Mappe concettuali per la gestione dei contenuti e per i test di

Mappe concettuali
per la gestione dei contenuti
e per i test di apprendimento concettuale
Carlo Giovannella
ISIM LAB – Dip. Fisica - MIFAV, Università di Roma Tor Vergata
Paolo Emilio Selva
ISIM LAB , Università di Roma Tor Vergata
Via della ricerca scientifica 1, 00133 Roma
[email protected]
Sommario
Viene presentato un applicativo/applet per la creazione e la
visualizzazione di mappe concettuali. Tale applicativo costituisce il
nucleo centrale di un sistema per la progettazione di per-corsi che secondo un principio di estrema flessibilità metodologica - consentono al
discente di accedere a varie forme di contenuti didattici, inclusi contenuti
che sono stati ridotti in unità minime al fine di ottimizzarne il
mantenimento ed il riutilizzo. L’applicativo consente, inoltre, la
personalizzazione dei percorsi di apprendimento e la generazione di test
atti a verificare la comprensione delle connessioni logiche sottesse al
corso frequentato.
1. Introduzione
Come ormai ben noto e comunemente accettato l’interoperabilità dei contenuti
didattici e l’ottimizzazione dei tempi di mantenimento degli stessi passa per una
riduzione del materiale didattico in unità più o meno “atomiche” (learning objects –
per una definizione vedi [IEEE LTSC]). Il livello di atomizzazione dei contenuti non
è invece facilmente codificabile perché dipende fortemente dalle metodologie e dalle
modalità di fruizione adottate (aula, interattiva, ecc…) e, quindi, non risulta
esattamente specificato negli standard internazionali, che si sforzano, ciò non di
meno, di delinearne, a parole o tramite marcature, le caratteristiche. Non indifferente
è poi il problema della costruzione dei corsi a partire dagli oggetti atomici; allo stato
dell’arte, nelle piattaforme commerciali, si ricorre quasi esclusivamente ad una
organizzazione dei contenuti in apposite “directories e sottodirectories”,
organizzazione che tende a riproporre il modello “cartaceo-librario” realizzato dal
docente. In poche situazioni, più costose o sperimentali, si adotta il modello “motore
di ricerca”, più o meno intelligente, filtrato, personalizzato, ecc.. In questo caso però,
se si guadagna in attinenza delle risorse agli scopi formativi-informativi dell’utente si
perde sicuramente nella chiarezza strutturale-concettuale dei contenuti e questo non
sempre è positivo, soprattutto in stati iniziali della formazione.
Atti Didamatica 2003
XYZ Ed.
pp.
Accanto a questo tipo di problematiche del tutto generali, un altro problema
interessante, ad esse apparentato nella possibile soluzione, si presenta quando si
considera l’utilizzo delle piattaforme di e-learning in ambito universitario. Infatti,
nonostante la riforma in atto presupponga una maggiore professionalizzazione dei
percorsi di studio, l’obiettivo della didattica universitaria, almeno per quel che attiene
la laurea, continua ad essere profondamente diverso da quelli perseguiti dalla
formazione aziendale o dai corsi professionalizzanti, siano essi privati o pubblici, e
richiede dunque un utilizzo parzialmente differente delle tecnologie informatiche. Se
per la formazione aziendale gli obiettivi primari sono quelli di far acquisire al proprio
personale le “skills” funzionali ai progetti dell’azienda a costi e nei tempi più
contenuti possibile, per la formazione universitaria l’obiettivo primario resta quello di
accompagnare lo studente nella costruzione di una struttura mentale che costituirà
l’indispensabile patrimonio che lo sosterrà nella fase ponte tra il mondo della
formazione di base e quello delle “experties” vendibili sul mercato del lavoro, una
struttura che dovrà risultare metodologicamente solida e sufficientemente plastica da
poter accomodare al proprio interno tutti quei tasselli esperenziali che proverranno dal
futuro operare sul campo e dalle successive esperienze formative. Di primaria
importanza, quindi, è l’acquisizione della capacità di saper schematizzare un contesto
informativo/formativo per mezzo, ad esempio, di una mappa concettuale. E’ possibile
verificare e misurare questa capacità?
