Robot leerlingen

Praktijkvoorbeeld

Hoe en voor welke onderdelen van taal en rekenen kan een robot ingezet worden als leermiddel?

Op steeds meer plekken in de samenleving verschijnen robots die helpen bij allerlei taken of deze zelfs helemaal overnemen. Basisschool Sint Wulfram van Stichting SKO West-Friesland heeft via een versnellingsvraag onderzocht welke bijdrage een humanoïde robot kan spelen bij het aanleren van basisvaardigheden aan leerlingen. Het gaat hierbij om onderdelen van het bestaande curriculum voor taal en rekenen, waarbij een robot als leermiddel wordt ingezet. 

Resultaten

Op steeds meer plekken in de samenleving worden robots ingezet om te helpen bij allerlei taken - in de zorg, de bouw maar ook in het onderwijs. Basisschool Sint Wulfram van Stichting SKO West-Friesland wilde graag weten welke rol een humanoïde robot (een robot met een menselijke lichaamsvorm) kan spelen bij het aanleren van basisvaardigheden aan kinderen. Zij gingen via de volgende versnellingsvraag op onderzoek uit: Hoe en voor welke onderdelen van taal en rekenen kan een robot ingezet worden als leermiddelen?

1. Een theoretische basis met de Kennisrotonde

De inzet van een humanoïde robot in het onderwijs is nog relatief nieuw. Daarom zijn er nog geen langdurende onderzoeken gedaan. Om toch een goede theoretische basis te leggen voor het gebruik van de robot, heeft de Kennisrotonde van het Nationaal Regieorgaan Onderwijsonderzoek (NRO) de onderzoeksresultaten die er al wel zijn, in kaart gebracht en op basis hiervan indicaties geformuleerd. 

Zo blijkt bijvoorbeeld uit het literatuuronderzoek dat een humanoïde robot meerwaarde heeft bij 'effectieve instructie'; het oefenen en leren van tafels en het uitleggen en herhalen van de lesstof. Ook lijken kinderen meer betrokken en aandachtig te zijn wanneer de robot sociaal gedrag vertoont. De onderzoekers concluderen dat de robot veel potentie lijkt te hebben bij ondersteunende taken van de leraar. Bijvoorbeeld herhalende leertaken of adaptief reageren in het leeraanbod. 

Bekijk het volledige rapport: ‘Leren kinderen op de basisschool van instructie door een humanoïde robot?

2. De Wikiwijs-pagina: Taal en rekenen met de robot in het basisonderwijs


Wil je zelf aan de slag met een robot op jouw school? Dan is er de Wikiwijs-pagina ‘Taal en rekenen met de robot in het basisonderwijs’ die je op weg helpt met:

  • alle belangrijke achtergrondinformatie en onderzoek rond de NAO robot
  • informatie over wat de robot  kan
  • hoe je de robot precies kunt inzetten via scripts met formats daarvoor
  • tips en aandachtspunten rond het gebruik van de robot
  • voor welke onderdelen van rekenen, taal en computational thinking je de robot kunt inzetten
  • informatie over de aanschaf van een robot.

Meer weten? Bekijk de Wikiwijs-pagina: Taal en rekenen met de robot in het basisonderwijs.
 

Achtergrond

Miniatuurvoorbeeld

Leerlingen ervaren een robot in de klas als 'rechtvaardige' actor

Tijdens de versnellingsvraag rond de inzet van een robot in het onderwijs, is er gekozen om te werken met een humanoïde robot, in dit geval de NAO robot. Maar wat is een humanoïde robot eigenlijk precies? En wat is het effect van zo’n robot in het onderwijs?
 

Een robot is eigenlijk niets anders dan een machine die programmeerbaar is. Toch zijn er veel robots die een  menselijk of dierlijk uiterlijk hebben. Bijvoorbeeld een speelgoed robothond, een huishoudrobot of een robot uit een film zoals WALL-E of R2-D2. 

