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di Antonella D’Amico & Domenico Guastella
Abstract
Questo lavoro tratta dell’utilizzo della robotica educativa (RE) come strumento didattico nel campo delle emozioni e – in particolare – dell’intelligenza emotiva. La RE viene proposta come strumento per condurre il bambino ad acquisire alcuni concetti base del funzionamento delle emozioni umane.
Nello specifico, l’utilizzo di kit robotici componibili – come i kit LEGO Mindstorm – che permettono sia la costruzione del corpo del robot che la sua programmazione, e di fornirgli un repertorio comportamentale, potrebbero permettere ai bambini di simulare alcuni aspetti delle “embodied emotional minds” e di riflettere, nel contempo, su alcuni concetti neuroscientifici e metacognitivi della relazione mente corpo e cognizione-emozione
1. Introduzione
Nel corso degli ultimi 15 anni, il nostro team di ricerca si è occupato di studiare l’impatto della robotica nell’incremento delle abilità cognitive. In un nostro perspective paper [1] abbiamo descritto la robotica come una nuova frontiera della psicologia cognitiva applicata e abbiamo menzionato alcuni studi emergenti all’interno di in una cornice costruttivista, essi hanno mostrato implicazioni importanti nell’interazione fisica tra bambini e robot. In particolare, ci siamo focalizzati su quattro aree: 1) la dimensione sociale e cooperativa coinvolta nelle attività di robotica hands-on; 2) le streategie di ragionamento implicate nella costruzione e nella programmazione di un robot; 3) l’impatto della robotica nell’educazione scientifica e matematica 4) l’efficacia della robotica sulle abilità sociali dei bambini con disturbo dello spettro autistico.
Negli ultimi anni, diversi scienziati hanno contribuito enormemente a sviluppare quest’area di ricerca, infatti oggi è abbastanza diffuso il termine “robotica educativa” per riferirsi all’applicazione della robotica nel campo educativo e cognitivo. Per quanto riguarda la dimensione sociale e cooperativa dell’intelligenza, diversi studi hanno dimostrato che la robotica educativa è positivamente correlata a comportamenti di cooperative learning coma anche al senso d auto-efficacia individuale e collettiva [2]. I robot sono anche stati ampiamente utilizzati in training di potenziamento cognitivo in persone con disabilità intellettiva. In uno dei nostri studi abbiamo documentato un significativo miglioramento nel rendimento scolastico e di alcuni aspetti cognitivo-motivazionali dell’apprendimento in uno studente con disabilità intellettiva [3]. Inoltre, Fridin e Yaakobi hanno dimostrato che la robotica può aiutare a migliorare memoria e attenzione in bambini con ADHD [4]. I robot possono essere utilizzati per potenziare le abilità cognitive anche all’interno di un contesto scolastico tradizionale [5][6]. Questi risultati mostrano che le capacità cognitive “fredde”, come il ragionamento logico e sono importanti prerequisiti per programmare la sequenza di azioni che sono necessarie per adattare il robot al suo ambiente. In questa prospettiva, lavorare con robot programmabili porta i bambini a testare sia il robot all’interno dell’ambiente che le loro stesse strategie di ragionamento [1]. In modo simile, la RE è stata usata in contesti didattici a supporto dell’educazione matematica e scientifica [7][8]. Diversi scienziati hanno iniziato a connettere il “freddo” mondo della robotica con quello “caldo” delle emozioni e dell’elaborazione emotiva. Una serie di lavori che possono essere inquadrati nella cornice teorica dell’Affective Computing [9], hanno dato vita a due tipi di studi: il primo si basa maggiormente su un approccio ingegneristico e riguarda principalmente il trovare un modo per dare ai robot un repertorio emotivo, ad esempio simulando l’espressione emotiva umana, riconoscendo le emozioni altrui [11][12] oppure aumentare la fiducia degli esseri umani verso le macchine, utilizzando dei robot “sociali” [13]. Il secondo tipo di studi riguarda l’uso dei robot in campo riabilitativo, essi sono stati, per esempio, ampiamente utilizzati con i bambini con disturbi dello spettro autistico. Sono stati utilizzati dei robot dalle sembianze animali o umane per migliorare l’interesse di questi bambini verso la comunicazione e l’imitazione dei comportamenti [14]. Visto che uno dei principali problemi dei bambini che manifestano questo tipo di disturbo consiste in una difficoltà a gestire l’enorme numero di informazioni provenienti dall’espressione emotiva e dai comportamenti comunicativi umani [15], l’interazione con i robot sembra aiutarli probabilmente perché, paradossalmente, i robot esprimono meno emozioni e lo fanno in modo meno complesso rispetto agli esseri umani. Secondo il nostro punto di vista l’Affective Computing, seppur interessante, rimane un campo di studi da affinare e arricchire attraverso studi ed esperienze di “robotica educativa emotiva” [16]. Purtroppo, non siamo a conoscenza di studi che hanno testato l’effetto della robotica educativa nell’educazione emotiva e in particolar modo nella simulazione della “mente emotiva incarnata”.
