メキシコの子供たちにAIとロボティクスを教える
小さな町の限られた資源での教育の課題を探る研究。
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子供たちに人工知能(AI)やロボティクスを教えることがますます重要になってきてるよね。この記事では、メキシコの小さな町でこれらの科目を子供たちにどうやって教えるかを理解するための研究について話すよ。リソースが限られた場所で、こういった現代的なトピックを教える上での課題を見ていくことが目的だったんだ。
研究の設定
この研究には、6歳から9歳の子供14人が参加したよ。その中で10人がプログラムに参加できた。グループは男の子6人、女の子4人で、異なる経験レベルのインストラクターも4人いた。インストラクターは、子供たちが楽しめる学びの体験を作ることを目指してたんだ。
カリキュラムは最初に10のレッスンを含むように設計されてたけど、リソースの制約のために4つのレッスンだけが実施された。このレッスンは、インクルーシブで楽しいものに慎重に計画されてた。レッスンは2週間にわたって行われ、週に2回のクラスがあったよ。
レッスンの内容
レッスン1:人間の感覚とAIの基本
最初のレッスンでは、子供たちは人間の感覚とそれがAIとどう関連しているかを学んだんだ。シンプルな電子回路やプロトボードを使った実践的なアクティビティを通じて、ロボットがどう動くかの基本的な概念を理解できたよ。
レッスン2:タンブラムと基本的なコーディングで学ぶ
2つ目のレッスンでは、インストラクターがタンブラムのアクティビティを導入した。これによって、子供たちはAIが物体を認識するように学べるんだ。そして、ロボット用のコーディングについての簡単な紹介もあったよ。
レッスン3:ビンゴゲームとケサディーヤ作り
3つ目のレッスンでは、前のレッスンで学んだ重要な用語を復習するためにビンゴゲームを行った。このゲームが学びのプロセスをワクワクさせてた。インストラクターは、子供たちがケサディーヤを作るためのステップに従うことでアルゴリズムについて学べる料理アクティビティも使ったんだ。これは、異なる人が同じ指示を解釈するのがいかに違うかを示すためだった。
レッスン4:ロボットのプログラミング
最後のレッスンでは、子供たちは同級生をプログラミングする機会があった。これは、ロボットに指示を出すシミュレーションをすることで、彼らがAIやロボティクスのリアルな使い方を理解する手助けになったよ。また、チームでロゴをデザインする活動もあって、チームワークや創造性を強化してた。
参加者へのアンケート調査
教育プログラムの効果を測るために、インストラクターは工学に対する態度に基づいたアンケートを使った。このアンケートは、レッスンの始めと終わりに子供たちに配布されたんだ。目的は、ワークショップを通じて彼らのエンジニアや科学者への認識がどう変わったかを測ることだった。
アンケートには、工学や科学の仕事に関連するいくつかの文が含まれてた。子供たちはこれらの文に同意するかしないかを答えて、その態度の変化を見える化したよ。
研究の結果
アンケートの結果、子供たちの工学や科学に対する態度には前向きな変化が見られたけど、統計分析によるとその変化はあまり重要ではなかったみたい。小規模なグループサイズが影響してるかもしれない。一部の文には、ポストサーベイで高い同意が得られていて、子供たちが社会におけるエンジニアや科学者の価値を理解し始めてることを示してた。
でも、インストラクターはアンケートの実施に難しさを感じてた。多くの子供たちが文を読むのに苦労してたし、同意/不同意のスケールも難しかったんだ。これからは、将来の活動ではもっとシンプルな言葉や分かりやすい選択肢を考慮する必要があるってことだね。
直面した課題
この研究中に直面した大きな課題の一つは、AIやロボティクスを教えられる専門家が町にほとんどいなかったことだった。これらの分野での教育リソースがとても少なくて、インストラクターが包括的なレッスンを提供するのが難しかったんだ。
もう一つの課題は、裕福な地域と貧しい地域の格差だね。一部の国はAIやロボティクス教育に大きな投資をしてるけど、今回の研究の町のようにそういったリソースが不足してる場所も多い。これは、さまざまなコミュニティに質の高いAIやロボティクス教育をどう提供するかという疑問を呼び起こすよ。
さらに、多くの子供たちがまだ基本的な読み書きスキルを身につけていなかった。これがプログラミングを学ぶのを難しくしてたんだ。ほとんどのプログラミング言語はこれらのスキルをしっかり理解していることを求めるからね。そこで、インストラクターは視覚的および聴覚的なツールを使って子供たちがプログラミングの概念を理解できるようにしてた。
モンテッソーリメソッドの役割
この研究では、子ども中心の学びを重視したモンテッソーリメソッドが使われてた。これは子供たちが自分のペースで学べるようにする方法で、個々のニーズに合った方法で学ぶことができるんだ。インストラクターは伝統的な教師ではなく、ガイドとして子供たちが実践的なアクティビティを通じて探求し、学ぶのを助けてた。
モンテッソーリアプローチは、子供たちの協力やチームワークを促すから、この研究にはぴったりだったんだ。彼らはお互いにアイデアを共有して、プロジェクトに一緒に取り組むことができた。これによって、学ぶことがもっと楽しくなったし、子供たちが大事な社会的スキルを伸ばすことができたよ。
結論と今後の方向性
このパイロット研究は、リソースの限られた環境で子供たちにAIやロボティクスを教えることの課題と成功についての重要な洞察を提供してくれた。レッスンは子供たちを惹きつけ、AIやロボティクスへの意識を高めるのに成功してたけど、インストラクターのためのもっと多くのリソースやトレーニングが必要だということも浮き彫りになったんだ。
今後は、プログラムを拡大する方法を探ることが有益だね。これには、もっと多くのレッスンを作ったり、追加のインストラクターを募集したり、より多くの子供たちに届くように資金を調達したりすることが含まれるかもしれない。将来の研究では、子供たちの態度や理解の変化をよりよく評価するためのアンケート手法の改善にも焦点を当てるべきだね。
要するに、リソースの限られた環境で子供たちにAIやロボティクスを教えることにはユニークな課題だけど、創造性や成長の機会もある。正しいアプローチとサポートがあれば、未来の学習者たちに大きな影響を与えることができるんだ。
タイトル: Teaching AI and Robotics to Children in a Mexican town
