מחקר חדש אומר שניתן להשתמש ברובוטים כדי ללמד ילדים הרגלים טובים

טבלת קישורים

• תקציר ואני. מבוא
• II. פרדיגמת הקאזה וההתרגשות
• III. ארץ הידיים: המשחק
• IV. שיטות
• V. מחקר משתמשים
• VI. תוצאות
• VII. דִיוּן

  • ח. מַסְקָנָה

  • ט. תודות והפניות

תקציר - מאמר זה מציג את העיצוב, היישום וההערכה של משחק חינוכי שיתופי חדש שכותרתו "ארץ הידיים", הכולל ילדים ורובוט חברתי מותאם אישית שעיצבנו (HakshE). באמצעות פלטפורמת המשחקים הזו, אנו שואפים ללמד ילדים נוהלי היגיינת ידיים נכונים ולחקור את מידת האינטראקציות המתרחשות בין רובוט פרו-חברתי לילדים בסביבה כזו. שילבנו משחקיות עם פרדיגמת מחשבים כשחקנים חברתיים (CASA) כדי לדגמן את הרובוט כשחקן חברתי או כשחקן עמית במשחק. המשחק פותח באמצעות מנוע הדו-ממד של Godot ואליס 3. במחקר זה, 32 משתתפים שיחקו במשחק מקוון באמצעות פלטפורמת שיחות ועידה בווידאו זום. כדי להבין את ההשפעה שיש לדחיפות של רובוט פרו-חברתי על האינטראקציות של ילדים, חילקנו את המחקר שלנו לשני תנאים: עם דחיפות ובלי דחיפות. ניתוח מפורט של רובריקות וניתוחי וידאו של אינטראקציות של ילדים מראים שהפלטפורמה שלנו עזרה לילדים ללמוד שיטות היגיינת ידיים טובות. מצאנו גם ששימוש ברובוט פרו-חברתי יוצר אינטראקציות מהנות ומעורבות חברתית גדולה יותר בין הילדים לרובוט למרות שהלמידה עצמה לא הושפעה מהפרו-חברתיות של הרובוט.

I. מבוא

משחקים ורובוטים חברתיים מרתקים ומרתק ילדים. המחקר שלנו בוחן את המידה שבה מבשרי שינוי התנהגות, למידה ומעורבות מתרחשים כאשר ילדים ורובוטים חברתיים עוסקים במשחק שיתופי סביב תרגולי שטיפת ידיים. תחילה אנו דנים בעיצוב והטמעה של המשחק החינוכי השיתופי החדש שלנו שכותרתו "ארץ ידיים" הכולל ילדים ורובוט חברתי מותאם אישית (HakshE) שעיצבנו. לאחר מכן אנו מציגים את הממצאים של מחקר משתמשים שערכנו עם ילדים בגילאי 6-10 שנים כדי להעריך את הפלטפורמה שלנו.

תיאוריית הנדנדה מניחה ששינוי התנהגות חיובי ומתמשך, כגון שיטות נטילת ידיים טובות, יכול להיגרם על ידי דחיפות חוזרות ונשנות המשפיעות על המערכת הקוגניטיבית והרגשית [1]. הנחיית התקשרויות ארוכות טווח שבהן מורים והורים דוחפים ילדים לקראת שיטות היגיינת ידיים טובות עשויה להיות תהליך מייגע שעשוי להימשך מספר חודשים כדי להשיג. כדי להתמודד עם זה, אנו מציעים להשתמש ברובוטים כסוכני מוטיבציה שמתוכננים כשותפים למשחק. רובוטים מעוצבים היטב דורשים מעורבות אנושית מינימלית ואינם ניתנים לאתגרים כמו עייפות. החידוש שלהם, במיוחד במדינות מתפתחות, מושך אליהם ילדים ומאפשר להם לשמש כסוכנים לדחיפה [2]. המטרה ארוכת הטווח של עבודה זו היא לבנות רובוט חברתי אוטונומי המקדם שינוי התנהגות חיובי באמצעות דחיפות והן למדוד את השפעת הדחיפות שמפעיל הרובוט על ילדים.

