Des chercheurs du CHILI Lab (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) en Suisse et du GAIPS Lab (Université de Lisbonne) au Portugal ont récemment développé un système autonome conçu pour aider les enfants à améliorer leurs compétences en écriture manuscrite. Le système qu'ils ont créé, présenté dans un article publié dans Springer's Revue internationale de robotique sociale , implique l'utilisation d'un robot social dans des sessions d'apprentissage individuelles avec des enfants.

Pour certains enfants, l'écriture peut être une compétence difficile à acquérir, pourtant c'est un tremplin fondamental dans leur cheminement académique. En réalité, une mauvaise écriture peut nuire aux résultats scolaires d'un enfant, l'estime de soi et la motivation à apprendre.

Maîtriser l'écriture manuscrite, un enfant a besoin d'apprendre à coordonner ses fonctions cognitives, capacités motrices et perceptives, ainsi, il/elle peut également exiger une quantité considérable de pratique. C'est pourquoi les enfants qui trouvent l'écriture à la main particulièrement difficile se voient généralement offrir un soutien supplémentaire par leurs enseignants lors de séances individuelles.

« Comme l'acquisition de compétences en écriture manuscrite est une tâche physique et nécessite souvent une assistance et une interaction physiques, les technologies contemporaines telles que les robots sociaux peuvent être utilisées comme un outil pour compléter les méthodes d'intervention d'écriture manuscrite existantes pour les enfants, " Shruti Chandra, l'un des chercheurs qui a mené l'étude récente, a déclaré TechXplore. "Avec cette vision en tête, notre recherche vise à explorer comment un robot social peut aider de manière autonome les enfants à acquérir l'écriture manuscrite avec une approche où les enfants sont les enseignants qui aident le robot à améliorer son écriture."

L'étude récente menée par les chercheurs du GAIPS Lab fait partie d'un projet plus large appelé CoWriter. L'objectif principal du projet CoWriter est de créer un partenaire robotique auquel les enfants peuvent enseigner l'écriture manuscrite.

L'idée générale derrière cela est qu'enseigner à un robot comment écrire à la main peut aider les enfants à améliorer leur propre capacité à écrire; un paradigme connu sous le nom d'apprentissage par l'enseignement. Des études antérieures suggèrent que les pratiques d'apprentissage par l'enseignement peuvent être très efficaces dans l'éducation, car ils permettent aux enfants de réfléchir à leurs propres erreurs et de s'améliorer, en fin de compte améliorer leurs compétences académiques, motivation et estime de soi.

"Nous avons développé un système éducatif autonome intégrant un robot humanoïde social (Nao by SoftRobotics) qui fournit un scénario aux enfants pour améliorer leurs compétences en écriture manuscrite, expliqua Chandra. "Le système actuel repose sur le paradigme de l'apprentissage par l'enseignement dans le but de répondre à une question :comment les capacités d'apprentissage d'un tuteur auraient-elles un impact sur l'apprentissage d'un tuteur ?"

Chandra et ses collègues ont conçu un scénario individuel qui implique une interaction entre un enfant et un robot social, dans lequel l'enfant assume le rôle d'enseignant ou de tuteur, évaluer les compétences en écriture du robot. Ce scénario d'apprentissage est conçu pour améliorer les compétences en écriture des enfants en leur demandant de donner des cours particuliers à quelqu'un d'autre. Le système d'apprentissage proposé par les chercheurs est totalement autonome, il ne nécessite donc aucun travail ou supervision supplémentaire pendant l'interaction enfant-robot.

"L'interaction commence lorsque le robot demande de l'aide à l'enfant pour corriger les formes de quelques lettres, " dit Chandra. " D'abord, le robot écrit une lettre déformée sur l'écran et demande à l'enfant de la corriger à l'aide de l'écran de l'ordinateur. L'enfant effectue la correction en changeant la forme de la lettre à l'aide d'un curseur et fournit également des démonstrations de la lettre à l'écran.

Lors de la session de tutorat enfant-robot, le robot commet certaines des erreurs d'écriture les plus courantes observées chez les enfants de 4 à 8 ans, associé à la proportion, ruptures et alignement. Cela permet à l'enfant qui enseigne le robot de réfléchir à certaines de ses propres erreurs tout en corrigeant les erreurs commises par le robot.

Pour évaluer l'efficacité du système d'enseignement qu'ils ont développé, Chandra et ses collègues ont mené deux études longitudinales dans des écoles primaires portugaises, chacun impliquant quatre sessions de tutorat individuel avec un enfant robot. Ils ont évalué les compétences d'écriture de chaque enfant participant et sa perception du robot social avant et après chaque session.

