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Cyber-Physical Systems for PEdagogical Rehabilitation in Special EDucation

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L’assistance robotique stimule l’éducation adaptée aux enfants avec des besoins spécifiques

La technologie robotique présente un énorme potentiel pour l’éducation des enfants qui présentent des besoins spécifiques. Des chercheurs financés par l’UE ont permis d’améliorer considérablement l’analyse de l’impact éducatif des robots et l’évaluation de la réceptivité des élèves.

Société

Au cours de la dernière décennie, l’idée de recourir à des robots pour faciliter l’enseignement dispensé aux enfants ayant des besoins éducatifs spécifiques s’est avérée de plus en plus populaire. Par exemple, il a été démontré que, dans certains cas d’autisme, les enfants concernés sont plus disposés à interagir naturellement avec un robot qu’avec un enseignant humain. «L’idée sous-jacente est que les robots font appel à la curiosité des enfants, attirant davantage leur attention», explique Manuel Graña, coordinateur du projet CybSPEED et professeur à l’Université du Pays basque en Espagne. «Les enfants acceptent tout naturellement les robots comme partenaires dans le processus d’apprentissage. Toutefois, la technologie derrière les interactions homme-robot impliquant des enfants n’en est vraiment qu’à ses débuts.»

Améliorer les outils pédagogiques robotiques

Le projet CybSPEED, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, visait à poursuivre le développement et l’essai d’une nouvelle technologie robotique, spécifiquement conçue pour l’enseignement adapté à des besoins spécifiques. Il s’agissait d’élaborer des jeux pédagogiques et des capacités de narration homme-robot, ainsi que des interfaces pour promouvoir une plus grande interaction. Par exemple, en s’appuyant sur des solutions alternatives non disponibles dans la configuration standard, la reconnaissance vocale a été améliorée chez le robot NAO, un petit robot humanoïde conçu pour interagir avec les humains. L’équipe du projet a également testé des technologies de suivi oculaire et de réalité virtuelle. «Nous avons ensuite observé la manière dont les enfants interagissaient avec ces robots améliorés», explique Manuel Graña. «Nous entendions évaluer l’intérêt des enfants, et comprendre comment la communication avec le professeur robotique pouvait être améliorée.»

Mesurer les interactions robot-homme

Les robots, dérivés pour la plupart du robot NAO disponible dans le commerce, ont été testés dans différents établissements scolaires, sur la base d’un ensemble d’interactions soigneusement définies au préalable. L’un des principaux défis consistait à saisir avec précision l’impact sur les enfants des interactions robot-homme, telles que la narration d’histoires. Pour ce faire, l’équipe du projet a obtenu des enregistrements de l’activité cérébrale ou EEG des élèves pendant qu’ils participaient à une activité éducative. L’objectif était de détecter l’activité électrique du cerveau en utilisant un appareil sans fil confortable. «Nous avons utilisé des solutions d’EEG non intrusives et sans fil qui pouvaient être portées facilement», explique Manuel Graña. «De cette façon, nous avons pu étudier les réponses neuronales dans le cadre le plus naturel possible. Certains de nos résultats les plus marquants à ce jour proviennent de travaux expérimentaux menés en Bulgarie et en Grèce auprès de grandes cohortes d’enfants.»

Alléger le fardeau éducatif

Certains résultats préliminaires sur les interactions cerveau-ordinateur et les mesures des réponses neuronales des enfants ont déjà été publiés. Les données continuent d’arriver, et l’équipe du projet espère fournir plus de résultats publiables dans un avenir proche. Par ailleurs, afin de permettre à des tiers de prolonger les travaux initiés dans le cadre de CybSPEED, elle a également mis à disposition des ensembles de données et des codes source ouverts. «Les résultats de ce projet seront d’une grande utilité pour les enseignants, les enfants et leurs parents», se félicite Manuel Graña. «Les supports robotiques sont susceptibles d’alléger une partie de la charge des enseignants qui travaillent auprès d’enfants qui présentent des besoins spécifiques. Nous avons également montré que les interactions avec les enseignants robotiques peuvent motiver les élèves et accélérer le processus d’apprentissage.» Ce projet ouvre la voie à d’autres recherches à venir. Des travaux supplémentaires sont nécessaires, par exemple pour rendre les robots plus robustes, et il importe d’améliorer encore la communication, que ce soit par la parole, les gestes ou d’autres canaux. «Les formes de communication humaine restent encore assez difficiles à reproduire chez les robots», ajoute Manuel Graña. Néanmoins, le projet représente une étape importante vers l’application effective des technologies robotiques dans l’enseignement adapté aux enfants présentant des besoins spécifiques.

Mots‑clés

CybSPEED, robotique, éducation, autiste, enfants, pédagogique, neuronal

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