M learning approfondimento-gruppo_mava

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)


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


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


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


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


Interazioni: lavagna con il profilo del docente


T-virtual

Interazioni: lavagna con il profilo dello studente


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


T-virtual

Architettura


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


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



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.



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



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".


http://it.wikipedia.org/wiki/SCORM

http://www.adlnet.gov/Technologies/scorm/default.aspx









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


Content package

http://tesi.fabio.web.cs.unibo.it/Tesi/SCORM


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.


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



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.



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



Learning EnvironmentsTecnologie

• wireless network• RFID (Radio Frequency Identification)• PDA (Personal Digital Assistant)• server denominato “Context-aware Writing Server”



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



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.


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.


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.


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.



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



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.



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.



Ubiquitous LearningSviluppi Futuri

Progettazione di una interfaccia utente capace di rilevare i verbi.


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


http://dx.doi.org/10.1147/sj.384.0508

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.


http://dx.doi.org/10.1109/WMUTE.2008.12

FINE