Les enfants ont été assignés à l'une des trois conditions d'apprentissage :apprentissage continu, non-apprentissage ou apprentissage personnalisé. Cela a permis aux chercheurs de comparer efficacement les effets de chacune de ces conditions d'apprentissage sur l'apprentissage et la perception du robot par les enfants.

"En condition d'apprentissage continu, le robot apprend en continu, pendant et entre les séances, " dit Chandra. " Cependant, dans la condition de non-apprentissage, le robot n'apprend pas et montre continuellement de mauvaises performances. Finalement, dans la condition d'apprentissage personnalisé, le robot adopte les performances de l'enfant tout au long des séances, c'est-à-dire si un enfant réussit bien, le robot fonctionnerait mieux ou vice-versa."

Avant le début de chaque session de tutorat, les enfants ont été invités à remplir un prétest évaluant leurs compétences en écriture. Ensuite, ils ont réalisé l'activité d'écriture collaborative, dans lequel chaque enfant a été invité à apprendre au robot à écrire à la main. Finalement, à la fin de la tâche, les chercheurs ont posé des questions aux enfants concernant leurs perceptions de l'interaction avec le robot.

"Après les quatre séances avec le robot (une fois par semaine), les participants ont effectué un post-test identique au prétest pour évaluer l'effet des quatre séances sur les compétences en écriture des participants, " a déclaré Chandra. "Nous avons ensuite comparé les scores des enfants avant et après le test pour évaluer leurs gains d'apprentissage dans et entre les conditions. De la même manière, les perceptions des enfants ont été analysées et comparées entre et dans les conditions."

Les chercheurs ont analysé les données qu'ils ont recueillies et ont constaté que les compétences en écriture manuscrite des enfants dans les conditions d'apprentissage personnalisé et d'apprentissage continu s'amélioraient considérablement après les séances de tutorat. D'autre part, l'écriture des enfants en condition de non-apprentissage ne s'est pas améliorée de manière significative. En d'autres termes, le tutorat d'un robot avec une certaine compétence en écriture a semblé aider les enfants à améliorer leurs propres compétences, bien plus que le tutorat d'un robot sans compétence.

"Nous avons également constaté que les perceptions des enfants concernant certaines des capacités d'apprentissage du robot, tels que la capacité d'écriture et la performance globale, changé au fil du temps, " dit Chandra. " Après la dernière interaction, plus de 92 % des enfants de la première étude et tous les enfants de la deuxième étude se sont non seulement considérés comme de bons enseignants, mais ont également aimé donner des cours au robot et voulaient l'enseigner à l'avenir. »

En plus d'améliorer les compétences d'écriture des enfants, l'approche d'apprentissage imaginée par les chercheurs a également semblé renforcer la confiance des enfants en leurs capacités. De façon intéressante, la compétence du robot n'a pas affecté la confiance que les enfants ont en leurs capacités après l'exercice, car ils se considéraient généralement comme des enseignants compétents, que le robot se soit amélioré ou non.

"En général, nous avons constaté que les enfants acceptaient bien le système dans les deux études pour plusieurs raisons, " dit Chandra. " Premièrement, nous avons pu mener avec succès deux études multi-sessions dans deux écoles différentes à Lisbonne, Portugal et les enfants se sont engagés avec le robot pendant quatre à six semaines. Deuxièmement, nous avons découvert que la plupart des enfants voulaient enseigner le robot à l'avenir."

À l'avenir, le système éducatif autonome développé par Chandra et ses collègues pourrait être utilisé pour enseigner aux enfants les compétences en écriture manuscrite d'une manière engageante et innovante. De plus, les résultats des évaluations initiales dans les écoles suggèrent que cela pourrait aider à augmenter à la fois l'écriture manuscrite des enfants et leur confiance en leurs compétences.

Les chercheurs mènent actuellement une autre étude pour le projet CoWriter qui étudie l'utilisation d'un système similaire pour enseigner aux enfants ayant de graves troubles de l'écriture. Dans ce cas, les enfants participeront à des séances avec un thérapeute et le robot social Nao.

« Dans ces autres études, un thérapeute est présent pour faciliter l'enfant concernant les requêtes liées à la tâche et l'interaction avec le robot social, pendant plusieurs mois dans des hôpitaux situés à Lausanne, La Suisse, et parisien, La France, " a déclaré Chandra. "Nous prévoyons de continuer à faire de telles études avec des robots car ces enfants ont besoin de plusieurs séances pour s'améliorer. Notre groupe du CHILI Lab a également récemment développé une application appelée Tegami pour établir des diagnostics de dysgraphie granulaire chez les enfants afin qu'ils puissent recevoir un traitement personnalisé pour apprendre à écrire."

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