Sviluppo di applicazioni e-learning per l'ingegneria meccanica

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L'innovazione tecnologica avvia il passaggio dalla “società 
dell'informazione” caratterizzata da una informazione di massa e fondata sulla 
distribuzione di dati predefiniti e standardizzati, ad una “società della 
conoscenza” che sollecita la partecipazione cognitiva di ogni singolo individuo ed 
in cui l'accesso è permesso dal patrimonio di conoscenze e competenze 
posseduto. 
L'accrescimento e il cambiamento continuo sia dei sistemi informatici e 
delle infrastrutture di comunicazione consentono la sperimentazione e la 
concretizzazione di modelli comunicativi sempre più sofisticati, capaci di offrire 
nuove opportunità di apprendimento sia in termini economici che qualitativi. 
L'incessante utilizzo di Internet non produce semplicemente la corsa alla 
realizzazione di diverse tecnologie ma modifica in maniera rapida e assidua il 
modo di lavorare delle persone. Per questo motivo il concetto di e-learning non si 
limita a quello di trasferimento di contenuti formativi attraverso la rete, ma è 
un modo di concepire la didattica che accresce il valore dell'insegnamento 
tradizionale con l'integrazione delle tecnologie della comunicazione. 
Network management integrato con Java ed applicazioni web based 
Le tecnologie di rete arricchite da applicazioni in ambiente Java 
promettono di cambiare la faccia del network management con la stessa 
efficacia in cui il Web ha cambiato l’interazione client-server. Gli 
amministratori di rete lavorano ormai in maniera diffusa con browser che 
sopportano l'ambiente Java tramite il quale sono capaci di accedere ad 
informazioni remote e manipolare un gran numero di task sul computer server 
da computer client situato in un punto qualsiasi della rete, Java consente agli 
amministratori di accedere e lavorare in rete dinamicamente. 
La tecnologia Java in ambiente Web crea una naturale combinazione, 
quindi, che semplifica ed ottimizza le tecniche di Network Management. 
Il network management consiste in una collezione di informazioni 
correlate da diversi dispositivi di rete, informazioni per gli amministratori ed 
una serie di interazioni attuative che viaggiano in rete. La capillare diffusione 
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di Internet e l'avvento delle intranet stanno dimostrando quanto siano efficaci 
questi canali elettronici per la distribuzione dell'informazione. 
Alcuni strumenti utilizzati sul Web danno l'accesso ad Internet 
utilizzando standard consolidati come HTML, CGI, JavaScript, VRML ed 
HTTP. Questi strumenti, comunque, permettono l'accesso alle informazioni 
utilizzando modalità cosiddette “statiche”, infatti non permettono agli 
amministratori ed agli utenti in genere di ottenere facilmente e di maniera 
dinamica le informazioni o performare in real-time delle funzioni attraverso il 
browser. 
Le applicazioni Web che supportano Java danno a tutte le persone 
coinvolte in un determinato sistema o organizzazione un accesso rapido alle 
informazioni che altrimenti sarebbero irraggiungibili in altro modo. Queste 
informazioni includono dati statistici, informazioni importanti, statistiche di 
accesso, informazioni relative all’account; tutte queste informazioni saranno così 
disponibili per pianificazioni, analisi dei costi, e per tutte le applicazioni per le 
quali si rendono necessarie. 
Le applicazioni Java sono portabili su qualsiasi piattaforma informatica e 
sono ampiamente sfruttabili sulla rete. Da quando le applicazioni Java, infatti, 
girano sulle macchine client, il lavoro delle macchine server è notevolmente 
ridotto, in questo modo è stata aumentata la scalabilità delle soluzioni di 
network management. Basato su un linguaggio object-oriented l'ambiente Java 
risulta essere molto robusto rendendo semplice l'utilizzo di nuove risorse, nuovi 
strumenti e funzionalità di management. 
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Scopo della tesi 
L'idea principe che ha spinto alla realizzazione di questo lavoro, è stata 
quella di fornire agli studenti della Facoltà di Ingegneria un mezzo di 
preparazione agli esami del Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica, 
prendendo in considerazione come corsi campione quelli di Macchine I, 
Gasdinamica e Costruzione di Macchine. 
