Как восприятие роботов влияет на чтение детей: исследование роботов-компаньонов

Введение

Последние 15 лет наблюдается растущий интерес к потенциалу социальных роботов в поддержке детского образования, с большим объемом исследований, уже оценивающих использование роботов в различных ролях поддержки обучения. Первоначальные сообщения об успехе были attributed to физическому воплощению и социальному присутствию роботов, которые могут способствовать вовлеченности в обучение. Однако очень мало исследований examined precisely, какие эстетические и функциональные особенности делают роботов более полезными, чем другие формы технологий и медиа.

Тщательное изучение того, почему и как конкретные роботы могут способствовать обучению в разных контекстах, важно учитывая высокую степень вариативности across типов роботов, используемых в образовании, ролей, которые они играют во время обучения, и типа обучения, которое они поддерживают. Как such, поле теперь нуждается в систематическом interrogation особенностей, которые помогают оптимально позиционировать роботов для продвижения обучения. В идеале это фундаментальное исследование должно проводиться до того, как роботы будут выбраны для образовательных вмешательств. Это не только проинформирует о том, какие роботы, вероятно, будут наиболее эффективными для targeted навыков и learners, но и смягчит использование unnecessarily дорогих, сложных или poorly подходящих роботов.

Проблема множественности в исследованиях

Недавний систематический обзор Papakostas и коллег по использованию роботов в специальном образовании highlights эту проблему множественности across what является относительно nascent полем enquiry. В то время как результаты across исследований были в основном обнадеживающими, researchers использовали очень разных роботов для targeting различных навыков и с детьми, которые имеют variety различных special образовательных потребностей. Кроме того, большинство исследований были underpowered, underrepresented женских learners и lacked критических контрольных условий. Эти исследования также neglected изучить perceptions и experiences детей о роботах. Это поразительно, учитывая, что социальная нейронаука inspired исследования human-robot взаимодействия repeatedly evidenced мощное влияние человеческих perceptions, beliefs и expectations на взаимодействие с both виртуальными и роботизированными искусственными агентами (also see Hortensius & Cross для relevant обзора). В то время как понимание того, как эти perceptions формируют взаимодействие с искусственными агентами, является highly сложным и challenging endeavor, это должно быть central focus по мере того, как мы develop, deploy и evaluate роботов-ассистентов. Это особенно критично, когда considering, как лучше design роботов для улучшения раннего образования детей.

Роботы для чтения

Некоторые исследования уже начали изучать extent, до которого роботы для чтения могут быть использованы для поддержки обучения детей. Однако предыдущая работа в основном focused на использовании роботов-«рассказчиков» в групповых settings, где робот не способен поддержать one-on-one взаимодействие с ребенком. Удивительно, но мало work было сделано, чтобы examine, могут ли социальные роботы поддерживать чтение детей в one-on-one взаимодействиях. Это likely due to сложной и динамичной природе evidence-based обучения чтению, которое в настоящее время outstrips возможности большинства роботов. Например, обучение phonics требует от instructors предоставления своевременной и чувствительной feedback на произношения слов, прочитанных вслух. Текущие системы распознавания речи не способны reliably и rapidly распознавать слова, которые произносятся с ошибками.

Потенциал роботов в поддержке чтения

Несмотря на это, роботы еще могут способствовать вовлеченности в чтение и практике как дополнение к targeted обучению чтению, предоставляемому human educators. Недавнее исследование, проведенное Michaelis и Mutlu, provided некоторое представление о потенциале таких вмешательств. Здесь дети, которые участвовали в guided reading вмешательстве с домашним социальным роботом Minnie, reported increased мотивацию и улучшенное понимание прочитанного. Авторы suggest, что социальные роботы могут поддерживать чтение несколькими способами, включая имитацию социальных взаимодействий, которые promote понимание и возможности для «connection-making», а также modelling эффективных привычек чтения. Однако, как мы explore в недавнем обзоре, социальные роботы могут быть particularly полезны в поддержке чтения у детей, которые испытывают трудности с чтением – и связанную с этим тревогу при чтении – путем предоставления социального контекста для чтения, который является одновременно engaging и unintimidating.

Связь между чтением и психическим здоровьем

Сейчас well-established, что плохое чтение и плохие outcomes психического здоровья связаны. В частности, вероятно, что тревога, связанная с чтением, hinders успехи в чтении due to increased избегания чтения. Это согласуется с findings, что дети с below-average чтением score выше по specific мерам тревоги чтения, чем дети с более established способностью к чтению. Кроме того, вмешательства, которые simultaneously address трудности с чтением и тревогу у детей через evidence-based обучение чтению, yield значительные улучшения как в чтении, так и в outcomes психического здоровья. Успех этих вмешательств частично attributed к их highly индивидуализированному подходу. Они, однако, time-intensive и дорогие.

