2. Tecnologie generali di apprendimento
La notevole crescita di computers potenti, facili da usare, portatili, e
affidabili, insieme a reti di comunicazione globalmente accessibili, sono
il risultato di una ampia e crescente comunità di utenti che richiede
sofisticati servizi di comunicazione. I requisiti del servizio utente possono
essere riassunti in: basso costo, alta qualità, affidabilità,
servizi multimediali distribuiti velocemente (ad esempio, voce, dati, e video)
disponibili indipendentemente dalla allocazione dell’utente.
L’utilizzo della Rete, ovvero la progettazione e lo svolgimento di servizi
avanzati per un pubblico di utenti più ampio, pone domande e problemi
tecnologici la cui soluzione è cruciale per il rafforzamento di una
struttura di comunicazione potente quale Internet con l’adeguato grado
di usabilità e efficienza. Tra i più famosi campi di applicazione
vi sono quelli relativi ai sistemi che permettono e agevolano un’interazione
tra studente e conoscenza. Molti sono i risultati ottenuti in vari campi.
Infatti, a partire dagli anni ’70 in un numero di segmenti di mercato
di alta tecnologia come l’aerospazio, il militare, le telecomunicazioni
e l’energia, vi sono stati molti tentativi di miglioramento delle capacità
di formazione basata sul computer (CBT- Computer based training) grazie all’introduzione
di nuove tecnologie emergenti. Nello stesso tempo, in un contesto più
propriamente didattico il metodo di studio classico, standard di uno studente
è sempre più stato legato all’interazione con vari sistemi
CBT ad hoc.
Infatti, dal momento che Internet ebbe sempre più larga diffusione
negli Atenei (negli anni ’80), I sistemi CBT acquistarono un ambiente
totalmente nuovo dove nuovi paradigmi di interazione tra studenti e sistema
dovevano essere esplorati. L’ ampia diffusione dei materiali di insegnamento
e ricerca così come i media per la comunicazione one-to-one (come le
e-mail) favorì e promosse l’uso di reti per l’interazione
tra studiosi e tra discenti e docenti.
Negli anni ’90, la crescita esplosiva del World Wide Web espose i sistemi
didattici ad una varietà di nuovi problemi dovuti alla natura distribuita
di tale semplice e ancora potente sistema di ricerca/recupero di informazioni
e al diverso modo in cui le risorse erano rese accessibili.
La natura distribuita del WWW implicava che i sistemi fossero accessibili
da parte di moltissimi utenti diversi che l’interazione con lo studente
dovesse essere adattata alle sue esigenze in modo da fornire un effettivo
sistema di supporto. Lo sviluppo di efficienti tecniche per la progettazione
della topologia e la gestione dei dati è un elemento cruciale per ottenere
sistemi di comunicazione veloci e affidabili. Con i termini progettazione
della topologia e gestione dati ci riferiamo a tutte le tecniche per l’organizzazione
del sistema e risorse in una rete atta a fornire fault tolerance, alta efficienza
nell’uso della larghezza di banda e, in generale, di tutte le risorse
di comunicazione in rete.
In generale, la gestione dei dati distribuiti in una rete è un problema
importante e molto studiato nelle scienze gestionali, in ingegneria, nei sistemi
di computer e teoria. I grandi sistemi distribuiti sono composti da un insieme
di nodi ciascuno dei quali avente il suo modulo di memoria locale. Questi
nodi sono solitamente connessi attraverso una rete relativamente scarsa a
larghezza di banda limitata. Il problema di disporre e accedere a oggetti
condivisi che vanno letti e scritti dai nodi nella rete è molto importante.
Gli oggetti possono essere cartelle condivise in un sistema distribuito o
perfino pagine nel WWW. La consegna di dati multimediali in banda larga ad
un gran numero di client non è realizzabile usando un ampio sistema
di server centralizzato. E’ più economico usare un numero di piccoli
server distribuiti connessi l’un l’altro attraverso un backbone.
Poiché la capacità di memoria dei server è di solito
limitata, la gestione dei dati su una rete di server diventa un problema importante.
Altre questioni sostanziali sono legate al diverso modo di accedere alle risorse
che hanno determinato la nascita e lo studio di una nuova e semplice via di
comunicazione basata su icone, immagini, e altri differenti oggetti visivi.
Questo fatto ha portato allo sviluppo di linguaggi visivi per interfacce che
ora formano il WWW.
Oggi i linguaggi visivi continuano ad avere un certo fascino a causa delle
loro potenziali caratteristiche: internazionalità (indipendenza da
un particolare inglese parlato o scritto), capacità di apprendimento
che risulta dall’uso di rappresentazioni visive, computer-aided authoring
e visualizzazione che facilitano l’uso per mezzo di adattamento automatico
(esempio visualizzazioni più grandi per i coloro che hanno problemi
di vista, ridefinizione del colore per i daltonici, una più esplicita
resa di messaggi per i principianti), e l’uso di sofisticate tecniche
di visualizzazione.
