Folge dem weißen Kaninchen – Ein
Roboterhase als Vokabeltrainer
Zusammenfassung
Im Folgenden werden die Ergebnisse einer Fallstudie zur Evaluation der user experience und
Motivationsfunktion eines Vokabeltrainers in Form eines Roboterhasen präsentiert. Die Ergebnisse
zeigen, dass die Schüler einer fünften Klasse, die mit dem Hasen lernten, die Anwendung sowohl
hinsichtlich des Ease of Use und der Perceived Usefulness als hoch einschätzten, als auch die
hedonische und pragmatische Qualität des Roboterhasen Nabaztag als hoch bewertet wurde. Zudem
waren die Schüler, die mit dem Roboter lernten anschließend in einer positiveren Stimmung als die, die
nach der traditionellen Methode lernten. Nach einer Woche konnte bei den Schülern, die mit dem
Nabaztag gelernt hatten, eine durchschnittlich höhere Zahl an erinnerten Vokabeln festgestellt werden
als bei der Kontrollgruppe. Die Tatsache, dass die Schüler nicht nur Bereitschaft zeigten, den Nabaztag
erneut zu benutzen, sondern ihn auch an Freunde weiterempfehlen würden, zeigt, zusammen mit den
Ergebnissen der erfassten Skalen, dass die Applikation eine grundlegende Voraussetzung für die
Entstehung von Motivation und Nutzungsspaß erfüllt.
1
Einleitung
In Deutschland ist das Erlernen des Englischen als Zweitsprache ein bedeutender Teil der
schulischen Ausbildung. Erst kürzlich wurde Englisch in das Curriculum vieler
Grundschulen aufgenommen und findet auch in Kindergärten immer mehr Verbreitung.
Neben anderen Faktoren, die den Zweitsprachenerwerb positiv beeinflussen, wie
Persönlichkeit oder Erfahrung, wird in der Forschung die Bedeutung der Motivation betont
(Tabor 1997). Besonders Kindern ist die Wichtigkeit des Zweitsprachenerwerbs nicht klar
und es ist folglich schwer, sie zum Lernen zu motivieren. Es ist daher wichtig Anreize zu
schaffen und einem Mangel an Eigenmotivation und Sprechgelegenheiten mit Lösungen zu
begegnen, die Kinder dauerhaft zum Sprachenlernen motivieren.
Zur Lösung dieses Problems sind zahlreiche computergestützte Vokabeltrainer entwickelt
und für die Masse bezahlbar gemacht worden. Die Programme reichen von einer reinen
Speicherung von Vokabellisten zur wiederholten Abfrage bis hin zu komplexen und
interaktiven Lernspielen mit animierten Charakteren. Parallel dazu haben Wissenschaftler
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aus Informatik, Psychologie und Bildungswissenschaften Intelligente Tutoring Systeme
(Koedinger & Anderson 1997) und pädagogische Agenten (Baylor & Kim 2008) vorgestellt.
In der Weiterentwicklung dieser Systeme könnten Roboter als Interaktionsschnittstelle zu
noch besseren Ergebnissen hinsichtlich des Nutzungsspaßes und folglich der Lernmotivation
und –resultate führen. Das vorgestellte System kombiniert Erkenntnisse aus dem Bereiche
Intelligente Tutoring Systeme und pädagogische Agenten mit einem spezifischen Fokus auf
den Nutzungsspaß.
2
Systemdesign und Funktionalität
2.1
Der Nabaztag und seine technischen Eigenschaften
Der Nabaztag ist ein Roboter in Form eines Hasen – ein Wi-Fi fähiges „ambient device”, das
mit dem Internet verbunden werden kann, um über einen Server spezifische Services zu
verarbeiten. Der Hase ist ausgestattet mit fünf LEDs, einem Mikrofon, zwei beweglichen
magnetischen Ohren, einem Radio Frequency ID (RFID) Leser, einer Wi-Fi Karte und einem
eingebauten Lautsprecher. Die Sprachausgabe wird mit Hilfe eines Text-to-Speech (TTS)
Systems dynamisch generiert. Es können verschiedene Sprachen und Stimmen gewählt
werden.