L'obiettivo è quello di verificare la fattibilità, e porre in opera uno 
strumento interattivo in grado di guidare gli studenti nella risoluzione di 
problemi tipici dei corsi di Ingegneria Meccanica ma non solo, si è voluto 
costruire un ambiente che potesse supportare lo studente in modo da: 
•  fornire gli strumenti che possano permettere un'interazione 
dinamica studente - docente e studente - colleghi dello stesso corso; 
•  insegnare una strategia per impostare risolvere i problemi e 
cercare di rimuovere alcuni dei preconcetti che frequentemente si 
riscontrano nella loro risoluzione; 
•  mettere a punto alcuni dispositivi che permettano allo studente di 
sentirsi parte integrante del sistema universitario assumendo un 
ruolo positivo e propositivo nello sviluppo del corso specifico; 
•  offrire al docente un potente strumento di feedback sullo sviluppo 
del corso e sul grado di apprendimento degli studenti. 
Dall'esperienza maturata in anni di lavoro all'Università degli Studi di 
Bari nel campo del network management e della formazione distanza, 
avvalendomi della ricerca in rete su argomenti specifici come appunto l’e-
learning, sono convinto che i diversi materiali e corsi, disponibili in Internet, che 
offrono un supporto alla preparazione degli esami possono essere divisi in 
categorie distinte: 
da un lato sono disponibili su diversi siti strumenti interattivi consistenti 
in quiz a risposta multipla, particolarmente utili per una valutazione dello stato 
di preparazione dello studente, ma che si dimostrano non adatti ad insegnare il 
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metodo con cui affrontare l'impostazione della soluzione di un problema di 
ingegneria meccanica. 
Dall'altro lato esistono diversi siti che riportano un certo numero di 
problemi di meccanica insieme alle relative soluzioni. Il vantaggio di questi siti 
web rispetto agli eserciziari stampati è che la risoluzione del problema viene 
presentata solo su richiesta: così facendo si auspica che lo studente, una volta 
letta la traccia, provi a risolvere il problema in maniera autonoma e solo alla 
fine controlli la propria soluzione con quella suggerita. Questo tipo di approccio 
è sicuramente didatticamente più valido in quanto la soluzione degli esercizi è 
impostata nella maniera corretta. 
In quest’ultimo approccio risulta comunque insoddisfacente la 
valutazione dell'apprendimento, in quanto questa è lasciata allo studente stesso 
nel momento in cui confronta la propria soluzione con quella suggerita, oppure 
viene attuata controllando i risultati numerici finali. 
Sulla base di queste considerazioni si è cercato dunque di realizzare uno 
strumento interattivo più potente, in grado di fornire allo studente non solo le 
basi teoriche necessarie allo sviluppo ed alla soluzione dei più comuni argomenti 
dei tre corsi pilota, ma anche un ambiente di interazione dinamica che potesse 
sopperire ad uno dei problemi più comuni che gli studenti accusano e cioè il 
fatto di sentirsi spesso abbandonati a se stessi nel cammino che porta alla 
preparazione di un esame, ed inoltre, è risultato fondamentale il voler fornire al 
docente utili strumenti di feedback necessari alla messa a punto del corso. 
Lo strumento didattico è stato potenziato installando sul computer server 
il software webMathematica® della Wolfram Research Inc.® che permette 
l’integrazione dell'interfaccia Web con il software Mathematica®, potente 
strumento per la risoluzione di problemi di ingegneria, matematica, fisica etc. 
In questo modo è stato possibile rendere interattiva un'applicazione, 
Mathematica®, che ha come principale caratteristica positiva il fatto di essere 
molto potente nella soluzione dei problemi ma come caratteristica negativa il 
fatto di essere monoutente; l'integrazione webMathematica® ha permesso 
l'utilizzo del software Mathematica® ad utenti-studenti che non hanno la 
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possibilità di utilizzarlo sul proprio computer ma che hanno la necessità di 
incrementare la propria preparazione attraverso l'utilizzo dello stesso. 
Il progetto di e-learning realizzato e pronto per essere diffuso tra gli 
studenti può essere considerato un potente strumento nelle mani del docente 
che si dimostra uno degli attori principali per la realizzazione dell'obiettivo 
iniziale. 
Questo lavoro sviscera i punti i principali della pianificazione e messa in 
opera del progetto e mette a fuoco lo stato dell’arte in materia di e-learning, 
argomento tanto interessante quanto complesso sia nella terminologia utilizzata 
che nell’applicazione dei suoi concetti fondamentali. 
