להיות מופתע וללמוד ממורה רובוט
Velentza, A. M., et al. (2021). Learn with surprize from a robot professor. Computers & Education, 173
עיקרי הדברים:
- השימוש ברובוטים חברתיים הולך ומתפשט בתחומי חיים שונים, כמו בריאות וחינוך
- בתחום החינוך משמשים רובוטים במגוון יישומים המתאימים לקבוצות גיל שונות ובתפקידים שונים (מורים, עוזרי מורה, סייעים לתלמידים ותלמידים עמיתים בכיתה)
- סטודנטים שלמדו עם מורה רובוט דיווחו על רמות הנאה גבוהות יותר מסטודנטים שלמדו עם מורה אנושי
- ואולם, בפעם הראשונה שהסטודנטים למדו שיעור עם מורה רובוט הם השיגו הישגים נמוכים יותר בהשוואה לשיעור שבו לימד מורה אנושי
- לעומת זאת, כאשר הסטודנטים חשו היכרות עם הליך הקורס ואופי ההוראה של המורה רובוט, הם רכשו יותר ידע בהשוואה לסטודנטים שלמדו עם מורה אנושי
- חשוב שהשימוש במורה רובוט ימשוך את תשומת ליבם של הלומדים, אך לא יפתיע אותם יותר מדי באופן שיסיח דעתם
- רובוטים חברתיים יכולים לשמש מורים המלמדים מקצועות הנדסיים עבור סטודנטים ללא רקע בהנדסה, לא פחות (ואולי אף יותר) טוב ממורים אנושיים
לקריאה נוספת: כל סיכומי המאמרים בנושא רובוטים
השימוש ברובוטים חברתיים הולך ומתפשט בתחומי חיים שונים, ביניהם שירותי הבריאות והחינוך. חוקרים ומורים ברחבי העולם החלו להשתמש ברובוטים חברתיים בכיתות במגוון יישומים המתאימים לקבוצות גיל שונות. השימושים הנפוצים ביותר לרובוטים בכיתות הם בתפקיד מורים, עוזרי מורה, סייעים לתלמידים וכתלמידים עמיתים בכיתה. מחקרים הראו שלרובוטים חברתיים, במיוחד בעמדה של מורה או בן לוויה ללומד, השלכות קוגניטיביות ורגשיות חיוביות על תלמידים (Belpaeme et al., 2018). למשל, רובוטים חברתיים, כגון הרובוט קספר (Kaspar) בעל המראה האנושי, יכולים לשמש גם בתפקיד של תלמיד שבעזרתו ילדים בכלל, וילדים עם אוטיזם בפרט, יכולים לשפר את הבנת המשימה ואת התיאום החברתי עם ילדים אחרים (Zaraki et al., 2020). רובוט חברתי הנמצא בשימוש נרחב בחינוך הוא הרובוט האנושי NAO שתוכנת לספק משחקים ופעילויות על מנת לתמוך בלמידה מהנה בגן (Alkhalifah et al., 2015) וללמד שפה שנייה בבית הספר (Meghdari et al., 2013). בהשוואה למורה אנושי, לרובוט זה השפעות חיוביות על תוצאות הלמידה והמעורבות של התלמידים בשיעור (Preau et al., 2019).
המחקר הנוכחי בחן כיצד הוראה באמצעות מורה רובוט דמוי אדם משפיעה על תוצאות הלמידה וההנאה של סטודנטים באוניברסיטה. המחקר נערך במסגרת קורס בסיסי בהנדסה לסטודנטים בשנה א', וכלל שלושה ניסויים, שבחנו את שאלות המחקר הבאות:
- כיצד משפיעה הוראה של מורה רובוט על תוצאות הלמידה ורמת ההנאה של הסטודנטים בשיעור?
- באיזו מידה ניסיון קודם עם למידה ממורה רובוט משפיע על תוצאות הלמידה וההנאה של הסטודנטים?
- כיצד משפיעים ההוראה של מורה רובוט והניסיון הקודם הלומד עם למידה כזו על תוצאות הלמידה בסיום הקורס?
בשלושת הניסויים נמדדו שלושה מדדים:
- תוצאות למידה של הסטודנטים. בניסוי הראשון והשני תוצאות הלמידה נבדקו באמצעות חידון למידה קצר שהועבר בסוף השיעור ובניסוי השלישי באמצעות מבחן סיום קורס.
- רמת ההנאה של הסטודנטים נמדדה על ידי שאלון כמותי.
- תחושת ההפתעה של הסטודנטים. השיעורים צולמו בווידאו על מנת לנטר את הבעות הפנים של הסטודנטים ולזהות תחושת הפתעה.
