robot), c) ''Kalanta"(Christmas carols). Interventions were carried out at a Kindergarten of Athens in 23 infants and toddlers. For data collection, videotaped observation, assessment pappers and assessment/selfassessment rubric of children's experience were deployed. Data were analyzed using a statistical program to highlight the possible difference between the pre-and post-tests. Research results show that there were statistically significant differences between pre and post tests in all four educational scenarios

O ρόλος του κοινωνικού ρομπότ ΝΑΟ, στην καλλιέργεια της Συναισθηματικής Νοημοσύνης των παιδιών προσχολικής ηλικίας

Η παρούσα έρευνα μελετά τη συσχέτιση που μπορεί να δημιουργηθεί ανάμεσα στο κοινωνικό ρομπότ NAO, τη Συναισθηματική Νοημοσύνη (ΣΝ) και την Προσχολική Εκπαίδευση. Η ανάπτυξη της Συναισθηματικής Νοημοσύνης (ΣΝ) των παιδιών προσχολικής ηλικίας, είναι κρίσιμη τόσο για τη παρούσα, όσο και για την μελλοντική τους ζωή. Το Νηπιαγωγείο και η μαθησιακή διαδικασία που λαμβάνει χώρο σε αυτό, αποτελεί ένα περιβάλλον στο οποίο δύνανται τα παιδιά να καλλιεργήσουν συναισθηματικές δεξιότητες όπως ο εντοπισμός των συναισθημάτων, εαυτού και άλλου, η κατανόηση, η ρύθμιση και η διαχείρισή τους. Τα κοινωνικά ρομπότ, συνιστούν ένα εξελιγμένο εργαλείο με ποικίλες δυνατότητες, το οποίο μπορεί να έχει θετική επίδραση στη μάθηση κατά την αλληλεπίδραση Παιδιού-Ρομπότ (Child Robot Interaction, CRI). Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η διερεύνηση της χρήσης του NAO 6, σε τάξη νηπιαγωγείου με παιδιά προσχολικής ηλικίας, με στόχο την καλλιέργεια της Συναισθηματικής τους Νοημοσύνης. Προκειμένου να δοθεί απάντηση στο συγκεκριμένο ερευνητικό ερώτημα, διεξήχθη μια ποιοτική έρευνα, η οποία περιλάμβανε τις εξής μεταβλητές παρατήρησης: (1) η συμμετοχή, (2) η λεκτική συμμετοχή/επικοινωνία, (3) η μίμηση, (4) η έκφραση συναισθήματος προσώπου και (5) η έκφραση συναισθήματος σώματος. Το εκπαιδευτικό σενάριο και οι στόχοι του διαμορφώθηκαν με βάση την ταξινομία του Bloom. Στην έρευνα συμμετείχαν 19 μαθητές/τριες νηπιαγωγείου με Μ.Ο. ηλικίας τα 5 έτη, οι οποίοι/ες αλληλεπίδρασαν με το ΝΑΟ σε δραστηριότητες που προγραμματίστηκαν στην πλατφόρμα λογισμικού Choregraphe 2.8.6.23: επτά (7) για τα συναισθήματα, και τρεις (3) επιπλέον δραστηριότητες αφής, χορού και τραγουδιού. Η εισαγωγή του MAO στα παιδιά έγινε με την προβολή ενός βίντεο παρουσίασης, μετά από συζήτηση για τα ρομπότ, ενώ ακολούθησε η διεξαγωγή της αρχικής αξιολόγησης. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν τρεις (3) παρεμβάσεις στο νηπιαγωγείο οι οποίες ολοκληρώθηκαν με την τελική αξιολόγηση. Αναλύοντας τα δεδομένα, προκύπτει ότι τα παιδιά παρουσίασαν υψηλή συμμετοχή, μίλησαν για τα συναισθήματά τους, μιμήθηκαν το NAO εκφράζοντας διαφορετικά συναισθήματα με το πρόσωπο και το σώμα, προσάρμοσαν την έκφραση συναισθημάτων ανάλογα το ζητούμενο και πρότειναν λύσεις στο NAO, για τη διαχείριση της λύπης.This research studies the correlation that can be established between the social robot NAO, Emotional Intelligence (EI) and Early Childhood Education. The development of preschool children's Emotional Intelligence (EI) is critical both for the present and their future life. Learning in Kindergarten constitutes an environment, in which children can improve their emotional skills, such as identifying and understanding their own and others' emotions, regulating and managing them. Social robots are a cutting-edge tool with a variety of capabilities, holding a positive effect on learning during Child-Robot Interaction (CRI). The purpose of this thesis was to investigate the use of NAO in a kindergarten class, with the aim of improving their Emotional Intelligence. Towards, a qualitative study was conducted that included the following observational variables: (1) participation, (2) verbal participation/communication, (3) imitation, (4) facial expression of emotion and (5) the expression of body emotion. The educational scenario and its objectives were formulated based on Bloom's taxonomy. In this research, the participants were 19 pre-schoolers (average age ~5 years), who interacted with NAO in activities programmed in the Choregraphe 2.8.6.23 software platform: seven (7) activities were about emotions, and three (3) extra activities were about touch, dancing and singing with NAO. After a discussion about robots, the robot NAO was introduced to the children by showing a presentation video, followed by the pre – test. Then, three (3) interventions were carried out in kindergarten, which were completed with the post-test. Upon analyzing the data, it was discovered that the children displayed a high level of participation by communicating their emotions to NAO, as well as imitating NAO by conveying a multiplicity of different emotions through facial gestures and body language. What is more, the children adapted their emotional expression according to the activity’s guidelines, helping NAO by proposing solutions to dealing with sadness