DOI: https://doi.org/10.1007/s10639-024-12570-w
تاريخ النشر: 2024-03-15
المؤلف: Ka Yan Fung وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعل الروبوتات الاجتماعية والتفاعل بين الإنسان والروبوت
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة فعالية الروبوتات التعليمية البشرية في تعزيز نتائج تعلم الطلاب، مع التركيز بشكل خاص على قدرتها على تعزيز المهارات الاجتماعية والعاطفية، وهي منطقة لم تحظَ باهتمام كبير. أجريت الدراسة مع 64 طالبًا في المدرسة الابتدائية في هونغ كونغ، وشملت مجموعة ضابطة (N = 33) ومجموعة تجريبية (N = 31) تفاعلت مع الروبوتات البشرية. تم استخدام طرق متنوعة، بما في ذلك الاستبيانات، والملاحظات، واختبارات الكفاءة اللغوية، للتحقق من النتائج.
تشير النتائج إلى أن الطلاب في المجموعة التجريبية أظهروا تحسينات كبيرة في عدة مقاييس للانخراط: زاد الانخراط السلوكي بنسبة 13.24%، والانخراط العاطفي بنسبة 13.14%، والانخراط المعرفي بنسبة 21.56%، والدافع الداخلي بنسبة 12.07%. يتم تفسير هذه النتائج من خلال إطار نظرية تحديد الذات (SDT)، مما يبرز دور الروبوتات في تعزيز دافع الطلاب وانخراطهم. تشير النتائج إلى أنه يمكن تحسين تصميم الروبوتات البشرية لإنشاء تجارب تعليمية أكثر جذبًا، مما يوفر رؤى قيمة للتطورات المستقبلية في تكنولوجيا التعليم.
مقدمة
لقد كانت بيئة الفصل التقليدية منذ فترة طويلة الطريقة الرئيسية لتقديم التعليم، ومع ذلك، فإنها تقدم قيودًا كبيرة، خاصة في توفير تجارب تعلم مخصصة تتناسب مع احتياجات الطلاب الفردية. يمكن أن يؤدي هذا النقص في التخصيص إلى عدم انخراط الطلاب وفقدان الدافع، خاصة عندما لا يتوفر الدعم الفوري لمعالجة تحديات التعلم (Akyuz, 2020). مع تطور مشهد التعليم في القرن الحادي والعشرين، هناك تركيز متزايد على استراتيجيات مبتكرة لتعزيز انخراط الطلاب وتحسين نتائج التعلم.
الطرق
في هذه الدراسة، شارك 31 طالبًا (14 إناث و17 ذكور)، تتراوح أعمارهم بين 6 إلى 10 سنوات (M = 8.81، SD = 0.94)، من نفس المدرسة الابتدائية في برنامج تدريب تجريبي يتضمن روبوتًا بشريًا. شملت المنهجية استبيانًا قبل وبعد تم إجراؤه في اليوم الأول والخامس، على التوالي، جنبًا إلى جنب مع سلسلة من جلسات التدريب على مدى خمسة أيام. شارك كل طالب في مجموعات تدريبية تتحدى بشكل متزايد (المجموعة 1 إلى المجموعة 4) مصممة لتعزيز الكفاءة اللغوية، مع تقييم نهائي باستخدام المجموعة 1 في اليوم الخامس لتقييم فعالية التعلم. تم إجراء جلسات التدريب في مجموعات من ستة، مع اتخاذ تدابير لتقليل التداخل من خلال الحفاظ على مسافة مترين بين الطاولات.
تطلبت معايير المشاركة أن يكون الطلاب في الصفوف من 1 إلى 5، وأن يمتلكوا القدرة على قراءة الأحرف الصينية التقليدية والتحدث باللهجة الكانتونية، وألا يكون لديهم أي إعاقات طبية أو جسدية قد تعيق التفاعل مع الروبوت أو القراءة بصوت عالٍ. كان لدى جميع المشاركين خبرة سابقة مع الأدوات الرقمية مثل الأجهزة اللوحية. تم الحصول على موافقة مستنيرة من الآباء، وكانت المشاركة طوعية، وتمت الموافقة على بروتوكول الدراسة من قبل مجلس مراجعة المؤسسات الجامعية (IRB). لم يتم تقديم أي تعويض للمشاركين.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التكامل المتزايد لتعليم الروبوتات في البيئات التعليمية، مع التركيز على تطبيقاته في تعلم اللغات، وتعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، والتعليم الخاص. تشمل مزايا استخدام الروبوتات تجارب تعلم مخصصة، ودعم عاطفي، وزيادة انخراط الطلاب. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات، خاصة فيما يتعلق بالمهارات الاجتماعية والعاطفية للروبوتات الحالية، التي غالبًا ما تفتقر إلى التعاطف. تهدف الدراسة إلى معالجة هذه الفجوات من خلال استكشاف تأثير الروبوتات البشرية على انخراط الطلاب وكفاءتهم في التعلم، تحديدًا في سياق تعلم اللغة الصينية التقليدية.
