Çocuk eğitimi için tasarlanmış robot ve avatar destekli etkileşimli sistem

Bu tezde, insansı robotlar ve avatarların eğitimde kullanım alanları ele alınmıştır. Bu amaçla Avatar ve Robot tabanlı eğitim sistemleri ve araştırmacıların testlerini hazırlayıp sonuçlarını toplayabilmeleri için bir framework olmak üzere üç sistem geliştirilip testleri yapılmıştır. Bu tezde sunulan çalışmaların temel amacı teknolojik bileşenler kullanılarak eğitimde geleneksel araçlara alternatif olarak tekrarlanabilir, uyarlanabilir ve erişilebilir bir sistemin oluşturulmasıdır. Avatar tabanlı sistem, ilkokul müfredatı üzerine uzmanlaşmış bir Türk İşaret Dili (TİD) sözlüğü yaratmayı amaçlayan TÜBİTAK Projesi kapsamında geliştirilmiştir. Ön adımlar olarak yalnızca kolları içeren, ardından yüz ifadelerinin işaret dilinde kullanımını ölçen testler yapılmıştır. Bu ön çalışmaların ardından ilkokul birinci sınıf Hayat Bilgisi Çalışma Kitabı'ndan seçilen 10 sorunun işaret diline çevrisi yapılmış ve avatar üzerinde gerçeklenmiştir. Hem düz metin hem de üretilen avatar videolarını içerecek şekilde iki grup halinde hazırlanan testler, işitme engelliler ilköğretim okulunda ilkokul öğrencileri ile yapılmıştır. Testin amacı, çocukların müfredatı takip edebilmeleri için ihtiyacı olan doğru aracı bulmaktır. Sonuçlar gösteriyor ki çocuklar, işaret dili videolarını içeren sorularda, yalnızca metin içeren sorulara göre çok daha başarılılardır. Sorulara verilen doğru cevap oranlarının düşüklüğü, çocukların işaret dilini de Türkçeyi de yeteri kadar iyi bilmedikleri için müfredatı takip etmekte güçlük yaşamalarıdır. Bu deneyler gösteriyor ki avatarın işaret dili gerçeklemesiyle oluşturulan sistemler, geleneksel eğitim araçlarına başarılı bir alternatif olabilir. NAO robot ile geliştirilen TİD Eğitim Oyunu, TİD öğrenmek isteyen çocuklra alternatif bir araç olarak sunulmaktadır. Bu oyun için hazırlanan kelimeler, işitme engelli bir eğitimciye gösterilmiş ve en başarılı seçilen dört kelime ile etkileşimli bir oyun tasarlanmıştır. Oyun, eğitim ve test olmak üzere iki temel aşamadan oluşmaktadır. Eğitim aşamasında araştırmacı robotun yaptığı işaretlerin anlamlarını resimli kartlar ile çocuklara tanıtır. Test aşamasında ise çocuklardan robotu izlemesi ve yaptığı işarete göre işaretin resmi olan etiketi oyun kartında ilgili yere yapıştırması beklenmektedir. Oyunun sonuçlarını analizinde hem oyun kartları hem de deney süresince alınan video çekimleri incelenmiştir. Oyun, eğitimin yanında hafıza oyunu özelliğini de göstermektedir. Çocuklar yapılan işaretlerin ne olduğunu anlasalar bile sıralamayı hatırlama konusunda sıkıntı yaşamışlardır. Bunun yanında, çocukların oyunun kurallarını anlamakta zorlandığı da gözlemlenmiştir. Gördüğü ve tekrarladığı sıra ile yapıştırma yapmak yerine rastgele bir sırala ile oyunu tamamlamışlardır. Bu sebeple kamera sonuçları değerlendirildiğinde oyunun başarısının oyun kartlarındaki başarıdan daha yüksek olduğu görülmektedir. Sonuç olarak NAO robotun, etkileşim kurma problemi yaşayan katılımcıların bile ilgisini çekerek oyunu tamamlamalarını sağlamış olmasını da göz önüne alarak, işaret dili eğitiminde alternatif bir yöntem olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Bu konudaki kısıt, robotun üç parmağının olması sebebiyle gerçekleyebileceği işaret sayısının kısıtlı olmasıdır. Üçüncü sistem olarak, özellikle araştırma projelerinin testlerinde kullanılmak üzere geliştirilmiş olan Android ve web tabanlı bir framework sunulmuştur. Kullanıcı arayüzü tasarımının esnekliği, farklı amaçlarla, farklı kullanıcı kitlesine hazırlanan projelerde rahatlıkla kullanılabilmesini sağlamaktadır. Bu tez kapsamında insan-bilgisayar ve insan-robot etkileşimi üzerine hazırlanan iki farklı çalışmada ele alınmıştır.bu çalışmalardan ilki İşaret Dili Oyunu'dur. Web ve android tabanlı sistemlerin kullanılmasıyla gerçeklenen oyunda testler web tabanlı sistem üzerinde yapılmıştır. Seçilen on kelimenin iki farklı robot ile (NAO ve R3) hazırlanmış videoları kullanıcıya sorulmuş, kullanıcıların başarımları ve robotları nasıl değerlendirdikleri ölçülmüştür. Bu testlerin sonuçalrına göre çocuklar tarafından NAO sevimli ve oyuncağa benzeyen bir robot olarak görülürken R3, hareketleri daha anlaşılır bir eğitimci olarak değerlendirilmiştir. Davul çalma oyununun temel amacı ise çocukların eğitiminde robotların etkisini etkileşimli davul çalma oyunları hazırlayarak ölçmektir. Bu sistemde yarı-insansı robot NAO T14, Android cihaz ve Air-Drum bagetleri farklı kombinasyonlar ile kullanılmıştır. Bu çalışma üniversite öğrencileri ile test edilmiştir. Oluşturulan üç farklı senaryo şu şekildedir: 1) NAO Robot ve Air-Drum, 2) Tablet ve NAO Robot, 3) Tablet ve avatar robotlar. Tablet ve Air-Drum bagetleri kullanılarak hazırlanan senaryoların sonuçları karşılaştırıldığında katılımcıların Air-Drum ile oynamaktan daha çok zevk aldığı ancak tablet üzerinde daha başarılı oldukları görülmüştür. Tüm senaryolar için yapılan testlerin sonuçları, farklı teknolojik araçların kullanımının güçlü ve zayıf yönlerini ortaya koymuştur. Yapılan tüm çalışmalar göstermiştir ki sanal araçların kullanımının çocukların eğitimi üzerinde olumlu etkileri vardır. İnsansı robotların, özellikle dış görünüşleri de bunun için elverişli ise, çocukların öğrenim süreçlerinde teşvik edici bir araç olarak yararlı olduğu gösterilmiştir. Robot entegre sistemlerin eğitimde geleneksel yöntemlere göre daha etkili olduğu görülse de maliyet, erişilebilirlik ve teknoloji bakımından robotlar henüz örgün öğretimde yaygın kullanıma hazır değillerdir. Yapılan testlerdeki işaret dili gerçekleme alanındaki başarıları ile üç boyutlu avatarlar, robotlar yaygın kullanıma tam olarak hazır olasıya kadar aradaki boşluğu doldurmak için eğitim araçlarına destek olarak kullanılabilecek düşük maliyetli sistemlerdir.