Con questo lavoro tentiamo di dare una risposta unitaria alle problematiche
sopra descritte, attraverso la realizzazione di un’applicazione che permette di
generare, indicizzare e utilizzare mappe concettuali.
2. L’atomizzazione dei contenuti
La definizione dei formati dei materiali didattici è uno dei principali problemi da
affrontare nell’ottica di un loro riutilizzo e trasportabilità (vedi per es. [Albanese et
al., 2002]);. Nel recente passato si è assistito ad un notevole sforzo di
standardizzazione per quel che riguarda i contenuti visivi e sonori, tanto è vero che
oggi le immagini jpg, gif, png e i contributi audio/video mov sono importabili da tutti
gli applicativi e possono essere visualizzati da tutti i browser internet. Anche i
materiali interattivi per la fruizione on-line, come è a tutti noto, hanno raggiunto un
elevato grado di standardizzazione grazie ai vocabolari xml, ai linguaggi di scripting
javascript e php, agli applet e al linguaggio java; accanto a tali standard e linguaggi
open-source si sono però affiancati alcuni standard “de facto” come le animazioni
prodotte con “Flash” che essendo realizzate in un formato proprietario richiedono un
apposito plug-in e sono soggette alle politiche di distribuzione e modifica decise
dall’azienda madre. Il fenomeno degli standard “de facto” è di gran lunga più
rilevante per i materiali fruibili off-line: in alcuni casi, come quello dei formati pdf e
rtf esistono appositi lettori in distribuzione gratuita; in altri casi però la visibilità del
materiale è legata alla disponibilità della specifica piattaforma per i quali sono stati
prodotti come nel caso dei CD realizzati con “Director” o, cosa più grave, al possesso
di specifici applicativi come nel caso dei ppt prodotti con “Power Point”. In molti casi
ci si deve confrontare con migliorie annuali che rendono le ultime produzioni non più
leggibili da chi possiede vecchie versione degli applicativi.
Molti degli standard “de facto” per la facilità d’uso degli applicativi che li
producono vengono adottati senza soverchie preoccupazioni e inseriti in modo
scontato all’interno di modelli e processi formativi, cosa che costringe i discenti a
doversi attrezzare per la loro visualizzazione, con conseguente diffusione della
“pirateria informatica”.
Compito di chi progetta una piattaforma didattica è certamente quello di offrire
massima flessibilità nel consentire la distribuzione e la gestione di tutti i materiali
prodotti secondo un qualsivoglia standard “de facto” ma, al contempo, è anche quello
di suggerire formati e organizzazione dei contenuti che possano considerarsi più sicuri
sia dal punto di vista della leggibilità e riutilizzo futuro che da quello
dell’interoperabilità.
Fig. 1 - schema concettuale di massima del sistema per quel che attiene l’uso delle
mappe concettuali. Il docente, tramite applicazione java, può gestire le mappe
concettuali, memorizzate in files .mc; lo studente/docente può richiamare le mappe
dal content server tramite applet ed accedere, quindi alle schede ipermediali e agli
altri contenuti ad esse collegati.
