Особливості розробки програмного забезпечення для дітей з аутизмом

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Київський університет імені Бориса Грінченка

Кафедра теорії та історії педагогіки

Особливості розробки програмного забезпечення для дітей з аутизмом

Корня П.В., аспірант

м. Київ



Анотація

Статтю присвячено особливостям розробки програмного забезпечення для дітей з аутизмом на прикладі ігрових додатків.

Мета статті - розглянути особливості розроблення програмного забезпечення для дітей з аутизмом на прикладі ігрових додатків та запропонувати власну методологію розробки програмного забезпечення для дітей з аутизмом. Було використано такі методи дослідження, як аналіз, що використовувався для аналізу наукових джерел, класифікацію, якою послуговувалися для класифікації основних технологій, синтез, що використовувався для узагальнення висновків вчених та власних результатів дослідження, графічні методи, що їх було використано для унаочнення інформації. Обґрунтовано актуальність та доцільність розробки програмного забезпечення для дітей з РАС з метою розвитку їхніх навичок соціальної взаємодії. Визначено сутність поняття «ігровий додаток» та розглянуто основні його особливості. Досліджено технологічні та нетехнологічні види «Серйозних ігор». Розглянуто особливості використання додатків з тактильними та графічними інтерфейсами. Досліджено як зарубіжний, так і вітчизняний досвід створення ігрових додатків для корекційної роботи з дітьми.

Проаналізовано різні види ігрових додатків для дітей з аутизмом та можливості їх використання для розвитку навичок соціальної взаємодії. Визначено переваги та недоліки додатків з графічним та тактильним інтерфейсами користувача. До переваг віднесено можливість дитини розвиватися у грі; врахування особливостей психофізичного розвитку дітей з РАС.

Зроблено висновок про необхідність створення програмного забезпечення для ігрових додатків, у яких графічний інтерфейс користувача додано до традиційної некомп'ютерної терапії як форму візуального зворотного зв'язку. Запропоновано методологію створення програмного забезпечення для дітей з розладами аутистичного спектру. Методологія містить чотири етапи, на кожному з яких послідовно розв'язуються відповідні завдання. На першому етапі визначаються цільові користувачі; другий присвячено аналізу інноваційних підходів, які будуть включені в прототип; на третьому етапі створюється дизайн прототипу; на четвертому етапі відбувається оцінювання, що складається із евристичної оцінки, користувацького тесту, а також інтерв'ювання вчителів та батьків.

Ключові слова: розлади аутистичного спектру, програмне забезпечення, ігрові додатки, тактильний інтерфейс користувача, графічний інтерфейс користувача.



Abstract

Features of software development for children with autism

Kornya P.V., PhD student of the department of theory and history of pedagogy, Borys Grinchenko Kyiv University

The article is devoted to the features of software development for children with autism using game applications as an example.

The purpose of the article is to consider the specifics of developing software for children with autism using the example of game applications and to propose an own methodology for developing software for children with autism. Such research methods were used as analysis, which was used to analyze scientific sources, classification, which was used to classify the main technologies, synthesis, which was used to summarize the conclusions of scientists and own research results, graphic methods, which were used to visualize information.

The relevance and expediency of developing software for children with ASD in order to develop their social interaction skills is justified. The essence of the concept of "game application" is defined and its main features are considered. Technological and non-technological types of "Serious games" were studied. Features of using applications with tactile and graphic interfaces are considered. Both foreign and domestic experience of creating game applications for correctional work with children was studied. Different types of game applications for children with autism and the possibilities of their use for the development of social interaction skills are analyzed. The advantages and disadvantages of applications with graphical and tactile user interfaces are determined.

The advantages include the child's ability to develop in the game; taking into account the peculiarities of the psychophysical development of children with ASD. It is concluded that there is a need to create software for gaming applications in which a graphical user interface is added to traditional non-computer therapy as a form of visual feedback. A methodology for creating software for children with autism spectrum disorders is proposed. The methodology includes four stages, at each of which corresponding tasks are solved sequentially. At the first stage, target users are defined; the second is devoted to the analysis of innovative approaches that will be included in the prototype; at the third stage, a prototype design is created; at the fourth stage, there is an evaluation consisting of a heuristic evaluation, a user test, as well as interviews with teachers and parents.

Keywords: autism spectrum disorders, software, gaming applications, tactile user interface, graphical user interface.



Постановка проблеми

Актуальність дослідження полягає в тому, що кількість дітей з розладами аутистичного спектру (РАС) в Україні і світі продовжує зростати [1], що нагадує нам про потреби цієї категорії дітей. У більшості випадків ознаки аутизму зберігаються протягом усього життя; однак люди, уражені розладом, можуть покращити свій стан [2]. Попри певний прогрес у ранній діагностиці РАС та технологічних втручаннях, спрямованих на корекцію розладу, результати цих методів все ще незадовільні. На жаль, не всі доступні види терапії продемонстрували емпіричні докази ефективності, але продовжують використовуватися. Таким чином, важливо покладатися на різні засоби, які можуть сприяти соціальній інтеграції тих, хто має зазначені особливі потреби. Серед сучасних засобів із доведеною ефективністю варто відзначити використання програмного забезпечення для терапевтичного супроводу [3].

Діти з особливими освітніми потребами все частіше використовують технологічні пристрої для виконання завдань і діяльності. У зв'язку з цим кілька дослідницьких робіт пов'язані з розробкою та оцінкою програмного забезпечення для технологічних пристроїв, як-от смартфони, планшети та ін. щоб допомогти розвитку навичок соціальної взаємодії у цієї групи дітей. Діти з РАС зазвичай мають обмеження в адаптивній поведінці, що породжує особливі освітні потреби. Використовуючи додаток, дитина стикається з ситуаціями, які стимулюють її взаємодіяти з власним оточенням. Ретельна розробка програмного забезпечення дуже важлива для досягнення цієї мети.