Recentemente, i pedagogisti hanno posto molta attenzione al WWW quale ambiente
di apprendimento. Sebbene l’idea di un quasi illimitato spazio di apprendimento
non sembra molto allettante, i risultati dell’apprendimento restano piuttosto
scarsi: le pagine Web sono spesso usate come messaggi pubblicitari o attrazioni;
al più includono materiali tramite il quale lo studente curiosa, senza
intenzione attiva.
Per essere effettivo, un ambiente di apprendimento deve essere legato agli
attuali problemi dello studente. Questo è raramente il caso: finanche
l’interazione tra Utente e Web è limitato a dati collegamenti
ipertestuali. La ragione di ciò è ovvia: sembra essere difficile
implementare reali ambienti di apprendimento interattivo sul Web, che permettano
all’utente di apprendere lavorando invece che solo navigando. Il processo
di apprendimento è notevolmente influenzato dal livello di qualità
dell’interazione uomo-computer: un progetto formativo può fallire
se l’interfaccia utente non soddisfa i requisiti di usabilità.
Le interfacce e la natura transazionale dell’uso di computers influenza
la creazione di un linguaggio visivo attraverso contesto, contatto e codice
condiviso. Il contesto descrive la ragione dell’interazione che è
normalmente transazionale tra esseri umani e computers; il contatto è
come l’interazione viene eseguita (punto/click) e il codice è
il metodo concordato di comunicazione durante l’interazione (testo, icona,
ecc.).
Il mouse e la schermata window a 2 dimensioni che rappresentano la lingua
franca dei moderni personal computer sono solo una branca di una più
grande famiglia di interazione e visualizzazione. Dagli albori dell’interazione
di computers, grafica e interfaccia utente i ricercatori hanno inventato e
usato una varietà di dispositivi di interazione e schermata.
In questo settore, la ricerca è indirizzata verso l’espansione
della nostra nozione dell’interfaccia utente da uno schermo piccolo,
stand-alone a 2D contenente finestre di testo e grafica, a un ambiente 3D.
Le tecnologie attualmente in uso sono ancora abbastanza giovani e stanno migliorando
rapidamente. Crediamo che l’interazione 3D di alta qualità giocherà
un ruolo vitale nell’interfaccia utente per l’apprendimento.
Dall’altra parte, i sistemi didattici dovrebbero essere progettati secondo
criteri di efficienza che suggeriscono di spostare il carico computazionale
sulla parte client al fine di evitare comunicazioni superflue con il server.
Anche la ri-usabilità è una questione importante, poiché
i sistemi da realizzare sono facilmente integrati con documenti pre-esistenti
disponibili sul Web. Infine, la privacy delle transazioni tra lo studente
e il sistema (come pure l’anonimato dei testi) deve essere assicurato.
In tale contesto i ricercatori del gruppo hanno studiato delle metodologie
per la progettazione di reti, applicazioni di sicurezza, e specificazione
interfaccia visiva utente e progettazione e sviluppo di vari sistemi che permettono
la personalizzazione efficiente e efficace di materiale didattico e testo
adattivo. Inoltre il gruppo di ricerca di Salerno sta operando nel campo del
Linguaggio Visivo dal 1981 a seguito dell’evoluzione di Linguaggi Visivi
prendendo parte al Simposio annuale IEEE sui Linguaggi Visivi, già
dalla prima edizione nel 1894.
Obiettivi
Lo scopo generale del workpackage è di studiare il modo in cui fornire
le metodologie per la progettazione e di realizzare applicazioni basate sulla
rete che possono rappresentare strumenti efficienti e efficaci per il processo
di apprendimento incluso la costruzione di un unico ambito per l’efficiente
progettazione e generazione di ambienti visivi con speciale attenzione alla
realtà virtuale.
La grande crescita del WWW ha influenzato numerosi aspetti della nostra società:
uno dei più fortemente influenzato è il campo della Formazione.
L’uso di Internet come valido aiuto nel processo di apprendimento è
una pratica affermatasi nelle ultime due decadi, specialmente nelle Università,
ma l’amicizia tra utenti del Web come anche la recente diffusione dell’accesso
nel mondo industrializzato ha aperto nuove strade. Infatti, l’uso puramente
strumentale del Web in campo pedagogico è, oggi, sostituito da una
vera integrazione del sistema in pratica di apprendimento e insegnamento.
I corsi elettronici sono sviluppati con lo scopo esclusivo si essere più
ampiamente accessibili da parte di un numero precedentemente ineguagliato
di studenti in una varietà di contesti. Il processo di apprendimento
sperimentato dagli studenti è profondamente cambiato poiché
ora possono contare su un ambiente sempre disponibile, efficiente e effettivo
dove l’apprendimento, l’esperienza, l’auto verifica e valutazione
possono essere mescolati senza problemi in una classe virtuale.