概要: In this paper, we present a pilot study aiming to investigate the challenges of teaching AI and Robotics to children in low- and middle-income countries. Challenges such as the little to none experts and the limited resources in a Mexican town to teach AI and Robotics were addressed with the creation of inclusive learning activities with Montessori method and open-source educational robots. For the pilot study, we invited 14 participants of which 10 were able to attend, 6 male and 4 female of (age in years: mean=8 and std=$\pm$1.61) and four instructors of different teaching experience levels to young audiences. We reported results of a four-lesson curriculum that is both inclusive and engaging. We showed the impact on the increase of general agreement of participants on the understanding of what engineers and scientists do in their jobs, with engineering attitudes surveys and Likert scale charts from the first and the last lesson. We concluded that this pilot study helped children coming from low- to mid-income families to learn fundamental concepts of AI and Robotics and aware them of the potential of AI and Robotics applications which might rule their adult lives. Future work might lead (a) to have better understanding on the financial and logistical challenges to organise a workshop with a major number of participants for reliable and representative data and (b) to improve pretest-posttest survey design and its statistical analysis. The resources to reproduce this work are available at \url{https://github.com/air4children/dei-hri2023}.
著者: Antonio Badillo-Perez, Donato Badillo-Perez, Alex Barco, Rocio Montenegro, Miguel Xochicale
最終更新: 2023-03-05 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2303.03956
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2303.03956
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。
参照リンク
- https://sites.google.com/view/dei-hri/call-for-papers
- https://www.overleaf.com/3395627816xdvrymdbqqft
- https://github.com/air4children/dei-hri2023/
- https://github.com/air4children/dei-hri2023
- https://dl.acm.org/ccs.cfm
- https://www.bcu.ac.uk/education-and-social-work/research/news-and-events/cspace-conference-2021/blog/ai-literacy-the-role-primary-education
- https://stefania11.github.io/assets/pdf/FABLEARN_Inclusive_AI_2019.pdf
- https://www.wgbh.org/news/science-and-technology/2019/07/31/teaching-kids-the-ethics-of-artificial-intelligence
- https://qz.com/1700325/mit-developed-a-course-to-teach-tweens-about-the-ethics-of-ai
- https://www.statstutor.ac.uk/resources/uploaded/mannwhitney.pdf
- https://www.google.com/search?q=likert+statisc+python&tbm=isch&ved=2ahUKEwiO0KvLz7H9AhURtUwKHZfxDeoQ2-cCegQIABAA&oq=likert+statisc+python&gs_lcp=CgNpbWcQA1DiJFiKMmDfM2gAcAB4AIABUYgBnQSSAQE5mAEAoAEBqgELZ3dzLXdpei1pbWfAAQE&sclient=img&ei=SH76Y46ME5HqsgKX47fQDg&bih=904&biw=1500#imgrc=FDvAEwilQ4OeDM
- https://www.google.com/search?q=how+to+evaluate+actitudes+statistics+in+surveys+dislake+1+to+5&tbm=isch&ved=2ahUKEwj006q8zrH9AhXSlicCHeBwDdYQ2-cCegQIABAA&oq=how+to+evaluate+actitudes+statistics+in+surveys+dislake+1+to+5&gs_lcp=CgNpbWcQA1DgA1jNEWCZHGgAcAB4AIABQogB_wSSAQIxMZgBAKABAaoBC2d3cy13aXotaW1nwAEB&sclient=img&ei=HH36Y_TVGNKtnsEP4OG1sA0&bih=904&biw=1500