Overal gezichten zien

Al deze robots hebben een voor ons bekende lichaamsvorm: twee benen, twee armen, een torso en een hoofd. Maar het is vooral een gezicht met twee ogen dat een zeer primaire reactie bij de mens veroorzaakt. Als overlevingsstrategie zoekt ons oerbrein overal herkenningspunten in, vooral gezichten. Bijvoorbeeld een wolk waar we ineens een gezicht in zien, een auto of een huis. Deze reflex is zo diepgeworteld, dat de vorm van twee ogen en een mond, een van de eerste is die een pasgeboren baby herkent. We kennen een niet-menselijk object met een gezicht vaak onbewust menselijke eigenschappen toe. Een humanoïde robot die eruit ziet als een mens veroorzaakt daarom ook enigszins dezelfde verwachtingen als van een echt mens. Hierdoor gaan we als gebruiker, de robot ook als zodanig behandelen. 

De griezelvallei

Is dat effect sterker, naarmate een robot meer op een mens lijkt? Nee, daar zit een grens aan. Wanneer een robot ‘te veel’ op een mens lijkt, ervaren we dit als onprettig. Dit effect staat bekend als ‘the uncanny valley’ ofwel de ‘griezelvallei’ en zorgt juist voor afkeer. Als het gaat om robots in het onderwijs, zijn het dus machines in de vorm van een mens, maar het blijven wel overduidelijk zichtbaar robots. Een humanoïde robot ziet er niet alleen menselijk uit,  maar heeft ook menselijke zintuigen, zoals spraak en zicht en vertoont sociaal gedrag. 

Onder toeziend oog

Uit de Kennisrotonde van het Nationaal Regieorgaan Onderwijsonderzoek (NRO) dat voor deze versnellingsvraag uitgevoerd is, blijkt bijvoorbeeld dat leerlingen zich anders gedragen bij een ‘machine’ in vergelijking met een humanoïde robot. Een oefening die op de computer uitgevoerd wordt, heeft andere resultaten dan dezelfde oefening onder het ‘toeziend oog’ van een humanoïde robot. Wanneer de robot sociaal gedrag vertoont, zijn de leerlingen meer aandachtig en betrokken, zo wordt er voorzichtig geconcludeerd. 

Alsof het hun vriendje is

Een voorbeeld van dit sociaal gedrag, is intonatie. Leest een robot met intonatie voor, dan leren de kinderen meer. Een robot zonder intonatie verliest al snel de aandacht van de leerlingen, blijkt uit onderzoek van Westland (2017). Denk ook aan een robot die een kind met de ogen volgt, gebaren en complimenten maakt of over zichzelf vertelt. Kinderen rapporteren in een onderzoek van Konijn en Hoorn (2016) bijvoorbeeld: “De robot kijkt je aan en je moet wel reageren.” De observaties tijdens het onderzoek lieten zien dat kinderen direct en spontaan reageren op humanoïde robots, alsof het hun vriendje is. 

Ook ervaren de leerlingen de robot als een ‘rechtvaardige’ actor. Een robot krijgt niets mee van individuele verschillen in achtergrond die een leraar mogelijk wel (onbewust) beïnvloeden, en behandelt iedere leerling daardoor gelijk. En robots hebben eindeloos geduld voor herhalende taken. 

Robot hoeft niet naar hobby’s te vragen

Een kanttekening bij de inzet van robots is, dat ze niet altijd betere leerprestaties stimuleren en dat ze in sommige gevallen juist afleiden. Er wordt veel onderzoek gedaan naar de sociale gedragingen van een robot, maar de resultaten variëren sterk. Het is ook nog niet altijd duidelijk welk gedrag van de robot precies een bepaald resultaat veroorzaakt in het gedrag van de leerling. Voor onderzoekers is het uitdagend om de oorzaak en het effect daarvan te isoleren. 

Zo blijkt bijvoorbeeld dat een robot die de naam van het kind gebruikt, informatie over zichzelf geeft, vraagt naar hobby’s en complimenten geeft - geen meerwaarde heeft voor het leren boven een robot die dit niet doet (Kennedy, 2016). Maar uit een ander onderzoek van Kennedy, blijkt dat fysieke nabijheid wel weer een direct positief verband laat zien met leerprestaties. 

