Robot- och datorstödd lästräning för barn med dyslexi

,

STOCKHOLM SVERIGE 2020

Robot- och datorstödd

lästräning för barn med

dyslexi

AMANDA ANIANSSON

SARAH EBRAHIMI

KTH

Rapporten avser att undersöka vilka element från gamification och

teknologier hos den social roboten Furhat som bör utnyttjas för

robotstödd lästräning för barn med dyslexi. Ur ett

organisationsstrategiskt perspektiv undersöks även huruvida

företaget Furhat Robototics bör etablera sig som teknikpionjärer eller

efterföljare på marknaden för robotstödd lästräning. På grund av

smittspridningen av covid-19 kunde ingen praktisk implementation

genomföras. Istället har ett ramverk för robotstödd lästräning tagits

fram tillsammans med en scenariobaserad design. Slutsatsen är att

ramverket och den scenariobaserade designen således inte kan

utvärderas på ett lämpligt sätt men att arbetet kan utnyttjas för

framtida prototyputveckling.

Abstract - The thesis aims to investigate what elements from gamification and technolo-gies from the social robot Furhat are most appropriate to use and what challenges one could face when implementing robot assisted language learning for children with dyslexia. A framework for robot assisted language learn-ing was deisgned together with scenarios and challenges were identified. Due to Covid-19 no user tests could be done, which made it difficult to validate the framework and the identified challenges. Nevertheless the work can be of use for future prototype development and user tested. Moreover, from a strategic perspective the thesis analyzes whether the company Furhat Robotics should enter the market for robot assisted language learning as pioneers or early followers. It is concluded that Furhat robotics should aim to be pioneers.

I. INTRODUKTION

Barn med dyslexi har, på grund av sina svårigheter, lägre motivation relativt barn utan lässvårigheter [1] vilket skapar ett behov av in-dividuell lästräning [2]. För att lästräningen skall vara effektiv måste den dessutom upplevas som stimulerande för eleverna [3]. Följaktligen ställer detta krav på resurser i form av lärartid, vilket tyvärr ofta är en bristvara i många svenska skolor [4]. I syfte att bemöta ovan problem driver Olov Engwall idag projektet Robotstödd lästräning för unga elever med dyslexi eller försenad läsutvecklingpå Kungliga tekniska högskolan, KTH. Tanken är att med hjälp av tekniker inom Computer-Assisted Languege Learning (CALL) och Robot-Assisted Language Learning (RALL) erbjuda en ny produktinnovation där den sociala roboten Furhat tillsammans med en programvara kan utföra lästräning för barn med dyslexi [5][6][3]. CALL möjliggör bland annat individualiserad undervisning, varierande inlärn-ingsmetoder och implementation av gamification [6]. Användingen av sociala robotar i klassrummet har potentialen att frigöra dyrbar tid för mänskliga lärare [7] och den fysiska aspekten av en robot skapar en interaktiv och engagerande erfarenhet, vilket har visat sig öka koncentration, intresse och akademisk prestation hos elever [6]. Denna hypotetiska produktinnovation är även intressant att undersöka ur ett organisationsstrategiskt perspektiv. Val av tidpunkt för ett företag att etablerar sin produktinnovation på en ny marknad är avgörande för hur mottaglig marknaden är och kan således vara till en fördel eller nackdel för produktens framgång [8].

A. Syfte och mål

Rapporten avser att undersöka hur en produk-tinnovation som kombinerar Furhat och en

inter-aktiv skärm för lästräning skulle kunna utformas. Förhoppningen är att arbetet kan ligga som grund för vidare utveckling av prototyper för robotstödd lästräning. På så sätt kan arbetet bidra till framtida projekt, såsom Engwalls projekt på KTH, där robotar används som ett komplement till traditionell undervisning i syfte att minska arbetsbördan för lärare samt öka motivation och prestation hos barn med dyslexi. Utöver den tekniska aspekten syftar även rapporten till att undersöka produktinnovatio-nen ur ett organisationsstrategiskt perspektiv. Detta genom att utreda om Furhat Robotics med fördel skall gå in på marknaden för robotstödd lästräning som teknikpionjär eller om de skulle dra mer nytta av att gå in som en efterföljare.

Vid arbetets slut är målet att ha ett teoretiskt ramverk med tillhörande scenriobaserad design som exemplifierar den teoretiska modellen samt identifierat vilka utmaningar som utvecklare av en prototyp kan komma att stöta på.

Från perspektiv inom industriell ekonomi ämnar rapporten besvara om Furhat Robotics bör satsa på att vara teknikpionjärer eller efterföljare på marknaden av robotstödd lästräning.

B. Vetenskaplig fråga

Det finns flertal ramverk för hur CALL bör se ut och studier som visar på de positiva effekter som robotstödd undervisning har [2][9][10][11]. Vad som däremot många pekar på saknas, och som även vi haft svårt att hitta material på, är ett tydligt ramverk för design på robotstödd lästräning [12][13][14]. Utifrån relevant teori och tidigare studier kring datorstödd lästräning, sociala robotars effekt på undervisning och gamification undersöks följande frågeställning:

(1) Vilka element från gamification och egen-skaper hos en social robot bör användas och (2) vilka utmaningar finns vid implementation av robotstödd lästräning i syfte att öka motivation och prestation hos barn med dyslexi?

1) Begränsningar: På grund av den rådande pandemin av Covid-19 är det inte möjligt att genomföra användartester på barn. KTH:s lokaler har även varit stängda vilket begränsar tillgången till Furhat och lämpliga datorprogram för proto-typarbete. Arbetet begränsas således till metoder inom MDI för tidig fas av produktutveckling. För framtida studier är det av intresse att genomföra en praktisk implementation av det framtagna ramverket i form av en prototyp samt utföra användartester på dyslektiska elever i skolmiljö.

C. Samhälleliga aspekter

1) Utmaningar: Rapporten utgår från ett flertal utmaningar i dagens samhälle. Som tidigare nämnt

råder det lärarbrist i svenska grundskolor vilket leder till att elever inte kan garanteras tillräckligt mycket individuell lästräning [4]. Vidare diskuterar Junior et al. vilka barriärer som finns för implementation av robotar i skolsystem. För det första är robotiksyste-men kostsamma och därför inte en självklar lösning till ett resursproblem. Dessutom kan installation och konfiguration av teknologin kräva specialkompetens som i många fall saknas på skolor. För att imple-mentera RALL i utbildningsyfte krävs det alltså, enligt Junior et al., att robotiksystemet är av låg kostnad samt upplevas som enkelt att installera och använda [15].

2) Samhällelig nytta: I en tid där samhället är beroende av datorer, smartphones och nätverk kan det anses lägligt att modernisera även utbild-ningsmetoder i skolorna. Livsstilen för de unga har förändrats likväl deras kommunikationsmedel. Därför är det rimligt att se bortom det traditionella inlärningsprocesserna för att hitta nya kreativa lösningar [16].

Utifrån de utmaningar som tagits upp ämnar rapporten att förse kunskap om hur sociala rob-otar tillsammans med datorprogram kan utnyttjas i svenska skolor och på så sätt bidra till utveckling av en mer resurseffektiv undervisning. Arbetet kan därför anses bidra till FN:s globala mål 4: God utbildning för alla, däribland främst delmålen 4.6: Alla människor ska kunna läsa, skriva och räkna och 4.A: Skapa inkluderande och trygga utbildningsmiljöer [17].

D. Furhat Robotics

Furhat Robotics jobbar främst med utveckling och försäljning av sociala robotar och har fått mycket uppmärksamhet i internationell media såsom BBC, Reuters och Forbes på grund av sin innovativa verksamhet [18][19][20]. I sin årsrapport från 2018 beskriver företaget att de strävar efter att ligga i framkant av den tekniska utvecklingen och realiserar detta genom att investera tid och resurser i sin produkt. Således är deras största kostnad forskning och utveckling. De beskriver vidare att de stärker sin marknadsposition och konkurrenskraft genom att vara först med ny teknik och ansöka om patent. De finansierar en stor del av deras verksamhet genom investeringar. 2019 tog de emot finansiering från EU på 2.3 miljoner euro [21] och 2020 mottog de 20 miljoner SEK från riskkapitalbolaget Qualgro [22]. Utvecklingen av deras produkt, den sociala roboten Furhat, påbörjades 2011 på KTH och företaget Furhat Robotics bildades tre år senare [22]. Roboten använder animationer i form av ett män-skligt ansikte som projiceras på en tredimensionell ansiktsmask. Denna unika utformning medför en stor fördel eftersom det ger Furhat förmågan att visa komplexa uttryck, gester och känslor vilket är viktigt för ett naturligt samspel mellan robot

och människa [23][24]. Tidigare studier visar på att denna funktionalitet gör talet mer begripligt och ökar kommunikationskvalitén [25].