Nella Parte Prima viene affrontato lo studio della Formazione a Distanza 
come fenomeno sociale e di mercato cercando di fornire al lettore, oltre che un 
po’ di storia, una mappa dei campi di applicazione possibile (campi in continua 
evoluzione), nonché un visione d’insieme in riferimento al connubio, ormai 
consolidato, tra evoluzione tecnologica e teorie della formazione. 
La Parte Seconda sviscera il problema nodale della qualità nei processi di 
e-learning considerando il concetto di qualità applicato al servizio formativo che 
una struttura intende proporre al pubblico; interessante argomento trattato è il 
criterio di misurabilità della qualità in questo campo. Si prosegue con lo stato 
dell’arte in materia di FaD cercando di mettere a fuoco il concetto di efficacia di 
un servizio che sia fornito su base Web, efficacia, quindi, dei contenuti 
rapportati al media che è usato per la loro diffusione. 
La Parte Terza illustra l’approccio adottato nella pianificazione del 
progetto, la definizione iniziale dell’obiettivo da perseguire, la metodologia 
impiegata ed i risultati ottenuti. 
Perché l’utilizzo del web per la formazione universitaria? Quali gli 
strumenti informatici più adatti allo scopo? Perché proporre il calcolo online per 
la progettazione e la soluzione di problemi tipici? È possibile concepire un 
processo di autovalutazione efficiente ed efficace che aiuti lo studente nel suo 
percorso formativo ed il docente nella ottimizzazione del corso? Com’è 
strutturato il sito Web scaturito da un Management che ha tenuto conto di tutti 
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i fattori estrinsecati nelle prime due parti del lavoro? Sono, queste, domande a 
cui è stato possibile rispondere, in questa terza parte, grazie alla 
sperimentazione di alcuni mesi ed alla collaborazione delle strutture del 
Politecnico e dell’Università di Bari. 
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PARTE PRIMA: FORMAZIONE A 
DISTANZA 
 17
CAP. 1 E-LEARNING COME FENOMENO SOCIALE E DI MERCATO 
1.1. Premessa 
Lo sviluppo e la diffusione delle nuove tecnologie della comunicazione 
stanno mutando in modo sempre più rapido e incisivo la società in cui viviamo: 
l’evoluzione e il cambiamento interessano non solo gli strumenti e le tecniche di 
comunicazione, le strutture economiche e produttive dei nostri paesi, ma l’intera 
società e le forme in cui essa si esprime, a partire dalla cultura, i costumi ed il 
modo di pensare. 
Le funzionalità di base offerte dalla telematica come l’accesso a risorse e 
la comunicazione in tempo reale o/e differita, possono essere utilizzate 
direttamente come risorse nell'ambito di processi didattici di tipo tradizionale o 
possono servire a dare vita a modelli di insegnamento/apprendimento innovativi 
basati su processi di comunicazione collaborativi e bidirezionali, che si sono 
delineati negli ultimi anni nell’istruzione a distanza. L’innovazione tecnologica 
avvia il passaggio dalla “società dell’informazione” caratterizzata da 
un’informazione di massa e fondata sulla distribuzione di dati predefiniti e 
standardizzati, ad una “società della conoscenza” che sollecita la partecipazione 
cognitiva di ogni singolo individuo ed in cui l’accesso è permesso dal patrimonio 
di conoscenze e competenze posseduto. 
L'accrescimento e il cambiamento continuo sia dei sistemi informatici che 
delle infrastrutture di comunicazione consentono la sperimentazione e la 
concretizzazione di modelli comunicativi sempre più sofisticati, capaci di offrire 
nuove opportunità di apprendimento sia in termini economici che qualitativi. 
L'aumento esponenziale dell'utilizzo di Internet non produce 
semplicemente la corsa alla realizzazione di diverse tecnologie ma modifica in 
maniera rapida e assidua il modo di lavorare delle persone. Il concetto di e-
learning non si limita a quello di trasferimento di contenuti formativi attraverso 
la rete, ma è un modo di concepire la didattica che accresce il valore 
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dell’insegnamento tradizionale con l'integrazione delle tecnologie della 
comunicazione. 