Meer onderzoek nodig

De gevonden variatie in leerprestaties bij verschillende vormen van sociaal gedrag van de robot, kan volgens de onderzoekers van de Kennisrotonde te maken hebben met allerlei factoren. Bijvoorbeeld de leeftijd en het leerniveau van de leerling. Leerlingen met een lager leerniveau lijken zich bijvoorbeeld gemakkelijker te laten afleiden door sociaal gedrag van de robot. Wanneer sociaal gedrag van de robot gericht is op het beter volbrengen van een leertaak, dan heeft het weer wel een meerwaarde. 

Het lijkt er dus op dat een humanoïde robot, juist door de mensachtige vorm, een positief effect kan hebben op de aandacht en betrokkenheid van leerlingen. Maar het effect op de leeropbrengsten varieert nog sterk, afhankelijk van de context en het type leerling. Om dat daadwerkelijk goed vast te kunnen stellen is meer onderzoek nodig.

Meer lezen over de genoemde onderzoeksresultaten? Bekijk het rapport van de Kennisrotonde: ‘Leren kinderen op de basisschool van instructie door een humanoïde robot?

Het proces

Basisschool Sint Wulfram van Stichting SKO West-Friesland deed een verkenning van de mogelijkheden van een robot in de klas en werd nieuwsgierig naar meer. De school wilde graag meer weten over de inzet van een humanoïde robot (robot met de lichaamsvorm van een mens) voor taal en rekenen. Daarom diende zij, samen met nog twee scholen van de stichting, in het najaar van 2017 een versnellingsvraag in bij de PO-Raad.
 

Wat weten we eigenlijk al?

Om goed van start te gaan, is eerst een plan van aanpak gemaakt. Daarnaast werd besloten om een theoretische basis te leggen: welke kennis is er al beschikbaar over robots in het onderwijs? Doordat het gebruik van een robot in het onderwijs nog relatief nieuw is, bleek er geen langdurig onderzoek te bestaan. Daarom is er een Kennisrotonde van het Nationaal Regieorgaan Onderwijsonderzoek (NRO) aangevraagd, die alle al wel gevonden resultaten bij elkaar bracht.  In zomer 2018 resulteerde dit tot een rapport: Wat kunnen robots betekenen voor het geven van instructie aan leerlingen in het basisonderwijs?

Welke robot is geschikt?

Er zijn verschillende robots beschikbaar op de markt, maar welke is nou het beste voor op school? Om dat te ontdekken is er een marktonderzoek gedaan naar welke robots er precies zijn, waar deze voor ingezet worden en hoe je als school de meeste passende vindt. Een belangrijke factor blijkt bijvoorbeeld de vormgeving te zijn: een robot met menselijke vorm werkt beter in de klas. Voor deze versnellingsvraag is gekozen voor de NAO robot.  Meer weten? Lees het artikel: Op zoek naar de robot die past in de klas.

Waar ligt de behoefte?

Om goed te weten waar je de robot als school voor in wil zetten, is het eerst nodig om te bepalen waar de behoefte precies ligt. Tijdens de bijeenkomsten van deze versnellingsvraag bleek er op scholen vooral de wens te zijn, de robot als didactisch middel in te zetten voor rekenen en taal. Samen met taal- en rekenexperts van de Marnix Academie is er in het voorjaar van 2018 onderzocht voor welke onderdelen van het taal- en rekenonderwijs de robot een bijdrage kan leveren. 

Op welke manier kun je de robot het beste inzetten?

Met de basiskennis op zak en de behoeften in kaart, waren er belangrijke eerste stappen gezet. Maar hoe zet je de robot nou concreet in, in de klas? In de zomer en het najaar van 2018 zijn er lesconcepten gemaakt en getest om een robot in te zetten voor taal, rekenen en computational thinking op school. 

Hoe delen we de resultaten?

Tijdens de versnellingsvraag is er veel basiskennis en praktische informatie opgedaan rond het gebruik van de NAO robot in het onderwijs. Om deze kennis breed te kunnen delen met de sector is er een Wikiwijs-pagina gemaakt met lesconcepten, leerlijnen, achtergronden en tips. Iedereen die meer wil weten of zelf een robot wil inzetten in de klas, kan terecht op deze pagina. 

Zelf aan de slag? Bekijk de Wikiwijs-pagina: ‘Taal en rekenen met een robot in het basisonderwijs