E. State of the Art

Furhat Robotics ligger i framkant inom området för sociala robotar och blev år 2018 utsedda till 33-listan, Ny Tekniks lista på Sveriges hetaste startup företag. Vidare så var Furhat Robotics det enda företaget på på EU:s lista av 10 europeiska företag inom robotik att bevaka under 2020 som arbetar med just sociala robotar [26], resterande företag på listan arbetar med medicinska eller mekaniska robotar. Ytterligare företag som arbetar med sociala robotar är SoftBank Robotics, en av Furhats största konkurrenter. SoftBank Robotics har utvecklat de sociala robotarna Pepper och NAO [27]. Människor kan interagera med robotorna både genom tal och med hjälp av en pekskärm. Robotorna fungerar som assistenter vilka kan känna igen ansikten och elementära känslor hos människor för att kunna välkomna, informera och underhålla folk[28]. Pep-per har dessutom nyttjats som Tysklands första föreläsningsassistent på universitet åt professorn Jürgen Handke [29]. Ytterligare en organisation som ligger i framkant för sociala robotars utveckling är The Interaction Lab. Deras forskning inom kom-munikativ AI, naturlig språkbehandling och mask-ininlärning implementeras i många framgångsrika produkter såsom i de digitala röst-assistenterna Alexa och Siri [30].

II. TEORI A. CALL

CALL omfattar området datorstödd språkun-dervsining och har visat sig medföra många förde-laktiga effekter hos unga elever med inlärnings-svårigheter. En empirisk utvärdering om datorstyrd muntlig lästräning, av Mostow et al., visar att den grupp elever som använde ett datorstyrt program kallat LISTEN erhöll förbättrad läsförmåga och övergripande läsförståelse till skillnad från kontroll-gruppen [31].

1) Fördelar med CALL: Vidare har tidigare studier tagit upp följande fördelar med CALL jämfört med traditionell undervisning:

• Multimediakapacitet - datorer kan förse tränings-material, på ett sätt som textböcker inte kan, i form av exempelvis animationer och ljud vilket främjar uppmärksamhet och minnesprocesser som är centrala i inlärningssyfte [11].

• Repetition- en läsövning kan upprepas gång på gång och eleven kan få värdefull feedback utan att datorprogrammet visar tecken på trötthet eller minskat engagemang [32].

• Individanpassad - möjliggör skräddarsydd läs-träning med exempelvis anpassad svårighetsgrad och personlig feedback [33].

• Visuellt stöd - underlättar för minnesprocessen

och ökar chanserna för inlärning [33].

• Struktur - ett datorprogram kan strukturera upp

och standardisera lästräningen [33].

• Feedback - ett datorprogram kan ge tydlig feed-back och, till skillnad från en människa, glömmer aldrig bort att ge feedback [33].

2) Ramverk för CALL: Moreno presenterar i sin studie tio designprinciper baserade på kognitiv teori om lärande med media (eng. CTLM - cognitive theory of learning with media) som utgör ett ramverk för vad som bör tänkas på vid framtagning av ett datorprogram i undervisningssyfte. Nedan presenteras de mest centrala principerna för denna studie [12]. En full lista med alla principer och deras psykologiska effekter återfinns i bilaga A.

Den första principen, modalitetsprincipen säger att inlärning ökar om ord, med tillhörande bilder eller animationer, presenteras auditivt istället för enbart visuellt. Instruktioner som stimulerar flera olika sensoriska system, till exempel med auditiv och visuell representation, är överlägsna de instruk-tioner som endast stimulerar ett sinne, exempelvis enbart med visuell representation [34]. Det har visat sig att en sammankoppling av syn och hörsel leder till förbättrad minneskapacitet [35]. Detta beror på att elever bygger upp en starkare koppling mellan ord och bilder om dessa kan hållas i det auditiva och visuella arbetsminnet samtidigt [34].

Den tredje och fjärde principen är den temporala och spatiala närhetsprincipen vilka tillsammans brukar hänvisas till som närhetsprincipen. Enligt den temporala närhetsprincipen förbättras inlärning om visuella och auditiva material simultana, det vill säga om de presenteras samtidigt i tid. Enligt den spatiala närhetsprincipen förbättras inlärning om bilder och text är fysiskt integrerade eller nära varandra. Dessa två effekter är en konsekvens av att elever i större utsträckning kan skapa en koppling mellan den verbala och visuella framställningen av motsvarande element om bild och tillhörande text presenteras nära varandra i tid och rum [36].

Den femte principen, sammanhangsprincipen, säger att förståelse och inlärning hos elever ökar när överflödigt och irrelevant material reduceras eftersom en större andel av de kognitiva resurserna då kan användas för att organisera relevant material. Den sjätte designprincipen är personifiering vilken innebär att eleven lär sig bättre om instruktioner och uppgifter är individanpassade. Detta på grund av att personlig kommunikation leder till bättre uppmärksamhet och tillåter eleven att skapa starkare minnen av lektionen vilket leder till ökad chans för inlärning. De två sista principerna är interaktivitet och reflektion. Elever lär sig bättre om de får chansen att interagera med materialet och om de har möjlighet att reflektera i syfte att kombinera den nya informationen med tidigare kunskaper [12].

B. RALL

I Korea utvecklades år 2005 världens första robot-privatlärare för användning i hemmet. I samma studie jämfördes effekterna mellan traditionell läx-hjälp, CALL och RALL för skola i hemmet. Re-sultatet visade att barn uppfattade roboten som vänligare än det datorbaserade skolprogrammen. Utöver det så var RALL överlägset bäst på att förbättra elevernas koncentration, intresse, såväl som akademiska prestationer [37]. I en annan studie utförd av K. Chin et al. undersöks det hur motivation och inlärning påverkas av ett robot-baserat inlärn-ingssystem i jämförelse med ett powerpoint-baserat inlärningssystem. Resultatet visar även här att det robot-baserade systemet, som kombinerar multime-diaobjekt med en robot, innebär bättre inlärning och motivation. I studien resonerar de att detta resultat bland annat beror på robotens fysiska attribut, vilket attraherar uppmärksamhet och intresse hos studenten [38]. Z. Xie et al. hävdar också att barn som interagerar med fysiska användargränssitt istället för grafiska användargränssnitt naturligt blir mer engagerade [39].

Utifrån teorin som studerats har inget känt ramverk hittats för hur RALL skall utvecklas och implementeras [12][13][14]. Däremot har tidigare studier inom CALL föreslagit vissa kritiska moment att ta hänsyn till som skulle kunna appliceras på en robot. Ett sådant moment tas upp i Heimann och Tjus bok där de understryker vikten av att läraren samtalar med barnen under träningstillfället [33] vilket också belyses av Morenos tionde designprin-cip för CALL - reflektion [12]. För att få ut maximal effekt är det viktigt att samtala med eleven och föra dialog kring det som eleven för tillfället arbetar kring. Heimann och Tjus hänvisar till detta moment som recasting och föreslår tre sätt att artbeta med detta på [33]:

1) Att härma - låta barnet härma lärarens ord och meningar.

2) Att omforma och utveckla - att ändra den språk-liga strukturen av den meningen barnet arbetar med utan att ändra kärnbudskapet.

3) Att ställa frågor och svara på frågor - frågor och svar skall vara direkt kopplade till det ämnet barnet arbetar med i stunden.

Heimann och Tjus upptäckte att många lärare som deltog under CALL träningssessioner ansåg att ovan teori var en självklarhet och något som de redan arbetade utefter. Men författarna menar att den mänskliga faktorn ofta fallerar i detta avseende och att lärare och föräldrar inte alltid agerar efter vad de tänker att de ska göra. Människor blir trötta, tappar tålamodet, intresset och kan glömma bort att aktivt arbeta med recasting - trots att det var deras avsikt från början [33].

Ytterligare studier visar på att en robots fysiska närvaro ökar motivation och prestation [32] [10].

C. Motivation

Den motivationstyp som kan påverkas av gamifi-cation är yttre motivation (eng. extrinsic motivation), det vill säga att individen motiveras av möjligheten att uppnå ett specifikt resultat. Ryan och Deci har i sin studie visat att yttre motivation som är mer självbestämd är associerat med större engagemang, lärande av högre kvalitet och större psykologiskt välbefinnande. Av denna anledning är det inom utbildning centralt att kunna motivera elever utan att ge upphov till en känsla av extern kontroll [40]. Enligt Self-Determination Theory (SDT) blir en handling mer autonom om den internaliseras [41]. För att fullständigt internalisera en handling, och därmed bli självbestämd, måste eleven förstå dess mening och värde. En viktig aspekt av internalis-ering är upplevd kompetens. Elever kommer med större sannolikhet internalisera ett mål om de förstår målet och har de relevanta färdigheter som krävs för att uppnå det. Ryan och Deci hävdar därmed att feedback och utmaningar som är optimalt anpassade till elevens kompetens underlättar internalisering [40].

1) Motivation och dyslexi: Barn med dyslexi möter motgångar tidigt i deras utbildning. Inom ämnen som involverar läsning och skrivande är deras akademiska prestation sämre relativt sina klasskam-raters. Regelbundna misslyckanden ger upphov till negativa känslor och tvivel på individens förmåga att lära vilket påverkar motivationen hos barnet [1]. Detta kan leda till att elever med lässvårigheter undviker läsning helt och hållet samtidigt som resterande elever läser regelbundet. Som ett resultat ökar kunskapsgapet mellan individen och dess klasskamrater [42].