2. Dal doppio dualismo corpo/mente ed emozione/cognizione all’intelligenza emotiva
A partire dagli anni 90, le scienze cognitive hanno messo in evidenza la necessità di rivedere il concetto dualistico corpo/mente ed emozione/cognizione. Una delle maggiori critiche a questo concetto viene posta da Damasio [17], che nel suo libro “l’errore di Cartesio” considera definitivamente errato il concetto di mente e corpo come due entità separate. Infatti Damasio propone l’idea di una ragione umana dipendente da diversi sistemi neuronali che lavorano coordinati su diversi livelli organizzativi. Egli parla di regione di alto e basso livello che si estendono dalla regione prefrontale all’ipotalamo e che collaborano nell’influenzare il comportamento e generare la ragione umana [17, pp. 24-25]. La teoria di Damasio, applicata al concetto di emozioni ed elaborazione emotiva, demolisce un altro dogma relativo al dualismo tra i processi “caldi” (emozioni) e “freddi” (cognizioni). Ad esempio, il decision-making, considerato uno dei processi cognitivi umani più alti, secondo Damasio, sarebbe il risultato dell’interazione tra processi di alto livello, collocati nella corteccia prefrontale mediale e processi di basso livello collocati in regioni sotto-corticali come l’amigdala, una struttura deputata al riconoscimento della “rilevanza emotiva” degli stimoli. Entrambi questi processi, inoltre, si troverebbero a ricevere informazioni dai diversi organi corporei. Uno dei più interessanti concetti espressi da Damasio è quello di somatic markers [17], che potremmo definire come delle sensazioni corporee o “incarnate” elaborate a livello dell corteccia prefrontale ventro-mediale e proiettate all’amigdala. I somatic markers, secondo Damasio, ci permettono di associare sensazioni corporee ad emozioni emergenti come l’aumento del battito cardiaco ad uno stato ansioso o come la nausea al disgusto. L’idea dell’autore è che questi processi siano in grado di influenzare i processi di decision making e il comportamento in generale [17, pp 174]. Questo dimostra che non esiste una reale divisione tra ciò che è emotivo e ciò che è cognitivo, ogni nostro agire è allo stesso tempo cognitivamente ed emotivamente “incarnato”. Damasio non è l’unico a pensare che emozione e cognizione siano strettamente legate, altri autori hanno dimostrato sperimentalmente che altri processi di alto livello, come percezione, attenzione, memoria, apprendimento, sono influenzati dalle emozioni [17].
Un altro concetto da tenere presente è che le emozioni non sono necessariamente un ostacolo per i processi di alto livello ma possono costituire una risorsa. Questo assunto è alla base del concetto di intelligenza emotiva, ovvero l’abilità descritta da Salovey e Mayer [18] di percepire, facilitare, comprendere e gestire le emozioni. Molti autori si sono occupati di intelligenza emotiva in questi ultimi anni e molti dei loro studi dimostrano come essa sia correlata al benessere, al successo nei diversi contesti e come costituisca un fattore di protezione verso i disturbi mentali e disadattamento sociale [19]. Per questo motivo l’intelligenza emotiva è vista come un futuro obiettivo nel campo dell’educazione.
I bambini necessitano di essere guidati nel complesso mondo delle emozioni, nel riconoscere i diversi segnali emotivi e, soprattutto, su come utilizzare le emozioni al servizio del ragionamento.
A questo proposito abbiamo recentemente sviluppato un metodo, denominato MetaEmozioni [20], volto a sviluppare consapevolezza ed incrementare l’intelligenza emotiva in bambini e adolescenti attraverso una serie di attività basate su: 1) comunicazione non verbale; 2) arti creative per stimolare le sinestesie emotive; 3) giochi per migliorare il lessico emotivo; 4) giochi di gruppo per migliorare la gestione emotiva e l’utilizzo delle emozioni per facilitare il pensiero.
Pensiamo che la robotica educativa, come supporto al programma MetaEmozioni possa essere uno strumento utile: concetti come i somatic markers, dualismo emozione/cognizione, i concetti di mente emotiva incarnata, possono essere complesse da spiegare ai bambini (ma anche agli adulti), molti di questi concetti possono essere resi molto più semplici da comprendere attraverso la simulazione che i robot permettono e una diretta e concreta esperienza hands-on. In questo modo i kit di robotica educativa possono trasformarsi da “oggetti con cui pensare” ad oggetti con cui pensare emozionandosi”.
