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Cyber-Physical Systems for PEdagogical Rehabilitation in Special EDucation

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Robotische Unterstützung fördert Sonderpädagogik

Die Robotertechnologie birgt ein enormes Potenzial, Kindern mit sonderpädagogischem Förderbedarf geeignete Bildung zukommen zu lassen. EU-finanzierte Forschende haben erhebliche Fortschritte bei der Analyse der pädagogischen Auswirkungen solcher Roboter und der Bewertung der Aufnahmefähigkeit der Schülerinnen und Schüler verzeichnet.

Gesellschaft

Der Einsatz von Robotern für den Unterricht von Kindern mit besonderen pädagogischen Bedürfnissen hat sich in den vergangenen zehn Jahren als ein immer beliebteres Konzept erwiesen. Erkenntnisse deuten darauf hin, dass beispielsweise einige Kinder auf dem autistischen Spektrum eher bereit sind, mit einem Roboter zu interagieren als mit einer menschlichen Lehrkraft. „Der dahinter steckende Grundgedanke ist, dass Roboter die Neugierde von Kindern ansprechen und ihre Aufmerksamkeit auf sich ziehen“, erklärt Manuel Graña, Projektkoordinator von CybSPEED und Professor an der Universität des Baskenlandes in Spanien. „Kinder akzeptieren Roboter ganz selbstverständlich als Partner im Lernprozess. Die Technologie für Mensch-Roboter-Interaktionen mit Kindern steckt jedoch noch in den Kinderschuhen.“

Pädagogische Robotikinstrumente optimieren

Das Projekt CybSPEED, das mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführt wurde, hatte die Weiterentwicklung und Erprobung neuer Robotertechnologie zum Ziel, die speziell auf die Sonderpädagogik zugeschnitten ist. Dazu gehörte die Entwicklung von pädagogischen Spielen für Menschen und Roboter, von Möglichkeiten zum Geschichtenerzählen sowie von Schnittstellen, die eine stärkere Interaktion fördern. So wurde beispielsweise die Spracherkennung im NAO-Roboter – einem kleinen humanoiden Roboter, der für die menschliche Interaktion konzipiert wurde – durch die Anwendung alternativer Lösungen verbessert, die in der Standardkonfiguration nicht verfügbar sind. Das Projektteam testete zudem Technologien zur Blickaufzeichnung und mit virtueller Realität. „Wir haben dann beobachtet, wie die Kinder mit diesen verbesserten Robotern interagieren“, sagt Graña. „Wir wollten das Interesse der Kinder einschätzen und prüfen, wie die Kommunikation mit der robotischen Lehrkraft optimiert werden kann.“

Roboter-Mensch-Interaktionen erfassen

Die Roboter – die größtenteils auf dem im Handel erhältlichen NAO-Roboter beruhen – wurden in verschiedenen Bildungseinrichtungen auf der Grundlage einer sorgfältig festgelegten Reihe an Interaktionen erprobt. Eine große Herausforderung bestand darin, die Auswirkungen von Roboter-Mensch-Interaktionen, wie z. B. dem Geschichtenerzählen, auf die Kinder genau aufzuzeichnen. Dafür hat das Projektteam EEG-Werte bei Kindern aufgezeichnet, während diese an einer pädagogischen Aktivität teilnahmen. Dabei wurde die elektrische Aktivität im Gehirn mithilfe eines nicht störenden drahtlosen Geräts erfasst. „Wir haben nicht-intrusive, kabellose EEG-Vorrichtungen verwendet, die einen hohen Tragekomfort aufweisen“, erklärt Graña. „So konnten wir die neuronalen Reaktionen in einem möglichst natürlichen Rahmen untersuchen. Einige unserer wichtigsten Ergebnisse stammen aus Versuchen, die in Bulgarien und Griechenland sowie mit großen Kindergruppen durchgeführt wurden.“

Die Bildungslast lindern

Erste Ergebnisse im Zusammenhang mit der Interaktion zwischen Gehirn und Computer und der Messung der neuronalen Reaktionen von Kindern wurden bereits veröffentlicht. Es werden noch weitere Daten bereitgestellt, und das Projektteam hofft, in naher Zukunft mehr veröffentlichungsfähige Ergebnisse vorlegen zu können. Es wurden außerdem Datensätze und quelloffene Codes zur Verfügung gestellt, damit Dritte die im Rahmen von CybSPEED geleistete Arbeit weiter vorantreiben können. „Die Projektergebnisse werden für Lehrkräfte, Kinder und Eltern von großem Nutzen sein“, ist Graña überzeugt. „Robotische Hilfskräfte können die Lehrerinnen und Lehrer von Kindern mit sonderpädagogischem Förderbedarf entlasten. Wir haben zudem dargelegt, dass die Interaktionen mit robotischen Lehrkräften Kinder motivieren und den Lernprozess voranbringen können.“ Das Projekt hat dazu beigetragen, den künftigen Forschungsweg zu skizzieren. Weitere Anstrengungen sind notwendig, um die Roboter robuster zu gestalten. Weitere Verbesserungen bei der Kommunikation – über Sprache, Gesten oder andere Kommunikationskanäle – sind wünschenswert. „Formen der menschlichen Kommunikation lassen sich bei Robotern noch immer nur schwer nachbilden“, fügt Graña hinzu. Trotzdem stellt das Projekt einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur effektiven Anwendung von Robotertechnologien in der Sonderpädagogik dar.

Schlüsselbegriffe

CybSPEED, Roboter, Bildung, autistisch, Kinder, pädagogisch, neuronal

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