D. Gamification

Gamification är ett koncept som använder ele-ment vilka traditionellt kommer från spel för att förbättra användarupplevelsen, driva motivation och deltagande i en aktivitet, samt främja lärande och engagemang. Många av dessa element är baser-ade på pedagogisk psykologi och tekniker som används inom undervisning [43]. En studie av Saptura bekräftar att implementation av gamification i inlärningsprocesser ökar motivationen hos barn med dyslexi [2].

1) Målfokuserade aktiviteter: Aktiviteter i spel är ofta målorienterade med en tydligt definierad uppsättning villkor för att vinna. Denna aspekt av spel är mycket lik lärande. Både spelare och elever uppmanas utföra uppgifter för att uppnå ett önskat resultat. Mål som leder till behärskning av ett ämne eller en färdighet har visat sig öka mängden tid som spenderas på en inlärningsuppgift [44].

2) Belöningsmekanismer: Det finns tre huvudkat-egorier av belöningsmekanismer: priser, topplistor och utmärkelser [44]. Kategorierna topplistor och

utmärkelserär båda feedbackelement [45]. Feedback är en viktigt del av inlärningsprocessen och utgör en betydande roll av reflektion [46]. Olika typer av feedback ger upphov till olika typer av känslor och påverkar mottagarens motivation, arbetsattityder och beteendemässiga avsikter [47]. Topplistor lämpar sig bäst för repetitiva uppgifter och kan vara en kraftfull drivkraft. Baksidan av offentliga topplistor är att motivationen hos individen minskar när toppen av listan är nådd [44]. Offentliga topplistor kan även leda till vad som inom social jämförelseteori kallas uppåt social jämförelse vilket innebär att eleven jämför sin egna prestation med någon som anses vara överlägsen, alltså de som ligger högre upp på topplistan. Detta kan ha negativa effekter på elevens självbild och således påverka elevens akademiska prestation [48]. Resultatet från en studie genomförd av Gooch et al. visar att utmärkelser som är skräddarsydda för elevens individuella behov och utmaningar främjar reflektion, ordförståelse och medverkan. Denna individualisering har visat sig extra fördelaktig för barn med dyslexi eftersom de möter motgångar som andra barn inte gör och har svårare att uppnå mål och erhålla utmärkelser som är standardiserade för elever utan lässvårigheter [49]. 3) Kartläggning av framsteg: Kartläggning av framsteg är också ett feedbackelement och kan inom utbildning liknas vid kontinuerlig feedback kring hur man ligger till. Det är en viktig process inom både spel och utbildning eftersom det annars skulle vara omöjligt för spelaren och eleven att kunna identifiera de återstående uppgifterna som krävs för att nå målet [44].

4) Negativa effekter av gamification: Gamifica-tion kan leda till att eleven fokuserar på att få varje poäng och belöning från en tidigare aktivitet istället för att delta i nya aktiviteter och lärande. För att förhindra detta kan till exempel möjligheten att erhålla priser tidsbegränsas [44].

E. Teknikpionjär eller efterföljare

Bör ett företag penetrera en marknad som teknikpionjär eller är det mer fördelaktigt att vänta och gå in på marknaden som en efterträdare? Svaret på denna fråga beror, enligt Schilling, på ett flertal faktorer vilka presenteras nedan [8]:

1) Hur säkra är kundernas preferenser? När nya innovationer och teknologier utvecklas finns det en risk att kunder har svårt att förstå teknologin och dess roll i deras liv. Både producenter och konsumenter kan uppleva tvetydighet kring vilka funktioner som skapar värde och inte.

2) Bidrar innovationen med en upplevd signifikant förbättring jämfört tidigare lösningar?När en teknik bidrar till en upplevd dramatisk förbättring jämfört med tidigare generationer eller andra tekniker med liknande funktioner och syfte ökar sannolikheten att företaget blir en framgångrik pionjär.

3) Kräver innovationen möjliggörande teknik och är dessa tekniker tillräckligt mogna?Prestationen av många innovationer förlitar sig på möjliggörande teknologier. Ett företag måste ta reda på vilka dessa tekniker är samt hur de påverkar prestandan av den nya innovationen för att sedan bedöma till vilken grad dessa tekniker är mogna för att kunna att leverera den önskade prestandan. Mer mognad hos möjliggörande tekniker möjliggör tidigare inträde på marknaden.

4) Påverkar kompletterande varor värdet på inno-vationen och är de tillräckligt tillgängliga? Om värdet på en innovation är beroende av tillgången och kvaliteten på kompletterande varor så avgör till-gängligheten av kompletterande varor sannolikheten för framgångsrikt inträde på marknaden. Alla in-novationer kräver inte kompletterande varor, och många kan använda befintliga kompletterande varor. Om företagets innovation kräver kompletterande varor som inte finns tillgängliga på marknaden och företaget inte kan utveckla dessa komplement så är tidigt inträde inte optimalt.

5) Hur stort är hotet om konkurrensinträde? Om det finns betydande inträdeshinder eller få potentiella konkurrenter med resurser och kapacitet för att komma in på marknaden kan det vara mycket förde-laktigt för företaget att vänta medan kundkraven och tekniken utvecklas. Om hotet det finns ett stort hot för konkurrenskraftiga inträdare kan företaget behöva gå in på marknaden tidigare för att etablera varumärkeslojalitet, fånga marknadsandelar och säkra relationer med leverantörer och distributörer. 6) Är det troligt att branschen kommer uppleva ökande incitament att ta till sig den nya tekniken? I branscher som har så kallad increasing returns to adoption, på grund av skalfördelar eller nätverk-seksternaliteter, kan det vara mycket riskabelt att låta konkurrenter få ett försprång och bygga en stor användarbas. Om det dessutom finns krafter som uppmanar antagandet av en enda dominant design ökar risken att en konkurrerande teknik blir dominant design före ens egna teknik.

7) Tål företaget tidiga förluster? Teknikpionjärer kommer i de flesta fall stå för den större delen av de utgifter och risker som medför vid utvecklingen av en ny innovation. De behöver även ha kapacitet att klara sig igenom en initial period med låga intäkter. Därför behöver teknikpionjärer tillgång till mycket kapital i tidigt skede.

8) Har företaget resurser för att påskynda mark-nadens acceptans?Ett företag som har betydande kapitalresurser har också förmågan att investera dessa för att påskynda marknadens start. Före-taget har möjlighet att investera aggressivt i mark-nadsutbildning, utveckling hos leverantörer och distributörer samt utveckling av kompletterande varor och tjänster. Om företaget har resurser för detta så kan det med fördel, istället för nackdel, gå

in på marknaden som teknikpionjär.

9) Kan företagets rykte minska osäkerheten hos kunder, leverantörer och distributörer? Kunder, leverantörer och distributörer använder företagets meriter för att utvärdera dess tekniska expertis och marknadsförmåga. Företagets profil används för att bedöma innovationens kvalitet och ett företag med ett väl respekterat rykte för framgångsrikt teknologiskt ledarskap är mer benägna att locka leverantörer och distributörer. Generellt sett gäller även att om produktinnovationen är svår att imitera kan det vara fördelaktigt att vara först på marknaden. Däremot om produktinnovationen är relativt enkel att imitera kan det vara fördelaktigt att gå in på marknaden senare [8].

F. Porters femkraftsmodell

För att analysera ett företags möjligheter och hot kan man använda sig utav Porters femkraftsmod-ell (bilaga C) som analyserar fem krafter; (1) befintlig konkurrens, (2) hot från nya aktörer, (3) leverantörernas förhandlingsstyrka, (4) kundernas förhandlingsstyrka och (5) hot från substitut [8].

III. METOD

För att undersöka första delen (1) av frågeställnin-gen studeras teorin och utifrån den tas ett ramverk för robotstödd lästräning fram. Eftersom målet är att öka motivation och prestation för barn med dyslexi utgår utformningen av ramverket ifrån de element från gamification och Furhat som bidrar till detta.

För att besvara den andra delen (2) av frågeställ-ningen, det vill säga identifiera eventuella ut-maningar vid praktisk implementation av ramverket, genomförs två kvalitativa semistrukturerade vjuer samt scenariobaserad design. De som inter-vjuas är specialpedagoger för elever i grundskolan. Intervjuerna genomförs i syfte att tillföra pedagogisk expertis och få en ökad förståelse för hur lästräning för barn med dyslexi går till. Dessutom genom-förs intervjuerna i syfte att identifiera eventuella utmaningar som experter anser kan finnas vid im-plementation av robot- och datorstödd lästräning för barn med dyslexi. Sedan genomförs scenriobaserad design med intervjuerna som utgångspunkt. Detta är en metod som ofta används inom MDI, där olika scenarion beskriver hur användare interagerar med den digitala produkten. Respektive scenario illustreras även av storyboards. Scenariobaserad design används i ett tidigt skede av designprocesser för att kommunicera vilka användningsmöjligheter som finns hos tekniken och vilka svårigheter som kan uppstå vid interaktion [50]. Således har den scenariobaserade metoden valts för att konkretis-era ramverket samt identifikonkretis-era vilka potentiella utmaningar som finns. Olika scenarion tas fram utifrån information som samlats in från intervjuerna

samt efter diskussion kring hur de olika elementen i ramverket kan implementeras.

