Egy új kutatás szerint a robotokat fel lehetne használni a gyerekek jó szokások megtanítására

Hivatkozások táblázata

• Absztrakt és I. Bevezetés
• II. A Casa Paradigma és Gamification
• III. Kezek földje: A játék
• IV. Mód
• V. Felhasználói tanulmány
• VI. Eredmények
• VII. Vita

  • VIII. Következtetés

  • IX. Köszönetnyilvánítások és hivatkozások

Absztrakt — Ez a cikk bemutatja a „Land of Hands” elnevezésű új, együttműködésen alapuló oktatási játék tervezését, megvalósítását és értékelését, amelyben gyerekek és egy általunk tervezett, személyre szabott közösségi robot (HakshE) vesz részt. Ezen a játékplatformon keresztül az a célunk, hogy megtanítsuk a gyerekeknek a megfelelő kézhigiéniai gyakorlatokat, és feltárjuk, milyen mértékű interakció megy végbe egy proszociális robot és a gyerekek között ilyen környezetben. A gamifikációt ötvöztük a Computers as Social Actors (CASA) paradigmával, hogy a robotot társadalmi szereplőként vagy a játék társas szereplőjeként modellezzük. A játékot Godot 2D-s motorjával és az Alice 3-mal fejlesztették ki. Ebben a tanulmányban 32 résztvevő játszott online a játékkal a Zoom video-telekonferencia-platformon keresztül. Ahhoz, hogy megértsük, milyen hatást gyakorolnak egy proszociális robot lökései a gyerekek interakcióira, tanulmányunkat két feltételre bontottuk: Lökésekkel és Bökések nélkül. A rubrikák részletes elemzése és a gyermekek interakcióinak videóelemzései azt mutatják, hogy platformunk segített a gyerekeknek a helyes kézhigiéniai gyakorlatok elsajátításában. Azt is megállapítottuk, hogy egy proszociális robot használata élvezetes interakciókat és nagyobb társadalmi elkötelezettséget teremt a gyerekek és a robot között, bár magát a tanulást nem befolyásolta a robot proszocialitása.

I. BEVEZETÉS

A játékok és a közösségi robotok rabul ejtik és elbűvölik a gyerekeket. Tanulmányunk azt vizsgálja, hogy a viselkedés milyen mértékben változtatja meg a prekurzorokat, a tanulást és az elköteleződést, amikor a gyerekek és a szociális robotok együttműködő játékot folytatnak a kézmosási gyakorlatok körül. Először a „Land of Hands” elnevezésű új, együttműködésen alapuló oktatási játékunk tervezését és megvalósítását vitatjuk meg, amelyben gyerekek és egy személyre szabott közösségi robot (HakshE) vesz részt, amelyet mi terveztünk. Ezután bemutatjuk egy felhasználói tanulmány eredményeit, amelyet 6-10 éves gyerekekkel végeztünk platformunk értékelése céljából.

A bökkenő elmélet azt feltételezi, hogy a pozitív és tartós viselkedésbeli változást, például a helyes kézmosási gyakorlatot, a kognitív és affektív rendszert befolyásoló ismételt bökkenések idézhetik elő [1]. A hosszú távú elköteleződések elősegítése, ahol a tanárok és a szülők rábírják a gyerekeket a helyes kézhigiéniai gyakorlatra, fárasztó folyamat lehet, amelynek megvalósítása több hónapig is eltarthat. Ennek megoldására javasoljuk a robotok motivációs ágensek használatát, amelyeket játszótársnak terveztek. A jól megtervezett robotok minimális emberi közreműködést igényelnek, és nem érzékelhetők olyan kihívásokkal szemben, mint például a fáradtság. Újdonságuk, különösen a fejlődő országokban, vonzza magukhoz a gyerekeket, lehetővé téve, hogy bökkenőként használják őket [2]. Ennek a munkának a hosszú távú célja egyrészt egy autonóm szociális robot felépítése, amely a bökkenések révén elősegíti a pozitív viselkedés megváltoztatását, másrészt a robot által a gyerekekre gyakorolt bökések hatásának mérése.

