휴머노이드 교육용 로봇을 이용한 이야기 중재가 자폐범주성장애 아동의 구문 표현 능력에 미치는 영향

Abstract

Children with autism spectrum disorders show delays and deficits in narrative skills, which range from length of story, grammatical complexity, story structure, use of casual relation when they are telling the story. Also, they have problems with syntactic skills like complex syntax, mean utterance of length, grammatical structures, morphological errors, and understanding of complex sentence. These days, Robot is expanded various field of industries. Many countries developed in educational and therapeutic robot for children. They are continuing to research and development by Robot projects – like IROMEC, RUBI, AURORA etc. On the previous research, it is effective in communication and interaction to children with autism spectrum disorders. But Robot and human interaction was only frequency of utterance or vocalization, eye-contact, quantity of vocabulary. it needs to in-depth analyse linguistic approach of the intervention using humanoid robot. The purpose of this study was to investigate effect on syntactic skills children with autism spectrum disorders using educational humanoid robot. Subjects are 3 children between high-functional(IQ>70) and low-functional(IQ<50) autism spectrum disorders. They are same chronological age and same grade in special education school. Experimental design was multi probe design across subjects. A period of experiment was from January to May in 2015. It was used the educational humanoid robot, called ‘IROBI-Q’. The story decoration program was loaded in Humanoid Robot. The program was developed by robot project in 2014. The robot offered visual-auditory stimulates by voice, picture, appearance, and automatic recording apparatus. The robot was increasing to interest and attentive to subjects with face motion, moving arms and head, structured and story program. Children with autism spectrum disorders selected on functions by touch-screen. The results of this research were as follows : First, story intervention using humanoid robot partially improved syntactic skills of children with autism spectrum disorders. They are increased the length of story, use of the different cohesive, but not effective in complex sentence ratio and mean morpheme in C-unit. Second, syntactic skills in narrative is generalized in other stimulating and other story assessment. Using in computer program of PPT, the assessment was twice before and after intervention. Children with autism spectrum disorders were increased length of the story, mean morpheme in C-unit, and number of different cohesive devices except for complex sentence ratio. Third, children with autism spectrum disorders assessed narrative skills using Humanoid Robot three sessions after 2 weeks at the end of the intervention, it was maintained the story length and number of different cohesive devices during sessions. so partially syntactic skills was maintained in children with autism spectrum disorders. The results are partially effective increase syntactic skills of children with autism. For this study, it is possible to increase syntactic skills intervention of them. These findings imply the feasibility of humanoid robot as a language intervention tool.;로봇은 자동차, 항공, 건설, 의료, 재해 산업 등 다양한 분야에 쓰이면서 교육 및 재활에도 활용되고 있는 추세이다. 