För att undersöka om det är fördelaktigt för Furhat Robotics att gå in på marknaden med den hypotetiska produktinnovationen kommer de strategiska frågorna som presenteras i 2.7 besvaras baserat på rapportens teori. Med hjälp av Porters femkraftsmodell kommer även Furhat Robotics möjligheter och hot att analyseras i syfte att bidra till svaren på dem strategiska frågorna.

IV. RESULTAT A. Ramverket

Ramverket som tagits fram illustreras i figur 1. Grundstenarna är motivation och prestation vilka är de två psykologiska effekterna som önskas förhöjas. Modellen beskriver vidare hur motivation och prestation solidifieras och förstärks med hjälp av de fem områdena fysisk närvaro, minne, förståelse, internaliseringoch gamification.

1) Fysisk närvaro: Ett flertal studier presenterade i 2.2 Rall understryker att ett fysiskt användar-gränssitt är mycket fördelaktigt för både motivation och prestation hos elever.

2) Minne och förståelse: Baserat på Morenos tio designprinciper för CTLM har modalitetsprincipen samt spatiala och temporala närhetsprincipen en positiv effekt på minnet. I enlighet med modalitet-sprincipen ska instruktioner ges verbalt med hjälp av Furhat, tillhörande animationer och gamifierade element på en dator. I enlighet med närhetsprincipen ska all interaktion mellan robot och dator ske simultant, relevant material ska presenteras nära i tid och rum. Vidare stärker reflektion elevernas minne och förståelse. Ett annat fördelaktigt element är multimedia. Genom att använda både Furhat och en dator som implementerar gamification kan eleverna engageras i multisensoriskt lärande. Detta göra att elever med olika dominerande sinnen får lika förutsättningar för inlärning. Furhat har även som uppgift att ge direkt feedback, uppmana till reflektion och utföra recasting genom att fråga, omforma och kommentera det som eleven läser. För att vidare öka förståelse hos eleven ska sam-manhangsprincipen implementeras och överflödig information reduceras. Även naturliga läpprörelser, vilka är unika för Furhat relativt andra sociala robotar, bidrar till ökad förståelse.

3) Internalisering och gamification: För att framgångsrikt förhöja den yttre motivationen är in-ternalisering grundläggande. Enligt teorin är återkop-pling viktigt för internalisering av en handling. Personifiering har också en betydande roll och Furhat har som uppgift att ge individualiserad feedback och föra en personlig konversation genom att till exempel nämna elevens namn. Den tredje åtgärden för internaliserng är kompetensbaserade utmaningar vilket till exempel innebär att barnet

placeras på en lämplig nivå baserat på dennes tidigare kunskaper. Även gamification höjer motiva-tionen och i ramverket listas de viktigaste elementen som identifierats. Individanpassade utmärkelser ökar självförtroendet hos barn med dyslexi. För att undvika de negativa effekterna av topplistor (uppåt social jämförelse och minskad motivation när toppen av listan är nådd) ska topplistorna vara privata och endast visa elevens förbättring relativt sig själv. Vidare begränsas belöningar på lägre nivåer, som redan avklarats, i syfte att reducera risken för att eleven fokuserar på gamla aktiviteter istället för att engagera sig i nya.

B. Utmaningar vid praktisk implementation av ramverket

Utifrån den scenariobaserade designmetoden (bi-laga B) samt intervjuer med specialpedagogerna Susanne Wikman och Marita Brolin har nedan potentiella utmaningar, vid praktisk implementation av det teoretiska ramverket, identifierats.

• Feedback- Avkodning av tal på detaljnivå. Det vill säga om Furhat kan avgöra exakt vilken bokstav eller ord som eleven uttalar fel.

• Feedback - Furhats tekniska förmåga att, efter att ha identifierat vilken bokstav eller ord som eleven uttalat fel, kunna ge feedback i form av att hjälpa eleven associera den visuella bokstaven eller ordet med dess auditiva representation.

• Feedback - Hitta en optimal avvägning mellan beröm och kritik som är individuellt anpassad efter elevtyp.

• Individanpassade utmärkelser - Identifiera och dela ut individuella utmärkelser direkt baserade på elevens prestation och beteende.

• Motivation - Avgöra när eleven tappar koncentra-tionen och hur situakoncentra-tionen bör hanteras på bästa sätt.

• Utrymme - För att en robot tillsammans med en interaktiv skärm ska kunna användas vid lästräning krävs det att det finns en fysisk plats där eleverna kan sitta utan att de störs.

C. Sammanfattning av intervjuerna

De två specialpedagogerna som intervjuades arbetar idag på en skola med 450 elever varav upp till 80 av dessa har identifierats med läs- och skrivsvårigheter. Wikman och Brolin är de enda specialpedagogerna på skolan och är en resurs för elever med alla typer av svårigheter. Alltså inte enbart för dyslektiska barn utan även för de elever som exempelvis har koncentrationssvårigheter. Det framgår tydligt att det finns stor resursbrist på skolan och Wikman säger vid ett tillfälle "Jag tycker framförallt att vi idag i skolan alldeles för sällan räcker till att jobba specifikt enskilt med elever med dyslexi [...] det saknar vi resurser för". Vidare

Figure 1. Teoretiskt ramverk

uttrycker Wikman att det kan vara svårt att finna en fysisk plats i skolan där elever kan sitta ostört och lästräna med en robot.

Enligt Brolin har dyslektiska barn oftast svårt med den fonologiska förmågan. Detta innebär bland annat att barnen har svårt att höra och separera ljud samt avkoda ord rätt. När man lästränar med dyslektiska barn är det därför viktigt att assistera dem under detta moment. Brolin berättar om olika sätt att göra detta på. Om de stannar upp vid ett ord kan det vara hjälpsamt att be eleven försöka igen och exempelvis underlätta läsningen genom att täcka för delar av ordet. Det kan också vara hjälpsamt att be eleven upprepa ljuden för varje bokstav.

Av intervjuerna framgår det även att både Wik-man och Brolin ser positivt på att ta till sig CALL och RALL som hjälpmedel. De använder sig redan utav datorprogram för lästräning såsom Lexia för att kunna lägga upp övningar som kan göras hemma och Lexplore som mäter barnens läsförmåga med hjälp av att följa ögonrörelser. Brolin tror att robot-stödd lästräning "ökar resurserna och möjligheterna

att jobba med kontinuerlig lästräning med eleverna". Vidare säger hon att det kan vara "ett stort stöd för lärarna och även motivationshöjande för barnen. Sen vet man inte hur länge den motivationshöjningen varar, det märker jag med Lexia-övningarna till exempel. Eleverna tycker att det är jättekul i början och sen dalar det". Wikman betonar att hon tror att alla elever kan dra nytta av RALL. Wikman säger att "många tror att de är en bra läsare även fast de inte är det. Det krävs mycket träning för att bli en bra läsare och det skulle kunna gynna alla, inte bara dyslektiker". Slutligen betonar Wikman vikten av högläsning, vilket hon ser skulle kunna implementeras med hjälp av en robot. Genom åren har hon lärt sig att tyst läsning inte alls ger samma effekt som högläsning eftersom "alla elever kan lära sig vända blad, till och med dyslektiker kan vara jättebra på att vända blad".

D. Strategisk utvärdering av tidpunkt för marknad-spenetration

1) Hur säkra är kundernas preferenser? Det finns många studier som visar på att gamification och

robotstödd lästräning tillför användarvärde ur ett utbildningsperpektiv eftersom det ger positiva effek-ter på motivation och prestation. Vad som däremot saknas är användartester där användarna, både elever och lärare, reflekterat över användarupplevelsen av robotstödd lästräning. Det finns alltså en viss osäk-erhet kring hur kunderna skulle uppleva robotstödd lästräning.

2) Bidrar innovationen med en upplevd signifikant förbättring jämfört tidigare lösningar?Tanken är att en implementation av RALL i skolor ska medföra effektivare resursutnyttjande jämfört med traditionell lästräning. Lärare och specialpedagoger kan dra nytta av skaleffekter för repetitiv lästräning och därmed använda sin dyrbara tid mer effektivt genom att fokusera på mer komplexa arbetsuppgifter. RALL innebär även reducering av mänskliga svagheter, såsom trötthet och glömska, vilket ökar kvaliteten av varje lektion. Vidare ökar gamificationelement motivationen hos barn med dyslexi och hjälper därmed till att minska kunskapsgapen mellan elever med och utan lässvårigheter. Den koreanska studien visade även på att användarna upplevde RALL som mer fördelaktig än traditionellt läxhjälp.

