La catalogazione semantica dei contenuti didattici

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1.1. Il progetto 3_is 
 
Nell’affrontare varie tematiche di design, farò riferimento 
all’esperienza compiuta nell’ambito del progetto di ricerca  
3_is, che ho seguito personalmente all’interno del team del 
Dipartimento di Scienze della Comunicazione.  
Il lavoro di progettazione si è articolato sulla base di 
tre attività contemporanee e concorrenti: la definizione di 
obiettivi didattici, la produzione di concepts e l’analisi 
delle attività tenutesi in aula. 
 
Gli obiettivi didattici  definititi sono legati alla 
produzione di concepts e prototipi che permettano l’editing 
situato e la costruzione dialogica dei contenuti in ambito 
formativo. Per editing situato si intende il processo di 
cattura, selezione, elaborazione e fruizione dei contenuti.  
Questa attività, nella lezione tradizionale, si realizza 
mediante la produzione di appunti scritti, realizzati dagli 
studenti, o con la distribuzione di dispense da parte del 
docente. La costruzione dialogica è, secondo il paradigma 
dell’apprendimento collaborativo, un momento fondamentale 
del processo formativo; infatti, attraverso l’interazione 
tra docente e discenti si generano, spesso, nuovi contenuti 
didattici, o nuove relazioni tra il materiale proposto. 
Tali contenuti, generalmente, si perdono e ne rimane 
traccia solo negli appunti degli studenti.  
L’obiettivo della mia attività all’interno del progetto,  è 
stato quello di concepire  un sistema  di catalogazione 
semantica dei contenuti,  che permetta la cattura, la 
ricerca, l’editing e la condivisione del materiale 
didattico. Questo elaborato tratta dell’attività di ricerca 
che ha portato alla definizione degli elementi concettuali 
e dell’architettura che sarà alla base di tale artefatto. 
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Il punto di partenza è stato l’analisi delle possibilità 
offerte dall’uso delle tecnologie del World Wide Web (WWW), 
ed in particolare agli  sviluppi di quello che è stato  
denominato Semantic Web (SW). Tale iniziativa, promossa dal 
World Wide Web Consortium(W3C), è stata introdotta da Tim 
Berners Lee, il creatore del WWW, con un articolo apparso 
nel maggio 2001
1
. Lo scopo del Semantic Web è quello di 
permettere ai computer, attraverso l’uso di metadati 
“semantici”, di operare in maniera automatica con i 
contenuti veicolati attraverso applicazioni web. 
 
Il progetto di ricerca si è sviluppato in un ambito 
multidisciplinare, per questo il presente elaborato farà 
accenni a contesti metodologici eterogenei. Del resto la 
stessa attività di software design si pone al centro  tra 
le varie discipline che riguardano l’uso del computer: 
l’ingegneria dell’hardware e del software, la 
programmazione, le ricerche sui fattori umani, l’ergonomia. 
[Terry Winograd, 1999]. 
                                                 
1
 Scientific American 5/2001  www.scientificamerican.com/2001/0501issue/0501berners-lee.html  
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1.2. Software Design. 
 
“What is design? ... It’s where you 
stand with a foot in two worlds—the 
world of technology and the world of 
people and human purposes—and you try 
to bring the two together”  
 
