I ricercatori del CHILI Lab (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) in Svizzera e del GAIPS Lab (Università di Lisbona) in Portogallo hanno recentemente sviluppato un sistema autonomo progettato per aiutare i bambini a migliorare le loro abilità di scrittura a mano. Il sistema che hanno creato, presentato in un articolo pubblicato su Springer's Rivista internazionale di robotica sociale , prevede l'uso di un robot sociale in sessioni di apprendimento one-to-one con i bambini.

Per alcuni bambini, la scrittura a mano può essere un'abilità difficile da acquisire, eppure è un trampolino di lancio fondamentale nel loro percorso accademico. Infatti, una scrittura scadente può influire negativamente sul rendimento scolastico di un bambino, autostima e motivazione all'apprendimento.

Per padroneggiare la scrittura a mano, un bambino ha bisogno di imparare a coordinare cognitivo, capacità motorie e percettive, quindi potrebbe anche richiedere una notevole quantità di pratica. Questo è il motivo per cui i bambini che trovano particolarmente impegnativo scrivere a mano vengono generalmente offerti supporto extra dai loro insegnanti durante le sessioni individuali.

"Poiché l'acquisizione delle abilità di scrittura a mano è un compito fisico e spesso richiede assistenza fisica e interazione, le tecnologie contemporanee come i robot sociali possono essere utilizzate come strumento per integrare i metodi esistenti di intervento sulla scrittura a mano per i bambini, "Shruti Chandra, uno dei ricercatori che ha condotto il recente studio, ha detto a TechXplore. "Con questa visione in mente, la nostra ricerca mira a esplorare come un robot sociale può aiutare autonomamente i bambini con l'acquisizione della scrittura a mano con un approccio in cui i bambini sono gli insegnanti che aiutano il robot a migliorare la sua scrittura".

Il recente studio condotto dai ricercatori del GAIPS Lab fa parte di un progetto più ampio chiamato CoWriter. L'obiettivo principale del progetto CoWriter è costruire un partner robotico a cui i bambini possano insegnare a scrivere a mano.

L'idea generale alla base di questo è che insegnare a un robot a scrivere a mano può aiutare i bambini a migliorare la propria capacità di scrivere; un paradigma noto come apprendimento attraverso l'insegnamento. Studi precedenti suggeriscono che le pratiche di apprendimento attraverso l'insegnamento possono essere molto efficaci nell'istruzione, in quanto consentono ai bambini di riflettere sui propri errori e migliorare, in definitiva migliorando le loro capacità accademiche, motivazione e autostima.

"Abbiamo sviluppato un sistema educativo autonomo che incorpora un robot umanoide sociale (Nao di SoftRobotics) che fornisce uno scenario ai bambini per migliorare le loro abilità di scrittura a mano, Ha spiegato Chandra. "Il sistema attuale si basa sul paradigma dell'apprendimento attraverso l'insegnamento con l'obiettivo di rispondere a una domanda:in che modo le capacità di apprendimento di un allievo influirebbero sull'apprendimento di un tutor?"

Chandra e i suoi colleghi hanno progettato uno scenario uno a uno che prevede un'interazione tra un bambino e un robot sociale, in cui il bambino assume il ruolo di insegnante o tutore, valutare le capacità di scrittura a mano del robot. Questo scenario di apprendimento è progettato per migliorare le capacità di scrittura a mano dei bambini chiedendo loro di tutorare qualcun altro. Il sistema di apprendimento proposto dai ricercatori è completamente autonomo, quindi non richiede alcun lavoro aggiuntivo o supervisione durante l'interazione bambino-robot.

"L'interazione inizia quando il robot chiede aiuto al bambino nel correggere le forme di poche lettere, " disse Chandra. "Prima, il robot scrive una lettera deformata sullo schermo e chiede al bambino di correggerla usando lo schermo del computer. Il bambino esegue la correzione modificando la forma della lettera tramite un cursore e fornisce anche dimostrazioni della lettera sullo schermo".

Durante la sessione di tutoraggio bambino-robot, il robot commette alcuni degli errori di scrittura più comuni osservati nei bambini di 4-8 anni, associato alla proporzione, interruzioni e allineamento. Ciò consente al bambino che sta insegnando al robot di riflettere su alcuni dei propri errori mentre corregge gli errori commessi dal robot.

Per valutare l'efficacia del sistema di insegnamento che hanno sviluppato, Chandra e i suoi colleghi hanno condotto due studi longitudinali nelle scuole primarie portoghesi, ciascuna comprendente quattro sessioni di tutoraggio one-to-one robot-bambino. Hanno valutato le abilità di scrittura a mano di ogni bambino partecipante e la sua percezione del robot sociale sia prima che dopo ogni sessione.