3) Kräver innovationen möjliggörande teknik, och är dessa tekniker tillräckligt mogna? De möjlig-görande tekniker som identifierats är bland annat sociala robotar, naturlig språkbehandling, kommu-nikativ AI och tekniker som kan behandla interak-tionsmodaliteter. För att framgångsrikt implementera Furhat kombinerat med en skärm i skolor krävs det att till exempel naturlig språkbehandling och kommunikativ AI fungerar problemfritt. Utvecklin-gen av dessa tekniker är dock något som Furhat Robotics kontinuerligt investerar sina resurser i vilket är tydligt om man ser till att FoU är företagets största kostnadsposition. Sett till den höga tekniska kompetensen som finns hos Furhat Robotics så kan det antas att de har potential att förbättra tekniken bakom språkbehandling.

4) Påverkar kompletterande varor värdet på inno-vationen och är de tillräckligt tillgängliga? Pro-duktinnovationen definieras i denna rapport som den sociala roboten Furhat, tillsammans med en interaktiv skärm och ett lästräningsprogram för dyslektiska barn. Eftersom författarna inte anser att det finns någon avgörande kompletterande pro-dukt till propro-dukten så påverkas inte värdet av produktinnovationen av tillgången och kvaliteten på kompletterande varor.

5) Hur stort är hotet om konkurrensinträde? Utifrån analysen baserad på Porters femkraftsmodell (bilaga D) ser vi att Furhats animerade ansikte är en unik egenskap och ett utav företagens starkaste konkurrensfördel på en marknad för RALL. Genom att ta patent på denna typ av teknik höjs inträdesbar-riärerna samtidigt som de skapar konkurrenskraft för Furhat Robotics. Dessutom finns ett inträdeshinder

på marknaden i form av stora startkostnader för FoU och krav på hög teknologisk kompetens vilket minskar hotet om konkurrensinträde. Analysen visar även på att Furhat har relativt få likvärdiga konkur-renter på marknaden idag.

6) Är det troligt att branschen kommer uppl-eva ökande incitament att ta till sig den nya tekniken?Produktinnovationen är inte exponerad för stora nätverksexternaliteter eftersom dess nytta är oberoende av antalet användare. Däremot upplever Furhat Robotics skalfördelar i takt med att fler köper produkten och deras största kostnad, utveck-lingskostnader, kan fördelas på fler enheter. Det finns också starka krafter inom branschen som kan leda till dominant design. Eftersom majoriteten av Sveriges skolors utbildningsplan är centralt styrd av skolverket är det rimligt att anta att den första produkten som är tillräckligt bra och prisvärd kan komma att distribueras i skolor över hela landet. 7) Tål företaget tidiga förluster? Furhat Robotics har stora finansiella resurser, så som bidrag från EU och investeringar från riskkapitalister, vilka hjälper dem täcka initiala förluster och ger dem möjlighet att satsa på forskning och utveckling.

8) Har företaget resurser för att påskynda mark-nadens acceptans? Innovationen är inte beroende av kompletterande tekniker och Furhat Robotics behöver därmed inte investera i utveckling av dessa. Som nämnt ovan har Furhat Robotics tillgång till kapital och därmed eventuell möjligheten att marknadsföra sig själva samt etablera relationer med leverantörer och distributörer.

9) Kan företagets rykte minska osäkerheten hos kunder, leverantörer och distributörer? Tack vare Furhat Robotics association med KTH kan före-taget anses vara en legitim verksamhet med hög teknologisk expertis. Däremot är de ett relativt nytt företag vilket innebär att konsumenter, leverantörer och distributörer inte kan använda historiska hän-delser för att bedöma företagets pålitlighet och dess produkters kvalitet.

V. DISKUSSION

A. Diskussion kring resultatets utmaningar Av resultatet framstår det att några av de poten-tiella utmaningarna som identifierats grundar sig i hur välutvecklad teknologin är. I scenario 1 (bilaga B.A) visas det att tekniken bakom den naturliga språkbehandlingen bör vara så pass bra så att Furhat kan identifiera när eleven uttalar en bokstav eller ord felaktigt. Detta för att Furhat skall kunna ge personlig och konkret feedback genom att visa eleven var i texten eleven läste fel. Av intervjuerna framgick det att specialpedagoger ofta jobbar på detta sätt med dyslektiska elever och det är därför önskvärt att kunna implementera även i robotstödd lästräning.

Vidare finns en potentiell utmaning i hur program-met optimerar balansen mellan beröm och kritik. När olika scenarios togs fram stod det klart att hur ofta och när feedback skall återges inte är självklart. Framförallt är det inte självklart i vilken form feedback skall återges för att hjälpa förbättra elevens prestation utan att eleven känner sig dålig och tappar motivationen. Dessutom påpekar Brolin i sin intervju att det kan vara svårt att bibehålla motivationshöjande effekter hos ett nytt program och det är därför viktigt att feedback återges på ett effektivt sätt för att bibehålla motivationen. För vidare arbete skulle det därför vara intressant att undersöka hur beröm och kritik från en robot påverkar olika typer av individer och hur feedback bäst bör återges av roboten. Ett förslag är att man därefter tar fram olika feedback-program som är anpassade efter olika "elevtyper". Exempelvis kan frekvensen av positiv feedback justeras efter hur skicklig eleven är. Sedan kan läraren avgöra vilken elevtyp som respektive elev tillhör och ställa in det under elevens profilinformation för att programmets feedback skall anpassas.

Vi ser även att det kan finnas vissa utmaningar vid implementation av individanpassade utmärkelser (se giraff-exemplet i Bilaga B.A). Svårigheten lig-ger i att datorprogrammet skall kunna identifiera mönster hos elevens prestation och beteende för att kunna utforma utmärkelser och anpassa urvalet av uppgifter. För att hantera denna utmaning kan man eventuellt se till andra företag som arbetar med CALL och hur de bygger individanpassad utbildning. Specialpedagogerna påpekar att dagens resursbrist leder till att individanpassad lästräning inte genomförs i den mån som önskas. Det är därför av stor vikt att en robotstödd lästräning kan ge individanpassad lästräning eftersom det kan bidra till ökat användarvärde hos produkten.

Ytterligare en utmaningen som identifierats hand-lar om hur roboten bäst bör hantera elevers svårigheter att koncentrera sig (Bilaga B.B). För det första måste man tydligt definiera vart gränsen går för att eleven ska anses ha tappat koncentrationen. För det andra kan det vara tekniskt svårt för en robot att uppskatta när en elev inte längre är koncentrerad. Ska det exempelvis avgöras av hur sällan eleven svarar på tilltal, hur ofta eleven har ögonkontakt med Furhat och skärmen eller om eleven tystnat? Vidare står det oklart hur Furhat bäst kan hantera en situation där eleven inte längre är koncentrerad. Här kan även ett etiskt dilemma uppstå i form av till vilken grad en robot skall vara auktoritär över ett barn. En tanke är att Furhat med hjälp av gamification kan motivera eleven till att slutföra uppgiften. En annan tanke är att Furhat skall meddela läraren om elevens bristfälliga koncentration. Läraren kan då närvara för att hjälpa eleven återfå sin koncentration. Hur detta genomförs

på bästa sätt har inte testats och är något som skulle kunna undersökas i framtida arbeten.

Slutligen framkom det av intervjuerna att det krävs ett fysisk utrymme där eleven kan genomföra sin lästräning tillsammans med Furhat för lyckad implementation av robotstödd lästräning. Av inter-vjuerna blev det tydligt att resursbristen på skolorna inte enbart går ut över brist på lärare utan även leder till brist på plats, såsom grupprum och rum, där elever kan sitta ostört. För att bemöta denna utmaning krävs en vidare dialog med skolor för att se hur de bäst tror att man kan lösa problemet.

En givande insikt från intervjuerna var spe-cialpedagogernas positiva inställning till robotstödd lästräning. Både Brolin och Wikman kunde direkt se möjligheter med vår hypotetiska prototyp och pekade på vilka problem robotstödd lästräning skulle kunna lösa såsom kontinuerlig och indivi-danpassad lästräning samt högläsning. För lyckad implementation krävs givetvis att mottagarna är villiga att lära sig om den nya produkten vilket vi utifrån intervjuerna inte ser som ett hinder. Att specialpedagogerna redan använt sig av datorstödd lästräning visar på deras öppenhet och vilja att förändra och modernisera skolan. En viktig aspekt att ta med för framtida arbete är även bredden av robotstödd lästränings användningsområde. Som Wikman nämnde kan robotstödd lästräning användas för fler elever än bara de med dyslexi. Alla barn har nytta av lästräning vilket ökar användarvärdet hos produktinnovationen.

B. Arbetets brister

Utifrån teoretiska studier tar ramverket upp de aspekter som kan vara viktiga att tänka på vid framtagning av robotstödd lästräning. Vad som däremot är viktigt att poängtera är att dessa aspekter inte har praktiskt implementerats och inte helller utvärderats i form av användartester. Rapportens arbetet kan därför inte med säkerhet fastställa varken hur väsentlig respektive element i ramverket är eller till vilken grad de identifierade utmaningarna är relevanta. På grund av Covid-19 kunde ingen prak-tisk prototyp tas fram och inte heller användartester genomföras. Även om metoden inte kunnat validera resultatet så kan denna typ av tidig produktdesign eventuellt ge en ökad förståelse om vilka potentiella utmaningar framtida utvecklare kan mötas av samt ge förslag på hur ramverket kan implementeras för testning.