Il ruolo del software designer ha molti aspetti in comune 
con il ruolo di un architetto. Nella fase di progettazione 
di un palazzo, l’architetto dovrà tenere in considerazione 
molti aspetti. In primo luogo dovrà conoscere la scienza 
dei materiali e le tecniche di costruzione, anche se poi 
nell’atto pratico saranno degli ingegneri ad elaborare i 
progetti, l’architetto dovrà sapere quali sono i limiti 
fisici della struttura. Dovrà considerare l’uso ne faranno 
coloro che ci andranno a vivere o a lavorare. Solo sulla 
base di queste conoscenze potrà progettare il palazzo. 
Così come l’architetto, il software designer deve tenere in 
considerazione le possibilità che la tecnologia hardware e 
software gli mette a disposizione, ma deve altresì valutare 
le esigenze degli utenti per realizzare degli strumenti che 
siano di facile utilizzo e che rispettino le modalità 
cognitive dell’utente. 
L’analisi da me svolta, che è il soggetto di questa tesi, 
si è rivolta proprio verso queste due direzioni, da un lato 
ho analizzato le tecnologie che permettono la gestione di 
ampie basi di conoscenza garantendone la conservazione e 
l’accesso, sulla base dei contenuti semantici. Dall’altra 
ho valutato come tali tecnologie potranno essere applicate 
in ambiente didattico e  l’impatto che l’uso dell’artefatto 
potrà avere sugli attori del processo di apprendimento. 
 
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L’utilizzo di scenari d’uso, per rappresentare l’iterazione 
tra uomo e computer, supporta il processo di design, 
aiutandoci a comprendere ed a progettare applicazioni. 
L’uso di strumenti digitali per l’archiviazione e 
l’elaborazione di dati, ristruttura il modo in cui gli 
uomini agiscono e pensano; creando nuove possibilità ma 
anche nuove problematiche. Nel momento in cui si inizia la 
progettazione di una nuova applicazione, si deve 
considerare come l’utilizzo di tale artefatto inciderà nei 
comportamenti dell’utente. Uno scenario è proprio una 
rappresentazione delle attività che l’utente sarà chiamato 
ad effettuare. L’uso degli scenari, nel contesto della 
nostra sperimentazione, si è affiancato ad attività di 
produzione di concepts e nello sviluppo di prototipi  di 
una serie di serie di artefatti hardware e software utili 
al conseguimento degli obiettivi definiti. 
 
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1.3. Tecnologie per l’apprendimento. 
 
Nel piano d’azione dell’Unione Europea  denominato e-
learning, si propone questa definizione:  
“L’uso delle nuove tecnologie multimediali e di Internet 
per migliorare la qualità dell’apprendimento agevolando 
l’accesso a risorse e servizi nonché gli scambi e la 
collaborazione a distanza”. 
In questa definizione si pone l’accento sulle potenzialità 
dell’uso delle tecnologie come supporto alla collaborazione 
tra gli attori del processo formativo, all’accesso al 
materiale didattico ed allo scambio di tale materiale. 
Come mostrerò in questo elaborato, questi sono tre degli 
obiettivi, che ci siamo posti nel momento in cui abbiamo 
iniziato il lavoro di ricerca. Tuttavia, mentre  la 
definizione di e-learning, citata sopra, fa riferimento 
esclusivo alla formazione a distanza, l’approccio proposto 
nell’ambito del progetto 3_is prevede la convergenza delle 
due modalità di fruizione del sapere, in presenza ed a 
distanza, cercando di sommare i vantaggi dei due momenti. 
L’insieme di attività che si realizzano in aula diventano, 
anzi, il momento in cui si generano i contenuti didattici 
che saranno fruibili anche a distanza.  
A questo scopo, vedremo come, l’uso di tecnologie digitali 
per la comunicazione e l’elaborazione amplia le 
potenzialità di archiviazione e di fruizione dei contenuti 
didattici da parte di discenti e docenti. 
La fruizione a distanza di contenuti educativi, propria 
delle applicazioni di e-learning, promette  vantaggi e 
nuove possibilità. Tra questi, il principale è dato dal 
fatto che si superano le distanze fisiche e temporali, 
favorendo l’accesso ai contenuti e rispondendo alle 
esigenze di flessibilità degli studenti.  
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Ciò comporta, tuttavia, la perdita della dimensione sociale 
del processo di apprendimento. Infatti, l’attività 
educativa, quando si svolge interamente a distanza riduce i 
momenti di collaborazione tra docenti e discenti. E’, 
quindi, opportuno superare la distinzione tra formazione a 
distanza, che utilizza le tecnologie della rete, e la 
formazione tradizionale basata sulla lezione frontale e 
sull’uso di libri e appunti.  
Si deve iniziare a concepire un ambiente nel quale, gli  
artefatti basati sulla codifica digitale dell’informazione, 
sono utilizzati in tutti i contesti del processo formativo. 
 