특히, 자폐범주성장애를 대상으로 한 로봇 연구들이 활발하게 진행 중에 있다. 로봇을 자폐범주성장애 아동들에게 적용하였을 때, 아동들은 로봇에 관심을 나타내었고, 주의집중 하였으며, 의사소통이 양적으로 증가하였다(Dautenhahan & Werry, 2004; Kozima, Nakagawa, & Yasuda, 2005; Lee et al., 2012; Ricks & Colton, 2010; Stribling, Rae, & Dickerson, 2009; 김건희 외, 2009; 신윤희 외, 2011). 그러나 선행 연구들은 의사소통에서 반응성 및 빈도만 보았을 뿐, 언어적인 측면에 맞춘 심도 있는 연구가 이뤄지지 않았다. 로봇을 이용한 연구는 인간과 로봇의 상호작용을 중심으로 주로 컴퓨터공학자, 로봇공학자들에 의해 진행되었다. 로봇을 이용한 상호작용 및 의사소통에 관한 연구는 아직까지 초기단계이며, 만족할 만한 수준까지 진행되지 못하였다. 그동안 자폐범주성장애 아동들의 의사소통문제는 의미적, 화용적인 부분에 중점을 두었다. 상대적으로 구문적인 부분은 결함을 가지고 있지 않은 것으로 보았다. 자폐범주성장애 아동들에게 구문 문제가 존재하다는 연구들에서 자폐범주성장애 아동들은 다른 집단보다 짧은 구문길이(Condouris et al., 2003; Park et al., 2012)를 보였고, 복잡한 구문의 수행에서 어려움을 나타내었다(Durrleman et al., 2015; Eigsti, Bennetto, & Dadlani, 2007; Tager-Flusberg, 2000). 이야기 말하기는 구문과 밀접한 관련을 가진다. 이야기는 일화들을 통해 구성되는데, 이 때 의미적, 구문적, 화용적으로 연계하는 능력을 필요로 한다(Botting, 2002; Ford, & Thompson, 1996; Kintsch, 1988). 이야기를 적절하게 구성하기 위해서는 충분한 구문 능력을 습득하는 것이 중요하다(Bishop & Donlan, 2005). 구문 능력은 구문 길이, 구문 복잡성 등과 관련된다. 구문길이가 길어지고, 복잡한 구문을 수행할 수 있는 것은 이야기 말하기 능력과 연계될 수 있다. 이는 구문을 짜임새 있게 구성하고, 적절한 구문을 이용하여 이야기의 내용을 효과적으로 전달할 수 있기 때문이다. 자폐범주성장애 아동들은 이야기 말하기에서 이야기 길이, 구문 복잡성, 이야기 구성력, 인과 관계의 사용에 어려움을 나타내었다. 선행 연구들에서는 이야기 중재를 통해 구문 복잡성(Petersen et al., 2014; Spencer et al., 2013), 이야기 문법(Cruz de Quirós, Lara‐Alecio, Tong, & Irby, 2012; Spencer, & Slocum, 2010), 이야기 구성력(Spencer et al., 2013; Westerveld, & Gillon, 2008), 이야기의 유창성 등 이야기 능력에 영향을 주었다. 선행 연구들을 참고하였을 때, 이야기 중재를 통해 구문을 중심으로 이야기 능력을 증진시킬 수 있을 것이다. 이에 본 연구에서는 자폐범주성장애 3명을 대상으로 대상자 간 중다 간헐 기초선 설계를 적용하여 이야기 중재를 4개월 동안 실시하였다. 기존 연구와의 차이점은 다음과 같다. 첫째, 지능지수가 70 이상인 고기능 자폐범주성장애와 50 이하인 저기능 자폐범주성장애에 속하지 않는, 경도지적장애를 동반한 자폐범주성장애를 대상으로 하였다. 모두 특수학교 같은 학년의 학생들로 동일한 생활연령을 가지고 있었다. 둘째, 이야기 중재에서 휴머노이드 교육용 로봇을 적용하였다. 연구에서 사용된 로봇은 휴머노이드 교육용 로봇인 IROBI-Q였다. 로봇에 이야기 프로그램을 탑재하여 구조적이고 반복적인 패턴으로 이야기 중재를 진행하였다. 로봇은 아동들에게 시청각 자극 및 녹음 기능을 제공하였다. 아동들은 터치스크린 방식을 이용하여 화면 기능들을 선택하였다. 로봇은 아동들에게 시각적으로 그림을 보여주고, 화면 위에 로봇의 얼굴이 나타나 얼굴모습의 변화 및 입모양을 움직이면서 아동들에게 이야기를 들려주었다. 아동들이 이야기 할 때 자동으로 녹음을 하여 이야기를 다 한 후, 아동들이 자신이 한 이야기를 다시 들어볼 수 있도록 구성되었다. 로봇에 탑재된 이야기 중재 프로그램은 한 장면씩 이야기 듣기→ 순서대로 이야기 맞추기→ 전체 이야기 듣기→ 이야기 다시 말하기→ 문제 풀기의 순서로 진행되었다. 연구에서는 평균 이야기 길이, 평균 구문 길이, 복문의 비율, 다른 결속표지의 수를 이야기 중재의 종속변인으로 보았다. 구문 표현 능력과 관련된 종속변인들은 매 회기마다 아동들이 말하는 이야기 말하기를 녹음하여 전사한 것을 토대로 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 자폐범주성장애 아동들은 휴머노이드 교육용 로봇을 이용한 이야기 중재를 통해 구문 표현 능력이 향상되었다. 자폐범주성장애 아동들은 이야기 길이에 해당하는 C-unit 수, 구문 복잡성과 관련된 다른 결속표지의 수가 향상되었다. 그러나 평균구문길이에 해당하는 의사소통단위 당 평균형태소길이, 전체 문장에 대한 복문의 비율은 향상되지 않았다. 둘째, 자폐범주성장애 아동들은 휴머노이드 교육용 로봇을 이용한 이야기 중재를 통해 PC를 이용한 이야기 말하기에서 일반화가 일어났다. 중재 전과 중재 후 PC를 이용하여 이야기 평가를 실시하였다. 이야기 평가는 중재보다 이야기 길이가 긴 이야기로, 과제 및 자극 매체에 변화를 주었다. 대상 아동들의 이야기 길이, 평균 구문 길이, 다른 결속표지의 수가 중재 전보다 중재 후에 증가하여 이야기 말하기에서 일반화된 능력이 나타났다. 셋째, 자폐범주성장애 아동들은 휴머노이드 교육용 로봇을 이용한 이야기 중재 종료 이후 2주간의 휴지기를 가진 뒤 3회기에 걸친 평가를 실시하였다. 3회기 동안 대상 아동들 모두 구문 표현 능력이 유지되어 나타났다. 결과적으로 휴머노이드 교육용 로봇을 이용한 이야기 중재를 통해 자폐범주성장애 아동의 이야기 말하기에서 이야기 길이 및 구문 복잡성과 관련된 다른 결속표지의 수를 증진시킬 수 있었고, 구문 능력이 유지 되었으며, 구문 표현 능력에 일반화가 일어났다. 로봇을 이용하여 자폐범주성장애 아동의 이야기 말하기에서 부분적이지만 긍정적인 영향이 있었다는 것은 향후 연구를 위한 지표가 될 것이다. 그러나 상황 맥락, 다양한 변수, 초언어적인 요인들 때문에 로봇은 대화에 한계가 있다. 언어치료 분야에서 로봇은 아직 초기 단계인 만큼 연구가 계속 진행되어야 할 것이며, 첨단 기술을 활용한 언어치료 교육용 도구로서 가능성을 모색해야 할 것이다.