Un esempio dello sviluppo dei nuovi strumenti resi possibili grazie ai 
progressi della tecnica negli ultimi anni è l'impiego del satellite per la 
formazione a distanza. L'uso della parabola per il broadcasting televisivo è 
ormai all'ordine del giorno, ma la sua collocazione all'interno di un sistema di 
apprendimento a distanza può rivelarsi un mezzo davvero importante. In 
particolare la parabola viene adoperata per la diffusione dei contenuti e per la 
connettività, con protocolli impostati sulla trasformazione dei dati a pacchetto 
proprio come nella rete. Grazie al continuo miglioramento della qualità delle 
trasmissioni si ha la possibilità di amministrare applicazioni interattive 
mettendo in comunicazione l'insegnante con le aule virtuali. Le difficoltà più 
grandi si riscontrano nella ricezione dei dati dal satellite via modem terrestre, 
questo processo si è rivelato ancora troppo lento considerate le aspettative 
iniziali. L'opportunità di utilizzare l'e-learning via satellite attraverso la 
teledidattica e la teleformazione ha attirato l'attenzione di molte aziende in tutta 
Europa, Italia compresa, anche se la maggior parte di questi progetti è ancora in 
fase sperimentale. 
1.2. Storia dell’ e-learning 
Come è noto, nella cultura anglosassone la Formazione a Distanza 
(FAD) ha una lunghissima tradizione. Fin dal secolo scorso varie Università e 
istituzioni “vendevano” formazione veicolata grazie ai servizi postali dell’epoca. 
Con il passare del tempo, questa metodologia si è diffusa anche in altri 
ambiti culturali (Francia, America Latina, Italia) e ha utilizzato di volta in volta 
nuovi strumenti di comunicazione. Così si è passati dalla posta, al telefono, al 
fax e, più recentemente, alla distribuzione via TV (sia etere che satellitare; vedi 
Consorzio Nettuno
1
). 
                                            
1
 http://www.uninettuno.it 
 19
Infine si è approdati a Internet; comunque, in concreto, tutti questi 
mezzi di comunicazione vengono utilizzati come semplici veicoli per la 
distribuzione di materiali didattici che possono assumere la forma di libri, audio 
cassette, video cassette, cd-rom ecc. In sostanza, però, il metodo didattico è 
rimasto sempre il medesimo: un individuo (allievo) viene raggiunto dal 
materiale didattico che studia grazie all’assistenza a distanza di un tutor. Al 
termine del processo formativo ci sarà una sessione di valutazione che 
permetterà all’allievo di ottenere un titolo di studio. 
In questa cornice, possiamo ragionevolmente affermare che tutte le 
organizzazioni di FAD usano ampiamente Internet o qualche forma di 
collegamento telematico. È questo il caso della Open University
2
, antica 
istituzione britannica di formazione a distanza che offre corsi universitari di 
Bachelor, Master Degree e Ph.D. per molte discipline sia umanistiche che 
scientifiche. Analogamente, la George Washington University distribuisce 
programmi di studio di livello universitario. Una specificità di questa 
organizzazione è l’attivazione di un programma di FAD in Health Sciences 
(medicina). 
La metodologia didattica della Nova Southestearn University e la Penn 
University si allinea a quanto detto sopra: usano la rete telematica come 
integrazione di altri mezzi di distribuzione telematica. La didattica ha 
comunque un impianto tradizionale. Infatti, come già affermato sopra, le 
metodologie di FAD tradizionali sono ben consolidate e la valutazione della 
qualità dei programmi di studio offerti dalle varie organizzazioni deve 
necessariamente entrare nell’analisi della qualità dei contenuti e dei docenti 
                                            
2
 La British Open University è un istituto specializzato nella realizzazione e 
distribuzione di corsi a distanza per adulti. Grazie al grande numero di studenti iscritti (circa 
170.000 all’anno), la Open University realizza importanti economie di scala che le consentono di 
avere oltre 2800 dipendenti, di cui 700 insegnanti, e di contare su circa 5000 persone tra 
consulenti ed addetti part - time divisi per regione. Il suo sito Internet è 
http://www.icde.open.ac.uk. (A. KAYE, Computer-mediated communication and distance 
education, in AA.VV., Mindweave: communication, computers and distance education, (a cura di) 
R. MASON, A. KAYE, Oxford, Pergamon Press, 1989, p.7. Questo testo è reperibile in rete 
all’indirizzo: http://www-icdl.open.ac.uk/mindweave/mindweave.html). 