A ben vedere, già da tempo, le tecnologie elettroniche e 
digitali sono entrate nelle aule universitarie. L’uso di:  
videoproiettori  collegati a personal computer, in 
sostituzione delle lavagne luminose o delle lavagne 
tradizionali; microfoni ed registratori, che alcuni 
studenti utilizzano per registrare l’audio delle lezioni, e 
il web, dove già molti docenti pubblicano parte del 
materiale didattico e che gli studenti utilizzano per le 
proprie ricerche. Alcune di queste tecnologie si sono 
integrate “naturalmente” nell’interazione tra docenti e 
discenti, ed il loro uso è stato interiorizzato, aumentando 
le potenzialità a disposizione di questi e migliorandone 
l’apprendimento(Walter J. Ong, 1982). 
 
Quello che ci siamo proposti è l’utilizzo diffuso di 
tecnologie dell’informazione e della comunicazione per la 
realizzazione di un artefatto cognitivo che, supportando 
l’attività formativa, si integri in modo trasparente nelle 
attività messe in atto da docenti e discenti, nel contesto 
del processo di insegnamento/apprendimento.   
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1.4. Ubiquitous e pervasive computing. 
“The most profound technologies are 
those that disappear. They weave 
themselves into the fabric of everyday 
life until they are indistinguishable 
from it.” (Mark Weiser, 1991) 
 
Se si pensa alla scrittura, ci si accorge che l’uso di tale 
tecnologia è oggi così interiorizzato, da noi umani, che si 
ritiene questo metodo, utile a  concettualizzare il suono 
in segni grafici, una capacità “naturale”  (Walter J. Ong, 
1982). Ciò è dovuto ad un processo psicologico, infatti, 
quando impariamo ad usare qualcosa sufficientemente bene, 
ne perdiamo la consapevolezza. (Mark Weiser, 1991) 
A differenza di ciò che accade con la scrittura, ancora 
concepiamo il computer come un elemento tecnologico 
artificiale, ciò implica che percepiamo come problematica 
l’interazione con esso. 
L’obiettivo degli studi in corso in molti centri di 
ricerca, è quello di progettare dispositivi che permettano 
l’interazione tra esseri umani e personal computer in modo 
trasparente. Tale approccio è stato anche la base 
dell’attività progettuale del nostro team; ci siamo infatti 
concentrati nella ideazione di strumenti, che aggiungendo 
capacità computazionale agli artefatti, usati 
quotidianamente nell’attività didattica, permettessero 
l’ampliamento delle potenzialità cognitive di tali 
strumenti. Ad esempio, abbiamo ipotizzato l’uso di sistemi 
che integrandosi nei comuni sistemi di scrittura basati su 
carta e penna o su lavagne con pennarello, permettano oltre 
alla normale fruizione anche la cattura del tratto e 
l’archiviazione su supporti digitali.  
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1.5. Apprendimento Collaborativo. 
 
I contenuti della memoria universale 
vengono riversati in Internet, così 
come molte facoltà mentali vengono 
delegate ai computer. Pensare e 
ricordare diventano processi collettivi 
che possono essere condivisi in tempo 
reale. ( D. de Kerckhove, 1998) 
 
In un’aula tradizionale il docente è visto come colui che 
apporta conoscenza a dei discenti, il flusso del sapere 
passa dall’insegnate agli studenti. In contrasto con questa 
concezione il nostro approccio al processo formativo si 
richiama ad una visione collaborativa della produzione di 
conoscenza condivisa. Il docente è un soggetto con il 
proprio bagaglio di conoscenza e di capacità che comunica 
ai discenti, ma è aperto al confronto con le conoscenze e 
le esperienze degli studenti, instaurando un processo 
circolare di comunicazione attraverso il quale si può 
produrre nuova conoscenza. 
 
