L’aggiunta dell’IA alle mostre del museo aumenta l’apprendimento, mantiene i bambini coinvolti più a lungo
I ricercatori hanno dimostrato un modo più efficace per supportare l’apprendimento e aumentare il coinvolgimento nelle mostre museali incentrate sulla scienza. Hanno usato l’intelligenza artificiale per creare un nuovo genere di mostre interattive e pratiche che include un assistente virtuale intelligente per interagire con i visitatori. Quando i ricercatori hanno confrontato la loro mostra intelligente con una tradizionale, hanno scoperto che la mostra intelligente ha aumentato l’apprendimento e il tempo trascorso alla mostra.
Le mostre interattive sono un punto fermo della scienza e dei musei per bambini di tutto il mondo, e i bambini le adorano. Le mostre invitano i bambini a esplorare concetti scientifici in modi divertenti e giocosi.
Ma i bambini imparano davvero da loro? Idealmente, il personale del museo, i genitori o gli operatori sanitari sono a disposizione per aiutare a guidare i bambini attraverso le mostre e facilitare l’apprendimento, ma ciò non è sempre possibile.
I ricercatori dello Human-Computer Interaction Institute (HCII) della Carnegie Mellon University hanno dimostrato un modo più efficace per supportare l’apprendimento e aumentare il coinvolgimento. Hanno usato l’intelligenza artificiale per creare un nuovo genere di mostre interattive e pratiche che include un assistente virtuale intelligente per interagire con i visitatori.
Quando i ricercatori hanno confrontato la loro mostra intelligente con una tradizionale, hanno scoperto che la mostra intelligente ha aumentato l’apprendimento e il tempo trascorso alla mostra.
“Avere l’intelligenza artificiale e la visione artificiale ha trasformato il gioco in apprendimento”, ha affermato Nesra Yannier, membro della facoltà HCII e capo del progetto, che ha definito i risultati “gioco intenzionale”.
Le tabelle dei terremoti sono mostre popolari. In un tipico esempio, i bambini costruiscono torri e poi le guardano cadere su un tavolo tremante. I segni intorno alla mostra cercano di coinvolgere i bambini a pensare alla scienza mentre giocano, ma non è chiaro quanto funzionino bene o quanto spesso vengano letti.
Yannier ha guidato un team di ricercatori che ha costruito un tavolo per terremoti potenziato dall’intelligenza artificiale dotato di fotocamera, touchscreen, ampio display e un agente intelligente, NoRilla, che ha sostituito i segnali. NoRilla, un gorilla virtuale, interagisce con i partecipanti, guidandoli attraverso diverse sfide e ponendo domande sul motivo per cui le torri sono cadute o meno lungo il percorso e aiutandoli a fare scoperte scientifiche.
Il team — Yannier, Ken Koedinger e Scott Hudson del CMU; Kevin Crowley dell’Università di Pittsburgh; e Youngwook Do del Georgia Institute of Technology — hanno testato la loro mostra intelligente sui terremoti al Carnegie Science Center di Pittsburgh. I bambini in età scolare che frequentano un campo estivo hanno interagito con la mostra intelligente o tradizionale e hanno completato i test pre e post, nonché i sondaggi per valutare ciò che hanno imparato e quanto hanno apprezzato l’esperimento. I ricercatori hanno anche osservato i visitatori che interagiscono con la mostra durante le ore normali.
I test e i sondaggi pre e post hanno rivelato che i bambini hanno imparato molto di più dalla mostra sulla scienza intelligente potenziata dall’intelligenza artificiale rispetto alla mostra tradizionale divertendosi altrettanto. Un risultato sorprendente è stato che, anche se i bambini stavano costruendo di più nella mostra tradizionale, le loro capacità di costruzione non sono migliorate affatto, poiché si sono principalmente impegnati in modifiche casuali piuttosto che nella comprensione dei concetti sottostanti. La mostra potenziata dall’intelligenza artificiale non solo ha aiutato i bambini a comprendere meglio i concetti scientifici [sottostanti], ma si è anche trasferita a migliori capacità di costruzione e ingegneria.
Il loro esperimento al Science Center ha anche mostrato che le persone hanno trascorso circa sei minuti alla mostra intelligente, quattro volte la media di 90 secondi di quella tradizionale.
“Ciò che è particolarmente impressionante per me è il modo in cui il sistema coinvolge i bambini nella sperimentazione e nel pensiero scientifico reali”, ha affermato Koedinger, professore di HCII, “I bambini non solo lo capiscono, si divertono anche di più rispetto alle solite mostre, anche se pensano di più è obbligatorio.”
I genitori dei bambini che hanno vissuto la mostra hanno affermato che era più interattiva, diretta e istruttiva e offriva una comunicazione bidirezionale rispetto ad altre mostre. Hanno anche commentato che “impiega l’apprendimento basato sull’indagine, che è il cuore di come i bambini imparano, ma è anche un modello di gioco, quindi non sembra un’attività di apprendimento”.
“La nostra mostra ha automatizzato la guida e il supporto che rendono la sperimentazione fisica pratica una preziosa esperienza di apprendimento”, ha affermato Yannier. “Nei musei, i genitori potrebbero non avere le conoscenze pertinenti per aiutare i propri figli e il personale potrebbe non essere sempre disponibile. Utilizzando l’intelligenza artificiale e la visione artificiale, possiamo offrire questa esperienza a più bambini di background diversi e su scala più ampia”.
La ricerca del team è iniziata al Children’s Museum di Pittsburgh, dove hanno testato il design della loro mostra intelligente e apportato miglioramenti basati sul feedback delle persone che hanno interagito con essa.
“Questa ricerca avrà implicazioni durature per le future esperienze espositive presso il Science Center”, ha affermato Jason Brown, direttore di Henry Buhl Jr. del Carnegie Science Center. “La creazione di esperienze espositive divertenti e stimolanti che impalcano l’apprendimento e la scoperta di scienza, tecnologia, ingegneria o matematica è ciò che ci pone come uno dei musei più singolari della regione”.
Il team ha recentemente pubblicato i suoi risultati sul Journal of the Learning Sciences. La mostra sulla scienza intelligente rimane al Carnegie Science Center come mostra a lungo termine. È anche al Children’s Museum di Atlanta e presto sarà al Please Touch Museum di Filadelfia e al Children’s Discovery Museum di San Jose in California.
“Il Children’s Museum di Atlanta si diverte a far parte di questo studio di ricerca. Poiché abbiamo osservato il NoRilla in azione, vediamo alti livelli di ‘tempo di permanenza’ per bambini e adulti mentre lavorano per affrontare le sfide attraverso la combinazione delle mani -su attività con sfide basate sul computer”, ha affermato Karen Kelly, direttrice delle mostre e dell’istruzione al museo di Atlanta. “Ci piace che questa esperienza sia in linea con la nostra missione di stimolare l’immaginazione, il senso di scoperta e l’apprendimento di ogni bambino attraverso il potere del gioco”.
Il team della CMU sta già lavorando alla creazione di altre mostre di scienze intelligenti utilizzando la visione artificiale e l’intelligenza artificiale per insegnare diversi argomenti scientifici. I progetti futuri includono una mostra con rampe e una con bilancia.
Yannier ha sottolineato che questa tecnologia non solo migliorerà le lezioni in un museo, ma potrebbe anche aiutare gli studenti ad apprendere in classe o a casa.
sciencedaily.com