ניסוי 1: מורה אנושי לעומת מורה רובוט
ניסוי זה הישווה בין סטודנטים שלמדו עם מורה רובוט לבין סטודנטים שלמדו עם מורה אנושי. בניסוי השתתפו 138 סטודנטים שלמדו בשנה א' בבית הספר לחינוך ולמדיניות חברתית. הניסוי התקיים בשיעור שלמדו הסטודנטים ביום הראשון ללימודיהם בקורס חובה "עקרונות בסיסיים של טכנולוגיות מידע ותקשורת". הסטודנטים הוקצו לשתי קבוצות. 66 סטודנטים למדו עם המורה האנושי ו-72 למדו עם הרובוט.
הקורס החל בהצגה עצמית של המורה (האדם או הרובוט) ולאחר מכן הוסברו ההנחיות של הקורס. התסריט היה זהה בשני התנאים. המורים (המורה האנושי והמורה הרובוט) עמדו באמצע הכיתה ולימדו עקרונות בסיסיים של נושא הנדסי בתחום אבטחת מידע. שני המורים השתמשו באותו סגנון הצגה. משך השיעור היה 30 דקות. מכיוון שהסטודנטים טרם הכירו את חבריהם לכיתה, נכחו בכיתת הרובוט שני חוקרים סמויים שענו על שאלותיו של המורה הרובוט. כדי לגרום לכך שהסטודנטים יסמכו עליו (Lomas et al., 2012), הרובוט תוכנת לתאר בפירוט את המשתתפים-החוקרים שהצביעו בשיעור (למשל, האישה בשורת המושבים השנייה עם החולצה הכחולה) ולתת משוב מדויק לתשובתם.
לאחר סיום השיעור, הודה המורה לתלמידים על תשומת הלב ועוזר הוראה הגיש להם את חידון הלמידה, שאלון ההנאה ומהלמידה ושאלון דמוגרפי, שכלל גם שאלות לגבי היכרותם עם טכנולוגיה, רובוטים ונושא הקורס. בנוסף, שלוש מצלמות תיעדו את השיעור.
ממצאים
בעוד הסטודנטים שלמדו עם המורה האנושי רכשו יותר ידע בשיעור, אלו שלמדו עם המורה הרובוט דיווחו על רמת הנאה גבוהה יותר מהשיעור וכן חוו חוויה של הפתעה (שלא הייתה קיימת בקבוצת המורה האנושי).
ייתכן כי ההפתעה בקבוצת המורה הרובוט משכה את תשומת ליבם של הסטודנטים והסיחה דעתם מתכני הלימוד. חשוב שאפקט ההפתעה יהיה מאוזן, כלומר מצד אחד שימשוך את תשומת לבם של הלומדים, אך מצד שני לא יפתיע אותם יותר מדי באופן שיסיח את דעתם.
ניסוי 2: למידה ממורה רובוט - הפעם הראשונה לעומת הפעם השנייה
ניסוי זה הישווה בין סטודנטים שלמדו בפעם הראשונה עם רובוט לבין אלה שלמדו איתו בפעם השנייה. 89 סטודנטים השתתפו במחקר, כולם השתתפו בניסוי הראשון. הסטודנטים חולקו לשתי קבוצות. קבוצה אחת (27 סטודנטים) למדה קורס עם הרובוט בפעם השנייה וקבוצה שנייה (52 סטודנטים) למדה קורס עם הרובוט בפעם הראשונה. השיעור נערך 10 שבועות אחרי ניסוי 1 והוא עסק במערכת הפנימית והחיצונית של המחשב, מערכת הזיכרון וכן סוגיות חברתיות אודות טכנולוגיה. ניהול השיעור היה זהה לזה שבניסוי הראשון.
ממצאים
הסטודנטים שלמדו קורס שני עם הרובוט השיגו ציונים גבוהים יותר בחידון הידע בהשוואה לאלה שלמדו איתו בפעם הראשונה. לא היה הבדל בין הקבוצות ברמת ההנאה.
רמת ההפתעה הייתה גבוהה יותר דווקא בקבוצה שזו לה הפעם השנייה בלמידה עם הרובוט. הסבר אפשרי לכך הוא שהסטודנטים שלמדו קורס ראשון עם המורה האנושי וקורס שני עם הרובוט היו מוטים מהדעות של חבריהם לכיתה שכבר עברו שיעור איתו. ייתכן כי סיפורי חבריהם לכיתה אודות המורה הרובוט יצרו ציפיות גבוהות, ולכן אולי חוו אכזבה.
בהשוואה לניסוי הראשון, הסטודנטים שלמדו עם המורה הרובוט בפעם השנייה (בניסוי השני) היו יותר קשובים בקורס השני איתו מאשר בקורס הראשון. יתרה מכך, הם מצאו את הלמידה יותר מהנה ומעניינת בהשוואה לקורס הראשון עם הרובוט ובהשוואה לסטודנטים שלמדו עם המורה האנושי.
ניסוי 3: השוואת תוצאות הלמידה לאחר סיום הקורס
ניסוי זה הישווה את תוצאות הלמידה של סטודנטים שלמדו שני קורסים עם מורה רובוט, קורס אחד או אף קורס. תוצאות הלמידה נמדדו באמצעות הישגיהם של הסטודנטים בבחינות סיום הקורס.