Ігри широко застосовуються у навчанні з підкріпленням. Цей підхід до навчання став дуже популярним в останні роки [4, p. 83-84]. Однак використання лише базових алгоритмів навчання з підкріпленням не завжди достатньо для високорівневого ігрового процесу. Дослідження в галузі навчання з підкріпленням набирають величезних обертів переважно завдяки Google Deepmind [5]. Особливості Google Deepmind полягають у підході, який DeepMind називає глибинним навчанням із підкріпленням DeepMind представив систему штучного інтелекта, яка здатна навчитися грати в класичні ігри 70-80-х років. Дизайн системи навчання для ігрових додатків Google Deepmind показує, як Deep Learning можна використовувати в поєднанні з існуючими методами Reinforcement Learning (RL) [6; 7).

Термін «Серйозні ігри» (SG, від англійської - Serious Games) вперше ввів К. Абт у 1970 році. Він розробив ігри для покращення освіти як у класі, так і позакласної. Відтоді Serious Games було переосмислено, і тепер ця назва охоплює будь-які ігри, які використовуються для дидактичних цілей в освіті, охороні здоров'я, професійному навчанні, військовій справі тощо. Більш пізні дослідження Serious Games стосуються виключно комп'ютерних ігор (тобто відеоігор), які демонструють іншу мету, окрім простої розваги, як, наприклад, дослідження С. Енгенфельд-Нільсон [8]. У нашому дослідженні ми йдемо за С. Енгенфельд-Нільсон, оскільки нас цікавлять виключно ігрові додатки.

Мета статті. Метою статті є розглянути особливості розроблення програмного забезпечення для дітей з аутизмом на прикладі ігрових додатків та запропонувати власну методологію розробки програмного забезпечення для дітей з аутизмом

Методологія та методи дослідження. Аналіз використовувався для аналізу наукових джерел, класифікацією послуговувалися для класифікації основних технологій, синтез використовувався для узагальнення висновків вчених та наших власних результатів дослідження, графічні методи використано для унаочнення інформації.



Результати дослідження

В останній час поняття «ігровий додаток» асоціюється переважно із ігровими застосунками на смартфонах [9], проте насправді значення цього поняття є ширшим, так, під ним розуміється, по-перше, клас відносно невеликих програм, які доповнюють і розширяють можливості основного застосунку, а, по-друге, у ще ширшому розумінні - поняття «додаток» використовується на позначення прикладних програм. Саме останнє значення будемо далі використовувати. Такі додатки, як зазначають вітчизняні дослідники, можуть розроблятися не лише для систем Android, але й Windows, Linux, iOS, XboxOne, Xbox360, Samsung TV і таке інше [10]. Так, Г. Безугла, Є. Губаренко та Є. Бондар пропонують ігровий додаток, який можна використовувати в системах навчання в середовищі ОС Windows чи MacOS на ПК, операційної системі IOS та Android [11]. Щодо власне мобільних пристроїв, то хоча iPhone та iPad спочатку отримували більше уваги, тепер існує багато мобільних пристроїв, що використовують ОС iOS, Android і Windows. Ці технології часто мобільніші та дешевші, ніж традиційні, і забезпечують доступ до широкого спектру додатків для звичайного смартфона.

Ігрові додатки з тактильним інтерфейсом користувача (ТІК, ще називають дотиковим інтерфейсом чи ДІК, від англійської Tangible User Interface або TUI), коли вони використовуються як стиль ігрової взаємодії, виявилися корисними для навчання дітей з особливими потребами [12, р. 192]. ТІК використовує переваги людської здатності маніпулювати фізичними об'єктами та дозволяє користувачам створювати зв'язок між фізичним і віртуальним світами. Отже, дітям, як правило, легше взаємодіяти з тактильним інтерфейсом користувача, порівняно з графічним інтерфейсом користувача [12, р. 193] (ГІК від англійської Graphical User Interface або GUI).

Використання додатків із ТІК сприяє створенню когнітивно стимулюючої та інтерактивної гри.

Вище було зазначено, що ігрові додатки - це не обов'язково застосунки для смартфонів. Але дидактичні ігрові додатки як частина Serious Games обов'язково є відеоіграми. У той самий час, вони часто спираються на нетехнологічні Serious Games, призначені для дітей з особливими потребами.

Тому доцільно розглянути ці нетехнологічні Serious Games, які стали основою пізніше для розробки великої кількості додатків. Зокрема, вони важливі тим, що використовують концепцію ігрової терапії.

Ігрова терапія - це вид професійної терапії, який зазвичай використовується для дітей із розладами розвитку, такими як РАС та інші ООП. Ця технологія дозволяє дітям вдосконалювати свої соціальні та комунікативні навички, оскільки дозволяє їм грати по-своєму.

Популярним інструментом для ігрової терапії є будівельні блоки LEGO®. Дослідження зарубіжних вчених показали переваги цих іграшок у покращенні соціальних навичок. Наприклад, Д. Легофф використовував гру LEGO® у груповій і в індивідуальній терапії для покращення соціальних навичок дітей з РАС. Він також продемонстрував довгострокові переваги цієї методики за допомогою тривалого експериментального дослідження, яке показало, що «групи, які займалися за LEGO® досягли вдвічі більших успіхів, ніж контрольна група за шкалою VABS-SD (Шкали адаптивної поведінки Вайнленда - домен соціалізації)». На основі цього дослідження було видано науково-обґрунтований посібник для професіоналів, які працюють з дітьми з аутизмом та пов'язаними з ним захворюваннями [13].

Технологічні Serious Games для особливих потреб. Завдяки використанню ігрових додатків, що навчають дітей з аутизмом, спілкування більше не є віддаленою можливістю для цих дітей. Для розробників ігрових додатків, покликаних супроводжувати навчання дитини з аутизмом, важливо враховувати і застосовувати принципи доступності і зручності користування веб-контентом, викладені у ряді стандартів, наприклад, стандарті ISO/IEC40500:2012, який був запропонований World Wide Web Consortium (W3C) (ISO 2018). Врахування принципів універсального дизайну для навчання (Universal Design for Learning, UDL) доцільно при додатковій візуалізації навчального контенту [14].

