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Le robot Nao apprend à écrire aux enfants
Comment aider un enfant à tracer des lettres ? En lui donnant l’impression d’aider un petit robot à faire cet apprentissage : ce programme novateur s’inspire d’un principe de « learning by teaching », apprendre en enseignant.
PÉDAGOGIE.
Lorsqu’un enfant en apprentissage peine à tracer les lettres de manière satisfaisante, il peut rapidement se décourager. Comment l’aider ? En jouant à la maîtresse avec un petit robot, pardi ! Ce système, baptisé CoWriter a été créé par le Laboratoire d’ergonomie éducative de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) présenté actuellement à la Conference on Human-Robot Interaction (Portland, États-Unis). Sur sa table d’écolière, une fillette fait face au petit robot Nao de 58 centimètres de haut, conçu pour interagir avec les humains.
Elle aligne les lettres d’un mot simple, chacune étant surmontée de 1 QR code. Le robot déchiffre les lettres et trace sur une tablette le mot à la manière d’une écriture manuscrite de débutant. Au début, il est nul ! Il forme mal les lettres. Alors charge à l’enfant de le corriger gentiment en lui montrant comment tracer les lettres, en s’appliquant. Et petit à petit le robot s’améliore. Ce programme s’inspire d’un principe de pédagogie le learning by teaching, apprendre en enseignant. La plus grande difficulté : « Faire écrire le robot !, assure Séverin Lemaignan, coauteur de l’étude. Le robot Nao de par sa petite taille et sa structure, ne permettait pas de la faire écrire sur du papier avec un crayon, par exemple. L’idée clé a été de le faire écrire de manière « simulée » sur une tablette tactile. »
ALGORITHMES.
L’autre difficulté a été de faire « mal » écrire le robot pour que les enfants aient quelque chose à lui apprendre. Pour ce faire, l’équipe de scientifiques a développé des algorithmes d’écriture évolutive. « L’algorithme principal que nous employons pour à la fois générer des lettres incorrectes, et apprendre des exemples des enfants est le PCA (Principle Component Analysis), poursuit le chercheur. Cela consiste à calculer, à partir d’une base de données de lettres écrites à la main, une matrice de covariance qui représente les principales variations entre les lettres. En exagérant ces variations, nous obtenons des lettres déformées et en projetant les démonstrations des enfants sur cette matrice de covariance, nous pouvons mesurer dans quelle « direction » l’enfant veut modifier la lettre. Le robot s’en sert pour générer une nouvelle lettre à mi-chemin entre son essai précédent et la démonstration de l’enfant (et de ce fait, il apprend réellement de l’enfant !) ».
L’interaction avec le robot permet à ces enfants d’améliorer leur confiance en eux.
PROTOTYPE
Au stade de prototype, CoWriter a été testé dans une école primaire avec 70 enfants de 6 à 8 ans. Il a reçu un bon accueil. La prochaine étape consiste à mener, à l’école, une série d’études sur la durée (plusieurs semaines d’interaction avec le robot) avec un petit groupe d’enfants. « Nous prévoyons de mettre en place cette étude d’ici la fin de l’année scolaire. » Restera ensuite à en mesurer l’efficacité. « Nous pensons en réalité que, plus que la technique d’écriture elle-même, l’interaction avec le robot permet à ces enfants d’améliorer leur confiance en eux, et qu’un « déclic » s’opère vis-à-vis de l’écriture. Nous sommes encore en train de réfléchir à la meilleure manière de mesurer cela. »
Par Elena Sender - sciencesetavenir.fr - le 6 mars 2015
