Wat as ʼn speelding ons kon help verstaan hoe jong kinders se vroeë wiskundevaardighede ontwikkel? Hierdie vraag was sentraal in Camryn Abrahamson se finalejaarsprojek (skripsie) in megatroniese ingenieurswese, onder leiding van prof. Herman Kamper. Abrahamson, nou ʼn meestersstudent, het hierdie navorsing voltooi as deel van haar skripsie in 2025. Deur hierdie projek is ʼn interaktiewe speelgoedmotor ontwikkel wat kinders eenvoudige wiskundevrae vra, na hul gesproke antwoorde luister en onmiddellik reageer.

Baie jong kinders in Suid-Afrika sukkel met basiese wiskundevaardighede en hierdie uitdagings word dikwels te laat raakgesien. In besige klaskamers kan dit moeilik wees om individuele aandag aan elke kind te gee. Formele assesserings kan ook intimiderend voel en word dikwels eers gebruik wanneer ʼn probleem reeds geïdentifiseer is.

Hierdie projek het ondersoek of iets so eenvoudig soos ʼn speelding ’n meer ontspanne, toeganklike manier kan bied om vroeë wiskunde-ontwikkeling te monitor. Dit is nie bedoel om onderwysers of formele assesserings te vervang nie, maar eerder om vroeë sifting te ondersteun op ʼn manier wat natuurlik en boeiend vir kinders voel. Dit spreek ook aan wat navorsers ʼn “dubbele lae-hulpbronprobleem” noem – beperkte data vir beide Suid-Afrikaanse tale en kinders se spraak.

Om ʼn speelding te leer luister

Om ʼn speelding kinders se spraak te laat verstaan, is nie so maklik soos dit klink nie. Die meeste stemherkenningstelsels word opgelei met groot hoeveelhede data. Ongelukkig bestaan daardie data eenvoudig nie vir baie Suid-Afrikaanse tale, en veral vir kinders se stemme nie.

Kinders praat ook anders as volwassenes. Hul stemme is hoër, minder konsekwent en steeds in ontwikkeling, wat dit moeiliker maak vir rekenaars om hulle te verstaan.

Om dit te omseil, het die projek gefokus op iets eenvoudig en prakties: die herkenning van getalle van 0 tot 9, eerder as om volledige sinne te probeer verstaan. Die stelsel vergelyk wat ʼn kind sê met ʼn klein stel voorbeeldopnames en kies die naaste ooreenkoms. Agter die skerms word dit ondersteun deur ʼn liggewig maar doeltreffende benadering wat vooraf-opgeleide spraakkenmerke gebruik en patrone vergelyk in hoe woorde uitgespreek word, selfs al word dit teen verskillende snelhede gesê.

Hoe die speelgoedmotor werk

Die speelgoedmotor self was meer as net ʼn omhulsel vir die sagteware. Dit is ontwerp as die fisiese koppelvlak vir die hele stelsel. Gebou met behulp van ʼn klein rekenaar en 3D-gedrukte onderdele, het die motor ʼn eenvoudige “gesig” op ʼn skerm en liggies wat sy reaksies wys. Die stelsel werk op ʼn kompakte enkelbordrekenaar, wat dit draagbaar en maklik maak om in verskillende omgewings te gebruik. ʼn Gekoppelde stelsel stel ouderdomsgeskikte wiskundevrae, soos basiese optelling, tel en eenvoudige vergelykings (soos watter getal groter is).

Die vraag word hardop gestel en die kind reageer mondelings. Sodra die kind klaar gepraat het, kontroleer die stelsel vinnig die antwoord.

• As die antwoord korrek is, reageer die motor vrolik.
• As die antwoord verkeerd is, reageer dit met ʼn hartseer uitdrukking.

Dit skep ’n prettige, interaktiewe siklus waar die kind in reële tyd leer en reageer.

Wat die resultate getoon het

Die resultate was belowend. Die stelsel kon kinders se gesproke antwoorde die meeste van die tyd korrek herken – ongeveer 79% akkuraatheid in Engels en 77% in Afrikaans.

Dit is ʼn groot verbetering op die Whisper-basismodelle wat vir vergelyking gebruik is, wat 56,86% vir Engels en 22,11% vir Afrikaans behaal het.

Die Afrikaanse resultaat is veral interessant, aangesien die stelsel hoofsaaklik op Engelse kinderspraak ingestel is en steeds goed oorgedra het. Die bevindinge het ook getoon dat die stelsel goed presteer selfs met relatief klein hoeveelhede opleidingsdata, wat daarop dui dat dit na ander tale aangepas kan word sonder dat groot datastelle nodig is.

Die toekoms van vroeë leerhulpmiddels

Hierdie projek toon dat eenvoudige, gefokusde oplossings ʼn werklike verskil kan maak, veral in omgewings waar hulpbronne beperk is. Deur tegnologie met speel te kombineer, bied die speelgoedmotor ʼn blik op hoe vroeë leerhulpmiddels meer interaktief, toeganklik en kindervriendelik kan word.

Met verdere ontwikkeling kan sulke hulpmiddels opvoeders help om leeruitdagings vroeër te identifiseer en kinders te ondersteun op ʼn manier wat minder soos ʼn toets voel en meer soos speel. Toekomstige verbeterings kan insluit om verder as enkel-syfer-antwoorde uit te brei en die stelsel nog meer reaktief te maak in werklike klaskameromgewings.

(Klik hier om die oorspronklike berig te lees)