Gamifying Math Education using Object Detection

要約

タイトル：物体検知を使用した数学教育のゲーム化

要約：
– 物体検知を利用したフィジカル（物理的）＋デジタルカリキュラムによる、5歳から8歳の子供たち向けの幾何学学習システムを提案する。
– 形状タイル操作を通じて、より大きな形状に小さな形状を組み合わせるスキルを身につけることが重要であり、密集した形状タイルの任意方向に向けた物体検知の課題がある。
– ニューラルネットワークのトレーニングのためにシミュレーションデータを活用し、軽量モバイルアーキテクチャを利用して、リアルタイムでユーザーの操作を理解し、音声や映像でフィードバックを提供する。
– 実験結果により、高い精度/再現率で消費者デバイス上でリアルタイム処理が可能であり、一貫性のある楽しい学習体験を提供することができることが示された。

要約(オリジナル)

Manipulatives used in the right way help improve mathematical concepts leading to better learning outcomes. In this paper, we present a phygital (physical + digital) curriculum inspired teaching system for kids aged 5-8 to learn geometry using shape tile manipulatives. Combining smaller shapes to form larger ones is an important skill kids learn early on which requires shape tiles to be placed close to each other in the play area. This introduces a challenge of oriented object detection for densely packed objects with arbitrary orientations. Leveraging simulated data for neural network training and light-weight mobile architectures, we enable our system to understand user interactions and provide real-time audiovisual feedback. Experimental results show that our network runs real-time with high precision/recall on consumer devices, thereby providing a consistent and enjoyable learning experience.

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