[论文解读] Physical extracurricular activities in educational child-robot interaction

Daniel Davison, Louisa Schindler+1 more|University of Twente Research Information|Jun 8, 2016

Teaching and Learning Programming参考文献 8被引用 3

一句话总结

本研究探讨了在教育情境中，儿童与机器人之间进行的体育类课外活动是否能增强其感知到的亲子-机器人关系。通过半结构化访谈和累积关系评分，研究发现各项个体测量指标无显著差异，但干预组的整体关系评分显著更高，表明共同的体育活动可能增进儿童与机器人之间的亲密度。

ABSTRACT

In an exploratory study on educational child-robot interaction we investigate the effect of alternating a learning activity with an additional shared activity. Our aim is to enhance and enrich the relationship between child and robot by introducing "physical extracurricular activities". This enriched relationship might ultimately influence the way the child and robot interact with the learning material. We use qualitative measurement techniques to evaluate the effect of the additional activity on the child-robot relationship. We also explore how these metrics can be integrated in a highly exploratory cumulative score for the relationship between child and robot. This cumulative score suggests a difference in the overall child-robot relationship between children who engage in a physical extracurricular activity with the robot, and children who only engage in the learning activity with the robot.

研究动机与目标

• 探讨在教育互动过程中，引入儿童与机器人之间的共同体育类课外活动是否能增强其对亲子-机器人关系的感知。
• 研究此类活动如何影响三元学习情境（涉及儿童、机器人和学习材料）中双人互动的质量。
• 开发并评估一种累积关系评分，将多个定性指标整合为一个反映儿童-机器人亲密度的单一指标。
• 评估与机器人进行体育类和非学术性互动是否相比仅学习类互动，能带来更积极的社会认知和关系联结。

提出的方法

• 开展一项探索性研究，让小学生们在结构化探究学习任务中与社交机器人互动。
• 在干预组中，于学习任务之间引入一项体育类课外活动（如平衡、手臂动作、认知挑战）作为休息环节。
• 采用包含三个部分的半结构化访谈：图片任务（情绪卡片选择）、社交距离任务和社会测量问题。
• 通过直观加权多个定性指标，开发累积关系评分，以估算整体儿童-机器人关系质量。
• 采用定性与探索性定量分析方法，比较干预组（含体育活动）与对照组（仅学习任务）的表现。
• 运用维果茨基的社会支架理论，为关系发展在学习成果中的潜在作用提供理论框架。

实验结果

研究问题

• RQ1 与仅学习类互动相比，儿童与机器人共同参与体育类课外活动是否能提升其对机器人关系的感知？
• RQ2 不同定性指标（如情绪卡片、社交距离、社会测量选择）如何反映儿童-机器人关系质量的变化？
• RQ3 累积关系评分能否有效捕捉并区分不同实验条件下儿童-机器人关系的质量？
• RQ4 活动的体育性和课外属性在关系丰富化中起到多大作用，是独立还是协同作用？

主要发现

• 在图片任务中，儿童选择情绪卡片来描述与机器人的关系，干预组显示出更积极情绪的趋势，表明亲密度有所提升。
• 大多数个体测量工具（如社交距离、社会测量选择）结果不明确，各组间无统计学显著差异。
• 尽管累积关系评分基于直观加权的指标，但其结果显示显著差异，干预组的评分显著高于对照组。
• 对照组的儿童常将体验描述为“无聊”，表明其可能存在参与度或愉悦感不足的问题，而干预组则无此现象。
• 本研究凸显了在短时互动和主观定性工具背景下测量儿童-机器人关系的方法论挑战。
• 尽管个体指标结果不明确，但累积分析提供了有力证据，表明共同体育活动可能在教育环境中丰富儿童与机器人之间的关系。