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналіз наукових джерел демонструє позитивні результати у використанні комп'ютерних технологій для дітей з ООП [14]. Зокрема, дослідники розробили численні SG, спрямовані на покращення соціальних і комунікативних навичок дітей з РАС [2; 15; 16]. Програми ComFiM [15] і Open Autism Software [2] є прикладами спільних ігор, спрямованих на заохочення позитивної соціальної взаємодії між дітьми з РАС за допомогою планшета з сенсорним екраном. Подібним чином GameBook [16, p. 334] - це інтерактивний мобільний додаток, який спрямований на вдосконалення соціальних і когнітивних навичок, одночасно сприяючи мотивації та уяві. Також у вітчизняній терапії популярна програмна система Rainman, яка являє собою набір навчально-ігрових модулів, кожен з яких сприяє розвитку дітей з РАС у певних напрямках. Модуль «Порахуй картинки» (Count the Pictures) розроблено для тренування уваги та розвитку в дитини навичок рахування, він представляє собою ігровий додаток, сутність якого полягає у підрахунку картинок, які співпадають з показаним зразком [17].

Розвиток навичок взаємодії припускає, насамперед, розвиток комунікаційних навичок, для чого в останні роки випускаються спеціалізовані ігрові додатки. Д. МакНатон описує такі додатки для iPad [18]. О. Грінзспан описує додаток, для взаємодії дитини з аутизмом та мобільного пристрою або комп'ютера [19, p. 489]. Цей додаток спрямований на специфічні соціальні та комунікативні розлади. Б. Замфір наводить переваги програмного додатка iPrompts®, який надає дітям з аутизмом візуальну підтримку [20].

Найбільш популярними для розвитку навичок соціальної взаємодії онлайн-додатками Apps є SceneSpeak, у якому створюються інтерактивні дисплеї й історії із голосами і текстами, доданими до оповідань і додаток «Мова з Міло», який дітям допомагає розвинути навички комунікації шляхом створення інтерактивного журналу історій. Інтеграція гри із мистецтвом пропонується у додатку LeFCA для учнів з РАС, який пропонується застосовувати у комбінації із мультимедійними засобами. А. Арато доводить ефективність додатка із застосуванням азбуки Морзе для ПК і для планшетів [21, р. 313]. Г. Сампат пропонує додаток для розвитку соціальних навичок учнів з аутизмом AutVisComm, що працює на смартфонах і планшетах [22].

Дослідниками було також доведено, що можна розробити Serious Games за допомогою партисипативних технологій навчання [14; 23). У педагогіці для партисипації є важливим позитивний емоційний настрій, чинником якого стає постановка мети. Ця постановка схожа на мотивацію, але більш чітка та усвідомлена. До параметрів ефективності постановки мети відносять виклик, чіткість, зворотній зв'язок, зусилля і складність завдання. У вітчизняній педагогіці партисипативний підхід розглядають переважно як залучення до співтворчості.

Б. Боссавіт і С. Парсонс, які використовували партисипативний підхід для створення ігрових додатків та застосування їх при навчанні дітей-аутистів, представили результати свого дослідження, згідно якому у підлітків-аутистів, завдяки використанню таких додатків, покращилася академічна успішність з географії [14, p. 1297]. С. Флетчер-Ватсон розробив додаток для iPad для дітей дошкільного віку з РАС, де діти співпрацювали в процесі проектування [23, р. 1 - 14].

Дослідження Б. Абірачед, Е. Картер, Д. Стурм продемонстрували вплив аватарів і віртуальних персонажів на дітей з РАС [24; 25; 26]. Ігрові додатки LIFEisGAME (розроблений Б. Абірачед) [24] та emot-iCan (розроблений Д. Стурм) [25] - це ігри, які допомагають дітям розпізнавати та виражати емоції за допомогою міміки. Крім того, Е. Картер довела взаємодію між цими дітьми та аватарами [26]. Результати довели, що коли використовуються аватари з перебільшеними рухами обличчя, відбувається покращення невербальної соціальної поведінки досліджуваних дітей.

Виклад основного матеріал

Хоча більшість відеоігор є цифровими, ігрові додатки із ТІК пропонують цікавий спосіб поєднання фізичного та віртуального світів. Вітчизняні вчені пропонують інтерактивні технології, як-от: комп'ютерна ігротерапія, віртуальна реальність, роботосистеми [27]. Зарубіжні дослідники за допомогою своїх експериментів продемонстрували, що система на основі ТІК пропонує кращу простоту використання порівняно з системами на основі миші. З точки зору ефективності навчання, системи на основі ТІК демонструють кращі результати порівняно з сенсорними системами (36, р. 152). Крім того, ігрові додатки із ТІК із вбудованою цифровою системою продемонстрували соціальні переваги, які є перспективними в спеціальній освіті [3, р. 249].

Іграшки на основі блоків використовувалися як навчальні інструменти, націлені на різні типи навичок. О. Цукерман представив ігровий додаток із використанням Flow Blocks, тобто набором компонентів, які зазвичай діти, що розвиваються, використовують для побудови причинно-наслідкових систем [37]. В. Фарр представив ігровий додаток із застосуванням Topobo, конструктора з програмованим рухом пластикових блоків [3, р. 238]. Ігровий додаток використовувався при роботі з дітьми-аутистами для вдосконалення їхніх соціальних навичок. Результати цих та інших досліджень свідчать про те, що ігрові додатки, які представляють собою іграшки з вбудованою цифровою технологією можуть призвести до покращення навичок соціальної взаємодії із однолітками.

Людиноподібні роботи є ще одним прикладом ігрових додатків із ТІК, які використовуються під час терапії та спеціальної освіти для дітей з РАС. Прикладом такого додатка є проект ROBOSKIN, заснований на тактильному зворотному зв'язку. У вітчизняній спеціальній педагогіці велику увагу приділяють саме робототехніці в системі реабілітації пацієнтів із РАС [27]. Український вчений Т. Волошин створив власну робото терапію та довів ефективність її використання у дітей з РАС. Він сконструював робота «Кінетрон», розробив до нього програмне забезпечення і логістику використання за певними сценаріями. Дослідником доведено, що під час занять із «Кінетроном» у дитини покращуються концентрація уваги, її кооперація і рухові характеристики, зменшуються прояви агресивності і деструктивності та у цілому заохочується соціальна взаємодія із однолітками [27, р. 101].

