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L'obiettivo di questo progetto è l'analisi critica del Dominio Education attraverso lo studio di quattro progetti in ambito Context-Aware e Ubiquitous Computing: * Classroom 2000 Project (1999) → T-virtual (2005) * Context-Aware Learning & HCI (2007) * C-Writing System (2008) * JAPELAS & TANGO (2004)TRANSCRIPT
TECNOLOGIE PER LA COOPERAZIONE
E GESTIONE DELLA CONOSCENZA
Modulo Tecnologie per l'interazione:Sistemi Context-Aware e Ubiquitous ComputingA.A. 2009/2010
Prof.ssa Alessandra Agostini Gruppo MAVA:
Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina
Approfondimento Dominio Education
Obiettivo
Analisi critica del Dominio Education attraverso lo studio di quattro progetti in
ambito Context-Aware e Ubiquitous Computing:
1) Classroom 2000 Project (1999) → T-virtual (2005)
2) Context-Aware Learning & HCI (2007)
3) C-Writing System (2008)
4) JAPELAS & TANGO (2004)
Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina
Classroom 2000 (1995-1999)
ObiettivoCreare un ambiente didattico dove la tecnologia possa acquisire le esperienze didattiche -in tempo reale- degli occupanti, rielaborarle per poi rimetterle a loro disposizione -da remoto e in modo asincrono-.
L'obiettivo ultimo è quello di supportare gli utenti nelle fasi di apprendimento e insegnamento, sgravandoli dei carichi cognitivi tipici della didattica tradizionale.
TargetStudenti (primario)Docenti (secondario)
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Classroom 2000 (1995-1999)
Livelli dell'architettura
1- Pre-produzione: preparazione del materiale da parte del docente
2- Cattura dal vivo: creazione di file multimediali sulla lezione in classeClassPad (1995), ZenPad/Zen Master (sistema client-server in java, 1997),
3- Post-produzione: rielaborazione e integrazione del materiale catturato pagine HTML (1995), HTML-only (post-produzione Stream Weaver, 1997)
4- Accesso: lo studente visualizza i contenuti
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T-virtual
Obiettivo
Consentire l'accesso ai servizi messi a disposizione nell'ambiente scolastico,
tramite il processo di identificazione/riconoscimento che ricorre alla
tecnologia RFID.
Target: studenti e docenti
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T-virtual
Scenario/Servizi
Profilo (chi): - informazioni e dati di studenti e docenti (da un database) - le presenze in aula (frequenza alle lezioni)
Posizione (dove):- aula (indicazione dell'aula e sua localizzazione nell'istituto -gate-)- vicinanza/lontananza degli utenti dalla lavagna (lettore alla lavagna)
Tempo (quando): - il calendario scolastico (da db)
- il piano didattico del docente
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T-virtual
Scenario/Servizi
“COSA“ è dato coniugando “CHI“, “DOVE“ e “QUANDO“.
Ciò che è reso visualizzabile e quindi accessibile:
- le informazioni in base al profilo dell'utente (inizio della lezione, vicinanza alla lavagna)
- l'attività in corso, rispetto all'intero programma del docente e al calendarioscolastico
- le annotazioni e le correzioni del docente in modo asincrono tramite un reader personale
Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina
Interazioni: lavagna con il profilo del docente
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T-virtual
Interazioni: lavagna con il profilo dello studente
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T-virtual
Tecnologie
• tag RFID di tipo passivo
• reader RFID (applicato alla lavagna o all'ingresso dell'aula)
• lavagna di visualizzazione di informazioni, contenuti e servizi
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T-virtual
Architettura
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T-virtual
Definizione di M-Learning
E’ l'acronimo di mobile learning e si intende l’apprendimento con l'ausilio didispositivi mobili come PDA, telefono cellulare, riproduttori audio digitali,fotocamere digitali, registratori vocali, pen scanner, ecc.
Il nome deriva da e-learning o electronic learning, cioè apprendimento con l'ausilio di dispositivi elettronici.(Wikipedia)
I prossimi tre progetti rientrano nell’ambito del Mobile Learning
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Context-Aware Learning & HCIHuman computer interaction for ubiquitous
learningObiettivoPresentare un nuovo modello architetturale per la progettazione di servizi ubiqui di tipo context aware di supporto all’apprendimento.Utilizzare l‘ubiquitous computing abbinato alla tecnologia di HumanComputer Interaction (HCI) per offrire un servizio personalizzato.