א. משחקים משותפים לחיזוק חיובי

שינוי התנהגות עשוי להיות מושג כאשר לילדים יש גם ידע הצהרתי וגם ידע פרוצדורלי לגבי שטיפת ידיים. הילדים צריכים לדעת את שלבי שטיפת הידיים כדי לבצע אותה. במחקרים קודמים שלנו, מצאנו שלילדי בית ספר כפריים וחצי עירוניים בהודו אין את הידע הנכון לגבי צעדי היגיינת הידיים כפי שנקבע על ידי ארגון הבריאות העולמי (WHO) [3]. לכן, החלטנו לשלב ידע הצהרתי וידע פרוצדורלי על היגיינת ידיים למשחק רציני שהילדים יוכלו לשחק עם הרובוט החברתי. מחקר קודם מראה שכאשר רובוטים פעלו כמדריכים או עמיתים במהלך משחק עם ילדים, רובוטים הצליחו לספק את תוצאות הלמידה הנחוצות ועודדו את הילדים להישאר מאותגרים ומוטיבציה מתמשכים [4], [5].

Bartneck et al. יצר הזדמנות למשתתפים אנושיים לעסוק ברובוט באמצעות גרסה שיתופית של המשחק, Mastermind [6]. הם גילו שכאשר הרובוט נתן עצות לא אינטליגנטיות לשחקנים אנושיים, אז המשחק נתפס כקשה יותר והמשתתפים דירגו את ערך ההמלצות של הרובוט כנמוך. כאשר רובוטים פעלו בתבונה ובנעימות, הם נתפסו כחיים ומהנים. במחקר דומה, Xin et al. הציגו משחק מציאות מעורבת 'כבשה וזאב', עם רובוטי Aibo של סוני שבו הם דיווחו שהמשתתפים רואים ברובוטים חברים לצוות וקיימו איתם אינטראקציות מהנות [7]. לפיכך, אנו מאמינים ששימוש ברובוט חברתי כדי ללמד ילדים שיטות היגיינת ידיים טובות בסביבה מבוססת משחק שיתופית יספק את החיזוק המהנה והחיובי ביותר להבאת שינוי ההתנהגות עצמו.

במהלך שנת הלימודים 2021-22, בתי ספר יסודיים רבים בהודו נותרו סגורים עקב מגיפת קוביד. לכן לא היה לנו אפשרות לחקור את השפעת הדחיפות של הרובוט שלנו על שינוי התנהגות רחיצת ידיים של ילדים. במקום זאת, כפיילוט, ערכנו מחקר זה כדי לחקור את ההשפעה של דחיפות של רובוט חברתי על מבשרי התנהגות, כלומר למידה ומעורבות של ילדים עם הרובוט. אנו נערוך מחקר לא מקוון במהלך שנת הלימודים arXiv:2206.08075v2 [cs.RO] 17 ביוני 2022 2022-23 כהרחבה של עבודה זו כדי ללמוד את ההשפעה על שינוי התנהגות.

ב. מדידת אינטראקציות חברתיות ומעורבות בין ילדים לרובוטים

ספרות בתחום ה-HRI קובעת שילדים עוסקים במערכת רובוטית דרך ערוצי תקשורת מילוליים ולא מילוליים שונים כגון תגובות מילוליות, הבעות פנים, מחוות ומבט [8], [9]. יתרה מכך, ידוע כי יכולתו של רובוט לתאר יכולות פרו-חברתיות משפיעה באופן חיובי על מעורבותם של ילדים עם רובוט במהלך אינטראקציות ארוכות טווח [10], [11]. לכן, כדי להבין כיצד דחיפות של רובוט פרו-חברתי יכולות להשפיע על הלמידה והאינטראקציות של ילדים עם הרובוט במסגרת מבוססת משחק שיתופי, מדדנו את התקשורת המילולית והבעות הפנים של הילדים לתגובות הרובוט.

באמצעות מחקר זה, אנו שואפים לענות על שאלות המחקר הבאות:

• שאלת מחקר 1: באיזו מידה למידה על היגיינת ידיים מתרחשת במשחק שיתופי בין ילד לרובוט חברתי?

• שאלת מחקר 2: באיזו מידה הדחפים של רובוט פרו-חברתי משפיעים על הלמידה, האינטראקציה והמעורבות של ילד עם רובוט במסגרת משחק שיתופי?