In questa visione costruzionista, il discente è un soggetto 
attivo che non solo risponde agli stimoli, ma è coinvolto 
in questo ambiente e cerca di attribuire significati ai 
contenuti che gli vengono trasmessi. La sua conoscenza 
viene generata attraverso questo processo interno e non 
assorbita direttamente da una fonte esterna di sapere. 
In questo contesto l’interazione con gli altri discenti e 
con i docenti è un momento fondamentale del processo di 
apprendimento. 
 
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Alla base del paradigma sull’apprendimento collaborativo ci 
sono le teorie di Vygotsky e Bruner che hanno influenzato 
gran parte delle ricerche sull’importanza della 
collaborazione tra docenti e discenti nel processo di 
apprendimento. Vygotsky  ha introdotto il concetto di “Zona 
di sviluppo prossimale”. La zona di sviluppo prossimale è 
la zona cognitiva entro la quale uno studente riesce a 
svolgere, con il sostegno (scaffolding) di un adulto o in 
collaborazione con un pari più capace, attraverso la 
mediazione degli scambi comunicativi, compiti che non 
sarebbe in grado di svolgere da solo. 
 
L'ambiente d'apprendimento è un luogo, reale o virtuale, in 
cui gli studenti possono lavorare insieme ed aiutarsi a 
vicenda per imparare ad usare una molteplicità di strumenti 
e risorse informative nel comune perseguimento di obiettivi 
di apprendimento e di attività di problem solving.  
Il tema principale nella teoria di Bruner è che 
l’apprendimento è un processo attivo nel quale il discente 
costruisce nuove idee o concetti  sulla base del bagaglio 
di conoscenza che ha interiorizzato. Il discente seleziona 
e trasforma l’informazione, costruisce ipotesi e prende 
decisioni, appoggiandosi ad una struttura cognitiva. Tale 
struttura fornisce il significato ed un’organizzazione alle 
esperienze e permette all’individuo di “fare un passo in 
avanti rispetto all’informazione che gli è stata veicolata” 
 
La premessa principale di queste teorie, è data dalla 
constatazione che le funzioni intellettuali sono il 
prodotto della storia sociale. Il linguaggio è lo strumento 
attraverso il quale noi assorbiamo gli elementi culturale, 
organizziamo il nostro pensiero e le nostre azioni. 
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FIGURA 2. Processo di apprendimento collaborativo 
 
 
Nel modello descritto in FIGURA 2 l’apprendimento è  
descritto come un  flusso interattivo in cui definiti gli 
obiettivi didattici questi influenzano il materiale ed i 
contenuti proposti dal docente. Tali contenuti sono 
filtrati dal discente, i cui processi mentali sono 
caratterizzati da una serie di fattori sociali e culturali. 
Questi fattori modificano mediante l’interazione tra 
docente e discente sia i contenuti, sia l’insieme delle 
influenze che agiscono sul docente.  
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1.6. 3_is e la catalogazione semantica dei contenuti 
didattici. 
 
Quando la memoria e l'elaborazione 
dell'informazione (ossia il pensiero) 
mutano sede, di solito è per fare 
qualcosa di nuovo, qualcosa che non era 
mai stato fatto prima nelle società 
umane: così l'invenzione dell'alfabeto 
ha reso possibile il pensiero 
individuale; la televisione ha creato 
una mente collettiva, e ora Internet 
offre la possibilità di connettere le 
menti dei singoli individui. ( D. de 
Kerckhove, 1998) 
 