C. Diskussion ur ett industriellt ekonomiskt perspek-tiv

Utifrån de strategiska frågorna i resultatet anser vi att Furhat Robotics med fördel kan satsa på att vara teknikpionjärer på marknaden för robotstödd lästräning. Däremot behöver företaget inte gå in på

marknaden just nu för att säkerställa sin position som teknikpionjär. För det första så verkar det inte finnas någon större press från konkurrenter, framförallt inte i Sverige där Furhat Robotics är ledande inom sociala robotar. Detta medför att Furhat Robotics har möjligheten att vänta till dess att deras teknologi med säkerhet är tillräckligt välutvecklad innan de går ut på marknaden. Vidare så har robotstödd lästräning potential att bidra till många positiva fördelar hos användarna, men det kvarstår fortfarande att utföra användartester för att med säkerhet fastställa behovet hos kunderna och produktens kundvärde. Ytterligare en faktor som minskar stressen är de höga inträdesbarriärerna. Dessutom är deras produkt, en social robot, mycket komplex och därför svår att imitera. Furhat Robotics har dock möjligheten att dra nytta av de fördelar som finns med att vara teknikpionjär. En anledning till detta är att det finns krafter som driver industrin mot en dominant design. Det finns alltså goda chanser att den aktör som är först på marknaden med att tillgodose behovet av individuell lästräning för barn med dyslexi också är den aktör som erhåller den åtråvärda dominanta designen.

VI. SLUTSATS

Ett ramverk har tagits fram utifrån teoretiska studier med förslag på vilka element och egenskaper som kan vara värdefulla att undersöka i en framtida praktisk implementation. Rapporten kan dock inte med säkerhet fastställa vilka element från gamifica-tion och egenskaper hos en social robot som lämpas bäst att använda vid implementation av robotstödd lästräning. Detta eftersom användartester inte kunde genomföras för att validera resultatet.

De utmaningar som framtida prototyputvecklare kan komma att mötas av identifieras och diskuteras men hur trovärdiga dessa utmaningar är kan heller inte fastställas med säkerhet förens ett praktiskt arbete genomförts.

Slutligen argumenteras det för att Furhat Robotics med fördel bör satsa på att vara teknikpionjärer på marknaden för RALL, men att det inte i dagsläget behöver penetrera marknaden för att säkerställa sin position som teknikpionjärer.

A. Framtida arbete

För vidare arbete rekommenderas att utveckla en prototyp som är baserad på arbetets ramverk och den scenariobaserade designen. Därefter kan användartester på dyslektiska elever genomföras för att utvärdera ramverkets olika element och genomföra iterativa förbättringar av prototypen. Vidare vore det intressant att titta på hur detaljerad den konstruktiva kritiken bör vara samt hur Furhat på bästa sätt bör hantera situationer där eleven inte är medgörlig eller koncentrerad. För vidare arbete

kan det även vara intressant att titta på utökade användningsområden där Furhat kan vara till nytta i svenska skolor, exempelvis för lästräning med alla elever, inte bara för dem med dyslexi.

LITTERATURFÖRTECKNING

[1] E. Łodygowska, M. Ch˛e´c, and A. Samo-chowiec, “Academic motivation in children with dyslexia”, The Journal of Educational Research, vol. 110, no. 5, pp. 575–580, 2016. DOI:10.1080/00220671.2016.1157783. [2] M. R. U. Saputra, “LexiPal: Design,

Imple-mentation and Evaluation of Gamification on Learning Application for Dyslexia”, Inter-national Journal of Computer Applications, vol. 131, no. 7, pp. 37–43, 2015. DOI: 10. 5120/ijca2015907416.

[3] Projektbeskrivning: Robotstödd lästräning för unga elever med dyslexi eller försenad läsutveckling, Feb. 2020.

[4] Skolinspektionen, “Årsrapport 2017 - Strate-gier för kvalitet och helhet i utbildningen, Rapport till regeringen”, 2018.

[5] (Jun. 2019). The 7 best use cases for social robots, [Online]. Available: https : / / www . furhatrobotics.com/blog/the-best-use-cases-for-social-robots/. (Hämtad 2020-03-31). [6] D. Tafazoli and M. E. Gómez Parra,

“Robot-Assisted Language Learning: Artificial Intel-ligence in Second Language Acquisition”, in Current and Future Developments in Artifi-cial Intelligence. Aug. 2017, pp. 370–396, ISBN: 978-1-68108-503-6. DOI: 10 . 2174 / 9781681085029117010015.

[7] T. Belpaeme, J. Kennedy, A. Ramachandran, B. Scassellati, and F. Tanaka, “Social robots for education: A review”, Science Robotics, vol. 3, no. 21, 2018.DOI:10.1126/scirobotics. aat5954.

[8] M. A. Schilling, Straetgic Management of Technological Innovation. McGraw-Hill, 2013,ISBN: 978-0-07-802923-3.

[9] O. Engwall and O. Bälter, “Pronunciation feedback from real and virtual language teach-ers”, Computer Assisted Language Learning, vol. 20, no. 3, pp. 235–262, 2007. DOI:

10.1080/09588220701489507. eprint:https: / / doi . org / 10 . 1080 / 09588220701489507. [Online]. Available: https://doi.org/10.1080/ 09588220701489507.

[10] D. Leyzberg, S. Spaulding, M. Toneva, and B. Scassellati, “The Physical Presence of a Robot Tutor Increases Cognitive Learning Gains”, Proceedings of the Annual Meeting of the Cognitive Science Society, 34(34), 2012.

[11] L. Fält, S. Gustafson, T. Tjus, M. Heimann, and I. Svensson, “Computer-assisted Interven-tions Targeting Reading Skills of Children with Reading Disabilities – A Longitudinal Study”, Dyslexia, vol. 19, no. 1, pp. 37–53, 2013.

[12] R. Moreno, “Learning in High-Tech and Mul-timedia Environments”, Current Directions in Psychological Science - CURR DIRECTIONS PSYCHOL SCI, vol. 15, pp. 63–67, Apr. 2006. DOI:10.1111/j.0963-7214.2006.00408.x. [13] A. Toda, P. Toledo Palomino, W. Oliveira, L.

Rodrigues, A. Klock, I. Gasparini, A. Cristea, and S. Isotani, “How to Gamify Learning Systems? An Experience Report using the Design Sprint Method and a Taxonomy for Gamification Elements in Education”, Educa-tional Technology Society, vol. 22, pp. 47–60, Mar. 2020, (Hämtad 2020-05-18).

[14] J. Wallström, “Utvärdering av UX i inter-aktion medd sociala robotar”, Högskolan i Skövde, Institutionen för informationste-knologi, 2016. [Online]. Available: http : / / urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:his:diva-12646.

[15] L. A. Junior, O. T. Neto, M. F. Hernandez, P. S. Martins, L. L. Roger, and F. A. Guerra, “A Low-Cost and Simple Arduino-Based Educational Robotics Kit”, Cyber Journals, vol. 3, pp. 1–7, 2013.

[16] G. Veruggio, “Roboethics Roadmap. In Pro-ceedings of the EURON Roboethics Atelier, Genoa, Italy”, Feb. 2006.

[17] FN-förbundet - UNA SWEDEN. (Apr. 2020). Mål 4: God utbildning för alla, [Online]. Available:https://fn.se/wp-content/uploads/ 2018 / 03 / M % 5C % C3 % 5C % A5l - 4 . pdf. (Hämtad 2020-04-01).

[18] Johan Kristensson, “Furhat bygger robot som förstår och går att förstå”, Ny Teknik, May 2018. [Online]. Available: https : / / www . nyteknik.se/startup/33listan/furhatbyggerrobot som forstar och gar att forsta -6914131, (Hämtad 2020-05-18).

[19] Maddy Savage, “Meet Tengai, the job in-terview robot who won’t judge you”, BBC, Dec. 2019. [Online]. Available: https://www. bbc.com/news/business-47442953, (Hämtad 2020-05-18).

[20] Western Bonime, “The Human Element Is Key At Furhat Robotics”, Forbes, Jan. 2018. [Online]. Available: https : / / www . forbes . com/sites/westernbonime/2018/01/27/the-human- element- is- key- at- furhat- robotics/ #38ffa7ef1820, (Hämtad 2020-05-18). [21] F. R. AB, Årsredovisning för Furhat Robotics

AB, Dec. 2018.

[22] J. Karlsson. (Apr. 2020). Guldregn över talande svensk robot – ska till Asien: ”Corona ger ökad aptit”, [Online]. Available: https : //digital.di.se/artikel/guldregnovertalandesvensk robot ska till asien corona ger -okad-aptit. (Hämtad 2020-05-18).

[23] S. Al Moubayed, J. Beskow, G. Skantze, and B. Granström, “Furhat: A Back-Projected Human-Like Robot Head for Multiparty Human-Machine Interaction”, Jan. 2012.DOI:

10.1007/978-3-642-34584-5_9.

