'Fronsend kind? Dan maakt de computer de sommen makkelijker'

De wiskundeknobbel bestaat niet, schreef ik hier onlangs: wiskunde is voor iedereen te leren. Maar een kind dat continu veel te moeilijke sommen voorgeschoteld krijgt, zal ten eerste nauwelijks bijleren, en ten tweede flink gedemotiveerd raken. Onderzoekers van de Universiteit van Tilburg legden recent de basis voor software die naar aanleiding van de gezichtsuitdrukking van een kind het niveau van de opgaven aanpast.

Een groot voordeel van het gebruik van computers op school is dat de opgaven voor elk kind individueel kunnen worden aangepast aan zijn of haar niveau, schrijven onderzoekers Van Amelsvoort, Joosten, Krahmer en Postma van de universiteit van Tilburg. In het verleden werden al programma's ontwikkeld die het niveau van de opgaven aanpasten op hoe goed het kind de voorgaande vragen beantwoord had.

Stemming van het kind
Maar, beargumenteren Van Amelsvoort en collega's, een kind dat goed presteert kan gedemotiveerd zijn, bijvoorbeeld omdat het zich verveelt bij te makkelijke opgaven. En een kind dat fouten maakt kan daar juist ook van leren, zolang het maar niet gedemotiveerd raakt. Daarom stellen de Tilburgse onderzoekers voor om het niveau van de opgaven aan te passen aan de stemming van de gebruiker.

Die stemming kan bijvoorbeeld worden afgeleid uit het non-verbale gedrag van de kinderen, zoals gezichtsuitdrukking en stemgebruik. De onderzoekers filmden 29 kinderen uit groep 4 en 29 kinderen uit groep 7 terwijl die bezig waren met het maken van opgaven. Voor beide groepen lag de helft van de opgaven net boven hun niveau, en de helft er net onder.

Het audio- en videomateriaal werd vervolgens voorgelegd aan volwassenen, met het verzoek om vast te stellen hoe moeilijk de som was voor elk kind. Op basis van de gezichtsuitdrukkingen van de kinderen waren de volwassenen goed in staat om in te schatten of de kinderen werkten aan een som boven hun niveau of onder hun niveau. Bij gemakkelijke opgaven lachten de kinderen soms, maar was verder nauwelijks een uitgesproken gezichtsuitdrukking te zien. Bij de moeilijke opgaven was significant vaker een uitgesproken gezichtsuitdrukking te zien, in het bijzonder alle uitdrukkingen behalve lachen (hoewel dat ook daar voorkwam).

Gezichtsherkenningstechnieken
Op basis van bestaande gezichtsherkenningstechnieken ontwikkelden de onderzoekers tenslotte een programma dat aan de uitdrukking van een kind kan herkennen hoe het zich voelt bij het maken van een opgave. Hiervoor gebruikten ze niet zozeer de uitdrukking van het gezicht (zoals lachen, fronsen, etcetera), maar vooral de positie van het gezicht. De kern van de gebruikte techniek lag in het aangeven van enkele ijkpunten op het gezicht, zoals de ogen, de neus en de mond. Zo kon de software bijvoorbeeld herkennen wanneer een kind schuin naar beneden staart omdat het niet het juiste antwoord weet te geven.

Met dit onderzoek hebben de wetenschappers aangetoond dat het in theorie mogelijk is om software te ontwikkelen die de moeilijkheid van opgave aanpast op basis van de stemming van de gebruiker. Immers, de gezichtsuitdrukking is inderdaad een goede bron van informatie (getuige het experiment met de volwassenen), en kan ook door een computer worden herkend. Maar er is nog wel meer onderzoek nodig, schrijven de Tilburgse wetenschappers.

Hoe zou zo'n programma moeten reageren nadat het heeft vastgesteld dat een kind ontstemd is over de opgave? Moet het niveau omlaag omdat het kind het te moeilijk vond, of is het kind verveeld en moet het niveau juist omhoog? Voorlopig is zo'n computerprogramma er dus nog niet. Gelukkig zijn docenten notoir goed in gezichtsherkenning.

^{Charlotte Vlek is verbonden aan SciencePalooza.}