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TECNOLOGIE PER LA COOPERAZIONE E GESTIONE DELLA CONOSCENZA Modulo Tecnologie per l'interazione: Sistemi Context-Aware e Ubiquitous Computing A.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: Classroom 2000 Project (1999) -> T-virtual (2005) Context-Aware Learning & HCI (2007) C-Writing System (2008) JAPELAS & TANGO (2004) Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

Classroom 2000 (1995-1999) Obiettivo Creare 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. Target Studenti (primario) Docenti (secondario) Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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 classe ClassPad (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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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: s tudenti e docenti Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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 calendario scolastico - 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina T-virtual

Interazioni: lavagna con il profilo dello studente Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina T-virtual

Architettura Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina T-virtual

Definizione di M- Learning E’ l'acronimo di mobile learning e si intende l’apprendimento con l'ausilio di dispositivi 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

Context-Aware Learning & HCI Human computer interaction for ubiquitous learning Obiettivo Presentare 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 Human Computer Interaction ( HCI ) per offrire un servizio personalizzato. Il sistema di apprendimento LMS ( Learning Management System) propone contenuti 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

Context-Aware Learning & HCI Human computer interaction for ubiquitous learning Scenario Tre studenti si collegano ad un sistema di Educational Server distribuito per poter consultare materiale didattico Multimodale. I pacchetti sono ottimizzati in funzione 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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

Context-Aware Learning & HCI Human 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

Context-Aware Learning & HCI Human 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 ". Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

Context-Aware Learning & HCI Human 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina Content package

Context-Aware Learning & HCI Human computer interaction for ubiquitous learning Architetture 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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous Learning Environments Obiettivo 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 scrittura da parte dello studente e calibrare i futuri suggerimenti sulla base dell'effettivo livello raggiunto. Target Studenti delle scuole elementari che devono imparare a scrivere Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous Learning Environments Servizi 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous Learning Environments Tecnologie wireless network RFID (Radio Frequency Identification ) PDA (Personal Digital Assistant ) server denominato “ Context-aware Writing Server” Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous Learning Environments Architettura 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

C-Writing System Context-Aware Writing in Ubiquitous Learning Environments Valutazioni 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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported Ubiquitous Learning Servizi Il sistema riconosce l’interlocutore tramite RFID e in base a età, ruolo e grado sociale 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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported Ubiquitous Learning Servizi 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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported Ubiquitous Learning Tecnologie 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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

JAPELAS & TANGO Support for Computer-Supported Ubiquitous Learning Sviluppi Futuri Progettazione di una interfaccia utente capace di rilevare i verbi. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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 Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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. Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

FINE Gruppo MAVA: Matteo Serratoni, Alessia Fossati, Vincenzo Bellisario e Alessia Medina

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