2.2
Funktionalität des Systems
Der Schüler wird durch einen Dialog geführt, der aus Anleitungen des Nabaztag und
ergänzenden Bildschirmdialogen besteht. Nach der Begrüßung durch den Hasen gibt der
Schüler Vokabeln in die Eingabemaske ein. Diese werden auf Richtigkeit geprüft und die
Abfrage beginnt. Ein dynamischer, adaptiver Feedbackmechanismus gibt dem Schüler
individuelles Leistungsfeedback, was abhängt von der Kombination aus richtigen und
falschen Antworten und dem zuvor dargebotenen Feedback. Werden 80 Prozent der
Vokabeln richtig beantwortet, wird die Vokabelabfrage beendet und es startet ein MemorySpiel, bei dem Paare aus deutschen und entsprechenden englischen Vokabeln aufgedeckt
werden müssen. Hier werden zufällig acht von den zuvor gelernten Vokabelpaaren
ausgewählt. Nach jedem zweiten aufgedeckten Paar gibt der Nabaztag ein (positives)
Feedback. Es kann vermutet werden, dass dieser Mechanismus, der dem Schüler das Gefühl
einer persönlichen Interaktion gibt, gemeinsam mit der „tangibility“ des Roboters und dessen
verbaler und (begrenzter) nonverbaler – mulitmodaler Ausdrucksfähigkeit nicht nur den
Spaß in der Interaktion fördert, sondern nachhaltig die Motivation und Lernerfolg
beeinflusst.
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Fallstudie
3.1
Stichprobe und Methoden
3
Zur Erfassung des Nutzungserlebnisses des Users wurden die folgenden Skalen eingesetzt:
Die Stimmung wurde mit Hilfe des Positive Affect Negative Affect Schedule (PANAS)
(Watson et al. 1988) erfasst, hedonische und pragmatische Qualität mit dem AttakDiff 2
(Hassenzahl et al. 2003), Perceived Ease of Use und Perceived Usefulness mit den Skalen
von Davis (1989). Zudem wurden ad-hoc Fragen zur allgemeinen Bewertung (z.B.
Weiterempfehlung an Freunde, Beurteilung im Vergleich zu herkömmlichen Lernmethoden
etc.) und demographische Information erfasst. Eine Gruppe von 18 Schülern einer
Englischklasse eines Gymnasiums wurde instruiert 20 Vokabelpaare zu lernen. Zehn Schüler
wurden durch den sprechenden Roboter unterstützt, während die übrigen acht Schüler nach
einer gewöhnlichen Papier-Bleistift Methode lernten.
3.2
Ergebnisse (Auswahl)
Da die Ergebnisse aus Platzgründen hier nicht ausführlich berichtet werden können bleibt es
bei einer überblicksartigen Zusammenfassung der Ergebnisse der einzelnen Skalen; die
Korrelationen zwischen den erfassten Variablen werden nicht berichtet. Unterschiede
zwischen der Experimental- und der Kontrollgruppe wurden hinsichtlich der Stimmung und
der Erinnerungsleistung gefunden. Bei der Gruppe, die mit dem Hasen lernte, ließen sich im
Durchschnitt positivere und weniger negative Stimmungswerte erfassen als bei der
Kontrollgruppe. Die Robotergruppe (1) erinnerte zudem im sieben Tage später
durchgeführten Test der Erinnerungsleistung im Schnitt mehr als eine Vokabel mehr (M1 =
13.7, SD = 3.83, M2 = 12.13, SD = 4.22).