Il sistema di apprendimento LMS (Learning Management System) proponecontenuti adeguati e ottimali conoscendo:• obiettivi dell’utente• tipo di dispositivo utilizzato (tipologia, cpu, ram, ecc) • l'ambiente in cui si trova (connettività, spazi aperti, protocolli di
comunicazione, ecc)
Target: studenti e docenti
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Context-Aware Learning & HCIHuman computer interaction for ubiquitous
learningScenario
Tre studenti si collegano ad un sistema di Educational Server distribuito perpoter consultare materiale didattico Multimodale. I pacchetti sono ottimizzati infunzione al tipo di dispositivo.
Il primo studente possiede un PDA con protocollo di connessione 802.11a per l’ambiente wireless.Il secondo studente possiede un notebook ed utilizza il protocollo di Comunicazione 802.11a/b/g.Il terzo studente si connette da rete fissa con pc.
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Context-Aware Learning & HCIHuman computer interaction for ubiquitous
learning
Servizi
LMS ottiene e offre informazioni didattiche in base: - alle richieste dell’utente- alla posizione dell’utente- al tipo di dispositivo- alla rete
LMS invia file multimodali, in vari formati, del tipo:- testo- audio- video- flash e javascript
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Context-Aware Learning & HCIHuman computer interaction for ubiquitous
learning
Tecnologia
• i dispositivi necessari a garantire il servizio sono molteplici: PDA, desktop, notebook, cellulari
• la comunicazione avviene tramite rete fissa o wi-fi• sono usati Tool e applicazioni specifiche sui singoli dispositivi• uso del Modello SCORM (Sharable Content Object Reference Model )
Le informazioni finali rese all'utente sono state trattate ed elaborate attraverso una tecnica di modellazione multi-aspetto ed una riconfigurazione dinamica dei "learning object".
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Context-Aware Learning & HCIHuman computer interaction for ubiquitous
learning
Dal modello architetturale verso gli oggetti di apprendimento
SCORM Learning Object (SCO) Unità didattica (n SCO)
SCORM, modello virtuale di raccolta delle specifiche tecniche:
- deve essere catalogabile con metadati
- deve dialogare con LMS
- deve essere riusabile
- deve essere utilizzabile su più piattaforme
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Content package
Context-Aware Learning & HCIHuman computer interaction for ubiquitous
learningArchitetture
Il sistema LMS è composto da:• un sistema di Modeling
- informazioni statiche [Device, OS, Display]- informazioni dinamiche [CPU, RAM, Battery Level]
• Object Manager (contiene Learning Object generati)• Analizer/Reconfiguration Manager [utilizza singoli Learning Object per contesto]• Content Delivery Engine [Distributore di contenuti, QoS]• un'interfaccia adattiva (Adaptive Interface)
Questi moduli cooperano tra loro e sono in grado di creare dinamicamente contenuti di apprendimento.
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C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous
Learning EnvironmentsObiettivo
C-Writing System permette la riproduzione di un ambiente d'apprendimento
ubiquo, capace di supportare l’insegnamento della scrittura e della lettura ai
bambini delle scuole elementari, attraverso l’osservazione e la discussione in
un ambiente reale.Il sistema è in grado di valutare il reale grado d'apprendimento della scritturada parte dello studente e calibrare i futuri suggerimenti sulla base dell'effettivolivello raggiunto.
Target
Studenti delle scuole elementari che devono imparare a scrivere
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C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous
Learning Environments
Scenario
Viene creato un ambiente d'apprendimento con oggetti taggati.
Il PDA di ogni bambino è dotato di lettore RFID.
Con il riconoscimento del tag si ottengono informazioni sull’oggetto
identificato e suggerimenti di modelli di composizione delle frasi, specifici
per la didattica del target.
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C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous
Learning EnvironmentsServizi
Il sistema suggerisce:• modelli di “saggio”, idiomi, frasi di esempio, foto, video, ecc• altre informazioni aggiuntive (Google, Wikipedia ecc)
Interazioni
Il sistema è dotato di:• interfaccia multimediale• dispositivi context-aware (basato su RFID)• sistema di riconoscimento della scrittura e della voce• un sotto-sistema d'archiviazione dei portfolios degli studenti
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C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous
Learning EnvironmentsTecnologie
• wireless network• RFID (Radio Frequency Identification)• PDA (Personal Digital Assistant)• server denominato “Context-aware Writing Server”
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C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous
Learning EnvironmentsArchitettura
Composta da tre livelli: un client, un server e un sistema di database:
• il client, di tipo PDA, rende fruibili i contenuti didattici ovunque e in qualsiasi momento
• il Server rileva la posizione dello studente e fornisce contenuti didattici adeguati al contesto, specifici per il singolo studente
• il sistema di Database è diviso in due sotto-sistemi denominati:- LCD (Learning Content Database) per memorizzare modelli di
saggio, file multimediali, idiomi, frasi d’esempio e vocabolario- Portfolio Database per memorizzare l'attività didattica svolta
dagli studenti
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C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous
Learning EnvironmentsValutazioni
Negli studenti che hanno utilizzato il sistema C-Writing si è riscontrato un
miglioramento della capacità di scrittura e delle prestazioni per quanto
riguarda l'apprendimento.