3. Robotica emotiva-educativa: i kit di robotica da “oggetti con cui pensare” ad “oggetti con cui pensare ed emozionarsi”
Di seguito verranno riportati alcuni esempi di come i semplici kit di robotica – come quelli LEGO Mindstorm – possono essere utilizzate per potare avanti sessioni di robotica educativa-emotiva, in cui i bambini possono osservare la “mente”, montare e modificare il “corpo” dei robot, questo faciliterebbe la comprensione di concetti complessi, quali quello dell’interazione tra corpo-emozioni e cognizioni.
Esempio 1. I marcatori somatici e la paura irrazionale.
Obiettivi: Questa simulazione è un’opportunità per parlare di memorie emozionali incarnate e di vincoli mente-corpo che influenzano le nostre emozioni.
Descrizione:
Ai bambini viene presentata una storia e uno scenario: il protagonista della storia è un robot che ha paura del buio (paura irrazionale). Il robot, attraverso un sensore di luce, si allontana dalle aree scure (rappresentate dalle parti nere della traccia) e riproduce un suono che simula la paura.
I bambini osservano i comportamenti del robot e cercano di indovinare l’emozione che sta esprimendo. Quindi, con l’aiuto degli educatori, i bambini sono portati a riflettere sul comportamento del robot, discutendo i possibili modi per modificarlo modificando il corpo o la mente del robot. Per esempio, possono decidere di eliminare il sensore di luce (modificando il corpo) o di cambiare il programma (modificando la mente) in modo che il robot inizi ad apprezzare la zona nera (modificando l’esperienza emotiva).
Domande guida:
Cosa sta succedendo ora? Cosa è cambiato? Il robot ha ancora paura del buio? … Perché era spaventato dal buio?
Esempio 2. Utilità delle emozioni
Obiettivi: Il comportamento del robot viene utilizzato per discutere di emozioni utili, quelle che gli impediscono di farci del male.
Descrizione:
Ai bambini viene presentata una storia e uno scenario: il protagonista della storia è un robot che ha paura delle altezze. Usando un sensore a ultrasuoni, si allontana dal bordo del tavolo e riproduce un suono che simula la paura. Ancora una volta i bambini sono portati a riflettere sul comportamento del robot, a cambiare il suo corpo (cioè estraendo i sensori a ultrasuoni) o la sua mente (cambiando il suo programma).
Domande guida:
Cosa succederebbe al robot se non avesse i sensori a ultrasuoni? Cosa succederebbe al robot se non fosse spaventato? Cos’è la paura? Cosa ne pensi dell’utilità della paura? Quando è utile la paura e quando no? La paura dell’altezza è considerata un’emozione innata e adattabile?
Esempio 3. La comprensione delle emozioni.
Obiettivi: Questa attività può aiutare a introdurre concetti come la sinestesia affettiva, dimostrando così che alcune associazioni di emozioni cromatiche sono ampiamente condivise.
Descrizione:
Ai bambini viene insegnato a costruire robot capaci di esprimere emozioni (tristezza, gioia, ecc.). I bambini devono assegnare i comportamenti che rappresentano ciascuna emozione al robot: ad esempio, un robot triste si muoverà lentamente e farà suoni sgradevoli e lamentosi, un robot gioioso si muoverà rapidamente e emetterà suoni allegri o musica, ecc.
I bambini sono anche istruiti a modificare il corpo del robot aggiungendo accessori (ad esempio stampati in 3D) e colori che rappresentano emozioni specifiche.
Domande guida:
Cos’è la rabbia? Cos’è la gioia? Qual è abitualmente l’aspetto ed il comportamento di un robot arrabbiato / gioioso / triste?
4. Conclusioni
Gli esempi presentati sono solco alcune delle attività possibili per l’educazione emotiva attraverso la robotica. Come già detto, per promuovere la robotica educativa-emotiva non è necessario (anche se auspicabile) guardare a nuove tecnologie nel campo della robotica, ma utilizzare in modo diverso le tecnologie di cui già disponiamo.
Ad esempio, questo tipo di attività con i kit di robotica educativa, potrebbero essere supportate dall’utilizzo delle stampanti 3D o altri artefatti costruiti in FabLab, in modo da rendere l’esperienza educativa molto più completa e stimolante. Attraverso le stampanti 3D, i bambini potrebbero inventare nuove parti del corpo per il robot, aggiungere espressioni facciali ecc…
In parole povere, la robotica emotiva-educativa attiva nei bambini la percezione dei robot come mente emozionale estesa e permette l’apprendimento, in uno stadio precoce del loro sviluppo, delle basi del pensiero e del comportamento “emotivamente intelligente”.
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