Тож у дослідженнях зазначається, що для подолання проблем соціальної взаємодії останні роки почали використовувати роботів, що дозволить учням із РАС, пізнавати соціальні навички поведінки і взаємодіяти у веселому і безпечному середовищі. Дослідження виявили, що учні із РАС почали більше спілкувалися не тільки з однолітками, але й з дорослими, саме в момент гри з роботом [28]. Дж. Лі та ін. зазначають, що роботи з обличчями сприяють роботі над соціальними навичками взаємодії та мімікою у дітей з РАС [29].

У рамках Robots4Autism було створено робота для дітей з РАС на ім'я Міло, який навчає дітей розпізнавати та виявляти емоції, спілкуватись і подає приклади звичної соціальної поведінки. Онлайн-додаток Apps «Мова з Міло» допомагає дітям розвинути навички комунікації шляхом створення інтерактивного журналу історій. Інший робот на ім'я Бадді, використовує ігри з дітьми з аутизмом саме для навчання соціальній взаємодії з однолітками. Розробники вважають, що така навчальна взаємодія із роботом допомагає мотивувати дітей із РАС на досягнення мети [21]. Роботи - ефективний інструмент розвитку соціальних навичок для учнів з РАС, переважно у вигляді гри, тож соціальні роботи - корисний інструмент для навчання соціальних імітацій для учнів з РАС. Робот може допомогти адаптувати дитину до навколишнього середовища та розширити існуючі у неї ліміти. Також він має подвійну перевагу, оскільки може виконувати повторювані рухи нескінченно, не асоціюючись у дитини з учителем, а будучи другом. Діти звикають до різних форм роботів через телебачення та іграшки, ставляться до них так, як не можуть ставитись до людей. Це дозволяє створити рівень довіри, достатній для співпраці між роботом та дитиною. Робот - не самостійний вчитель, а друг і компаньйон і виконує роль навчального агента.

В Україні розроблено та апробовано кілька ігрових додатків, які застосовуються в комп'ютерній ігровій терапії за методом професора В. Козявкіна. Це, зокрема, кистьовий маніпулятор, для якого розроблено два спеціалізовані ігрові додатки: «Бджілка» і «Козаки» [27, р. 103].

У дослідженні А. Блум-Дімайя, яке було проведено в межах індивідуальної поведінкової терапії, пацієнтів із аутизмом навчали маніпулювати ігровим контролером на PlayStation 2 у грі Guitar Hero («Герой-гітарист»). Точність виконання завдань значно зросла після тренінгу та склала 70% [35].

Недорогими та комерційно доступними є Xbox Kinect, танцювальний килимок (Dance Mat), Nintendo. Наприклад, заняття на Dance Mat мають на меті не лише покращення рухових характеристик, а й впливають на когнітивні здібності. Сенсор Kinect - новітній ігровий контролер, розроблений Microsoft, що використовується в ігрових приставках Xbox 360. Розроблені вітчизняними вченими ігрові додатки до нього «Володар м'ячів», «Транспорт-1», «Транспорт-2», «Світ тварин», «Яблуневий сад» керуються рухами руки [27 р. 104].

Тож Serious Games виявилися мотивуючим освітнім методом, що застосовувався при розробці ігрових додатків для терапії дітей із аутизмом [30]. Але у ігрових додатках із суто графічним інтерфейсом (ГІК) не вистачало взаємодії з фізичними об'єктами, тоді як додатки із ТІК виявилися більш привабливими та покращили спільну гру [12].

Однією з найбільших проблем при розробці ігрових додатків для дітей з РАС є вирішення проблем соціальної взаємодії та спілкування із однолітками. Існують різні відомі стратегії, які використовуються для покращення навичок соціальної взаємодії з однолітками під час терапевтичних вправ для дітей з РАС. Деякі діти з РАС краще реагують на візуальні інструкції, ніж на вербальні. Крім того, однією з найуспішніших стратегій покращення соціальної взаємодії з однолітками під час вправ є використання візуального зворотного зв'язку.

Тож існує багато додатків, і онлайн, і мобільних, тому залишається актуальним питання вибору оптимального додатку для конкретної дитини із РАС. Одним із способів отримання обґрунтованого уявлення доступних додатків є вивчення веб-ресурсів, що оглядають застосунки для дітей з аутизмом. Так, технологія дослідження аутизму розвитку DART (від англійської Development Autism Research Technology) пропонує близько 100 програм та має власну п'ятибальну шкалу оцінювання. DART пропонує також «колесо додатків», що дозволяє вибрати потрібний для дітей з аутизмом. С. Флетчер-Ватсон наводить у своєму дослідженні кращі додатки для здобуття навичок соціальної взаємодії з однолітками [31]. У класифікації М. Коппіна серед інших додатків конкретно для соціальних навичок називаються такий, як Apps for Students with Autism Spectrum Disorders v.4 [32]. М. Коппін зазначив, що необхідно врахувати, що всі діти розвиваються по-різному і вибір додатку має ґрунтуватися на унікальних навчальних потребах учня. Його список у вигляді кола є зразком додатків, але не повним переліком. У курсі SMART-ASD також пропонуються приклади і порівняння деяких відомих додатків розвитку навичок соціальної взаємодії. Е. Сейлерс надає список та опис програмних додатків для платформи Apple, де вказує перелік кращих, на його думку, додатків для розвитку соціальних навичок дітей з особливими потребами [33].

