Wie Kinder mit einem Roboter interagieren und Sprachen lernen

CITEC-Wissenschaftlerin forscht zum Thema Aufmerksamkeit

Dr. Laura Hoffmann befasst sich in zwei Projekten mit Robotern und ihrer Interaktion mit Kindern. Dabei geht es zum einen darum, wie ein Roboter es lernen kann, die Aufmerksamkeit von Kindern zu lenken. Zum anderen geht es um die Frage, wie er die Aufmerksamkeit von Kindern aufrechterhalten kann, wenn sie eine Fremdsprache lernen.

Dr. Laura Hoffmann untersucht, untersucht wie Kinder mit Robotern und Roboter von Kindern lernen können. Foto: CITEC/Universität Bielefeld Wie reagieren Menschen auf Technologie? Wie kann ein Roboter Aufmerksamkeit einfordern, wenn er ein Kind zum Lernen motivieren möchte? Und wie lassen sich Roboter einsetzen, damit Kinder eine Fremdsprache lernen? An solchen Themen forscht die CITEC-Wissenschaftlerin Dr. Laura Hoffmann. Sie bewegt sich mit ihrer Forschung in einem Schnittfeld aus Psychologie und Informatik. Hoffmann arbeitet in der Forschungsgruppe „Kognitive Systeme und soziale Interaktion“, die zum Exzellenzcluster CITEC und zur Technischen Fakultät der Universität Bielefeld gehört. Die Gruppe wird von Professor Dr. Stefan Kopp geleitet.

Eines der Projekte, in denen die Wissenschaftlerin arbeitet, ist BabyRobot. An dem Projekt, das die EU im Forschungsprogramm „Horizont 2020“ fördert, sind außer der Universität Bielefeld weitere Partner in ganz Europa beteiligt. „Dabei geht es darum, dass ein Roboter lernt, wie er die Aufmerksamkeit von Kindern beispielsweise auf Tiere auf einem Tablet lenken kann“, sagt Hoffmann. Der Roboter interagiert mit Kindern im Alter von fünf bis zehn Jahren und nimmt ihr Verhalten über Sensoren wahr.

Der Roboter kann sowohl über Blicke, über Sprache und über Gestik kommunizieren. „Dabei erprobt er verschiedene Strategien“, sagt die Wissenschaftlerin. Er lernt zum Beispiel, dass es ausreicht, den Namen eines Tieres zu nennen, wenn nur ein Tier einer Art zu sehen ist, aber es hilfreicher ist, den Tiernamen und die Blickrichtung zu kombinieren, wenn mehrere Tiere einer Art abgebildet sind.

In der Interaktion probiert der Roboter aus, welche Strategien einem Kind helfen, ein Objekt auf einem Tablet ohne viele Versuche zu finden. Dabei geht es auch darum, zu verstehen, welche Anweisungen Kinder bevorzugen. „Die Idee ist, dass der Roboter wie ein Baby die Welt erkundet. Dazu bezieht er das Verhalten der Kinder mit ein und lernt von ihnen“, sagt Hoffmann. In Zukunft soll der Roboter auch in der Lage sein, sich mit zwei Kindern gleichzeitig zu beschäftigen und beim Spielen zwischen ihnen zu vermitteln.