Программа чтения с собаками

В 1999 году в США была запущена программа Reading Education Assistance Dogs (READ), которая получила устойчивое global распространение. Программа involves детей, читающих собакам, и основана на basic принципе, что собаки могут increase мотивацию, расслабление и уверенность путем установления nonjudgemental социального контекста для чтения. Программа также assumes, что тревога при чтении и избегание играют роль в поддержании трудностей с чтением. Систематический обзор 48 статей, оценивающих этот подход, представляет relatively последовательный отчет о том, что собаки оказывают positive влияние на вовлеченность детей в чтение, тревожное возбуждение и outcomes успеваемости по чтению. Однако quality этого evidence является underwhelming, с подавляющим majority outputs, попадающих в самую низкую категорию (Уровень 5) уровней качества критериев Oxford Centre for Evidence Based Medicine (OCEBM).

Методология исследования

При условии, что benefit чтения с собаками rests на их engaging и nonjudgemental социальном присутствии, социальные роботы могут предоставить much более practical альтернативу. В отличие от собак, роботы предлагают higher степень predictability и user контроля, что может mitigate возможность отвлечения детей во время чтения. Роботы также могут быть designed to engage, respond и interact способом, relevant к читаемой истории. Это важно, учитывая growing evidence, что большие учебные gains наблюдаются в вмешательствах, где роботы display responsive и personalised социальное поведение. Роботы также более scalable и practical для развертывания в классе и дома, поскольку они требуют minimal постоянного ухода/обслуживания. Кроме того, многие commercially доступные роботы могут быть easily запрограммированы и adapted для serving в качестве reading buddy. Наконец, роботы могут present более accessible и equitable решение, чем reading собаки. В то время как стоимость социальных роботов ranges widely, многие affordable; некоторые costing меньше, чем игровая консоль или персональный компьютер.

Цели и задачи исследования

С этой целью текущее исследование aimed изучить особенности роботов, которые lead к как positive, так и negative expectations и experiences, когда дети interact с роботизированным reading companion. Для этого наше исследование employed углубленные qualitative меры для capturing первых впечатлений детей и firsthand experiences взаимодействия с тремя различными социальными роботами во время задачи чтения. Мы implemented качественный inductive тематический анализ после интервью, которое explored experiences детей, которое было supplemented и contextualised количественными subjective мерами, собранными до, во время и после того, как дети были exposed к различным роботам. Пристальное внимание было paid к тому, как children perceived фундаментальные социальные capabilities робота – включая то, насколько intelligent, attentive и kind они believed, что робот был. Мы также explored физические особенности робота (например, эстетика и функция), которые дали rise этим initial впечатлениям. Эти findings будут directly информировать наше понимание аспектов социальных роботов, наиболее likely способствующих вовлеченности в чтение у детей.

Результаты

Перспективы детей были sampled в several фазах для characterization их первых впечатлений и expectations различных роботов, включенных в исследование (NAO, Cozmo и MiRo), а также их experiences во время sustained взаимодействия с роботом по их выбору (Nao, n = 15; Cozmo, n = 11; Miro, n = 3). В Фазе 1 мы sampled первые впечатления детей о каждом роботе. Детей просили ranked три робота according to их preference и rate каждого по их perceived «Интеллекту» и «Дружелюбию». Дети provided эти ranks и ratings дважды; upon входа в лабораторию и viewing неактивных роботов, и again после просмотра видео каждого робота, performing стандартизированное действие. В Фазе 2 детей просили selected одного робота для чтения. Во время activity чтения дети read вслух роботу, и робот responded appropriately к нескольким predefined сюжетным точкам during истории с использованием подхода Wizard-of-Oz. После задачи чтения, в Фазе 3, дети participated в semi-structured интервью, где они provided несколько subjective ratings их робота reading companion и их reading experience. Детей также asked несколько open-ended вопросов об их experience участия в исследовании, их выбранном роботе и features, которые они expected от ideal робота reading companion. Ответы были analysed с использованием reflexive и inductive тематического анализа (см. раздел Methods для полных procedural и analysis деталей).