בניסוי זה השתתפו סטודנטים משלוש קבוצות:
- 78 סטודנטים שלמדו קורס אחד עם הרובוט.
- 60 סטודנטים שלמדו שני קורסים עם הרובוט.
- 64 סטודנטים שמעולם לא למדו עם רובוט.
ממצאים
הסטודנטים שלמדו שני קורסים עם הרובוט השיגו ציונים גבוהים יותר מאלה שלמדו רק קורס אחד עימו. אלו שמעולם לא למדו עם רובוט השיגו ציונים נמוכים יותר מאלה שלמדו קורס אחד איתו ובמיוחד מאלו שלמדו איתו שני קורסים.
דיון וסיכום
בשנים הבאות ייעשה שימוש נרחב ברובוטים חברתיים בתחום ההוראה. לפיכך, חשוב לקבוע כיצד רובוטים אלה יכולים לקיים אינטראקציה מיטבית עם תלמידים. המחקר הנוכחי התמקד באינטראקציה בין סטודנטים בשנה א' באוניברסיטה לבין מורה רובוט. מטרת המחקר הייתה לבחון כיצד למידה עם מורה רובוט יכולה לשפר את הידע של הסטודנטים בנושאי הנדסה בסיסיים וכן את רמת ההנאה מהלמידה בשיעור. כמו כן, הוערכה רמת ההפתעה שחוו הסטודנטים במהלך השיעורים וכיצד היא עשויה להשפיע על רכישת הידע ורמת ההנאה שלהם.
לימוד עם מורה רובוט בפעם הראשונה הוביל לרכישה מועטה של ידע בשיעור הראשון בהשוואה ללימוד עם מורה רובוט לאחר ניסיון קודם איתו או עם מורה אנושי. ייתכן שממצא זה נובע מהעובדה שהסטודנטים היו מופתעים מעצם העובדה שהמורה הוא רובוט, דבר שגרע מתשומת הלב שלהם אל תכני השיעור. עם זאת, כאשר הסטודנטים חשו היכרות עם הליך הקורס ואופי ההוראה של הרובוט, הם רכשו יותר ידע בהשוואה לאלה שלמדו איתו בפעם הראשונה ולאלה שלמדו עם מורה אנושי.
הסטודנטים בכל הקבוצות שלמדו עם הרובוט דיווחו על רמות הנאה גבוהות יותר מסטודנטים שלמדו עם המורה האנושי. למעשה, הם נהנו יותר מהקורס גם במקרים שבהם השיגו רמות נמוכות של ידע. הסטודנטים דיווחו על רמת ההנאה הגבוהה ביותר כשלמדו קורס שני עם מורה רובוט. הלמידה עם המורה האנושי הייתה הכי פחות מהנה עבור הסטודנטים.
הישגי הסטודנטים במבחן סיום הקורס עשויים להעיד על כך שנוכחות הרובוט יצרה מוטיבציה גבוהה יותר כפי שניכר בציונים גבוהים יותר בהשוואה לאלה שלא למדו קורס כלשהו עם המורה רובוט. בנוסף, אלה שלמדו שני קורסים עם הרובוט השיגו ציונים גבוהים יותר אפילו מאלו שלמדו קורס אחד איתו.
ממצאי מחקר זה מעידים על כך שרובוטים חברתיים יכולים לשמש מורים המלמדים מקצועות הנדסיים עבור סטודנטים ללא רקע בהנדסה, לא פחות (ואולי אף יותר) טוב ממורים אנושיים.
ביבליוגרפיה
Alkhalifah, A., Alsalman, B., Alnuhait, D., Meldah, O., Aloud, S., Al-Khalifa, H. S., & Al-Otaibi, H. M. (2015). Using NAO humanoid robot in kindergarten: A proposed system. In 2015 IEEE 15th international conference on advanced learning technologies (pp. 166–167)
Belpaeme, T., Kennedy, J., Ramachandran, A., Scassellati, B., & Tanaka, F. (2018). Social robots for education: A review. Science Robotics, 3(21)
Lomas, M., Chevalier, R., Cross, E. V., Garrett, R. C., Hoare, J., & Kopack, M. (2012). Explaining robot actions. Proceedings of the Seventh Annual ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction, 187–188
Meghdari, A., Alemi, M., Ghaazisaidi, M., Tahen, A. R., Karimian, A., & Vakih, M. Z. (2013). Applying robots as teaching assistant in EFL classes in Iranian middle schools. In Proceedings of the 2013 international conference on education and modern educational technologies (Beijing) (pp. 67–73).
Zaraki, A., Khamassi, M., Wood, L. J., Lakatos, G., Tzafestas, C., Amirabdollahian, F., Robins, B., & Dautenhahn, K. (2020). A novel reinforcement-based paradigm for children to teach the humanoid kaspar robot. International Journal of Social Robotics, 12(3), 709–720