Er is een groeiende behoefte aan effectief T2-onderwijs voor jonge kinderen om twee redenen. Enerzijds is er door de globaliserende samenleving een toenemende behoefte aan het op jonge leeftijd aanbieden van T2-onderwijs, met name Engelstalig onderwijs. Anderzijds is er steeds vaker sprake van zogeheten ‘superdiversiteit’ op scholen, waarbij veel kinderen een andere moedertaal hebben dan de taal die op school gebruikt wordt. Voor de ontwikkeling en het welzijn van deze kinderen is het belangrijk dat zij ondersteund worden bij het leren van zowel de schooltaal als hun moedertaal.

Ondanks de beloften en ook het enthousiasme bij scholen om met nieuwe technologieën aan de slag te gaan, is er nog maar weinig bekend over de effectiviteit van sociale robots in (tweede)taalonderwijs. De weinige studies die tot nu toe zijn uitgevoerd naar T2-woordleren vinden geen eenduidige, en soms zelfs contra-intuïtieve resultaten.

Doelen van het onderzoek
Het onderzoek dat beschreven is in dit proefschrift, is uitgevoerd binnen het L2TOR-project. Het doel van dit project was om een robot te ontwikkelen die jonge kinderen kan ondersteunen bij het leren van woorden in een T2. De doelen van dit proefschrift waren om (1) de verschillende resultaten uit eerder uitgevoerd onderzoek naar robot-ondersteunde taalinstructie samen te brengen en te zien waar de open vragen liggen; (2) het gebruik van tablets ten opzichte van fysieke objecten binnen T2-onderwijs met robots te onderzoeken; (3) de toegevoegde waarde van robots voor T2-woordleren te onderzoeken; en (4) te onderzoeken of individuele verschillen tussen kinderen in hun taalvaardigheid, aandacht en perceptie van de robot een rol spelen in de mate waarin de robot jonge Nederlandse kinderen helpt bij het leren van Engelse woorden.

Overzicht van robotondersteund (taal)onderwijs
Hoofdstuk 2 bevat een overzichtsstudie van de recente onderzoeksliteratuur over robot-ondersteund (taal)onderwijs. Het doel van de studie was om zowel de resultaten uit eerder uitgevoerd onderzoek als open vragen in kaart te brengen. Allereerst kwam uit deze review naar voren dat er sterk wisselende resultaten worden gevonden met betrekking tot leeropbrengsten, met name bij het leren van woorden in een T2. Eenduidiger was het positieve effect van het gebruik van robots op de motivatie van leerlingen. Hierbij moet de kanttekening geplaatst worden dat dit effect alleen gevonden werd zolang de robot nog nieuw was voor de leerlingen, en dat dit effect geleidelijk verdween wanneer leerlingen bekender raakten met de robot. Tot slot bleek het sociale gedrag van de robot een complexe rol te spelen. Sociaal gedrag van de robot bleek in sommige onderzoeken te kunnen bijdragen aan het leren, maar in andere onderzoeken juist afleidend of intimiderend te werken. Eerder onderzoek laat dus zien dat het lastig is een goede balans te vinden tussen sociaal of motiverend gedrag van een robot enerzijds, en afleidend gedrag anderzijds. Bovendien leek de optimale vorm van sociaal gedrag te verschillen tussen leerlingen. Samengevat bleek dat veel van de voordelen die robots in theorie hebben, in praktijk nog niet makkelijk kunnen worden gerealiseerd. Er is verder onderzoek nodig naar het optimale ontwerp van T2-lessen met robots en welke rol robots in deze lessen precies moeten vervullen.