L'utilizzo dei computer, dei nuovi mezzi multimediali e 
della rete, può portare ad una profonda trasformazione 
delle condizioni in cui avviene l'apprendimento. Non è più 
importante, oggi, imparare qualcosa, ma sapere come si fa 
ad accedere alle conoscenze.  
In questo elaborato proporrò, l’architettura per un sistema 
di archiviazione del materiale didattico che permette: la 
cattura situata di contenuti didattici, la ricerca e 
l’elaborazione di tali contenuti, la collaborazione a 
distanza ed in presenza, l’integrazione della conoscenza 
prodotta nel contesto della lezione con materiale presente 
nel Web. 
Tale architettura è stata elaborata nell’ambito del 
progetto di sperimentazione didattica 3_is; questa prevede 
la produzione di concepts e la  sperimentazione di nuovi 
artefatti, destinati all’editing situato ed alla produzione 
dialogica di contenuti didattici. Ciò sarà possibile per 
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mezzo di un sistema di indicizzazione semantica dei 
contenuti mediante la produzione di metadati, così come 
previsto dall’insieme di tecnologie e linguaggi che sono 
alla base del Semantic Web.  
Vedremo come, un ambiente basato su tali tecnologie 
favorisca la collaborazione e lo scambio di contenuti 
didattici, sia in presenza che a distanza. 
 
Il presente lavoro si articola in quattro capitoli. 
 
Nel secondo capitolo, analizziamo l’evoluzione del World 
Wide Web dalla prima versione lanciata nel 1990, col primo 
server http://info.cern.ch, ad oggi. Si pone in  evidenza 
l’evoluzione dei linguaggi utilizzati per creare i dati, e 
soprattutto quella dei metadati atti alla descrizione dei 
contenuti. In questo contesto evidenzieremo il ruolo del 
World Wide Web Consortium (W3C), come autorità per la 
definizione di standard per il web. Vedremo come, grazie 
all’implementazione delle tecnologie e dei linguaggi 
sviluppati nell’ambito del Semantic Web, potrà affermarsi 
nel prossimo futuro una nuova generazione di applicazioni 
“intelligenti”.  
 
Il terzo capitolo descrive lo stato dell’arte nell’utilizzo 
di  tecnologie destinate alla didattica. Si farà 
riferimento alla necessità della definizione di standard, 
per quanto riguarda la produzione di applicazioni dedicate 
all’apprendimento. Facendo riferimento alla diffusione del 
concetto di learning objects all’interno di applicazioni 
didattiche, sarà evidenziata l’importanza della produzione 
di metadati al fine di garantire la fruizione dei contenuti 
educativi. 
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Saranno poi descritte le caratteristiche di due progetti 
nei quali, metadati RDF permettono lo sviluppo di ambienti 
per la collaborazione e lo scambio di materiale didattico: 
Annotea ed Edutella.  
Infine si esamineranno  due progetti di ricerca: “Oxygen” 
ed “e_Class”, che riguardano l’applicazione di varie 
tecnologie in contesti collaborativi e formativi. 
 
Il quarto capitolo descrive le azioni intraprese 
nell’ambito della sperimentazione 3_is. In particolare si 
fa riferimento alla metodologia utilizzata nelle diverse 
fasi del processo di design dell’ambiente 3_is: la 
definizione degli obiettivi, la produzione di concept, 
realizzazione di mock up e prototipi, il testing e la 
valutazione degli artefatti. Si proporrà un’architettura 
per la realizzazione di tale ambiente, nel quale alla 
produzione ed alla fruizione di oggetti di apprendimento, è 
associata quella dei metadati utilizzati per descriverne il 
contenuto semantico. 
 
Nel capitolo conclusivo si mostreranno, mediante la 
rappresentazione di scenari di envisioning, i risultati che 
si potranno ottenere grazie all’implementazione 
dell’artefatto concepito durante il progetto 3_is. 
Attraverso l’analisi del modello d’archiviazione degli 
oggetti d’apprendimento e dei metadati ad essi correlati,  
verranno evidenziate le potenzialità nell’implementazione 
di ambienti didattici. In particolare, si vedrà come 
un’efficace catalogazione dei contenuti didattici, permette 
il rapido accesso al materiale didattico archiviato, la 
condivisione e lo scambio di conoscenza tra docente e 
discenti.