 20
coinvolti nell’attività formativa che non è possibile solo dall’ispezione di vetrine 
pubblicitarie quali sono i siti Web aziendali (o universitari). 
1.2.1. DEFINIZIONI 
L’e-learning è – mutuando le parole della Commissione Europea
3
 – 
“l’istruzione di domani”. E’ il nuovo modo di studiare reso possibile dalle 
tecnologie dell’informazione e della comunicazione. Con tale espressione si 
indica quindi l’uso della tecnologia per progettare, distribuire, selezionare, 
amministrare, supportare e diffondere la formazione, realizzando percorsi 
formativi personalizzati. Si ha così una nuova prospettiva: non è più solamente 
l’utente a dirigersi verso la formazione, ma è la formazione a plasmarsi in base 
alle esigenze e alle conoscenze dell’utente. 
I vantaggi di questa nuove prospettiva sono innumerevoli, abbiamo uno 
strumento sia di “push” che di “pull” technology: nel primo caso l’informazione 
viene spinta verso il destinatario, nel secondo il destinatario deve poter decidere 
il tipo di informazione a cui accedere. Il vantaggio di questa interpretazione sta 
nell’evitare il pericolo di overload informativo. 
Le reti ed Internet in particolar modo influenzano sempre più le abitudini 
quotidiane, le forme della partecipazione sociale e politica, i modi della 
conoscenza, la nostra stessa identità. All’interno di questo processo una 
particolare rilevanza acquista l’ambito che riguarda l’incontro di Internet con le 
problematiche della formazione. 
Si è ormai delineata una nuova area di ricerca teorica e di applicazione, 
designata variamente nella letteratura internazionale con espressioni del tipo e-
learning o online learning a cui possiamo far corrispondere in italiano le 
espressioni “didattica basata su Internet” o “formazione in rete”, che coniuga 
istanze provenienti dalle teorie dell’educazione aperta e distribuita, del lifelong 
learning, della multimedia education e più in generale, si collega agli scenari 
aperti della net economy. 
                                            
3
 Vedi Appendice: “Comunicazione della Commissione Europea: e-learning, pensare 
all’istruzione di domani”. 
 21
La “didattica basata su Internet” modifica sensibilmente i modi, 
fondamentalmente “erogativi”, dell’istruzione a distanza classica, integrando in 
forma originale caratteristiche fisiche della didattica a distanza e caratteristiche 
psicologiche della “presenza”, facendo esplodere le implicazioni quantitative e 
qualitative dell’interazione, con una accentuazione di nuove dimensioni, che di 
volta in volta o congiuntamente possono essere chiamate in causa
4
: 
•  un ruolo maggiormente attivo e partecipativo assegnato ai soggetti 
coinvolti e alle attività negoziali e cooperative; 
•  un forte senso di presenza e appartenenza (gruppi, comunità di lavoro, 
classi virtuali); 
•  la possibilità di una maggiore personalizzazione del percorso di 
apprendimento, un sistema articolato di supporti e risorse umane e 
strumentali a disposizione; 
•  il formarsi di una ipertestualità di rete come luogo, mezzo e contesto 
sociale dell’apprendimento. 
Con il termine e-learning ci si riferisce genericamente, dunque, 
all’impiego di Internet nelle attività di formazione, considerando spesso e-
learning come sinonimo di altri termini, non necessariamente equivalenti: 
online learning, web based training, open learning. In realtà l’e-learning non è 
un neologismo per definire la formazione a distanza in quanto tale, ma un 
termine che si inserisce nella storia della formazione a distanza per indicare la 
progressiva convergenza di più tendenze, modelli, paradigmi teorici e soluzioni 
tecnologiche verso un unico significato, profondamente legato sia a fattori 
culturali sia a fattori economici. 
Tra i fattori culturali che concorrono a delineare il significato del termine 
e-learning, appaiono di particolare importanza da un lato l’evoluzione 
dell’educazione a distanza verso modelli didattici di tipo open, dall’altro la 
progressiva affermazione dei modelli teorici che valorizzano una formazione 
basata sulla autonomia e sulla costruzione del sapere. 
                                            
4
 Haraisim,1990,1995; Mason e Kaye,1992,White e Weight,1999; Palloff e Pratt,1999; 
Draves,2000.