Первые впечатления и ожидания

Предпочтения роботов. Дети ranked роботов в порядке preference immediately upon просмотра неактивных роботов, и again после просмотра коротких видео, изображающих каждого из роботов в действии. Затем детям provided final возможность selected робота для чтения. При final выборе большинство детей preferred NAO (n = 15, 51.72%), followed by Cozmo (n = 11, 37.93%) и then MiRo (n = 3, 10.34%). Разведочный анализ revealed значительный эффект робота на probability быть выбранным. Post-hoc тесты revealed, что дети были significantly более likely selected NAO over MiRo и Cozmo over MiRo. Не было отмечено значительных различий в post-hoc сравнениях между NAO и Cozmo.

Вместе взятое, это suggests, что zoomorphic робот MiRo был markedly менее popular в этом контексте, perhaps reflecting reduced perceived способность engaged в задаче чтения. Примечательно, что трое из четырех детей, которые initially ranked MiRo первым, изменили свои preferences upon просмотра видео. Для сравнения, 6/16 детей, которые initially ranked NAO первым, и 5/9 детей, которые ranked Cozmo первым, изменили свои preferences после просмотра видео. В то время как overall pattern предпочтений оставался stable across возможностей ranking, 47% детей изменили свои first preferences после просмотра видео, suggesting, что both эстетическая form и function играют роль в shaping первых впечатлений и expectations.

Обсуждение

Текущее исследование aimed всесторонне изучить perceptions и expectations детей по отношению к трем очень разным роботам (NAO, Cozmo, MiRo), чтобы identify особенности, которые делают робота well-suited для promoting вовлеченности детей в чтение. Мы employed mixed methods подход, в котором дети shared свои впечатления о различных роботах в three разных временных точках: first, на основе внешнего вида роботов alone, then upon наблюдения за роботами в действии, и finally после чтения с роботом по их выбору. За этим последовали углубленные интервью с каждым ребенком, которые мы затем examined с использованием подхода reflexive тематического анализа.

Ключевые темы анализа

Мы found, что большинство детей были drawn к NAO, humanoid роботу, upon initially видя неактивных роботов и после просмотра видео роботов, performing динамические действия. Это согласуется с recent findings, в которых маленькие дети found to preferred NAO over более machine-like и human-like роботов. В то время как preferences для трех роботов оставались consistent overall, почти half выборки изменили свои preferences после просмотра видео, suggesting, что early впечатления и preferences детей для роботов informed both эстетической form и function.

В то время как все роботы received consistently high rating за дружелюбие, дети provided significantly higher intelligence ratings для NAO over MiRo, что may indicate, что дети perceive этого humanoid робота достаточно intelligent, чтобы engaged в activity чтения, но также достаточно friendly, чтобы mitigate любой fear negative оценки, если ребенок допустит ошибки при чтении. Важно, что последующие тематические analyses revealed, что whilst это было certainly true для некоторых детей, которые read с NAO, это не было unique для humanoid роботов и также experienced с machine-like (Cozmo) и zoomorphic (MiRo) роботами. Подавляющее большинство детей reported positive experiences с их выбранным роботом reading companion, irrespective от выбранного робота. Например, в то время как very few детей selected MiRo (n = 3), каждый из этих детей reliably reported enjoying опыт и perceived MiRo как highly attentive и kind. В то время как эта apparent надежность может быть artifact небольшого числа детей, которые selected MiRo, эти experiences may suggest, что роботизированные «pets», такие как MiRo, могут offer similar benefits к тем, которые previously reported с reading assistance собаками.

Заключение

Текущее исследование shows much promise для применения социальных роботов для поддержки вовлеченности детей в чтение. В то время как similar benefits были reported с reading assistant собаками, роботы имеют потенциал offer much более practical, economical, controlled и scalable вариант. Действительно, одно key benefit социальных роботов over человеческих или животных companions заключается в том, что они offer on-demand доступность. Однако для того, чтобы full потенциал reading роботов был realised, технологические strides в разработке autonomous роботов, которые имеют highly чувствительное и accurate распознавание речи – как для правильного, так и для неправильного произношения regular и irregular слов – необходимо, чтобы ensure они могут engaged в appropriate и timely образом. Это также key, если роботы additionally provide детей corrective feedback, когда это both нужно и wanted.

В более broad смысле, мы demonstrate, что much можно gained, начиная design и application социальной робототехники в образовательных контекстах, спрашивая детей, чтобы они shared свои впечатления, perspectives и experiences. Это offers возможность identify особенности роботов, которые likely помогут и hinder детей, когда learning alongside искусственных companions.