شملت الدراسة برنامج تدريب لمدة خمسة أيام مع 64 طالبًا في المدرسة الابتدائية، مقسمين إلى مجموعة ضابطة ومجموعة تجريبية تستخدم الروبوتات البشرية. أشارت النتائج إلى أن المجموعة التجريبية شهدت تحسينات كبيرة في الانخراط السلوكي والعاطفي والمعرفي، بالإضافة إلى الدافع الداخلي، مقارنةً بالمجموعة الضابطة. استخدمت الدراسة نهج المثلثية، حيث تم دمج الاستبيانات، والملاحظات، واختبارات الكفاءة اللغوية لضمان صحة النتائج. تساهم هذه الدراسة في فهم كيفية تحسين ميزات تصميم الروبوتات البشرية، مثل الإيماءات، والتنقل، والحيوية العاطفية، لتجارب التعلم وتعزيز دافع الطلاب في اكتساب اللغة.
القيود
يسلط قسم القيود الضوء على عدة قيود في تطبيق الروبوتات البشرية في البيئات التعليمية. على الرغم من أن هذه الروبوتات أثبتت فعاليتها في زيادة انخراط الطلاب، إلا أن التطبيقات الحالية تفتقر إلى تخصيص كافٍ لتلبية احتياجات المتعلمين المتنوعة. يُقترح دمج الذكاء الاصطناعي التوليدي كوسيلة لتعزيز التخصيص في التجارب التعليمية.
بالإضافة إلى ذلك، استخدمت الدراسة تدابير التباعد الجسدي وطريقة خط الأنابيب لتخفيف مستويات الإثارة بين الطلاب، مما قد يؤثر على جودة التفاعل العامة. كما يُلاحظ أن الاعتماد على الدراسات قصيرة الأجل، بينما يوفر رؤى مفيدة حول فوائد الروبوتات التعليمية، قد يحد من فهم تأثيرها على نتائج التعلم على المدى الطويل.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10639-024-12570-w
Publication Date: 2024-03-15
Author(s): Ka Yan Fung et al.
Primary Topic: Social Robot Interaction and HRI
Overview
This study investigates the effectiveness of humanoid educational robots in enhancing students’ learning outcomes, particularly focusing on their potential to foster social and emotional skills, an area that has received limited attention. Conducted with 64 primary school students in Hong Kong, the research involved a control group (N = 33) and an experimental group (N = 31) that interacted with humanoid robots. Various methods, including questionnaires, observations, and language proficiency tests, were employed to validate the findings.
The results indicate that students in the experimental group exhibited significant improvements in several engagement metrics: behavioral engagement increased by 13.24%, emotional engagement by 13.14%, cognitive engagement by 21.56%, and intrinsic motivation by 12.07%. These outcomes are interpreted through the framework of self-determination theory (SDT), highlighting the robots’ role in enhancing students’ motivation and engagement. The findings suggest that the design of humanoid robots can be optimized to create more engaging educational experiences, thereby offering valuable insights for future developments in educational technology.
Introduction
The traditional classroom setting has long been the primary method of educational delivery, yet it presents significant limitations, particularly in providing personalized learning experiences tailored to individual student needs. This lack of customization can lead to student disengagement and demotivation, especially when immediate support is not available to address learning challenges (Akyuz, 2020). As the education landscape evolves in the twenty-first century, there is a growing emphasis on innovative strategies to enhance student engagement and improve learning outcomes.
Methods
In this study, 31 students (14 females and 17 males), aged 6 to 10 years (M = 8.81, SD = 0.94), from the same primary school participated in an experimental training program involving a humanoid robot. The methodology included a pre-and post-questionnaire administered on the first and fifth days, respectively, alongside a series of training sessions over five days. Each student engaged with progressively challenging training sets (Set 1 to Set 4) designed to enhance language proficiency, with a final assessment using Set 1 on the fifth day to evaluate learning efficacy. The training sessions were conducted in groups of six, with measures taken to minimize interference by maintaining a distance of two meters between tables.
Inclusion criteria for participation required students to be in grades 1 to 5, possess the ability to read traditional Chinese characters and speak Cantonese, and have no medical or physical disabilities that could hinder interaction with the robot or reading aloud. All participants had prior experience with digital tools such as tablets. Informed consent was obtained from parents, and participation was voluntary, with the study protocol approved by the University Institutional Review Board (IRB). No remuneration was provided to participants.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the growing integration of robot-assisted teaching in educational settings, emphasizing its applications in language learning, STEM education, and special education. The advantages of using robots include personalized learning experiences, emotional support, and enhanced student engagement. However, challenges remain, particularly regarding the social and affective skills of current robots, which often lack empathy. The study aims to address these gaps by exploring the impact of humanoid robots on student engagement and learning proficiency, specifically in the context of Traditional Chinese language learning.
The research involved a five-day training program with 64 primary school students, divided into a control group and an experimental group using humanoid robots. The findings indicated that the experimental group experienced significant improvements in behavioral, emotional, and cognitive engagement, as well as intrinsic motivation, compared to the control group. The study utilized a triangulation approach, incorporating questionnaires, observations, and language proficiency tests to ensure the validity of the results. This research contributes to the understanding of how humanoid design features, such as gestures, mobility, and emotional animacy, can enhance learning experiences and foster student motivation in language acquisition.
Limitations
The section on limitations highlights several constraints in the application of humanoid robots in educational settings. While these robots have proven effective in increasing student engagement, the current implementations lack sufficient customization to meet diverse learner needs. The potential integration of generative AI is suggested as a means to enhance personalization in educational experiences.
Additionally, the study employed physical distancing measures and a pipeline method to mitigate arousal levels among students, which may affect the overall interaction quality. It is also noted that the reliance on short-term studies, while providing useful insights into the benefits of educational robots, may limit the understanding of their long-term impact on learning outcomes.