Ρομποτικά Εκπαιδευτικά Περιβάλλοντα για Παιδιά

Abstract

Το ερευνητικό ενδιαφέρον για εισαγωγή των ρομποτικών συστημάτων σε εκπαιδευτικές εφαρμογές είναι σε έξαρση, κυρίως λόγω της ωρίμανσης των χαμηλού κόστους ρομποτικών συστημάτων που διατίθενται, οι οποιές όμως διαθέτουν μεγάλη επεξεργαστική ισχύ σε σχέση με το πρόσφατο παρελθόν, αλλά και αισθητήρες (κάμερες, μικρόφωνο, αισθητήρες αφής) μέσω των οποιών αλληλεπιδρούν με το χρήστη με φυσικό τρόπο. Παράλληλα, η οικεία μορφή ενός ανθρωπόμορφου ρομπότ το κάνει ιδανικό για την αλληλεπίδραση με παιδιά και έτσι, την ανάπτυξη σύγχρονου εκπαιδευτικού υλικού, το οποίο θα εκμεταλλεύεται έννοιες όπως την ψυχολογία, η Θεωρία του Νου (Theory of Mind) για την εκτίμηση του ενδιαφέροντος και της προσήλωσης με βάση το βλέμμα του χρήστη και τη θεωρία ροής (flow) για τα παιχνίδια σοβαρού σκοπού (serious games). Στο πλαίσιο της προτεινόμενης διπλωματικής εργασίας, θα υλοποιηθεί ένα σενάριο εκμάθησης βασικών γνώσεων αριθμητικής για παιδιά προσχολικής και πρώτης σχολικής ηλικίας. Το σενάριο εμπλέκει τη ρομποτική πλατφόρμα Nao της Aldebaran, ένα ανθρωποειδές ρομπότ που χρησιμοποιείται κατά κόρον και από το εργαστήριο σε μελέτες σε περιβάλλον παιδιών. Χρησιμοποιώντας το περιβάλλον ανάπτυξης Gostai Studio Suite, το σενάριο θα πρέπει να εμπλέκει τη φυσική σημασία των αριθμητικών πράξεων με την εξέλιξη στο παιχνίδι: για παράδειγμα, ο παίκτης θα διαθέτει ειδικά κατασκευασμένα "νομίσματα" που θα φέρουν πάνω τους ένα λογότυπο, έτσι ώστε να είναι εφικτή η οπτική αναγνώριση και καταμέτρησή τους από το Nao - για να μπορέσει ο παίκτης να περάσει στο επόμενο "επίπεδο" θα πρέπει να συμπληρώσει συγκεκριμένο αριθμό νομισμάτων, εκτελώντας "αποστολές" που θα του επιφέρουν πρόσθετα νομίσματα και η εκπλήρωσή τους θα επιβεβαιώνεται μέσω των αισθητήρων του ρομπότ ή προσθέτων αισθητήρων.

The research interest for introducing the robotic systems in educational applications is on the rise, mainly due to the maturation of low cost robotic systems available, which have great processing power in comparison with the recent past, as they are also equiped with many sensors (camera, microphone, touch sensors) through which they interact with the user in a natural way, Furthermore, the relevant form of an anthropomorphic robot makes it ideal for interacting with children and thus the development of modern teaching materials which exploits concepts from psychology, such as Theory of Mind to assess the interest and commitment to under the gaze of the user and the Theory of Flow for serious games. Under the proposed thesis, we implemented a scenario learning literacy numeracy for preschool and primary school children. This scenario involves the robotic platform of Nao Aldebaran, a humanoid robot used predominantly from the laboratory in studies in a children environment. Using the development environment Gostai Studio Suite, the script will must involve the physical meaning of arithmetic operations with developments in the game: for example, the player will have specially designed "coins" that carry a logo on them so that they can be visually identified and cuonted by the Nao - to allow the player to reach the next "level" a certain number of coins shuold be completed, by running "tasks" that will bring additional coins and their performance will be confirmed through the robot's sensors or additional sensors.