Kan een robot bijdragen aan het leren van kinderen? En zo ja, waarin schuilt dan de meerwaarde ten opzichte van andere digitale middelen? ‘Hoewel we robots met emotionele vlakheid associëren, blijkt de robot in staat om ons sociaal te triggeren’, stellen onderzoekers van de Universiteit Twente (UT) die sinds twee jaar werken aan de ontwikkeling van een sociale interactierobot.
Emma en Lotte (beide 6 jaar) leren vandaag op de buitenschoolse opvang De Vlinder (op het universiteitsterrein in Enschede) hoe een balans werkt. Op tafel staat een houten ‘wip’ waar aan de bovenkant zes houten pennetjes uitsteken. Deze ‘deuvels’ zijn genummerd: 1, 2 en 3 zijn links van het midden, 4, 5 en 6 zijn rechts van het midden. Twee houten blokken onder de beide uiteinden houden de balans horizontaal. Binnen handbereik staan twee gele en twee rode potjes met onderin een gat, waardoor ze precies op een deuvel passen. Op tafel achter de balans staat Zeno, een robotjongetje van zeventig centimeter lang en tien kilo zwaar met een cartoonesk gezicht.
Frances Wijnen, onderwijspsycholoog, legt uit dat Zeno de kinderen zal helpen om een opdracht uit te voeren. De robot spreekt, de meisjes kijken verheugd op. “Zet maar een rood potje op pin twee, en een rood potje op pin 5.” Lotte voert de taak consciëntieus uit. “Heel goed”, zegt Zeno.
“Je mag straks pas de houten blokken weghalen”, instrueert hij. “Kun je vertellen wat jij denkt dat er met de balans gebeurt als je straks de houten blokken weghaalt?”
Lotte kijkt naar de robot op tafel en zegt tegen hem: “Ik denk dat deze kant (links) naar boven gaat, en dat deze kant (rechts) naar beneden gaat.”
Zeno: “Ok!”
“Nu ga je het proefje doen. Haal de twee houten blokken maar weg.” Ze doet het. De balans blijft in evenwicht. “Vertel eens”, zegt Zeno, “wat is er gebeurd met de balans?” En: ‘Kan je ook uitleggen waarom de balans zo staat?”
Mensenwerk
“Zie je dat?”, fluistert bso-leidster Elvira Hassink. “Lotte praat tegen de robot alsof het een echt mensje is. Ik denk dat Zeno heel dicht bij een kind staat, ook door het stemmetje dat erin zit.”
Zij ziet een meerwaarde in het eindeloze geduld van de robot. “Leerkrachten hebben steeds minder tijd. De robot heeft wel tijd en dat voelen kinderen.”
Zeno heeft meer menselijke trekken. Hij kan praten, bewegen en met z’n ogen knipperen. Maar ook (een beetje) glimlachen en met z’n armen zwaaien en juichen.
Achter de opdracht die Zeno met Lotte deed, zit echter mensenwerk. Onderzoeker Daniel Davison van de Technische Universiteit in Enschede communiceerde met een tablet – buiten het gezichtsveld van de kinderen – de feedback die de robot gaf.
Over een jaar (of twee) is het de bedoeling dat de robot alle feedback automatisch gaat geven. Zover is het nog niet. De Universiteit Twente werkt samen met drie Europese universiteiten (Sheffield, Barcelona en Pisa) om al die onderdelen in de programmatuur van de robot te automatiseren. De Engelse onderzoekers werken aan de spraakherkenning, in Italië werkt men aan een model voor het herkennen van gezichten en emoties en het Spaanse team werkt aan software die registreert of een kind de opdracht begrepen heeft. “Als de robot signaleert dat het kind de taak lastig vindt, kunnen we Zeno een hint laten geven om het makkelijker te maken”, aldus Davison die zich vooral bezig houdt met de techniek. “Stel, we bedenken dat Zeno een aanmoedigend woordje moet spreken zoals ‘Je bent er bijna. Probeer het nog een keer.’ Dan moet dat geprogrammeerd worden. Dat doe ik.” Onderwijspsycholoog Wijnen zorgt ervoor dat de robot – vanuit didactisch oogpunt – uptodate geprogrammeerd wordt. Zeno levert bij voorkeur een bijdrage aan onderzoekend en samenwerkend leren, vertelt ze. Onderzoeksleider Dennis Reidsma bewaakt de grote lijn en de voortgang. Terwijl de perfectionering van de robot vordert, draait het namelijk om een heel andere vraag. “Die luidt: draagt de robot bij aan het leren van kinderen?”
