Αλληλεπίδραση ανθρώπου - υπολογιστή
Authors: Χατζηδάκη Ελένη 
Published: September 2021

Η ανά χείρας διδακτορική διατριβή ασχολείται με ερευνητικά ζητήματα του πεδίου Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου Υπολογιστή (ΑΑΥ), το οποίο αποτελεί σταυροδρόμι διαφορετικών επιστημών, μεταξύ άλλων, της Πληροφορικής, της Γνωστικής και της Κοινωνικής Ψυχολογίας. Η έρευνα της διατριβής εστιάζει στη διερεύνηση της ενίσχυσης της εκπαιδευτικής διαδικασίας μέσω τις ενσωμάτωσης εναλλακτικών μεθόδων μάθησης και αλληλεπίδρασης υπό το πρίσμα της ΑΑΥ. Όσον αφορά στη μάθηση, διερευνήθηκαν η ενσωμάτωση βιωματικών δραστηριοτήτων σε υπολογιστικά διαδραστικά συστήματα καθώς και η χρήση ηλεκτρονικών εκπαιδευτικών περιβαλλόντων ή παιγνίων, με βάση τις ανάγκες και ιδιαιτερότητες των εκπαιδευομένων, στο πλαίσιο μιας εκπαιδευτικής διαδικασίας. Όσον αφορά στην αλληλεπίδραση, μελετήθηκε η εφαρμογή εναλλακτικών τρόπων αλληλεπίδρασης σε διαδραστικά υπολογιστικά συστήματα, τόσο για τη δημιουργία ενός ενθαρρυντικού περιβάλλοντος χρήσης όσο και για τη συσχέτιση τους με τις μαθησιακές προτιμήσεις και δυσκολίες που ενδέχεται να αντιμετωπίζει ο χρήστης. Ως εναλλακτικός τρόπος αλληλεπίδρασης νοείται η χρήση ενός πιο φυσικού καναλιού επικοινωνίας μεταξύ χρήστη και υπολογιστή, πιο φυσικό ως προς την είσοδο όπως για παράδειγμα η ομιλία και η κίνηση. Βασικός στόχος της διατριβής ήταν η δημιουργία ενός κατάλληλα διαμορφωμένου υπολογιστικά-υποστηριζόμενου εκπαιδευτικού περιβάλλοντος με τα κατάλληλα εργαλεία και τις μεθόδους έτσι ώστε να επιτρέπει στους εκπαιδευόμενους να αναλάβουν έναν πιο ενεργό ρόλο, να επιτύχει την ενίσχυση της συμμετοχής τους και την κάλυψη των προσωπικών εκπαιδευτικών τους αναγκών. Η παροχή ενός πιο ευχάριστου και βελτιωμένου εκπαιδευτικού περιβάλλοντος, όπως διαπιστώθηκε στην πορεία της έρευνας, μπορεί να δημιουργηθεί με τη χρήση νέων τεχνολογιών και μεθόδων. Η χρήση των Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ΤΠΕ) στο πλαίσιο της εκπαιδευτικής διαδικασίας αυξάνεται όλο και περισσότερο είτε μέσω της χρήσης οπτικοακουστικών μέσων είτε με την εφαρμογή εκπαιδευτικών παιχνιδιών. Σήμερα γίνεται ολοένα και περισσότερο αποδεκτό ότι οι εναλλακτικοί μέθοδοι μάθησης, όπως για παράδειγμα η βιωματική ή η ενσώματη μάθηση ή η χρήση ηλεκτρονικών εκπαιδευτικών παιγνίων, είναι περισσότερο αποτελεσματικοί και αυξάνει το κίνητρο συμμετοχής του εκπαιδευόμενου. Στοχεύοντας στην ανάπτυξη της βιωματικής μάθησης, τα τελευταία χρόνια αυξάνεται ο αριθμός των παιδαγωγικών μεθόδων που επικεντρώνονται σε πιο πρακτικούς τρόπους μάθησης, όπως για παράδειγμα η μάθηση βασιζόμενη σε επίλυση προβλημάτων, σε συνεργασία, παιχνίδια ρόλων, δραστηριότητες αλλά και η μάθηση με τη χρήση παιχνιδιών. Στο πλαίσιο