Considerazioni ulteriori
Attraverso l'uso di questo sistema è possibile, inoltre, valutare l'effettiva
propensione di ogni singolo studente verso sistemi alternativi
d’apprendimento.
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JAPELAS Support for Computer-Supported
Ubiquitous Learning
Obiettivo
JAPELAS: JApanese Polite Expressions
Learning Assisting System
Assistente virtuale che suggerisce forme di
cortesia della lingua Giapponese più
opportune al contesto e alla distanza sociale,
all’interno del Campus Universitario.
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TANGO Support for Computer-Supported
Ubiquitous Learning
Obiettivo
TANGO: Tag Added learNinG Objects
Suggeritore automatico di vocaboli,
basato sul riconoscimento degli oggetti
tramite tag fornendo allo studente la
giusta informazione legata all’oggetto
identificato.
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JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported
Ubiquitous Learning
Target
Studenti universitari stranieri che frequentano le Università Giapponesi e
vogliono imparare la lingua.
Scenario
Il contesto d’uso è costituito dalle aule delle Università Giapponesi frequentate
da studenti stranieri.
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JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported
Ubiquitous LearningServizi
Il sistema riconosce l’interlocutore tramite RFID e in base a età, ruolo e gradosociale suggerisce la forma di cortesia più consona.
Japer (regola giapponese dell'espressione gentile)Sistema in grado di fornire un adeguato livello di espressioni (formali, di base,o casuali) in funzione della situazione, è il precursore del Japelas
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JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported
Ubiquitous LearningServizi
Regole usate:
• JAPER distingue tre tipologie di forme di cortesia formale, di base e casual.
• distanza sociale: è ricavabile dal grado di intimità, dall’affiliazione e dall’amicizia.
• iponimia: deriva il rapporto sociale di chi parla e chi ascolta incentrato sulla loro affiliazione, la posizione e l'età.
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JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported
Ubiquitous LearningTecnologie
• RFID (Radio Frequency Identification) tag reader/writer
• GPS
• Wireless LAN (IEEE 802.11b)
• IR (Infrared data communication)
• dispositivi mobili (PDA, cellular mobile phones, ecc)
• programma sviluppato con Embedded Visual C++ 3.0.
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JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported
Ubiquitous LearningSviluppi Futuri
Progettazione di una interfaccia utente capace di rilevare i verbi.
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Bibliografia
José Bravo, Ramón Hervás, Gabriel Chavira, Ubiquitous Computing in the
Classroom: An Approach through Identification Process, in Journal of
Universal Computer Science, vol. 11, no. 9 (2005), 1494-1504.
Abowd, G. D. 1999. Classroom 2000: an experiment with the instrumentation
of a living educational environment. IBM Syst. J. 38, 4 (Dec. 1999), 508-530.
DOI= http://dx.doi.org/10.1147/sj.384.0508
Hiroaki Ogata, Yoneo Yano, "Context-Aware Support for Computer-
Supported Ubiquitous Learning," wmte, pp.27, 2nd IEEE International
Workshop on Wireless and Mobile Technologies in Education (WMTE'04),
2004
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Bibliografia
Chen, T., Chang, C., Lin, J., and Yu, H. 2008. Context-Aware Writing in
Ubiquitous Learning Environments. In Proceedings of the Fifth IEEE
international Conference on Wireless, Mobile, and Ubiquitous Technology in
Education (March 23 - 26, 2008). WMUTE. IEEE Computer Society,
Washington, DC, 67-73. DOI= http://dx.doi.org/10.1109/WMUTE.2008.12
Jeong, C. and Lee, E. 2007. Context aware human computer interaction for
ubiquitous learning. In Proceedings of the 2007 Conference on Human
interface: Part II (Beijing, China, July 22 - 27, 2007). M. J. Smith and G.
Salvendy, Eds. Lecture Notes In Computer Science. Springer-Verlag, Berlin,
Heidelberg, 364-373.
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FINE
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