Mit Hilfe eines Roboters eine Fremdsprache lernen

In dem Projekt L2TOR unterstützt der Roboter das Kind beim Lernen, indem er gestikuliert. Auf dem Tablet ist das Tier dargestellt, für das das Kind das Wort in einer Fremdsprache lernen soll. Foto: L2TOR Ein anderes Projekt, an dem Laura Hoffmann beteiligt ist, ist L2TOR, das ebenfalls im Forschungsprogramm „Horizont 2020“ gefördert wird. „Es geht darum, dass ein Roboter wie ein Lernfreund dabei hilft, eine Fremdsprache zu erlernen“, sagt die Wissenschaftlerin. L2TOR (gesprochen: El Tutor) richtet sich an Kinder im Vorschulalter. „Die Idee hinter dem Projekt ist es, Migrantenkindern zu erleichtern, eine zweite Sprache zu erlernen.“ Dabei arbeiten die Kinder einzeln mit dem Roboter, um auf ihre individuellen Bedürfnisse einzugehen. Außer dem Roboter kommt dabei ein Tablet zum Einsatz, das die Kinder bedienen. „Sie begegnen dem Roboter zunächst einmal in der Gruppe und machen mit ihm zusammen den Ententanz“, erläutert Hoffmann. So legen die Kinder eine mögliche Scheu vor dem Gerät ab, bevor sie in Einzelsitzungen lernen.

Der Roboter bietet den Kindern Lernspiele mit unterschiedlichen Szenarien an. In einem Spiel sehen sie zum Beispiel einen Blumenladen. „Dabei geht es darum, die Blumen zu zählen oder sie nach den Anweisungen des Roboters auf dem Bildschirm von rechts nach links zu bewegen“, sagt die Wissenschaftlerin. Die Kinder lernen so Zahlen und Wörter wie über, unter, links oder rechts kennen.

Der Roboter soll in der Lage dazu sein, die Aufmerksamkeit des Kindes zurückzuholen, wenn es einmal abschweift. „Wir haben dazu mit Erziehern und Erzieherinnen zusammengearbeitet, denen wir unterschiedliche Situationen gezeigt haben“, erläutert Hoffmann. Sie sollten daraufhin Tipps geben, wie sie in der jeweiligen Situation reagieren würden, um das Interesse des Kindes wieder zu wecken.

Mit unterschiedlichen Strategien die Aufmerksamkeit steuern

Ein Kind übt in einer Studie des Projekts BabyRobot gemeinsam mit einem Roboterkopf, Tiere zu erraten. Der Roboter soll aus der Interaktion lernen wie er einem Kind am besten signalisieren kann, welches Tier gesucht wird. Foto: BabyRobot „Dabei hat sich gezeigt, dass je nach Situation ganz unterschiedliche Ansätze erfolgreich sein können“, sagt Hoffmann. Möglich ist zum Beispiel, dass der Roboter aufsteht und sagt: „Wenn ich müde werde, dann strecke ich mich erst einmal.“ Er kann das Kind auch zum Ententanz auffordern, um es aufzulockern, oder freundlich winken und mahnen: „Hey, hier spielt die Musik!“

Wichtig ist, dass die Kinder motiviert werden. „Der Roboter kann auch vorschlagen, am nächsten Tag weiterzumachen“, sagt Hoffmann. Damit vermeidet er, dass Kinder keine Lust mehr haben, sich weiter mit dem Programm zu beschäftigen. „Aus diesem Grund ergibt es auch Sinn, dass das Programm sich an die Kinder und ihren Lernfortschritt anpassen kann.“

So kann der Roboter auf Basis des vorhandenen Wissens Aufgaben auswählen und sie verändern. Dabei kann er die Interaktion auch frühzeitig beenden, wenn ein Kind genug gelernt hat. „So langweilt es sich nicht“, sagt Hoffmann. Auf der anderen Seite wiederholt er Vokabeln häufiger, die für ein Kind schwierig sind. „Wir haben herausgefunden, dass es ganz wichtig ist, dass der Roboter besonders langsameren Lernerinnen und Lernern erklärt, warum er etwas macht“, sagt Hoffmann. Ansonsten würde ein solches Programm schnell als unheimlich empfunden werden. Die Forschenden befassen sich aktuell damit, wie das konkret aussehen kann.

Mehr Informationen:

Kontakt:

Dr. Laura Hoffmann, Universität Bielefeld
Exzellenzclusters CITEC / Technische Fakultät
Telefon: 0521 106-12639
E-Mail: lahoffmann@techfak.uni-bielefeld.de

Autorin des Artikels: Maria Berentzen