L’ajout de l’IA aux expositions du musée augmente l’apprentissage et maintient les enfants engagés plus longtemps

Mais les enfants apprennent-ils vraiment d’eux ? Idéalement, le personnel du musée, les parents ou les soignants sont sur place pour aider à guider les enfants à travers les expositions et faciliter l’apprentissage, mais ce n’est pas toujours possible.

Des chercheurs de l’Institut d’interaction homme-machine (HCII) de l’Université Carnegie Mellon ont démontré un moyen plus efficace de soutenir l’apprentissage et d’accroître l’engagement. Ils ont utilisé l’intelligence artificielle pour créer un nouveau genre d’expositions interactives et pratiques qui incluent un assistant virtuel intelligent pour interagir avec les visiteurs.

Lorsque les chercheurs ont comparé leur exposition intelligente à une exposition traditionnelle, ils ont constaté que l’exposition intelligente augmentait l’apprentissage et le temps passé à l’exposition.

“L’intelligence artificielle et la vision par ordinateur ont transformé le jeu en apprentissage”, a déclaré Nesra Yannier, membre du corps professoral du HCII et responsable du projet, qui a qualifié les résultats de “jeu utile”.

Les tables de tremblement de terre sont des expositions populaires. Dans un exemple typique, les enfants construisent des tours et les regardent ensuite tomber sur une table vibrante. Les panneaux autour de l’exposition tentent d’inciter les enfants à réfléchir à la science pendant qu’ils jouent, mais il n’est pas clair dans quelle mesure ils fonctionnent ou à quelle fréquence ils sont même lus.

Yannier a dirigé une équipe de chercheurs qui a construit une table sismique améliorée par l’IA équipée d’une caméra, d’un écran tactile, d’un grand écran et d’un agent intelligent, NoRilla, qui a remplacé les panneaux. NoRilla – un gorille virtuel – interagit avec les participants, les amenant à travers différents défis et posant des questions sur les raisons pour lesquelles les tours sont tombées ou non en cours de route et les aidant à faire des découvertes scientifiques.

L’équipe — Yannier, Ken Koedinger et Scott Hudson de CMU ; Kevin Crowley de l’Université de Pittsburgh ; et Youngwook Do du Georgia Institute of Technology – ont testé leur exposition sur les tremblements de terre intelligents au Carnegie Science Center de Pittsburgh. Les enfants d’âge scolaire primaire participant à un camp d’été ont interagi avec l’exposition intelligente ou traditionnelle et ont rempli des pré-tests et des post-tests ainsi que des sondages pour évaluer ce qu’ils ont appris et à quel point ils ont apprécié l’expérience. Les chercheurs ont également observé des visiteurs interagir avec l’exposition pendant les heures normales.

Les pré-tests et post-tests et les enquêtes ont révélé que les enfants ont appris beaucoup plus de l’exposition scientifique intelligente améliorée par l’IA par rapport à l’exposition traditionnelle tout en s’amusant tout autant. Un résultat surprenant a été que même si les enfants construisaient plus dans l’exposition traditionnelle, leurs compétences en construction ne s’amélioraient pas du tout, car ils se livraient principalement à des ajustements aléatoires plutôt qu’à la compréhension des concepts sous-jacents. L’exposition améliorée par l’IA a non seulement aidé les enfants à comprendre le [underlying] concepts scientifiques mieux mais également transférés vers de meilleures compétences en construction et en ingénierie.

Leur expérience au Centre des sciences a également montré que les gens passaient environ six minutes à l’exposition intelligente, soit quatre fois la moyenne de 90 secondes de l’exposition traditionnelle.

“Ce qui est particulièrement impressionnant pour moi, c’est la façon dont le système incite les enfants à faire de véritables expérimentations et réflexions scientifiques”, a déclaré Koedinger, professeur à HCII. est requis.”

Les parents d’enfants qui ont vu l’exposition ont dit qu’elle était plus interactive, dirigée et instructive et qu’elle offrait une communication bidirectionnelle par rapport aux autres expositions. Ils ont également déclaré qu'”il utilise l’apprentissage par l’investigation, qui est au cœur de la façon dont les enfants apprennent, mais est également un modèle de jeu, donc cela ne semble pas être une activité d’apprentissage”.

“Notre exposition a automatisé les conseils et le soutien qui font de l’expérimentation physique pratique une expérience d’apprentissage précieuse”, a déclaré Yannier. “Dans les musées, les parents peuvent ne pas avoir les connaissances nécessaires pour aider leurs enfants, et le personnel peut ne pas toujours être disponible. Grâce à l’IA et à la vision par ordinateur, nous pouvons offrir cette expérience à davantage d’enfants d’horizons différents et à une plus grande échelle.”

Les recherches de l’équipe ont commencé au Children’s Museum de Pittsburgh, où ils ont testé la conception de leur exposition intelligente et apporté des améliorations en fonction des commentaires des personnes qui ont interagi avec elle.

“Cette recherche aura des implications durables pour les futures expériences d’exposition au Science Center”, a déclaré Jason Brown, directeur Henry Buhl Jr. du Carnegie Science Center. “La création d’expériences d’exposition amusantes et inspirantes qui étayent l’apprentissage et la découverte des sciences, de la technologie, de l’ingénierie ou des mathématiques est ce qui nous positionne comme l’un des musées les plus uniques de la région.”

L’équipe a récemment publié ses conclusions dans le Journal des sciences de l’apprentissage. L’exposition sur la science intelligente reste au Carnegie Science Center en tant qu’exposition à long terme. Il est également au Children’s Museum d’Atlanta et sera bientôt au Please Touch Museum de Philadelphie et au Children’s Discovery Museum de San Jose en Californie.

“Le Musée des enfants d’Atlanta aime faire partie de cette étude de recherche. Comme nous avons observé le NoRilla en action, nous constatons des niveaux élevés de” temps de séjour “pour les enfants et les adultes alors qu’ils travaillent pour relever les défis grâce à la combinaison des mains -sur les activités avec des défis informatiques », a déclaré Karen Kelly, directrice des expositions et de l’éducation au musée d’Atlanta. “Nous aimons que cette expérience s’aligne sur notre mission de stimuler l’imagination, le sens de la découverte et l’apprentissage de chaque enfant grâce au pouvoir du jeu.”

L’équipe de la CMU travaille déjà à la création d’autres expositions scientifiques intelligentes utilisant la vision par ordinateur et l’IA pour enseigner différents sujets scientifiques. Les projets futurs incluent une exposition avec des rampes et une avec une balance.

Yannier a souligné que cette technologie améliorera non seulement les cours dans un musée, mais pourrait également aider les élèves à apprendre en classe ou à la maison.