της μελέτης εκπαιδευτικών περιβαλλόντων η έρευνα επικεντρώθηκε σε μεθόδους που παρέχουν εξ αποστάσεως εκπαίδευση και διενεργήθηκαν αντίστοιχες πειραματικές διαδικασίες. Αρχικώς εξετάσθηκε η παράμετρος της βιωματικής μάθησης σε ένα εκπαιδευτικό περιβάλλον. Προκειμένου να διερευνηθεί πώς η βιωματική μάθηση ενσωματώνεται σε ένα υπολογιστικό διαδραστικό περιβάλλον εκπαίδευσης, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα παιχνίδι ρόλων σε ένα τρισδιάστατο εικονικό περιβάλλον. Η δεύτερη παράμετρος που εξετάσθηκε ήταν το μαθησιακό προφίλ του χρήστη. Η έρευνα υποστηρίχθηκε από την ανάπτυξη ενός εκπαιδευτικού περιβάλλοντος, του e-Hoop, του οποίου κύριος στόχος είναι η αποτίμηση των μαθησιακών προτιμήσεων αλλά και δυσκολίων του χρήστη και η παροχή του κατάλληλου εκπαιδευτικού υλικού. Συνοπτικά, υποστηρίζει την ιδέα της ενίσχυσης των μαθησιακών χαρακτηριστικών των εκπαιδευόμενων, δηλαδή τον τρόπο που αντιλαμβάνονται καλύτερα τις πληροφορίες όπως για παράδειγμα οπτικά, ακουστικά, και παράλληλα τη μείωση του γνωστικού φορτίου παρουσιάζοντας το εκπαιδευτικό υλικό σε μια πιο ευχάριστη, διασκεδαστική και απλοποιημένη μορφή.Στον τομέα της ΑΑΥ αυξάνεται όλο και περισσότερο η χρήση φυσικών διεπαφών σε διαδραστικά υπολογιστικά συστήματα, τα οποία αποτελούν πλέον χρήσιμο εργαλείο και σε τομείς της εκπαίδευσης. Οι φυσικοί τρόποι αλληλεπίδρασης, όπως για παράδειγμα η ομιλία, η κίνηση του σώματος ή οι χειρονομίες, είναι ευχάριστοι, αυξάνουν τα κίνητρα και την ενεργή συμμετοχή των εκπαιδευομένων, ενώ συγχρόνως ενισχύουν τη διαδικασία της μάθησης. Ως εκ τούτου παρέχουν στους χρήστες μια εμπειρία που είναι κοντά στην ανθρώπινη επικοινωνία και θα μπορούσαν να αποτελέσουν τον καταλύτη της διαδικασίας της εναλλακτικής μάθησης. Ωστόσο, δεν είναι σαφές ποιοι φυσικοί τρόποι αλληλεπίδρασης, με ποιο τρόπο και τι συνδυασμό είναι εφικτό να ενσωματωθούν σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα ώστε να εξυπηρετήσουν μια διαδικασία εναλλακτικής μάθησης. Στο πλαίσιο της παρούσας έρευνας, διενεργήθηκε αρχικά μια συγκριτική μελέτη εναλλακτικών τρόπων αλληλεπίδρασης με το ανά περίπτωση σύστημα με το οποίο αλληλεπίδρασαν οι χρήστες, εξετάζοντας τόσο την υποκειμενική και συναισθηματική εμπειρία των χρηστών, όσο και την αύξηση του κινήτρου για τη συμμετοχής τους. Ακολούθως, διερευνήθηκε η συσχέτιση των μαθησιακών προφίλ των χρηστών με το κανάλι αλληλεπίδρασης που χρησιμοποίησαν. Για την επίτευξη αυτής της έρευνας σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ένα εκπαιδευτικό παιχνίδι, το οποίο μέσω της διεπαφής του παρέχει τη δυνατότητα στους χρήστες να αλληλεπιδράσουν με πιο φυσικούς τρόπους επικοινωνίας, είτε με τη χρήση φωνής είτε με τη χρήση της κίνησης. Τα αποτελέσματα τροφοδότησαν