Ενσωμάτωση συναισθηματικής υπολογιστικής σε ευφυή συστήματα διδασκαλίας: μελέτη τεχνικών ανίχνευσης συναισθημάτων και προσαρμογής

Abstract

Τα ευφυή συστήματα διδασκαλίας έχουν δείξει μεγάλες δυνατότητες στη βελτίωση των μαθησιακών εμπειριών παρέχοντας εξατομικευμένη και προσαρμοστική διδασκαλία. Στον εκπαιδευτικό τομέα οι νέες μεθοδολογίες στη διδακτική βελτίωση βασίζονται στο διαδίκτυο, προκειμένου να παρέχουν τα καλύτερα μαθήματα και να προσελκύουν την προσοχή των μαθητών. Προσθέτοντας και την τεχνητή νοημοσύνη ως παράγοντα διδασκαλίας, επιδιώκεται να βελτιωθεί η τεχνολογία εκμάθησης, συλλέγοντας και αξιοποιώντας δεδομένα χρηστών, προσαρμόζοντας μαθήματα στις ανάγκες των μαθητών και αυτοματοποιώντας τη διαδικασία αυτοβελτίωσης ενός τέτοιου συστήματος. Όμως, η συναισθηματική πτυχή της μαθησιακής διαδικασίας συχνά παραβλέπεται, ενώ τα συναισθήματα διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη μάθηση. Γι’ αυτό και η ενσωμάτωση του συναισθηματικού υπολογισμού στα ευφυή συστήματα διδασκαλίας μπορεί να οδηγήσει σε πιο αποτελεσματικές και ελκυστικές εκπαιδευτικές εμπειρίες, μαθαίνοντας ακόμα και έξω από την τάξη και εξ αποστάσεως. Ο συναισθηματικός υπολογισμός είναι ένας πολύπλοκος και σημαντικός τομέας, που στοχεύει να εξοπλίσει τους υπολογιστές με ανθρώπινες ικανότητες, προκειμένου να παρατηρούν, να ερμηνεύουν και να δημιουργούν συναισθηματικά χαρακτηριστικά. Περιλαμβάνει διάφορες τεχνολογίες και προσεγγίσεις για τη βελτίωση της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή και τη δημιουργία πιο έξυπνων και ανταποκρινόμενων συστημάτων, που στηρίζονται κυρίως στην τεχνητή νοημοσύνη. Ο τομέας αυτός έχει γνωρίσει σημαντικές προόδους τα τελευταία χρόνια, με πολυάριθμα ερευνητικά έργα και εφαρμογές που αναδύονται. Αυτά τα έργα συμβάλλουν στην ανάπτυξη έξυπνων συστημάτων που μπορούν να αλληλοεπιδρούν καλύτερα με τους ανθρώπους και να ανταποκρίνονται στις συναισθηματικές τους καταστάσεις. Αυτή η πρόταση μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας στοχεύει να διερευνήσει την ενσωμάτωση των τεχνικών ανίχνευσης και προσαρμογής συναισθημάτων στα ευφυή συστήματα διδασκαλίας. Η μελέτη θα διερευνήσει τις προκλήσεις, τα οφέλη και τις πρακτικές εφαρμογές και τις επιπτώσεις της ενσωμάτωσης αυτής και θα προτείνει στρατηγικές για αποτελεσματική χρήση. Ειδικότερα θα γίνει ανασκόπηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας σχετικά με τον συναισθηματικό υπολογισμό, τα ευφυή συστήματα διδασκαλίας και τη διασταύρωσή τους, τονίζοντας τη σημασία των συναισθημάτων στη μαθησιακή διαδικασία και τα πιθανά οφέλη από την ενσωμάτωση τεχνικών συναισθηματικής υπολογιστικής. Ακόμα, θα διερευνήσει τις διάφορες τεχνικές ανίχνευσης συναισθημάτων, συμπεριλαμβανομένων των εκφράσεων προσώπου, ανάλυσης φωνής και ανάλυσης κειμένου, και θα αξιολογήσει τη δυνατότητα εφαρμογής και την αποτελεσματικότητά τους στο πλαίσιο των ευφυών συστημάτων