Het gebruik van tablets in T2-lessen met robots
In Hoofdstuk 3 werd één zo’n ontwerpaspect onderzocht, namelijk het gebruik van tablets. Tablets worden vaak gebruikt in T2-lessen met robots wegens beperkingen van de robot op het gebied van spraak- en objectherkenning, maar het is onduidelijk hoe dit het leren beïnvloedt. Vanuit de theorie van embodied cognition wordt verwacht dat kinderen minder leren wanneer ze virtuele voorwerpen manipuleren op tablets dan wanneer ze fysieke objecten manipuleren, omdat de sensomotorische ervaring die ze opdoen wezenlijk anders is. Zo zouden kinderen bij het leren van het woord ‘heavy’ baat kunnen hebben bij het vasthouden van een relatief zwaar object ten opzichte van het verslepen van een virtueel (en dus gewichtsloos) object. In het experiment dat beschreven wordt in Hoofdstuk 3, werd het effect van het gebruik van 3D-beelden van speelgoeddieren op tablets voor T2-woordleren vergeleken met fysieke speelgoeddieren die om bijvoorbeeld het aspect zwaar goed waarneembaar te maken extra waren verzwaard. Er werden echter geen verschillen gevonden: kinderen die een les volgden waarin zij Engelse woorden leerden aan de hand van het verslepen en aanklikken op een tablet leerden niet meer of minder Engelse woorden dan kinderen die een les volgden waarin zij fysieke objecten moesten optillen en verplaatsen. Dit zou kunnen komen doordat kinderen al bekend waren met de concepten (zoals zwaar) in hun moedertaal, en daardoor niet het concept hoefden te ervaren (door iets zwaars op te tillen) om het woord te leren. Voor het ontwerpen van T2-lessen met robots waarbij vanwege de technische beperkingen van de robot een tablet gebruikt moet worden, betekent dit resultaat dat werken met de tablet niet per se nadelig is voor het leren.

Robot als leermaatje
In de Hoofdstukken 4 en 5 werd de toegevoegde waarde van de robot als leermaatje onderzocht. In het experiment dat beschreven wordt in Hoofdstuk 4 werden drie condities vergeleken: (1) kinderen die zonder maatje Engelse woorden leerden; (2) kinderen die samen met een klasgenootje leerden; en (3) kinderen die samen met een robot leerden. Een volwassene vertelde een verhaal waarin de Engelse woorden waren verwerkt en gaf de kinderen (en de robot) instructies om opdrachten uit te voeren om met de woorden te oefenen. Er werden geen verschillen in leereffecten gevonden tussen de drie condities op een woordkennistest die direct na de les werd afgenomen. Bij een test die een week later werd afgenomen, presteerden kinderen die alleen, dus zonder een klasgenootje of robot, hadden geleerd zelfs beter dan de kinderen in de twee andere condities.

De effectiviteit van robots voor onderwijsdoeleinden
De studie beschreven in Hoofdstuk 5 was de hoofdstudie van het L2TOR-project. Bijna 200 kinderen volgden individueel een goed opgebouwde reeks van zeven lessen waarin zij Engelse woorden leerden. Het was een van de eerste onderzoeken in het veld van mens-robotinteractie dat op deze schaal en met een gerandomiseerde onderzoeksopzet de effectiviteit van robots voor onderwijsdoeleinden heeft onderzocht. Er waren drie experimentele condities, waarin kinderen woorden leerden met (1) alleen een tablet, (2) een tablet en de robot, of (3) een tablet en de robot die iconische gebaren maakte voor ieder T2 woord. Bovendien was er een controleconditie waarin kinderen geen T2-woorden leerden, maar een niet-gerelateerde taak uitvoerden met de robot (namelijk een dans). De verwachting dat de robot en met name de iconische gebaren van de robot toegevoegde waarde zouden hebben voor het leren van Engelse woorden, werd niet bevestigd. Er werden geen verschillen gevonden tussen de drie experimentele condities. Kinderen leerden dus niet meer woorden in het Engels wanneer zij de les kregen aangeboden met de robot en een tablet dan wanneer zij de lessen zonder robot op een tablet volgden. Ook wanneer de robot iconische gebaren gebruikte leidde dit niet tot hogere leeropbrengsten. Kinderen leerden in de experimentele condities wel meer dan in de controleconditie, wat laat zien dat ze leerden van de lessen. Het gebrek aan verschillen tussen de drie experimentele condities zou kunnen komen doordat in alle condities de kinderen sterk gericht waren op de tablet, waarop de meeste handelingen uitgevoerd moesten worden. Dit was helaas onvermijdelijk, vanwege de beperkingen op het gebied van spraak- en objectherkenning.

Individuele verschillen
In de Hoofdstukken 5 en 6 werd aandacht besteed aan individuele verschillen tussen kinderen die de effectiviteit van de robot als taaltutor zouden kunnen beïnvloeden. In Hoofdstuk 5 werd onderzocht of verschillen in woordenschat in de moedertaal (het Nederlands), fonologisch geheugen en selectieve aandacht als zogenaamde moderatorvariabelen van invloed waren op de effectiviteit van de robot.