Результати аналізу досліджень дозволяють зробити висновок, що найбільш перспективними ігровими додатками для розвитку навичок соціальної взаємодії дітей з аутизмом є ігрові додатки із тактильними інтерфейсами користувача (ТІК), у першу чергу, із застосуванням робототехніки. Такі технології дозволяють створювати середовища, де діти з аутизмом можуть розвивати соціальні навички в комфортному середовищі. Серед ігрових додатків із графічним інтерфейсом (ГІК) важливою є взаємодія із аватарами, розробленими для відтворення різних соціальних ситуацій, і можливість розвиватися у грі у віртуальній чи доповненій реальності.

програмний ігровий соціальний взаємодія дитина аутизм

Обговорення

Як можна побачити із аналізу наявного програмного забезпечення, переважно воно створено закордонними дослідниками, а власне українських розробок небагато. Окрім того, ігровим додаткам для дітей з РАС, заснованих на графічному інтерфейсі, бракує інтерактивної складової ігрових додатків, заснованих на поєднанні ГІК і ТІК. А традиційним нетехнологічним методам терапії із використанням матеріальних об'єктів (наприклад, терапії за допомогою LEGO®), бракує візуального зворотного зв'язку, на який часто реагують діти з РАС. Це актуалізує подальший розвиток ігрових додатків, у яких ГІК додано до традиційної некомп'ютерної терапії як форму візуального зворотного зв'язку. Особливі потреби дітей з РАС диктують необхідність адаптувати зарубіжне програмне забезпечення до місцевого контексту України або ж активніше створювати своє.

Доцільно при цьому спиратися на методологію розробки інтерактивного програмного забезпечення для створення корисних додатків, що справді відповідає потребам користувачів Дж. Гарретта [34], який пропонує чотири етапи для керівництва розробкою програмного забезпечення. Цей метод відрізняється від подібних і, зокрема, Design Thinking (дизайну мислення) тим, що робота на кожному з етапів має змістовні відмінності. Зокрема, етапи емпатії та фокусування, що мають місце у Design Thinking, об'єднані в один етап, що має відповідні узагальнюючі результати. Але основна відмінність полягає у змісті етапі оцінювання, бо інструменти оцінки, що використано в методології, створеної по типу Дж. Гарретта, є різноманітнішими, ніж ті, що містяться у Design Thinking. Адаптація цієї методології для розробки програмного забезпечення для дітей з аутизмом наведена в таблиці 1.

Таблиця 1

Методологія розробки програмного забезпечення для дітей з аутизмом

Етап	Запитання, що ставляться або завдання, які треба розв'язати	Методи	Результати етапу
1. Визначення цільових користувачів	Які потреби користувача? Як ми можемо змінити ситуацію? Що ми будемо розвивати?	- консультації із зацікавленими сторонами (вчителями, батьками, психологом, логопедом); - вивчення літератури по темі; - польова робота з дітьми, які мають РАС	- відомості про користувачів (профілі, контекст, навички, потреби). - технічне завдання (опис проблеми, пропозиції, вимоги). - можливості (напрямок дизайну, перші ідеї).
2. Аналіз	Виявлення основної проблеми, яку необхідно розв'язати	Мозковий штурм Розкадровки, які використовуються для пояснення того, як система має працювати в реальному сценарії.	Дослідження та вдосконалення ідей, а також відбір більш здійсненних.
3. Дизайн	Створення візуальної комунікації	Розробка попередніх інтерфейсів, пов'язаних зі сценаріями використання. Розроблені інтерфейси є засобами, які відтворюють реальну поведінку дітей з РАС.	- Концепції; - Демонстратори, альфа- та бета-прототипи (каркаси); - Багата інформація про досвід.
4. Оцінювання	Тестування та оцінка прототипів з користувачами, щоб переконатися, що вони відповідають їхнім потребам. З'ясувати, чи може продукт або послуга успішно використовуватися більшою групою.	3 етапи оцінки	Вдосконалення програмного забезпечення
4.1 Евристична оцінка	Виявлення потенційних проблем зручності використання	Аналіз проблем у прототипах	Вдосконалення програмного забезпечення
4.2 Користувацький тест	Виявлення потенційних проблем зручності використання	Спостереженні та аналізі того, як діти з РАС взаємодіють з прототипом додатку в мультисенсорному пристрої. Користувацький тест проходив в одній з аудиторій школи, щоб сценарій використання був максимально реальним.	Створення максимально реального сценарію використання
4.3 Інтерв'ю вчителів та батьків	Відповіді на питання, пов'язані з навчанням дітей з РАС та відповіді на питання, пов'язані з їхньою оцінкою запропонованого програмного забезпечення.	Опитування	Створення програмного забезпечення

На першому етапі визначаються цільові користувачі та вимоги до майбутнього програмного забезпечення. У першу чергу, слід визначити, які саме розлади аутистичного спектру будуть коректуватися.

Другий етап проекту складатиметься з мозкових штурмів, під час яких члени команди дизайнерів і зацікавлені сторони збиратимуться разом, щоб творчо створити та дослідити інноваційні підходи, які будуть включені в прототип. Під час цих занять створюються розкадровки, які використовувалися для пояснення того, як система має працювати в реальному сценарії.

На третьому етапі розробляються сценарії, що відтворюють реальну поведінку дітей з РАС. Перші прототипи створюються на папері і після схвалення вчителями, які працюють з дітьми-аутистами, створюються цифрові прототипи (каркаси).

Четвертий етап тестує та оцінює прототипи з користувачами, щоб переконатися, що вони відповідають їхнім потребам. З'ясовується, чи може програмне забезпечення успішно використовуватися більшою групою. У той самий час продукт вдосконалюється.

Процес оцінювання варто поділити на три субетапи:

1) евристична оцінка здійснюється вченими для виявлення потенційних проблем зручності використання.

2) користувацький тест також дозволяє виявити проблеми зручності використання, і ґрунтується на спостереженні та аналізі того, як група з трьох дітей з РАС взаємодіє з прототипом додатку в мультисенсорному пристрої. Сценарій використання має бути максимально реальним (наприклад, проводитися в школі).

3) опитування батьків та вчителів, які працюють з дітьми-аутистами. Варто розробити відкриті питання, пов'язані з навчанням дітей з РАС, а також питання, пов'язані з їхньою оцінкою запропонованого програмного забезпечення.