Robot als docent
Na twee jaar van studie, onderzoek en analyse op de buitenschoolse opvang en bij verschillende scholen in de regio lijkt het erop van wel.
Wanneer de houten blokken onder de uiteinden vandaan gehaald worden, zien de kinderen of hun voorspelling uitkomt. Soms gebeurt dat, maar of hun redenering ook klopt? Dat weten ze dan nog niet. “Het idee is dat de kinderen daar samen met de robot achterkomen”, vertelt Wijnen. “Als kinderen hun ideeën uitleggen aan iemand anders – in dit geval de robot – ordenen en evalueren ze hun gedachten. Daardoor onthouden ze het beter. Dit draagt bij aan het leerproces.”
Reidsma vult aan: “Het voordeel van ontdekken met de robot is dat een kind uiteindelijk zelf op het antwoord komt zonder tussenkomst van andere kinderen of de docent. Het kind verbindt zelf de conclusies aan wat hij ervaren heeft. Daardoor beklijft het beter.” In theorie zouden twee kinderen ook samen op het verkeerde antwoord kunnen komen, bijvoorbeeld dat de kleur van het potje bepaalt wat de balans doet. “Als de docent dit mist, onthouden ze het verkeerd.”
Een ander voordeel van Zeno is, dat de robot inzetbaar is in de rol van ‘tweede of derde kind’, maar ook als ‘docent’. “Samenwerkend leren, terwijl Zeno stiekem meer weet en kan bijsturen als het mis dreigt te gaan.” Dan zegt Zeno bijvoorbeeld: ‘Denk nog eens na. Weet je het zeker?’Of Zeno wijst de kinderen op de tablet waar een aanwijzing op verschijnt. Reidsma: “Dat is een heel subtiele interventie. ‘Hey, er gebeurt wat op de tablet’, zegt Zeno dan bijvoorbeeld. Dat zijn dingen die we van een afstand kunnen besturen.”
Furby
Hoe verhoudt de robot zich ten opzichte van andere technologie zoals een tablet? Ook daar is naar gekeken. Wijnen: “Het lijkt erop dat kinderen hun gedachten makkelijker hardop onder woorden brengen tegen een robot dan tegen een tablet. Praten tegen een tablet vinden kinderen raar. Een robot ervaren ze meer als een sociale entiteit.”
Reidsma vult aan: “Iets uitleggen aan een robot werkt mogelijk intuïtiever dan in het luchtledige tegen
een tablet. Hoewel we robots met emotionele vlakheid associëren, blijkt de robot in staat om ons sociaal te triggeren.”
Wijnen noemt het voorbeeld van Furby, het pluche speelgoeddier dat hard begint te piepen als hij ondersteboven gehouden wordt. “Hoewel we weten dat het speelgoed is, vinden we het toch zielig en zetten we ‘m weer rechtop.” Ook de robotstofzuiger is daar een voorbeeld van. “Mensen geven er een naam aan en hechten zich eraan, hoewel ze weten dat het een ding is.”
De toekomst van de robot in de klas?
Daniel Davison hoopt dat de robot uit de kast komt als er een half uurtje ‘computertijd’ is. “In het begin vinden alle kinderen het werken met de robot leuk en interessant. Na een tijd ontstaat er gewenning. Dan is opnieuw de vraag: vinden ze de robot nog interessant? En draagt het dan nog bij aan het leren?”
Reidsma: “Doel van ons onderzoek is het leermateriaal slimmer, interactiever en socialer te maken. Hopelijk lukt ons dat!”
EASEL
Het onderzoek met de robot Zeno maakt deel uit van het Europese EASEL-project. EASEL staat voor Expressive Agents for Symbiotic Education and Learning. Nederland, Engeland, Italië en Spanje werken samen aan dit onderzoek dat zich richt op de toepassing van robots voor kinderen in de leeftijd van 6 tot 9 jaar.
Meer weten over dit project? Kijk op: http://easel.upf.edu/
Meer weten over de robot? Kijk op: http://www.robokindrobots.com/zeno-r25/
Foto: Joost Grol