The Effects of Robot- and Computer- based Intervention on Learning Action Word Symbols of AAC for Children with Autism Spectrum Disorders.

Abstract

Augmentative and Alternative Communication (AAC) is a communication method that utilizes different types of non-verbal communications to supplement or replace verbal interactions. However, the use of AAC tools does not directly imply successful communication with other people, as the users must first learn how to utilize the various types of symbols and their implicit meanings. Thus, the effective learning of symbols seem to as an essential factor in increasing the use of AAC. Among the different symbols, verb-based symbols are more difficult to understand and express than are noun-based symbols due to the difficulties arising from translating movements into stationary images. The fact that most children with disabilities face difficulties in learning sentence modifiers, such as verbs and adjectives, represents the obstacles faced in acquiring knowledge of verb-based symbols. Computer-based interventions have been widely implemented for the learning of action word symbols of AAC. Recently, together with the advancement of the robotics industry, the roles of robots in educational fields have expanded day by day. Numerous domestic and international studies have begun to introduce the potential of robots and the beneficial effects of robots on language intervention. According to this background, the present study was designed to find out whether robot- or computer-based intervention is more effective on the learning of action word symbols of AAC for children with autism spectrum disorders. The subjects of the study were three children with autism spectrum disorders and difficulties with verbal communication. The experimental design of the study was alternating-treatments design (ATD) to compare the effects of the two types of interventions on learning action word symbols. Twenty symbols of action words from `Ewha-AAC' symbols and arranged into one of the two sets (A or B). The sets of the action word symbols were counterbalanced among the subjects. This study involved three phases, which are the baseline, experimental and generalization phases. During the baseline phase, the researcher presented ten action words from Set A and another ten action words from Set B. The subjects were asked to point to the symbols on a communication board that matched the action words provided verbally by the researcher. Each session of the experimental phase involved assessment and training. The assessment of the experimental phase was conducted before training as was the assessment of the baseline phase. The procedure of the training was as follows. First, storybooks containing the action words of Sets A and B were read aloud to the subjects. On each occasion that an action word was read out, the relevant action word symbols with accompanying verbal labels were exposed to the subjects. At this point, in the case of robot-based intervention, the action word symbols with a robot's feedback motions and verbal labels were exposed to the subjects. On the contrary, in the case of computer-based intervention, action word symbols with the researcher's verbal labels were exposed. During the generalization phase, the subjects were asked to answer by pointing to symbols on communication boards about questions of the assessment story, which was designed to have the action words as the answers. Every session during all phases were recorded and scored. Each correct answer was scored as 1 point, and each incorrect answer was scored as 0 points. The results of this study was as follows. First, all three subjects