Практические экспонаты являются основой научных и детских музеев по всему миру, и дети их любят. Экспонаты приглашают детей исследовать научные концепции в веселой и игровой форме.

Но действительно ли дети учатся у них? В идеале сотрудники музея , родители или опекуны всегда готовы помочь детям пройтись по экспонатам и облегчить процесс обучения, но это не всегда возможно.

Исследователи из Института взаимодействия человека и компьютера (HCII) Университета Карнеги-Меллона продемонстрировали более эффективный способ поддержки обучения и повышения вовлеченности. Они использовали искусственный интеллект для создания нового жанра интерактивных практических экспонатов, включающих интеллектуального виртуального помощника для взаимодействия с посетителями.

Когда исследователи сравнили свой интеллектуальный экспонат с традиционным, они обнаружили, что интеллектуальный экспонат увеличивает обучаемость и время, проведенное на выставке.

« Искусственный интеллект и компьютерное зрение превратили игру в обучение», — сказала Несра Янньер, преподаватель HCII и руководитель проекта, которая назвала результаты «целенаправленной игрой».

Таблицы землетрясений являются популярными экспонатами. В типичном примере дети строят башни, а затем смотрят, как они падают на качающийся стол. Знаки вокруг выставки пытаются вовлечь детей в размышления о науке во время игры, но неясно, насколько хорошо они работают и как часто их вообще читают.

Яннье возглавил группу исследователей, которые построили таблицу землетрясений с искусственным интеллектом, оснащенную камерой, сенсорным экраном, большим дисплеем и интеллектуальным агентом NoRilla, который заменил знаки. NoRilla — виртуальная горилла — взаимодействует с участниками, проводя их через различные испытания и задавая вопросы о том, почему башни падали или не падали по пути, и помогая им делать научные открытия .

Команда — Янньер, Кен Кёдингер и Скотт Хадсон из CMU; Кевин Кроули из Питтсбургского университета; и Янгвук До из Технологического института Джорджии протестировали свою выставку интеллектуальных землетрясений в Научном центре Карнеги в Питтсбурге. Дети младшего школьного возраста, посещавшие летний лагерь, взаимодействовали либо с интеллектуальной, либо с традиционной выставкой и проходили предварительные и последующие тесты, а также опросы, чтобы оценить, что они узнали и насколько им понравился эксперимент. Исследователи также наблюдали, как посетители взаимодействовали с выставкой в ​​обычные часы.

Предварительные и последующие тесты и опросы показали, что дети узнали значительно больше от интеллектуальной научной выставки с искусственным интеллектом по сравнению с традиционной выставкой, получая при этом столько же удовольствия. Удивительным результатом было то, что, хотя дети больше строили на традиционной выставке, их строительные навыки совсем не улучшились, поскольку они в основном занимались случайной настройкой, а не пониманием основных концепций. Экспозиция, дополненная искусственным интеллектом, не только помогла детям лучше понять [основные] научные концепции, но также способствовала развитию строительных и инженерных навыков.

Их эксперимент в Научном центре также показал, что люди провели около шести минут на интеллектуальной выставке, что в четыре раза больше 90-секундной средней продолжительности традиционной выставки.

«Что меня особенно впечатляет, так это то, как система вовлекает детей в настоящие научные эксперименты и размышления, — сказал Кёдингер, профессор HCII. требуется для.»

Родители детей, посетивших выставку, сказали, что она была более интерактивной, направленной и обучающей и предлагала двустороннее общение по сравнению с другими экспонатами. Они также отметили, что «в нем используется исследовательское обучение, которое лежит в основе того, как дети учатся, но также является игровой моделью, поэтому это не похоже на учебную деятельность».

«Наша выставка автоматизировала руководство и поддержку, которые делают практические физические эксперименты ценным учебным опытом», — сказал Янньер. «В музеях у родителей может не быть соответствующих знаний, чтобы помочь своим детям, а персонал может быть не всегда доступен. Используя искусственный интеллект и компьютерное зрение, мы можем предложить этот опыт большему количеству детей разного происхождения и в более широком масштабе».

Исследование команды началось в Детском музее Питтсбурга, где они проверили дизайн своего интеллектуального экспоната и внесли улучшения на основе отзывов людей, которые с ним взаимодействовали.

«Это исследование будет иметь долгосрочные последствия для будущих выставок в Научном центре», — сказал Джейсон Браун, директор Генри Буля-младшего в Научном центре Карнеги. «Создание практических развлечений и вдохновляющих выставок, которые способствуют изучению и открытию науки, технологий, инженерии или математики, — это то, что позиционирует нас как один из самых уникальных музеев в регионе».

Команда недавно опубликовала свои выводы в Journal of the Learning Sciences. Выставка интеллектуальной науки остается в Научном центре Карнеги в качестве долгосрочной выставки. Он также находится в Детском музее Атланты и скоро будет в Музее «Пожалуйста, прикоснись» в Филадельфии и Детском музее открытий в Сан-Хосе в Калифорнии.

«Детскому музею Атланты нравится быть частью этого исследования. Наблюдая за NoRilla в действии, мы видим высокий уровень «времени пребывания» для детей и взрослых, поскольку они работают над решением проблем с помощью комбинации рук. — о занятиях с компьютерными задачами», — сказала Карен Келли, директор отдела выставок и образования в музее Атланты. «Нам нравится, что этот опыт согласуется с нашей миссией по пробуждению воображения каждого ребенка, чувства открытия и обучения с помощью силы игры».

Команда CMU уже работает над созданием других интеллектуальных научных экспонатов, используя компьютерное зрение и ИИ для обучения различным научным темам. Будущие проекты включают выставку с пандусами и одну с весами.

Янньер подчеркнул, что эта технология не только улучшит уроки в музее, но также может помочь учащимся учиться в классе или дома.