Teaching Shortest Path Algorithms With a Robot and Overlaid Projections

要約

ロボットには、高度なコンピューター サイエンスのトピックの教育を強化し、抽象的な概念をより具体的でインタラクティブなものにする可能性があります。
この論文では、対話型学習環境における最短経路アルゴリズムを実証するために投影を強化した GoPiGo ロボット Timmy を紹介します。
ロボットの周囲に投影される JavaScript ベースのアプリケーションを統合しました。これにより、ユーザーはグラフを作成し、色分けされたエッジと頂点を使用して 3 つの異なる最短パス アルゴリズムを視覚化できます。
アニメーション化されたグラフの探索と走査は、ロボットの動きによって強化されます。
Timmy を評価するために、2 つのユーザー調査を実施しました。
このタイプの教育の実現可能性を探るための初期研究 (n=10) では、参加者はロボットと同期した視覚化と画面上のみの視覚化の両方を観察するだけでした。
また、パイロット研究 (n=6) では、参加者がシステムと積極的に対話し、グラフを構築し、目的のアルゴリズムを選択しました。
どちらの研究でも、教育の成果ではなく、システムに対する好みを調査しました。
初期の調査結果は、ロボットが高度なアルゴリズムの概念を教えるための魅力的なツールを提供することを示唆していますが、その有効性を完全に評価するには、さらなる方法論の改良と大規模な研究の必要性を強調しています。

要約(オリジナル)

Robots have the potential to enhance teaching of advanced computer science topics, making abstract concepts more tangible and interactive. In this paper, we present Timmy-a GoPiGo robot augmented with projections to demonstrate shortest path algorithms in an interactive learning environment. We integrated a JavaScript-based application that is projected around the robot, which allows users to construct graphs and visualise three different shortest path algorithms with colour-coded edges and vertices. Animated graph exploration and traversal are augmented by robot movements. To evaluate Timmy, we conducted two user studies. An initial study (n=10) to explore the feasibility of this type of teaching where participants were just observing both robot-synced and the on-screen-only visualisations. And a pilot study (n=6) where participants actively interacted with the system, constructed graphs and selected desired algorithms. In both studies we investigated the preferences towards the system and not the teaching outcome. Initial findings suggest that robots offer an engaging tool for teaching advanced algorithmic concepts, but highlight the need for further methodological refinements and larger-scale studies to fully evaluate their effectiveness.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google