A. Együttműködési játékok a pozitív megerősítésért

Viselkedésbeli változás érhető el, ha a gyerekek deklaratív és eljárási ismeretekkel is rendelkeznek a kézmosással kapcsolatban. A gyerekeknek ismerniük kell a kézmosás lépéseit, hogy elvégezhessék azt. Korábbi kutatásaink során azt találtuk, hogy Indiában a vidéki és félvárosi iskolás gyerekek nem rendelkeznek az Egészségügyi Világszervezet (WHO) által előírt megfelelő kézhigiénés lépésekkel [3]. Ezért úgy döntöttünk, hogy a kézhigiéniával kapcsolatos deklaratív ismereteket és eljárási ismereteket egy komoly játékká vegyítjük, amit a gyerekek a szociális robottal játszhatnak. Korábbi kutatások azt mutatják, hogy amikor a robotok oktatóként vagy kortársként működtek a gyerekekkel való játék során, a robotok sikeresek voltak a szükséges tanulási eredmények elérésében, és arra ösztönözték a gyerekeket, hogy folyamatosan kihívásokkal és motivációkkal küzdjenek [4], [5].

Bartneck et al. lehetőséget teremtett az emberi résztvevők számára, hogy kapcsolatba lépjenek egy robottal a játék kollaboratív változatán, a Masterminden keresztül [6]. Azt találták, hogy amikor a robot intelligens tanácsokat adott az emberi játékosoknak, akkor a játékot nehezebbnek ítélték meg, és a résztvevők alacsonyra értékelték a robot ajánlásait. Amikor a robotok intelligensen és kellemesen viselkedtek, élőnek és élvezetesnek tekintették őket. Egy hasonló tanulmányban Xin et al. bemutatott egy „Birány és farkas” vegyes valóságú játékot a Sony Aibo robotjaival, ahol arról számoltak be, hogy a résztvevők csapattársaknak tekintik a robotokat, és élvezetes interakciókat folytattak velük [7]. Ezért úgy gondoljuk, hogy egy szociális robot használata a helyes kézhigiénés gyakorlatok megtanítására a gyerekeknek egy együttműködésen alapuló játékon alapuló környezetben az lenne a legélvezetesebb és legpozitívabb megerősítés ahhoz, hogy maga a viselkedés megváltozzon.

A 2021–2022-es tanévben Indiában számos általános iskola zárva maradt a Covid-járvány miatt. Ezért nem tudtuk vizsgálni, hogy robotunk lökései milyen hatással vannak a gyerekek kézmosási viselkedésére. Ehelyett kísérleti jelleggel végeztük ezt a kutatási tanulmányt, hogy feltárjuk a szociális robot bökkenőinek hatását a viselkedés előfutáraira, nevezetesen a gyerekek tanulására és a robottal való elkötelezettségére. Az arXiv:2206.08075v2 [cs.RO] 2022. június 17-i, 2022-23-as tanévben offline tanulmányt fogunk végezni ennek a munkának a kiterjesztéseként, hogy tanulmányozzuk a viselkedésváltozásra gyakorolt hatást.

B. A gyerekek és a robotok közötti társadalmi interakciók és elköteleződés mérése

A HRI szakirodalom azt állítja, hogy a gyerekek különféle verbális és nonverbális kommunikációs csatornákon keresztül kapcsolódnak be egy robotrendszerbe, például verbális válaszok, arckifejezések, gesztusok és tekintet [8], [9]. Ezen túlmenően, a robotok azon képessége, hogy proszociális képességeket mutasson be, pozitívan befolyásolja a gyerekek robotokkal való elkötelezettségét a hosszú távú interakciók során [10], [11]. Ezért annak megértéséhez, hogy egy proszociális robot lökései hogyan befolyásolhatják a gyerekek tanulását és interakcióit a robottal egy kollaboratív játék alapú környezetben, megmértük a gyerekek verbális kommunikációját és arckifejezéseit a robot válaszaira.

Ezzel a kutatással az alábbi kutatási kérdésekre kívánunk választ adni:

• 1. kutatási kérdés: Mennyire valósul meg a kézhigiéniával kapcsolatos tanulás a gyermek és egy szociális robot közötti együttműködésben?

• 2. kutatási kérdés: Milyen mértékben befolyásolják egy proszociális robot lökései a gyermek tanulását, interakcióját és egy robottal való elkötelezettségét egy kollaboratív játékkörnyezetben?