Hoe denken kinderen over de robot?
In Hoofdstuk 6 werd onderzocht of verschillen tussen kinderen in hoe zij denken over de robot van invloed zou kunnen zijn op de effectiviteit van de robot als taaltutor. De resultaten die in Hoofdstukken 5 en 6 worden gerapporteerd laten zien dat kinderen verschillend reageren op de robot en dat deze verschillen gerelateerd zijn aan de leerwinst die zij boeken in de robot-ondersteunde T2-lessen. Zo profiteerden bijvoorbeeld vooral de kinderen die een grote Nederlandse woordenschat hadden, van de aanwezigheid van de robot.

Technologische beperkingen
Uit het onderzoek van dit proefschrift blijkt dat er nog veel technologische beperkingen zijn die eerst moeten worden opgelost, voordat robots effectief ingezet kunnen worden als leraar of leermaatje in T2-onderwijs. Zelfs als deze technologische beperkingen kunnen worden opgelost, is het de vraag of het ontwikkelen van sociale robots die de rol van leraar of leermaatje kunnen overnemen wel de beste aanpak is voor dit veld. Volwaardige deelname aan (leer)interacties met mensen, kinderen in het bijzonder, vraagt meer van de robot – met name begrip en empathie – en het is twijfelachtig of deze kenmerkende aspecten van menselijke interactie op afzienbare termijn ingebouwd kunnen worden in sociale robots. Zolang dit niet zo is, zal de robot snel door de mand vallen. Werken aan verbetering van oppervlakkige interactiekwaliteiten van sociale robots, zonder begrip en empathie, kan mensen, en met name kinderen, misleiden en roept ethische vragen op. Wellicht kan de onderzoeks- en ontwikkelingsagenda zich beter richten op kwaliteiten die robots nu al hebben en waarmee ze leraren kunnen aanvullen. In tegenstelling tot leraren hebben robots bijvoorbeeld eindeloos geduld en eindeloos de tijd om bepaalde oefeningen met kinderen te herhalen.

Conclusie
Samengevat blijkt dat robots weliswaar potentieel hebben als nieuwe digitale technologie in het onderwijs, maar dat ze dit potentieel op dit moment nog niet waar maken. Dit proefschrift leert dat: (1) het gebruik van tablets niet per se nadelig is voor T2-woordleren, maar dat robotlessen waarin de aandacht van kinderen teveel gericht is op de tablet kunnen resulteren in een gebrek aan voordelen van robots; (2) verbaal en non-verbaal gedrag van robots met zorg ontwikkeld moeten worden om kinderen van de robot te laten profiteren zonder ze erdoor te laten afleiden; en (3) er rekening gehouden moet worden met individuele verschillen in vaardigheden en perceptie bij het ontwikkelen van robot-ondersteund onderwijs. De belangrijkste beperkingen van het onderzoek dat in dit proefschrift is gerapporteerd, betreffen het robot-tablet systeem: niet alle voordelen die robots in theorie boven andere vormen van technologie zouden kunnen hebben, konden ook daadwerkelijk worden benut. Dit zou mede kunnen verklaren dat er geen toegevoegde waarde van het gebruik van de robot werd gevonden. Verwant hieraan is dat er geen vergelijking kon worden gemaakt tussen een robot zonder tablet en andere technologieën. Niet duidelijk is hoe effectief een robot zonder tablet is ten opzichte van andere vormen van technologie zoals tablets. In de toekomst moeten robots verder ontwikkeld worden om alle mogelijkheden eruit te halen die ze nu vooral nog in theorie hebben. Daarnaast moet ook vooral gekeken worden naar hoe robots verschillen van leraren en hoe ze leraren kunnen aanvullen. De onderzoeken die in dit proefschrift zijn beschreven, vormen de eerste stappen om effectievere robots voor T2-onderwijs te ontwikkelen en het potentieel van robots waar te maken.

Deze samenvatting is gebaseerd op het proefschrift ‘Social robots as second-language tutors for young schilderen: challenges and opportunities’, geschreven door Rianne van den Berghe onder begeleiding van Prof. Paul Leseman, dr. Josje Verhagen en dr. Ora Oudgenoeg-Paz (hier te downloaden). Een eerder WAP-interview met Rianne over de resultaten van haar proefschrift is hier te vinden.