who were trained using the educational robot showed big improvements in comprehending action word symbols. However, only two out of the three subjects showed improvement in learning with the computer. When comparing the improvement levels of effectiveness between the two interventions, the educational robot showed higher levels of effects on Subject 1 and Subject 2, while both interventions showed similar levels of effectiveness on Subject 3. Second, all three subjects who were trained using the educational robot and the computer showed improvements in generalization of comprehending action word symbols. When comparing the improvement levels of generalization between the two interventions, the effectiveness of the educational robot was noticeably higher than that of the computer on Subject 1 and Subject 3, while both interventions showed same levels of generalization on Subject 2. To sum up, robot-based intervention was generally more effective in both experimental and generalization phases than computer-based intervention. Especially, the improvement levels were more noticeable in generalization phases.;보완·대체 의사소통이란 구어를 이용한 의사소통을 보완하거나 대신하기 위하여 사용하는 여러 가지 형태의 비구어적 의사소통 방법이다. 그러나 단순히 AAC 도구를 사용한다고 해서 바로 원활한 의사소통이 가능해지는 것은 아니다. AAC 사용자들은 선택한 AAC 도구를 효과적으로 사용하기 위해 먼저 다양한 형태의 상징 유형과 그 상징이 표상하고 있는 의미를 이해해야 한다. 그렇기 때문에 상징을 효과적으로 학습하는 것은 AAC 사용자들에게 꼭 필요하다고 할 수 있다. 그 중 행위를 나타내는 동작어 상징은 대상을 나타내는 명사의 상징보다 더 이해하고 표현하기 어려운데, 이는 동작을 정지된 그림으로 형상하기 어려운 동작어 상징의 특성 때문일 것이다. 특히 명사에 비해 동사나 형용사 같은 수식어를 더 습득하기 어려워하는 경향이 있는 자폐 아동에게는 동작어 상징 학습의 어려움이 크다고 볼 수 있다. 중재 매체로는 컴퓨터가 폭넓게 사용되고 있는데, 최근에는 로봇 산업이 발달함에 따라 사회 전반에 로봇의 역할이 확대되고 있으며, 교육 현장에서도 로봇이 점차 보조적인 도구로써의 역할을 수행하고 있다. 그리고 이러한 로봇 활용의 가능성에 대한 논의가 국내외에서 여러 연구들을 통해 이루어지고 있으며, 로봇을 기반으로 긍정적인 효과를 이끌어낸 연구 결과들이 계속 보고되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 AAC 동작어 상징에 대한 교육용 로봇의 중재 가능성을 살펴보기 위해 로봇을 통한 동작어 상징 학습과 컴퓨터를 통한 동작어 상징 학습 두 가지를 교대 실시하여 자폐 범주성 장애 아동들의 동작어 상징 학습에 대한 두 매체의 효과를 비교해보는 것이다. 연구 대상은 구어 의사소통에 어려움을 보이는 학령전기 자폐 범주성 장애 아동 3명이며, 교대중재설계를 사용하여 교육용 로봇 중재와 컴퓨터 중재를 교대 실시하였다. 중재에서 사용된 동작어 상징은 총 20개로, 지식경제부 산하 ‘국민편익증진 기술개발사업(Quality of Life Technology: QoLT)'의 마이토키에 장착된 정적 그림 상징을 이용하였으며, 이는 각 10개씩 Set A와 Set B로 나뉘어졌다. 이를 통해 대상 아동 1은 Set A를 교육용 로봇으로 훈련 받았고, Set B를 컴퓨터로 훈련받았다. 반면 대상 아동 3과 아동 4는 Set A를 컴퓨터로 훈련받았고, Set B를 교육용 로봇으로 훈련받았다. 본 연구에서는 기초선 단계, 중재 단계, 일반화 단계 순서로 실험을 실시하였는데, 기초선 단계에서는 연구자가 10개의 Set A 동작어와 다른 10개의 Set B 동작어를 대상 아동에게 제시하고 의사소통 고정 4판에 있는 동작어 상징 중 제시한 동작어에 해당하는 상징을 포인팅하여 답하도록 하였다. 중재 단계의 각 회기는 평가와 훈련으로 구성되었다. 중재 단계에서의 평가는 훈련 전 기초선 단계와 동일한 방법으로 실시되었다. 중재 방법은 목표 동작어들로 구성된 이야기책을 대상 아동에게 읽어주고, 이야기에서 각 동작어가 나올 때마다 해당 동작어 상징과 구어적 지칭을 대상 아동들에게 노출시키는 것이다. 이 때 로봇 기반 AAC일 때는 동작어의 정적 상징과 함께 로봇 모션 피드백이 제시되고, 컴퓨터 기반 AAC일 때는 동작어의 정적 상징만 제시되었다. 일반화 단계는 동작어 상징 학습 효과가 개별 단어에서 이야기 문맥의 단어 이해로 일반화 되는지를 알아보기 위해 중재 전후에 실시됐다. 일반화 단계에서의 평가는 대상 아동에게 평가용 이야기책을 읽어준 후, 각 동작어가 답이 되도록 하는 이야기 내용에 대한 이해도 질문을 통해 이루어졌다. 대상 아동은 주어진 질문을 듣고 정답에 해당하는 동작어 상징을 의사소통 고정 4판에서 포인팅하여 답하였다. 모든 단계는 휴대폰으로 녹화 및 녹음되어 분석되었으며, 정반응은 1점, 오반응은 0점으로 처리하여 동작어 상징 이해 점수를 산출하였다. 본 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 연구에 참여한 대상 아동 3명 모두 교육용 로봇을 통해 동작어 상징을 훈련했을 때, 동작어 상징 이해도에서 높은 향상을 보여주었다. 컴퓨터를 통해 동작어 상징을 훈련했을 때는 대상 아동 3명 중 2명이 동작어 상징 이해도에서 높은 향상을 보여주었다. 교육용 로봇과 컴퓨터의 두 가지 중재 효과를 비교했을 때는, 대상 아동 1과 대상 아동 2에서 교육용 로봇이 컴퓨터보다 더 높은 중재 효과를 보였고, 대상 아동 3에서는 교육용 로봇과 컴퓨터가 비슷한 수준의 중재 효과를 보였다. 둘째, 연구에 참여한 대상 아동 3명 모두 교육용 로봇과 컴퓨터를 통해 동작어 상징을 훈련했을 때, 이야기 문맥에서의 동작어 상징 이해도가 향상되었다. 교육용 로봇과 컴퓨터의 두 가지 중재 효과를 비교했을 때는, 대상 아동 1과 대상 아동 3에서 교육용 로봇이 컴퓨터보다 훨씬 더 높은 문맥 일반화를 보였고, 대상 아동 2에서는 교육용 로봇과 컴퓨터가 같은 수준의 문맥 일반화를 보였다. 즉, 로봇 기반 중재가 컴퓨터 기반 중재보다 중재 단계와 일반화 단계 모두에서 전반적으로 더 높은 효과를 보였다. 특히 일반화 단계에서는 중재 단계에서보다 훨씬 더 높은 수준의 향상도를 이끌어내었다.