το επόμενο βήμα της έρευνας που ήταν η ανάπτυξη μιας νέας προσέγγισης για την αξιολόγηση των μαθησιακών δυσκολιών σε παιδιά. Πιο συγκεκριμένα, η μέθοδος αυτή εφαρμόζει την εξέταση γνωστικών ικανοτήτων που σχετίζονται με τον χωρικό και χρονικό προσανατολισμό και την αλληλουχία συμβάντων, ενώ συγχρόνως συλλέγονται πληροφορίες για τις κινητικές δεξιότητες των παιδιών. Για την υποστήριξη της μεθόδου σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ένα καινοτόμο εργαλείο, το Kin-LDD. Το Kin-LDD αποτελεί ένα ευχάριστο παιχνίδι για τα παιδιά προσφέροντας μια φυσική διεπαφή αλληλεπίδρασης χρήστη, μέσω χειρονομιών. Ενώ συγχρόνως αποτελεί για τους ειδικούς εργαλείο εξέτασης γνωστικών και κινητικών δεξιοτήτων. Κατά τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας διατριβής εφαρμόσθηκαν πειραματικές τεχνικές με στόχο τη συλλογή τόσο ποσοτικών όσο και ποιοτικών δεδομένων και την εξαγωγή αντικειμενικών και υποκειμενικών συμπερασμάτων. Τα αποτελέσματα των προαναφερόμενων ερευνών επιβεβαίωσαν τους στόχους που τέθηκαν στην αρχική φάση της διατριβής. Συνοψίζοντας, η έρευνα που διενεργήθηκε στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής προτείνει μια μέθοδο προσέγγισης για τη δημιουργία και την ανάδειξη ενός ενθαρρυντικού, ευχάριστου και καινοτόμου εκπαιδευτικού περιβάλλοντος με κύριο σκοπό να καλύψει τις ανάγκες των εκπαιδευομένων και συγχρόνως να τους εμπλέξει ενεργά στη διαδικασία της μάθησης. Η έρευνα απέδειξε ότι μια τέτοια ‘εμπλοκή’ επιτυγχάνεται με την ενσωμάτωση και χρήση αφενός των εναλλακτικών μεθόδων μάθησης, όπως οι βιωματικές δραστηριότητες, και αφετέρου των διαφορετικών καναλιών επικοινωνίας μεταξύ χρήστη και συστήματος, ενώ αποτελεί πολύ καλή πρακτική για την επίτευξη μιας ευχάριστης εμπειρίας για τον εκπαιδευόμενο στο πλαίσιο ενός εκπαιδευτικού περιβάλλοντος. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι η χρήση εναλλακτικών τρόπων αλληλεπίδρασης σε διαδραστικά υπολογιστικά συστήματα βασιζόμενη στη συσχέτιση τους με τις μαθησιακές προτιμήσεις και δυσκολίες του χρήστη, κατά την εφαρμογή τους σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα ενισχύει την ενεργή συμμετοχή των χρηστών. Επομένως, κατά την εκπόνηση της έρευνας επαληθεύτηκαν οι υποθέσεις και οι στόχοι της διατριβής τόσο σε θεωρητικό όσο και σε πρακτικό επίπεδο. Μέσα από την ερευνητική διαδικασία επιτεύχθηκε η ενίσχυση του ενεργού ρόλου των εκπαιδευομένων, η κάλυψη των προσωπικών τους αναγκών, των ιδιαιτεροτήτων και των δυσκολιών που αντιμετωπίζει κάθε εκπαιδευόμενος, η δημιουργία ενός ενθαρρυντικού περιβάλλοντος που παρέχει μια ευχάριστη εμπειρία στον τελικό χρήστη και η παροχή εναλλακτικών τρόπων αλληλεπίδρασης μεταξύ χρήστη και υπολογιστή με έμφαση στη χρήση φυσικών διεπαφών.