Приклади питань першої групи:

- Як відбувається інтеграція між дітьми-аутистами?

- Які методи використовуються, щоб змусити дітей з аутизмом покращити їхню інтеграцію з іншими людьми?

- Як діти-аутисти засвоюють значення міміки?

Питання другої групи (пов'язані з програмним забезпеченням) залежать від додатку, що створюється, і можуть бути, наприклад, такими:

- Чи вважаєте ви прототип ефективним?

- Як ви думаєте, діти таким чином добре засвоять міміку та розпізнають її на інших людях, покращуючи інтеграцію?

- Чи відповідні елементи показують правильну чи неправильну відповідь? Якщо ні, які зміни ви б зробили?

- Чи схвалюєте ви підхід, коли діти вибирають лише з трьох варіантів, а не більше?

- Як ви вважаєте, яка сума балів за рівнем має показати найкращий результат?

Етап оцінювання дуже важливий для покращення програмного забезпечення, оскільки всі проблеми, виявлені оцінювачами та експертами, можуть бути виправлені в остаточній версії програми.

Висновки

Результати аналізу досліджень дозволяють зробити висновок, що ігрові додатки із тактильними інтерфейсами користувача є найбільш перспективними ігровими додатками, які сприяють розвитку навичок соціальної взаємодії дітей з РАС. Технології із застосуванням робототехніки дозволяють створювати середовища, де діти з аутизмом можуть розвивати соціальні навички в комфортному середовищі. Серед ігрових додатків із графічним інтерфейсом (ГІК) важливою є взаємодія із аватарами, розробленими для відтворення різних соціальних ситуацій, і можливість розвиватися у грі. Найбільшими перевагами будь-яких ігрових додатків, призначених для дітей із аутизмом вважаємо врахування особливостей психофізичного розвитку таких дітей.

Було визначено, що ігровим додаткам для дітей з РАС, заснованих на графічному інтерфейсі, бракує інтерактивної складової ігрових додатків, заснованих на поєднанні ГІК і ТІК. Окрім того, традиційним нетехнологічним методам терапії із використанням матеріальних об'єктів (наприклад, терапії за допомогою LEGO®), бракує візуального зворотного зв'язку, на який часто реагують діти з РАС. Це актуалізує подальший розвиток ігрових додатків, у яких ГІК додано до традиційної некомп'ютерної терапії як форму візуального зворотного зв'язку.

Методологія створення програмного забезпечення для дітей з аутизмом, описана в цій роботі, спрямована на розробку програмного забезпечення для покращення соціальних навичок за допомогою додатків, у яких ГІК додано до традиційної некомп'ютерної терапії як форму візуального зворотного зв'язку. Розробка програмного забезпечення припускає співпрацю людей, причетних до навчання дітей з РАС та самих дітей. Участь користувачів, батьків та вчителів є надзвичайно важливою для розробки цього програмного забезпечення.

Розробка програмного забезпечення складається з чотирьох етапів:

1) визначення цільових користувачів та вимог до майбутнього програмного забезпечення;

2) дизайн прототипу;

3) аналіз та розробка сценаріїв, що відтворюють реальну поведінку дітей з РАС, створення цифрових прототипів;

4) оцінювання, під час якого всі проблеми, виявлені оцінювачами та експертами, можуть бути виправлені в остаточній версії програми.

Перспективи подальших досліджень вбачаються в експериментальній перевірці програмного забезпечення для дітей з аутизмом.



Література

1. Михайлов Б., Водка М., Вашкіте І., Алієва Т. Застосування терапії з використанням тварин у дітей із розладами аутистичного спектру / Б. Михайлов, М. Водка, І. Вашкіте, Т. Алієва // Психіатрія, неврологія та медична психологія - 2016. - №3, 1(5). - С. 107-112.

2. Hourcade J. Evaluation of tablet apps to encourage social interaction in children with autism spectrum disorders. Proc. of the SIGCHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. ACM, 2013.

3. Farr W. Social benefits of a tangible user interface for children with Autistic Spectrum Condition. Autism OnlineFirst. 2010. No 14 (3). P. 237-252.

4. Єгошина Г.А., Вороний С.М., Овдєйчук А.А. Проектування системи навчання для ігрових додатків / Г.А. Єгошина, С.М. Вороний, А.А. Овдєйчук // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. - 2020. - №2. - С. 82-90.

5. Kordik P. Reinforcement Learning: Artificial Intelligence in Game Playing.

6. Mnih V., Silver D., Kavukcuoglu K. Playing Atari with Deep Reinforcement Learning.

7. Debidatta D., Anirudh V. Playing Games with Deep Reinforcement Learning.

8. Egenfeldt-Nielsen S. Serious Games - When Entertainment is not Enough. Understanding video games: The essential introduction NY: Routledge, 2009. P. Рр. 205 - 222.

9. Бондаренко В. Мобільні застосунки як засіб комунікації в суспільстві знань: освітній аспект / В. Бондаренко // Наукові праці Національної бібліотеки України ім. В.І. Вернадського. - 2017. - №48. - С. 576-590.

10. Волошин Д., Грабар О. Розробка ігрового додатку під операційну систему android на Unity3D.

11. Безугла Г., Губаренко Є., Бондар Є. Розробка гіперказуальних ігор для дистанційного навчання / Г. Безугла, Є. Губаренко, Є. Бондар // The 5th International scientific and practical conference “Science, innovations and education: problems and prospects” Tokyo: CPN Publishing Group. - 2021. - С. 343-349.

12. Xie L. Are tangibles more fun? comparing children's enjoyment and engagement using physical, graphical and tangible user interfaces. Proc. of the 2nd Int. Conf. on Tangible and Embedded Interaction. ACM. 2008. P. 191-198.

13. LeGoff D.B. LEGO®-Based Therapy: How to build social competence through LEGO®-based Clubs for children with autism and related conditions. Jessica Kingsley Publishers, 2014.