I bambini sono stati assegnati a una delle tre condizioni di apprendimento:apprendimento continuo, non apprendimento o apprendimento personalizzato. Ciò ha permesso ai ricercatori di confrontare efficacemente gli effetti di ciascuna di queste condizioni di apprendimento sull'apprendimento dei bambini e sulla percezione del robot.

"Nella condizione di apprendimento continuo, il robot impara continuamente, all'interno e tra le sessioni, " Chandra ha detto. "Tuttavia, nella condizione di non apprendimento, il robot non apprende e mostra continuamente scarse prestazioni. Finalmente, nella condizione di apprendimento personalizzato, il robot adotta la performance del bambino durante le sessioni, nel senso che se un bambino si comporta bene, il robot funzionerebbe meglio o viceversa."

Prima dell'inizio di ogni sessione di tutoraggio, ai bambini è stato chiesto di completare un pre-test valutando le loro capacità di scrittura a mano. Successivamente, hanno svolto l'attività di scrittura collaborativa, in cui a ogni bambino è stato chiesto di insegnare al robot a scrivere a mano. Finalmente, alla fine del compito, i ricercatori hanno posto ai bambini domande sulle loro percezioni sull'interazione con il robot.

"Dopo le quattro sessioni con il robot (una volta alla settimana), i partecipanti hanno eseguito un post-test identico al pre-test per valutare l'effetto delle quattro sessioni sulle capacità di scrittura del partecipante, " Chandra ha detto. "Abbiamo quindi confrontato i punteggi dei bambini prima e dopo il test per valutare i loro guadagni di apprendimento all'interno e tra le condizioni. Allo stesso modo, le percezioni dei bambini sono state analizzate e confrontate tra e all'interno delle condizioni".

I ricercatori hanno analizzato i dati raccolti e hanno scoperto che le capacità di scrittura a mano dei bambini nelle condizioni di apprendimento personalizzato e di apprendimento continuo sono migliorate sostanzialmente dopo le sessioni di tutoraggio. D'altra parte, la scrittura dei bambini in condizione di non apprendimento non è migliorata in modo significativo. In altre parole, insegnare a un robot con una certa competenza nella scrittura a mano sembrava aiutare i bambini a migliorare le proprie abilità, molto più che istruire un robot senza competenza.

"Abbiamo anche scoperto che le percezioni dei bambini riguardo ad alcune delle capacità di apprendimento del robot, come capacità di scrittura e prestazioni complessive, cambiato nel tempo, " disse Chandra. "Dopo l'ultima interazione, più del 92% dei bambini del primo studio e tutti i bambini del secondo studio non solo si sono giudicati un buon insegnante, ma hanno anche apprezzato l'insegnamento del robot e volevano insegnarlo in futuro".

Oltre a migliorare le capacità di scrittura a mano dei bambini, anche l'approccio di apprendimento ideato dai ricercatori sembrava rafforzare la fiducia dei bambini nelle loro capacità. interessante, la competenza del robot non ha influito sulla fiducia nelle proprie capacità che i bambini si sono sentiti dopo l'esercizio, poiché in genere si consideravano insegnanti competenti indipendentemente dal fatto che il robot fosse migliorato o meno.

"Generalmente, abbiamo scoperto che i bambini accettavano bene il sistema in entrambi gli studi per alcuni motivi, " disse Chandra. "In primo luogo, siamo stati in grado di condurre con successo due studi in più sessioni in due diverse scuole di Lisbona, Il Portogallo e i bambini si sono impegnati con il robot per quattro-sei settimane. In secondo luogo, abbiamo scoperto che la maggior parte dei bambini voleva insegnare al robot in futuro."

Nel futuro, il sistema educativo autonomo sviluppato da Chandra e dai suoi colleghi potrebbe essere utilizzato per insegnare ai bambini le abilità di scrittura a mano in modo coinvolgente e innovativo. Inoltre, i risultati delle valutazioni iniziali nelle scuole suggeriscono che potrebbe aiutare ad aumentare sia la scrittura a mano dei bambini che la loro fiducia nelle proprie capacità.

I ricercatori stanno ora conducendo un altro studio per il progetto CoWriter che indaga sull'uso di un sistema simile per insegnare ai bambini con gravi problemi di scrittura. In questo caso, i bambini prenderanno parte a sessioni con un terapista e il robot sociale Nao.

"In questi altri studi, un terapeuta è presente per facilitare il bambino per quanto riguarda le domande relative al compito e l'interazione con il robot sociale, per diversi mesi negli ospedali di Losanna, Svizzera, e Parigi, Francia, " Chandra ha detto. "Stiamo progettando di continuare a fare tali studi con i robot in quanto questi bambini hanno bisogno di diverse sessioni per il miglioramento. Il nostro gruppo al CHILI Lab ha anche recentemente sviluppato un'app chiamata Tegami per fare diagnosi di disgrafia granulare nei bambini in modo che possano ricevere un trattamento personalizzato per imparare a scrivere".

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