Gli obiettivi del workpackage sono quelli di studiare metodologie per la progettazione,
di sperimentare tecnologie per l’effettivo utilizzo di reti nel processo
di apprendimento, di sviluppare strumenti facili da usare per la definizione
e l’implementazione di linguaggi visivi.
La realizzazione di reti ad alta velocità, alta esecuzione, convenienti, affidabili e trasparenti richiede nuovi approcci, basati su sofisticate tecniche algoritmiche. Uno degli scopi di questa proposta, indicata come prima linea di ricerca, è di studiare la progettazione di tecniche,di elaborare, e valutare sperimentalmente topologie di reti e strategie per la gestione dei dati. Particolarmente utile sarà la commercializzazione /l’utilizzo di tecniche casuali e di approssimazione per ottenere soluzioni efficienti alle questioni prima menzionate.
Nella seconda linea di ricerca, l’attenzione sarà principalmente orientata verso le tecniche per il potenziamento di applicazioni di reti attraverso personalizzazione, usabilità e sicurezza. Nella prima fase, un’attenta e completa progettazione di un’applicazione didattica sarà convalidata da prototipi “prova di concetto” che sono da svolgere e testare in un contesto controllato che sarà sfruttato per verificare i requisiti di progettazione.
Nella terza linea, il primo scopo del ricercatore sarà quindi la costruzione
di un unico ambito per l’efficiente progettazione e generazione di ambienti
visivi con speciale attenzione alla realtà virtuale. Una delle più
ambite caratteristiche del sistema è l’alto livello di astrazione
concessa nella specificazione del linguaggio. Ciò dovrebbe essere raggiunto
grazie all’uso di un analizzatore lessicale, che è in grado di
interpretare il formato fisico di ciascuna frase visiva e fornire una corrispondente
rappresentazione di alto livello in termini di proposizione simbolo-relazione,
nascondendo all’utente i dettagli dell’implementazione grafica.
Il sistema sfrutta l’idea che i linguaggi visivi possono essere classificati
sulla base di oggetti grafici che compongono le proposizioni e delle relazioni
permesse tra questi oggetti. Quando si definisce un nuovo linguaggio visivo
il programmatore dovrebbe selezionare la classe a cui intende far appartenere
il linguaggio.
Il sistema dovrebbe poi permettergli di specificare il linguaggio supportando
i compiti di specificazione sintattica e semantica.
Basandosi sulla specificazione fornita, dovrebbe essere generato un ambiente
integrato composto da un editor grafico, e un analizzatore lessicale, sintattico
e semantico.Tale sistema è proposto come un valido aiuto nella definizione
di complesse interfacce utente e in applicazioni che richiedono un alto livello
di flessibilità dovuta alle continue modifiche.
In realtà, grazie all’uso di un formalismo grammaticale per la
specificazione sintattica e semantica di un linguaggio visivo, il sistema
diventa adatto ad una facile modificazione della definizione del linguaggio
aggiungendo/eliminando alcune (sintattiche e/o semantiche) regole. Questa
proprietà facilita una sempre maggiore specificazione del linguaggio
e rende il sistema uno strumento utile per la prototipazione dell’interfaccia
utente. E’ risaputo che una delle principali difficoltà nello
sviluppo di interface Utente grafiche sta nel raggiungimento di una chiara
e inequivocabile comprensione delle esigenze del cliente. Così, l’approccio
prototipale, che è basato su un continuo riscontro, è il più
appropriato a generare linguaggi visivi personalizzati. Comunque, il successo
di tale approccio è fortemente influenzato da una rapida costruzione
e modificazione del prototipo concordemente ai consigli del cliente.
Un altro scopo della terza linea sarà lo sviluppo di un’architettura
di sistema che tracci lo spazio bidimensionale di Internet in 3D secondo le
metafore e strutture predefinite o dedotte.Ciascun sito Web diventerà
quindi un mondo virtuale separato, all’interno del quale gli utenti possono
interagire attraverso metafore personali. Potrebbero eseguire azioni quotidiane
non essendo soggetti a impedimenti fisici o psicologici.
Innanzitutto, è necessario permettere all’utente di “navigare”
nel Web creando una proiezione meta-www virtuale di un mondo tridimensionale.
La fusione delle informazioni può essere usata per creare nuovi paradigmi
di comunicazione. Per esempio, un suono unito ad un testo e ad una sequenza
di immagini che può essere modellata su un unico oggetto virtuale.
E’ possibile applicare tecniche di apprendimento di macchina e motori
deduttivi per eliminare o ridurre il contributo umano a questa fase di rilevazione
del www.
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