14. Bossavit B., & Parsons S. “This is how I want to learn”: High Functioning Autistic Teens Co-Designing a Serious Game. Proc. of the 2016 CHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. ACM2016. P. 1294-1299.

15. Ribeiro P.C., Raposo, A.B. ComFiM: a game for multitouch devices to encourage communication between people with autism. Serious Games and Applications for Health (SeGAH), 2014 IEEE 3rd Int. Conf IEEE.

16. Cunha P. Augmented reality for cognitive and social skills improvement in children with ASD.13th Int. Conf. on Remote Engineering and Virtual Instrumentation (REV). Madridm 2016. P. 334 - 335.

17. Юровський А., Двоскін О., Щербаков О. Дослідження ефективності використання методу допомоги людям з вадами розвитку нервової системи.

18. McNaughton D. The iPad and Mobile Technology Revolution. Benefits and Challenges for Individuals who require Augmentative and Alternative Communication. 2018. No 29(2). P. 107-16.

19. Grynszpan O. Using Facial Expressions Depicting Emotions in a Human-Computer Interface Intended for People with Autism. International Workshop on Intelligent Virtual Agents, 2005. P. 489.

20. Zamfir B., Tedesco R. Handheld “App” Offering Visual Support to Students with Autism Spectrum Disorders (ASDs).

21. Arato A., Markus N. Speaking and Understanding Morse Language, Speech Technology and Autism. Computers Helping People with Special Needs: 13th International Conference, ICCHP. 2012. Part II. P. 311-314.

22. Sampath H.A. Communication System on Smart Phones and Tablets for Non-verbal Children with Autism. Computers Helping People with Special Needs: 13th International Conference, ICCHP. 2012. No 2. P. 323-330.

23. Fletcher-Watson S. Designing for young children with autism spectrum disorder: A case study of an iPad app. International Journal of Child-Computer Interaction. 2016. No, 7. P. 1-14.

24. Abirached B. Improving communication skills of children with ASDs through interaction with virtual characters. Serious Games and Applications for Health (SeGAH). 2011 IEEE 1st Int. Conf. IEEE.

25. Sturm D. eMot-iCan: Design of an assessment game for emotion recognition in players with Autism. Serious Games and Applications for Health (SeGAH). 2016 IEEE Int. Conf. IEEE.

26. Carter E.J. Investigating the Influence of Avatar Facial Characteristics on the Social Behaviors of Children with Autism. Proc. of the 2016 CHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. ACM.

27. Козявкін В., Волошин Т., Качмар О. Застосування комп'ютерних ігрових технологій у реабілітації дітей з аутизмом / В. Козявкін, Т. Волошин, О. Качмар // Психіатрія, неврологія та медична психологія. - 2016. - №3, 1(19). - С. 101-107.

28. Aresti-Bartolome N., Garcia-Zapirain B. Technologies as Support Tools for Persons with Autistic Spectrum Disorder.

29. Lee J., Takehashi H., Nagai C. Which Robot Features Can Stimulate Better Responses from Children with Autism in Robot-Assisted Therapy? International Journal of Advanced Robotic System. 2012. No 28. P. 56-9.

30. Hiniker A. Go go games: therapeutic video games for children with autism spectrum disorders. Proc. of the 12th Int. Conf. on Interaction Design and Children. ACM, 2013. P. 463-466.

31. Fletcher-Watson S. A Targeted Review of Computer-Assisted Learning for People with Autism Spectrum Disorder.

32. Coppin, M. (2022). Apps for Students with Autism Wheel.

33. Sailers E., Coopin M. iPhone, iPad and iPod touch Apps for (Special) Education.

34. Garrett J.J. The elements of user experience user-centered design for the Web and beyond. Berkeley, CA: New Riders, 2011.

35. Blum-Dimaya A., Reeve S.A., Reeve K.F., & Hoch H. Teaching children with autism to play a video game using activity schedules and game-embedded simultaneous video modeling. Education and Treatment of Children. 2010. No 33(3). P. 351-370.

36. Sitdhisanguan K. Using tangible user interfaces in computer-based training systems for low-functioning autistic children. Personal and Ubiquitous Computing. 2012. No 16 (2). P 143-155,

37. Zuckerman O. Flow blocks as a conceptual bridge between understanding the structure and behavior of a complex causal system. Proc. of the 7th Int. Conf. on Learning Sciences. International Society of the Learning Sciences. 2006. P. 880-886.



References

1. Mykhailov B., Vodka M., Vashkite I., Aliieva T. (2016). Zastosuvannia terapii z vykorystanniam tvaryn u ditei iz rozladamy autystychnoho spektru [Application of animal-assisted therapy in children with autism spectrum disorders]. Psykhiatriia, nevrolohiia ta medychna psykholohiia - Psychiatry, Neurology, and Medical Psychology, 3, 108-112 [in Ukrainian].

2. Hourcade, J. (2013). Evaluation of tablet apps to encourage social interaction in children with autism spectrum disorders. Proc. of the SIGCHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. ACM.

3. Farr, W. (2010). Social benefits of a tangible user interface for children with Autistic Spectrum Condition. Autism OnlineFirst, 14 (3), 237-52.

4. Yegoshyna, G.A.,Voronoy, S.M., & Ovdieichuk, A.A. (2020). Proektuvannya systemy navchannya dlya ihrovykh dodatkiv [Learning system design for game applications]. Naukovi pratsi ONAZ im. O.S. Popova - Scientific Works of ONAZ named after O.S. Popov, 2, 82-90 [in Ukrainian].

5. Kordik, P. (2022). Reinforcement Learning: Artificial Intelligence in Game Playing.

6. Mnih, V., Silver, D., & Kavukcuoglu, K. (2022). Playing Atari with Deep Reinforcement Learning.

7. Debidatta, D., & Anirudh, V. (2022). Playing Games with Deep Reinforcement Learning.

8. Egenfeldt-Nielsen, S. (2009). Serious Games - When Entertainment is not Enough. Understanding video games: The essential introduction (рр. 205 - 22). NY: Routledge.