Für das Nutzererleben, was nur in der Robotergruppe abgefragt wurde, konnte festgestellt
werden, dass die hedonische Stimulation mit M = 6.04 (SD = .69) den höchsten
Durchschnittswert erreichte. Demgegenüber war die hedonische Identifikation mit M = 5.53
(SD = .99) ein wenig geringer aber dennoch hoch. Die pragmatische Qualität erreichte einen
Wert von M = 5.47 (SD = .926). Dies zeigt, dass neben der Gebrauchstauglichkeit vor allem
die hedonische Qualität (Nutzungsspaß, Identifikation, etc.) des Hasen vom Nutzer als hoch
eingeschätzt wird.
Für die Skalen perceived usefulness und ease of use aus dem Technology Acceptance Model
zeigten sich mit M = 6.49 (SD = .79) für die perceived usefulness und M = 6.23 (SD = .69)
für ease of use sehr hohe Werte. Die Auswertung der Antworten der ad-hoc Items ergab sehr
positive Werte: Auf die Frage, ob die Schüler erneut mit dem Hasen lernen wollten, ergab
sich auf Basis einer 5-fach gestuften Likert Skala ein Wert von M = 4.90 (SD = .32). Für die
Weiterempfehlung an einen Freund wurde der Wert M = 4.5 (SD = .97) erfasst und
schließlich ein Wert von M = 4.9 (SD = .97) auf die Frage, ob das Lernen mit dem Hasen als
besser empfunden wird als eine traditionelle Lernmethode. Weiterhin wurden verschiedende
Korrelationen zwischen den Skalen gefunden. Insgesamt zeigt sich, dass die Schüler nicht
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nur ein positives Nutzungserlebnis berichten, sondern dass dieses auch gleichzeitig positiv
auf den Lernerfolg und die Motivation wirkt.
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Diskussion
Die vorgestellte Anwendung vereint Erkenntnisse aus den Bereichen Intelligent Tutoring
Systems und pädagogische Agenten in einem tangiblen Roboter der zumindest einseitig mit
dem User verbal aber auch durch seine Ohrenbewegung und Lichtspiele begrenzt nonverbal
interagieren kann. All diese Aspekte wurden in der Forschung als relevant für die Entstehung
von Motivation und Lernererfolg identifiziert. Die Evaluationsstudie zeigte auf der Basis
einer kleinen Stichprobe, dass Lerner das Training mit dem Hasen nicht nur als nützlich
empfinden, sondern auch als angenehm, und dass sowohl hedonische als auch pragmatische
Aspekte angesprochen werden. Schüler bewerten die Anwendung positiver als traditionelle
Methoden, wollen erneut mit dem Hasen lernen und würden diesen sogar einem Freund
empfehlen. In weiteren Studien wird zu zeigen sein, ob die Erkenntnisse mit einer größeren
Stichprobe zu replizieren sind und die positiven Effekt (Lerneffekte und Nutzungsspaß)
überdauern.
5
Referenzen
Baylor, A. & Kim, S. (2008) The effects of agents’ nonverbal communication on procedural and
attitudinal learning outcomes. In Prendinger, H., Lester, J., Ishizuka, M. (eds.) Intelligent Virtual
Agents 2008, LNAI 5208, pp. 208-214, Berlin: Springer
Davis, F.D. (1989) Perceived Usefulness, Perceived Ease of Use, and User Acceptance of Information
Technology: A Comparison of Two Theoretical Models. MIS Quartely, 13, 319-340
Hassenzahl, M., Burmester, M., & Koller, F. (2003) AttrakDiff: Ein Fragebogen zur Messung
wahrgenommener hedonischer und pragmatischer Qualität. In: Ziegler, J., Szwillus, G. (Hrsg),
Mensch & Computer 2003. Interaktion in Bewegung, 187-196, Stuttgart: B.G. Teubner
Koedinger, K.R. & Anderson, J. R. (1997) Intelligent tutoring goes to school in the big city.
International Journal of Artificial Intelligence in Education, 8, 30-43
Tabors, P. (1997) One child, two languages. Baltimore: Paul H. Brookes
Watson, D., Clark, L.A, & Tellegen, A. (1988) Development and validation of brief measures of
positive and negative affect: The PANAS scale. Journal of Personality and Social Psychology, 54,
1063-1070