[24] (). Meet the Furhat robot, [Online]. Available:

https : / / www . furhatrobotics . com / furhat/. (Hämtad 2020-03-31).

[25] S. A. Moubayed, “Bringing the Avatar to Life, Studies andd developments in facial commu-nication for virtual agents and robots”, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Dec. 2012.

[26] Bojana Trajkovska, “10 promising European robotics startups to watch in 2020”, EU-Startups, Feb. 2020. [Online]. Available:

https://www.eu- startups.com/2020/02/10promising european robotics startups to -watch-in-2020/, (Hämtad 2020-05-18). [27] ——, “Swedish Furhat Robotics recruits

from major Japanese competitor”, Furhat Robotics, Oct. 2019. [Online]. Available:

https : / / furhatrobotics . com / press - releases / swedish furhat robotics recruits from -major-japanese-competitor/, (Hämtad 2020-05-18).

[28] SoftBank Robotics. (May 2020). Robots Ser-vices, [Online]. Available: https : / / www . softbankrobotics.com/corp/robots/. (Hämtad 2020-05-18).

[29] Deutsche Welle, “Meet Germany’s First Robot Lecturer”, Deutsche Welle, Feb. 2019. [Online]. Available: https://www.dw.com/ en/meet- germanys- first- robot- lecturer/av-47653794, (Hämtad 2020-05-18).

[30] The Interaction Lab. (May 2020). What we do, [Online]. Available: https://sites.google. com/site/hwinteractionlab. (Hämtad 2020-05-18).

[31] J. Mostow, J. Nelson-Taylor, and J. Beck, “Computer-Guided Oral Reading versus Inde-pendent Practice: Comparison of Sustained Silent Reading to an Automated Reading Tutor That Listens”, Journal of Educational Computing Research, vol. 49, pp. 249–276, Jan. 2013.DOI: 10.2190/EC.49.2.g.

[32] A. Wedenborn, “A physical robot’s effect on vocabulary learning”, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, 2015.

[33] M. Heimann and T. Tjus, Datorer och barn med autism. Natur och Kultur, 1997, ISBN: 91-27-06241-4.

[34] R. Moreno and R. Mayer, “Cognitive Prin-ciples of Multimedia Learning: The Role of Modality and Contiguity”, Journal of Educa-tional Psychology, vol. 91, pp. 358–368, Jun. 1999. DOI:10.1037/0022-0663.91.2.358. [35] L. Shams and A. R. Seitz, “Benefits of

multisensory learning”, Trends in Cognitive Sciences, vol. 12, no. 11, pp. 411–417, 2008, ISSN: 1364-6613. DOI: https : / / doi . org / 10 . 1016/j.tics.2008.07.006.

[36] R. Mayer and R. Anderson, “The Instructive Animation: Helping Students Build Connec-tions Between Words and Pictures in Mul-timedia Learning”, Journal of Educational Psychology, vol. 84, pp. 444–452, Dec. 1992. DOI:10.1037/0022-0663.84.4.444.

[37] Jeonghye Han, Miheon Jo, Sungju Park, and Sungho Kim, “The educational use of home robots for children”, in ROMAN 2005. IEEE International Workshop on Robot and Human Interactive Communication, 2005., 2005, pp. 378–383.

[38] K. Chin, Z. Hong, and Y. Chen, “Impact of Using an Educational Robot-Based Learning System on Students’ Motivation in Elemen-tary Education”, IEEE Transactions on Learn-ing Technologies, vol. 7, no. 4, pp. 333–345, 2014.

[39] Z. Xie, A. Antle, and N. Motamedi, “Are tangibles more fun?: Comparing children’s enjoyment and engagement using physical, graphical and tangible user interfaces”, Feb. 2008, pp. 191–198. DOI: 10.1145/1347390. 1347433.

[40] R. M. Ryan and E. L. Deci, “Intrinsic and Extrinsic Motivations: Classic Definitions and New Directions”, Contemporary Educational Psychology, vol. 25, no. 1, pp. 54–67, 2000. DOI:10.1006/ceps.1999.1020.

[41] E. Deci and R. M. Ryan, Intrinsic Motivation and Self-Determination in Human Behavior. Springer US, 1985, ISBN: 978-1-4899-2271-7.

[42] L. Huang, R. Nelson, and D. Nelson, “In-creasing Reading Fluency through Student-Directed Repeated Reading and Feedback”, The California School Psychologist, vol. 13, pp. 33–40, Jan. 2014. DOI: 10 . 1007 / BF03340940.

[43] K. Kapp, The Gamification of Learning and Instruction: Game-based Methods and Strate-gies for Training and Education, ser. Pfeiffer essential resources for training and HR profes-sionals. Wiley, 2012, ISBN: 9781118096345. [Online]. Available: https://books.google.se/ books?id=M2Rb9ZtFxccC.

[44] I. Glover, “Play As You Learn: Gamification as a Technique for Motivating Learners”, in

World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia and Telecommunications (2013), Jan. 2013, pp. 1999–2008.

[45] C. Marache-Francisco and E. Brangier, “Pro-cess of Gamification. From The Considera-tion of GamificaConsidera-tion To Its Practical Imple-mentation”, Oct. 2013.

[46] M. Slowey and D. Watson, Higher Ed-ucation And The Lifecourse. Society for Research into Higher Education, 2003, ISBN: 9780335227921. [Online]. Available:

https : / / books . google . se / books ? id = Yy9EBgAAQBAJ.

[47] F. D. Belschak and D. N. Den Hartog, “Con-sequences of Positive and Negative Feedback: The Impact on Emotions and Extra-Role Behaviors”, Applied Psychology, vol. 58, no. 2, pp. 274–303, 2009. DOI: 10 . 1111 / j.1464-0597.2008.00336.x.

[48] K. R. Christy and J. Fox, “Leaderboards in a virtual classroom: A test of stereotype threat and social comparison explanations for women’s math performance”, Computers Education, vol. 78, pp. 66–77, 2014, ISSN: 0360-1315. DOI: https://doi.org/10.1016/j. compedu.2014.05.005.

[49] D. Gooch, A. Vasalou, L. Benton, and R. Khaled, “Using Gamification to Motivate Students with Dyslexia”, May 2016. DOI:

10.1145/2858036.2858231.

[50] M. B. Rosson and J. M. Carroll, “Scenario-Based Design”, in The Human-Computer Interaction Handbook: Fundamentals, Evolv-ing Technologies and EmergEvolv-ing Applications. Lawrence Erlbaum Associates, 2002, ch. 53.

BILAGAA TIO DESIGNPRINCIPER

BILAGAB SCENARIOS A. Scenario 1 - En vanlig lektion

Från intervjuerna med specialpedagogerna Wikman och Brolin framgår det att en av den traditionella lästräningens stora brister undervisning av läsförståelse. De menar att denna aspekt av lästräning ofta överses. Vidare Brolin att barn med dyslexi ofta har sämre fonologisk förmågan relativt barn utan lässvårigheter. Detta innebär att barnen har svårigheter att höra och separera ljud samt avkoda ord rätt. Vi har därmed valt att utgå ifrån dessa utmaningar i scenario 1.

Sara är 8 år gammal, går i årskurs 4 och har diagnostiserats med dyslexi. Det är mitt i terminen och Sara har redan påbörjat sin robotstödda lästräning med Furhat. Hon tycker lektionerna är roliga och idag ska hon träna läsförståelse. Sara och Furhat brukar ha sina lektioner i ett enskilt rum, där Furhat står på bordet tillsammans med en interaktiv pekskärm som visar upp spelplanen och Sara sitter på en stol vid bordet. Som alltid initierar Furhat lektionen med en trevlig hälsningsfras och frågar hur Sara mår idag. Spelplanen visas upp på skärmen för att Sara ska få en tydlig bild av vart i sin utveckling hon är just nu. Detta är ett sätt att utnyttja kartläggning av framsteg. Furhat berättar att Sara för tillfället är på nivå 3 och behöver genomföra en till uppgift för att ha tillräckligt många stjärnor så hon kan låsa upp nivå 4. Här implementeras målfokuserad aktivitet från gamification. Furhat frågar om Sara vill genomföra uppgiften. Sara har nu flera alternativ. Hon kan antingen välja att genomföra uppgiften eller välja att klicka sig runt i spelet. Hon kan exempelvis titta på sina privata topplistor, sina personliga utmärkelser eller välja att spela om en tidigare uppgift som hon inte fått full pott på, dvs fått färre än 3 stjärnor på. Sara är dock spänd på att komma till nivå 4 och tackar ja till Furhats förslag att genomföra den sista uppgiften. Uppgift 4 har tema Savannen och Sara får i uppgift att läsa upp den text som står på skärmen tillsammans med en bild som illustrerar textens budskap. Här utnyttjas modalitetsprincipen och närhetsprincipenför att stimulera Saras minne. För varje text Sara läser upp ger Furhat feedback. Om Sara läser rätt får hon beröm. Om Sara läser fel berättar Furhat vad Sara gjorde fel och ber henne avkoda ordet. I det här fallet har Sara svårt att läsa ordet giraff. På skärmen markeras då ordet giraff och Furhat hjälper Sara att uttala varje enskild bokstav i ordet. Här används feedback för internalisering. När Sara klarat av att läsa giraff-meningen får hon beröm och Furhat berättar en kuriosa om hur giraffer dricker. På skärmen visas samtidigt en animation av hur en giraff dricker. Här utnyttjas flera element från ramverket; modalitetsprincipen, närhetsprincipen samt reflektion. När alla meningar är lästa undrar Furhat vilket av savannens djur som är Saras favorit. Återigen ger programmet tillfälle för reflektion i syfte att öka Saras prestation. När Sara valt giraff som favoritdjur tilldelas hon en individanpassad utmärkelse med en giraff på för att hon utfört uppgiften utan större svårigheter. När uppgiften är klar visas spelplanen igen på skärmen och Sara tilldelas 2 av 3 stjärnor, eftersom hon inte var helt felfri. Stjärnorna räcker till för att hon ska kunna låsa upp nivå 4. Dagens lektion avslutas, Furhat tackar för idag och säger hej då till Sara.