9. Bondarenko, V. (2017). Mobilni zastosunky yak zasib komunikatsii v suspilstvi znan [Mobile applications as a means of communication in the knowledge society]. Osvitnii aspekt. Nauk. pr. Nats. b-ky Ukrayiny im. V.I. Vernadskoho - An educational aspect. Science Ave, 48, 576-590[in Ukrainian].

10. Voloshyn, D., & Hrabar, O. (2017). Rozrobka ihrovoho dodatku pid operatsiinu systemu android na Unity3D.

11. Bezuhla, H., Hubarenko, Ye., & Bondar, Ye. (2021). Rozrobka hiperkazualnykh ihor dlia dystantsiinoho navchannia [Development of hypercasual games for distance learning]. The 5th International scientific and practical conference “Science, innovations and education: problems and prospects, 343 - 9[in English].

12. Xie, L. (2008). Are tangibles more fun? comparing children's enjoyment and engagement using physical, graphical and tangible user interfaces. Proc. of the 2nd Int. Conf. on Tangible and Embedded Interaction. ACM, 191-8.

13. LeGoff, D.B. (2014). LEGO®-Based Therapy: How to build social competence through LEGO®-based Clubs for children with autism and related conditions. Jessica Kingsley Publishers.

14. Bossavit, B., & Parsons, S. (2016). “This is how I want to learn”: High Functioning Autistic Teens Co-Designing a Serious Game. Proc. of the 2016 CHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. ACM, 1294-9.

15. Ribeiro, P.C., & Raposo, A.B. (2014). ComFiM: a game for multitouch devices to encourage communication between people with autism. Serious Games and Applications for Health (SeGAH), 2014 IEEE 3rd Int. Conf IEEE.

16. Cunha, P. (2016). Augmented reality for cognitive and social skills improvement in children with ASD.13th Int. Conf. on Remote Engineering and Virtual Instrumentation (REV) (рр. 334-5), Madrid.

17. Yurovskyi, A., Dvoskin, O., & Shcherbakov, O. (2022). Doslidzhennia efektyvnosti vykorystannia metodu dopomohy liudiam z vadamy rozvytku nervovoi systemy. [Study of the effectiveness of using the method of helping people with developmental disorders of the nervous system]

18. McNaughton, D. (2018). The iPad and Mobile Technology Revolution. Benefits and Challenges for Individuals who require Augmentative and Alternative Communication. 29(2), 107-16.

19. Grynszpan, O. (2005). Using Facial Expressions Depicting Emotions in a Human-Computer Interface Intended for People with Autism. International Workshop on Intelligent Virtual Agents, 489.

20. Zamfir, B., & Tedesco, R. (2022). Handheld “App” Offering Visual Support to Students with Autism Spectrum Disorders (ASDs).

21. Arato, A., & Markus, N. (2012). Speaking and Understanding Morse Language, Speech Technology and Autism. Computers Helping People with Special Needs: 13th International Conference, ICCHP 2012. Part II (рр. 311- 314), Linz.

22. Sampath, H.A. (2012). Communication System on Smart Phones and Tablets for Nonverbal Children with Autism. Computers Helping People with Special Needs: 13th International Conference, ICCHP, 2, 323-330.

23. Fletcher-Watson, S. (2016). Designing for young children with autism spectrum disorder: A case study of an iPad app. International Journal of Child-Computer Interaction, 7, 1-14.

24. Abirached, B. (2011). Improving communication skills of children with ASDs through interaction with virtual characters. Serious Games and Applications for Health (SeGAH). 2011 IEEE 1st Int. Conf. IEEE.

25. Sturm, D. (2016). eMot-iCan: Design of an assessment game for emotion recognition in players with Autism. Serious Games and Applications for Health (SeGAH). 2016 IEEE Int. Conf IEEE\

26. Carter, E.J. (2016). Investigating the Influence of Avatar Facial Characteristics on the Social Behaviors of Children with Autism. Proc. of the 2016 CHI Conf. on Human Factors in Computing Systems. ACM.

27. Koziavkin, V., Voloshyn, T., & Kachmar O. (2016). Zastosuvannia kompiuternykh ihrovykh tekhnolohii u reabilitatsii ditey z autyzmom [[The use of computer game technologies in the rehabilitation of children with autism]. Psykhiatriya, nevrolohiya ta medychnapsykholohiya - Psychiatry, neurology and medical psychology 3, 101-107 [in Ukrainian].

28. Aresti-Bartolome, N., & Garcia-Zapirain, B. (2022). Technologies as Support Tools for Persons with Autistic Spectrum Disorder.

29. Lee, J., Takehashi, H., & Nagai, C. (2012). Which Robot Features Can Stimulate Better Responses from Children with Autism in Robot-Assisted Therapy? International Journal of Advanced Robotic System, 28, 56-9.

30. Hiniker, A. (2013). Go go games: therapeutic video games for children with autism spectrum disorders. Proc. of the 12th Int. Conf. on Interaction Design and Children. ACM, 463-6.

31. Fletcher-Watson, S. (2022). A Targeted Review of Computer-Assisted Learning for People with Autism Spectrum Disorder.

32. Coppin, M. (2022). Apps for Students with Autism Wheel.

33. Sailers, E., & Coopin, M. (2022). iPhone, iPad and iPod touch Apps for (Special) Education.

34. Garrett, J.J. (2011). The elements of user experience user-centered design for the Web and beyond. Berkeley, CA: New Riders.

35. Blum-Dimaya A., Reeve S.A., Reeve K.F., & Hoch H. (2010). Teaching children with autism to play a video game using activity schedules and game-embedded simultaneous video modeling. Education and Treatment of Children, 33(3), 351-370.

36. Sitdhisanguan, K. (2012). Using tangible user interfaces in computer-based training systems for low-functioning autistic children Personal and Ubiquitous Computing, 16 (2), 143-55,

37. Zuckerman, О. (2006). Flow blocks as a conceptual bridge between understanding the structure and behavior of a complex causal system. Proc. of the 7th Int. Conf. on Learning Sciences. International Society of the Learning Sciences,880-6.

Размещено на Allbest.Ru