διδασκαλίας. Επιπρόσθετα, θα διερευνήσει τις πιθανές τεχνικές προσαρμογής που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στα ευφυή συστήματα διδασκαλίας με βάση τα ανιχνευμένα συναισθήματα, όπως ανατροφοδότηση (feedback), εκπαιδευτικές στρατηγικές, προσαρμογή περιεχομένου και συναισθηματικές παρεμβάσεις. Επιπλέον, θα αναλύσει περιπτωσιολογικές μελέτες ή υπάρχοντα συστήματα που έχουν ενσωματώσει επιτυχώς τον συναισθηματικό υπολογισμό στα ευφυή συστήματα διδασκαλίας, εξετάζοντας τις σχεδιαστικές επιλογές, τις μεθοδολογίες και τα αποτελέσματά τους, όσον αφορά την αποτελεσματικότητα της μάθησης, την ικανοποίηση των χρηστών και τη δέσμευση. Τέλος, θα προτείνει κατευθυντήριες γραμμές και στρατηγικές για την αποτελεσματική ενσωμάτωση τεχνικών ανίχνευσης και προσαρμογής συναισθημάτων στα ευφυή συστήματα διδασκαλίας, λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες, όπως το απόρρητο των χρηστών, τα ηθικά ζητήματα, η επεκτασιμότητα του συστήματος και η παιδαγωγική αποτελεσματικότητα. Στην πρώτη ενότητα παρουσιάζονται τα δυνητικά οφέλη αυτών των τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένης της εξατομικευμένης μάθησης, της ενισχυμένης δέσμευσης των μαθητών και του εντοπισμού ατόμων με ειδικές ανάγκες. Έπειτα, η δεύτερη ενότητα εμβαθύνει στις τεχνικές πτυχές της αναγνώρισης συναισθημάτων, παρουσιάζοντας τους αλγόριθμους και τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την ανάλυση και την ερμηνεία των συναισθηματικών καταστάσεων. Επικεντρώνεται στην ανάλυση δεδομένων από ήχο, εικόνα, κείμενο, προκειμένου να προσδιοριστεί αλγοριθμικά ένα συναίσθημα. Επίσης, αναφέρονται αλγόριθμοι με παραδείγματα, που χρησιμοποιούνται στη συναισθηματική υπολογιστική, μαζί με την ακρίβεια και τους περιορισμούς αυτών των τεχνολογιών. Μετέπειτα, η τρίτη ενότητα σημειώνει τις πρακτικές εφαρμογές στα ευφυή συστήματα διδασκαλίας και αναδεικνύει τις δυνατότητες της αναγνώρισης συναισθημάτων για τη δημιουργία μαθησιακών περιβαλλόντων με συναισθηματική επίγνωση. Διερευνά την αλληλεπίδραση των συναισθημάτων και των μαθησιακών αποτελεσμάτων, τονίζοντας την ανάγκη για σχεδιασμό με επίκεντρο τον χρήστη και τη συνεχή ανατροφοδότηση. Ακόμη, εξετάζει τις ειδικές περιπτώσεις μάθησης για άτομα με αναπηρίες σωματικές ή νοητικές, ιδίως στα άτομα με αυτισμό. Στη συνέχεια, η τέταρτη ενότητα υπογραμμίζει τους τρόπους βελτίωσης της συναισθηματικής υπολογιστικής και των έξυπνων εκπαιδευτικών συστημάτων. Αναφέρει τους περιορισμούς και τους ηθικούς προβληματισμούς που σχετίζονται με την αναγνώριση συναισθημάτων, τονίζοντας την αναγκαιότητα της συγκατάθεσης μετά από ενημέρωση, της ασφάλειας των δεδομένων και της διαφάνειας, τη σημασία της διαπολιτισμικής ακρίβειας και του μετριασμού των πιθανών προκαταλήψεων. Τέλος, επισημαίνει τους περιορισμούς της παρούσας εργασίας και τις μελλοντικές προκλήσεις της ενσωμάτωσης συναισθηματικού υπολογισμού σε ευφυή συστήματα διδασκαλίας.