Kort beskrivning av storyboarden till scenario 1: Bild 1: Exemplifierar hur Furhat kan implementera personifiering för internalisering genom att använda elevens namn.

Bild 2: Exemplifierar kartläggning av framsteg. Barnet kan tydligt observera vilka uppgifter och nivåer som avklarats. Här visas även ett exempel på hur barnen kan komma åt sin privata topplista och sina utmärkelser genom att navigera i menyn till vänster.

Bild 3-4: Exemplifierar feedback.

Bild 5: Om en elev har svårt att läsa eller uttala ett ord kan man enligt Wikman och Brolin använda sig av olika metoder. Man kan till exempel låta eleven uttala ljudet av varje enskild bokstav i ordet. Om eleven inte kan ljudet till korresponderande bokstav kan läraren be eleven upprepa det ljud läraren säger. Man kan också be eleven försöka igen eller så kan man täcka över vissa delar av ordet och låta eleven läsa den synliga delen. Det viktiga är att läraren lyssnar på eleven för att säkerställa att de kan identifiera alla ljud, samt att de kan uttala dessa. I detta scenario har vi valt att exemplifiera hur Furhat hjälper eleven med avkodning. Bilden exemplifierar även feedback

Bild 6: Exemplifierar hur recasting och reflektion kan implementeras. Animeringen tillsammans med auditiv input från Furhat uppfyller modalitetsprincipen och närhetsprincipen.

Bild 8: Exemplifierar personifiering och sammanhangsprincipen.

Bild 9: Exemplifierar individanpassade utmärkelser och sammanhangsprincipen. Bild 10: Exemplifierar modalitetsprincipen och närhetsprincipen.

5

1

2

3

6

4

Eleven fortsätter göra några fler

liknande övningar

9

10

B. Scenario 2 - Eleven är inte koncentrerad

Wikman och Brolin bekräftar att elever med dyslexi har lägre motivation och således sämre koncentration relativt elever utan lässvårigheter. De anser vidare att Furhat i kombination med en interaktiv skärm har stor potential att göra lektionerna mer lustfyllda och öka motivation hos barn med dyslexi. I scenario 2 har vi därmed valt att exemplifiera en situation där eleven tappar koncentrationen samt hur produktinnovationer kan användas för att göra upplevelsen mer interaktiv i syfte att öka motivation och återfå koncentration.

Sam är 8 år gammal, går i årskurs 4 och har diagnostiserats med dyslexi. Det är mitt i terminen och Sam har redan påbörjat sin robotstödda lästräning med Furhat och är nu mitt i en lektion. Sam känner på sig att han har svårare att lära sig läsa relativt sina klasskompisar. Han tycker därför inte det är särskilt roligt med lästräning och har ofta lite svårt att koncentrera sig. När Sam tar relativt lång tid på sig att svara på Furhats frågor så registrerar Furhat att Sam inte längre är koncentrerad. För att fånga Sams uppmärksamhet frågar Furhat om Sam är med och om Sam kan tänka sig att slutföra den pågående uppgiften eller om han hellre göra en annan uppgift. Sam väljer att göra en annan uppgift och Furhat väljer då ut en uppgift som kräver mer interaktion och således koncentration från Sams sida. Uppgiften kräver att eleven måste använda pekskärmen och elevens prestation bedöms genom dennes snabbhet. Sam ska nu läsa upp ordet som står på skärmen och matcha det med rätt bild genom att klicka på bilden. Furhat tar tid på hur lång tid det tar för Sam att avsluta uppgiften och registrerar på Sams privata topplista. Topplistan visas efter varje omgång och Sam kan välja att spela igen och försöka slå sitt tidigare rekord med nya slumpade ord med tillhörande bilder eller gå vidare med en ny uppgift.

Kort beskrivning av storyboarden till scenario 2: Bild 2: Belyser en situation där eleven tappar fokus och Furhat identifierar detta

Bild 3: Exemplifierar hur Furhat gör ett försök att öka koncentration hos eleven med hjälp av en interaktiv övning

Bild 4: Exemplifierar närhetsprincipen Bild 5: Exemplifierar privata topplistor

Eleven fortsätter göra några fler

liknande uppgifter

5

1

2

3

4

Eleven gör uppgifter men Furhat

upptäcker att Sam har svårt att

koncentrera sig

C. Scenario 3 - Eleven är inte medgörlig

Sia är 9 år gammal, går i årskurs 3 och har diagnostiserats med dyslexi. Sia tycker lästräning är tråkigt och föredrar att vara med sina kompisar framför att sitta själv med Furhat. Sias lärare har bett henne genomföra en lästräningssession innan hon får gå ut på rast. 5 minuter in i lektionen hör Sia hur hennes kompisar springer ut på skolgården och vill genast följa efter. Furhat uppmärksammar att Sia slutat svara på hans uppmaningar och identifierar Sia som en elev som tappat koncentrationen. För att fånga Sias uppmärksamhet frågar Furhat om Sia kan tänka sig att slutföra den pågående uppgiften eller om hon hellre vill göra en annan uppgift. Sia säger att hon är klar för idag och ska gå på rast. Furhat försöker uppmuntra Sia genom att säga att det inte är så långt kvar på lektionen och att om hon bara genomför en uppgift till så är lektionen klar. Sia bryr sig inte om vad Furhat säger, reser sig upp och går ut ur rummet för att leka med sina kompisar på rast. Kvar står Furhat på bordet och kan ingenting göra.

Kort beskrivning av storyboarden till scenario 3: Bild 3: Belyser en situation där Furhat inte anses vara auktoritär nog av eleven.

1

2

3

Sia har svårt att koncentrera sig

på sin uppgift. Hon vill hellre

springa ut på skolgården och

D. Scenario 4 - Eleven ber om hjälp

Sigrid är 8 år gammal, går i årskurs 2 och har diagnostiserats med dyslexi. Sigrid har aldrig haft en robotstödd lektion innan. Hennes lärare har precis gått igenom hur allting fungerar och sedan lämnat rummet. Furhat undrar om Sigrid känner sig redo att påbörja första uppgiften. Sigrid blir genast osäker. Var det verkligen det hon skulle göra på en gång? Skulle hon kanske inte gå igenom banan först och sätta upp mål eller hur var det? Till sin lättnad minns Sigrid att läraren visat henne hjälpknappen på skärmen. Sigrid trycker på hjälpknappen och läraren får då en notis i mobilen. “Sigrid behöver din hjälp” står det på notisen och läraren vet då att Sigrid behöver stöd från en lärare. Läraren går in till Sigrid, svarar på hennes frågor och stannar tills dess att Sigrid verkar känna sig bekväm med programmet.

Kort beskrivning av storyboarden till scenario 4: Bild 3: Exemplifierar en hjälpknapp som skickar en notis till läraren

1

3

4

E. Scenario 5 - Fysisk robot jämfört en animerad avatar på en datorskärm

Sven och Sonja är båda 8 år gamla och går i årskurs 4. De ligger på samma akademiska nivå men genomför lästräning på olika sätt. Sven lästränar med en animerad avatar på en datorskärm och tillhörande interaktiv skärm. Sonja lästränar med Furhat och tillhörande interaktiv skärm. De båda tillvägagångsätten har samma funktioner, det enda som skiljer dem åt är den fysiska närvaron av en robot. Efter 20 minuter börjar Sven fundera på när det är rast och tar lång tid på sig att svara. Den animerade avataren på datorskärmen registrerar att Sven har låg koncentration. Sonja är däremot fortfarande aktiv. Hon tycker att det känns som att Furhat lyssnar noga på henne eftersom roboten kan följa hennes blick och det faktum att Furhat befinner sig i rummet med henne gör att hon uppfattar roboten som mer auktoritär. Furhat registrerar att hennes koncentration är hög.

Kort beskrivning av storyboarden till scenario 5: Bild 1-2: Exemplifierar skillnaden mellan lästräning med en robot och en animerad avatar på en datorskärm.

BILAGAC

PORTERS FEMKRAFTSMODELL