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Cyber-Physical Systems for PEdagogical Rehabilitation in Special EDucation

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L’assistenza robotica favorisce l’istruzione di alunni con bisogni speciali

La tecnologia robotica presenta un enorme potenziale per quanto concerne l’offerta di istruzione per bambini con bisogni educativi speciali. Grazie al lavoro di ricercatori finanziati dall’UE sono stati compiuti progressi significativi nell’analisi dell’impatto educativo di tali robot e nella valutazione della ricettività degli alunni.

Società

Il ricorso ai robot per l’insegnamento a bambini con bisogni educativi speciali si è rivelata una pratica sempre più popolare nell’ultimo decennio. Per esempio, è stato dimostrato che alcuni bambini con disturbo dello spettro autistico sono più disposti a interagire naturalmente con un robot che con un insegnante umano. «L’idea di fondo è che i robot stimolano la curiosità dei bambini, attirando maggiormente la loro attenzione», spiega Manuel Graña, coordinatore del progetto CybSPEED e professore presso l’Università dei Paesi Baschi in Spagna. «I bambini accettano in modo del tutto naturale i robot come partner nel processo di apprendimento. Tuttavia, la tecnologia alla base delle interazioni uomo-robot che coinvolgono i più piccoli è ancora agli albori.»

Miglioramento degli strumenti pedagogici robotici

Il progetto CybSPEED, intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha cercato di sviluppare ulteriormente e sperimentare una nuova tecnologia robotica, adattata specificamente ai bisogni educativi speciali. L’obiettivo era progettare giochi pedagogici uomo-robot e capacità di narrazione, nonché interfacce per favorire una maggiore interazione. Ad esempio, applicando soluzioni alternative non disponibili nella configurazione standard è stato possibile migliorare il riconoscimento vocale in NAO robot, un piccolo robot umanoide progettato per interagire con le persone. Inoltre, il team del progetto ha sperimentato alcune tecnologie nell’ambito dell’oculometria e della realtà virtuale. «Abbiamo poi osservato in che modo i bambini interagivano con questi robot potenziati», spiega Graña. «Volevamo valutare il loro interesse e capire come migliorare la comunicazione con l’insegnante robotico.»

Misurare le interazioni tra robot ed esseri umani

Il collaudo dei robot, costruiti prevalentemente secondo il modello NAO disponibile in commercio, è avvenuto presso diversi istituti scolastici, partendo da una serie di interazioni accuratamente definite. Una delle principali difficoltà riguardava la capacità di registrare con precisione l’impatto sui bambini delle interazioni robot-umano, come la narrazione di storie. A tal fine, il team del progetto è riuscito a effettuare rilevazioni con elettroencefalogramma ai bambini mentre erano impegnati in un’attività educativa, rilevando l’attività elettrica del cervello con un comodo dispositivo wireless. «Abbiamo utilizzato dispositivi per EEG senza fili, non intrusivi e facilmente indossabili», spiega Graña. «In questo modo, siamo stati in grado di studiare le risposte neurali nel contesto più naturale possibile. Alcuni dei risultati più significativi ottenuti finora provengono da lavori sperimentali condotti in Bulgaria e in Grecia e con gruppi numerosi di bambini.»

Alleviare l’onere educativo

Sono già stati pubblicati alcuni risultati preliminari sulle interazioni cervello-computer e sulla misurazione delle risposte neurali dei bambini. Nuovi dati continuano a essere raccolti e il team del progetto si augura di poter fornire ulteriori risultati pubblicabili nel prossimo futuro. Il progetto ha inoltre reso disponibili set di dati e codici open-source, per consentire a terzi di far progredire ulteriormente il lavoro iniziato da CybSPEED. «I risultati di questa ricerca saranno di grande utilità per insegnanti, bambini e genitori», afferma Graña. «Gli assistenti robotici possono alleggerire in parte il carico di lavoro degli insegnanti di bambini con bisogni educativi speciali. Per di più, come abbiamo dimostrato, le interazioni con gli insegnanti robotici possono motivare gli alunni e favorire il processo di apprendimento.» Il progetto ha contribuito a delineare il percorso di ricerca futuro. Occorre ad esempio aumentare la resistenza dei robot e apportare ulteriori miglioramenti in termini di comunicazione, attraverso il linguaggio, i gesti o altri canali di comunicazione. «Le forme di comunicazione umana sono ancora piuttosto difficili da replicare nei robot», aggiunge Graña. Tuttavia, il progetto rappresenta un importante passo avanti verso l’effettiva applicazione delle tecnologie robotiche nell’istruzione di alunni con bisogni educativi speciali.

Parole chiave

CybSPEED, robotico, istruzione, autistico, bambini, pedagogico, neurale

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