In base a queste considerazioni abbiamo individuato:
a) le singole componenti mediali (testo, immagine, video,, suono, ecc…) come
unità minima memorizzabile (“quarks”, mattoni con i quali costruire gli
atomi)1
b) la scheda ipermediale come l’unità minima di senso (e in quanto tali capaci
di fungere da “learning object”);
c) le mappe concettuali come strumento per la costruzione di moduli didattici a
partire dalle schede ipermediali (anche le mappe potrebbero anche essere
utilizzati come “learning object” di livello superiore al precedente)
Conseguentemente è stato costruito
a) un “content server” multimediale;
1
l’analogia non è perfetta perché nel nostro caso i “quarks” sono manipolabili separatamente; se si
preferisce ci si può spostare di un livello di complessità e passare da quarks e atomi ad atomi e
molecole
b) uno schedario per contenere le informazioni testuali e i riferimenti necessari
a costruire le schede ipermediali;
c) un’applicazione per disegnare le mappe concettuali dei corsi e per legare i
singoli concetti alle schede ipermediali o ad altri contenuti;
d) un applet per navigare nelle mappe ipermediali e per richiamare altri
contenuti, lasciando la possibilità al discente di personalizzare il proprio
percorso di apprendimento;
3. Utilizzare i contenuti atomicizzati e personalizzare il percorso di
apprendimento
3.1 La scheda ipermediale
Nel definire la scheda ipermediale abbiamo cercato di rendere il suo formato quanto
più flessibile possibile. L’organizzazione della scheda è illustrata in fig.2. La scheda è
composta da un area-proiettore che consente di visualizzare i necessari contributi
visivi e da vari altri campi che mostrano i contenuti testuali: contenuto descrittivo ed
Fig. 2 - modello di scheda ipermediale
eventuale introduzione storica, bibliografia, link a contenuti esterni, link ad altre
schede di approfondimento, richiami ad appendici/strumenti di vario genere, esercizi e
test. E’ da notare che il contenuto descrittivo può essere contrassegnato da un
indicatore di “livello di approfondimento” in modo che la scheda si possa utilizzare in
corsi di diverso livello. Una terza area mostra le risorse disponibili; i vari elenchi sono
selezionabili tramite una “plance” di controllo. Ciascuna scheda, inoltre, è identificata
da una serie di parole chiavi intese a facilitarne il ritrovamento tramite ricerca
testuale.
La visualizzazione delle schede è attivata dal discente attraverso un pulsante
presente su ciascun elemento delle mappe concettuali; alla richiesta del discente viene
interrogato il db delle informazioni testuali e viene proposta la scheda contenente
anche i link ai contenuti multimediali presenti nel “content server” multimediale.
3.2 L’applicazione
La scheda definita nel paragrafo precedente e tale da consentire, tramite apposite
interfaccce, un facile aggiornamento dei contenuti e, in quanto unità minima di senso,
di essere utilizzata in tutte le unità didattiche che ne avranno bisogno. A tale scopo,
però, è necessario dotare il docente della possibilità di disegnare la struttura logica
ipertestuale del corso e di indicare i percorsi che legano tra loro le schede. Questo
obiettivo è stato raggiunto attraverso la realizzazione di un’applicazione Java che
consente il disegno di mappe concettuali, vedere fig.3. Nello specifico: il docente può
creare oggetti grafici di varia forma, inserirvi la/le parole chiave che fungerà/anno da
aggancio al db testuale e creare degli elementi di connessione tra gli oggetti in modo
da indicare il percorso previsto. Agli oggetti è possibile assegnare diversi colori di
sfondo al fine di identificare aree concettuali/cognitive separate; per ogni oggetto, poi,
è possibile inserire campi di commento che aiutano ad una migliore identificazione
del contenuto della scheda, appositi box di commento possono essere inserite anche
Fig. 3 - schermata dell’applicazione con esempio di mappa concettuale concernente
una porzione di un modulo di fisica generale
sullo sfondo della mappa.
Ad ogni oggetto sono assegnati una serie di pulsanti; tramite due di essi è possibile
agganciarlo alla scheda ipermediale corrispondente (che viene creata quando si
interroga il database) o ad altre mappe concettuali più dettagliate. Altri tre pulsanti
servono per soddisfare la richiesta di elasticità metodologica e la relativa necessità di
accesso a materiale didattico eterogeneo; con essi si può accedere, infatti, a materiali
da usufruire in modalità d’aula (scarsamente interattiva – filmati e simili), a materiali
interattivi per l’on- e l’off-line (ipertesti e proiezioni in cui è richiesta l’intervento del
discente), a materiali per loro natura apparentabili al cartaceo, per la consultazione
off-line (testi rtf, pdf, slides di tipo ppt o altro).
Infine, in futuro, un’ulteriore pulsante consentirà il passaggio ad una
rappresentazione concettuale 3D del corso.
Una volta realizzata la mappa, il docente potrà memorizzarla, inserirla dentro il
“content server” e renderla, così, disponibile alla consultazione. La mappa è
memorizzata in un apposito formato di testo, .mc, atto ad una facile indicizzazione.
A questo punto dovrebbe apparire chiaro, anche al lettore inesperto, come
l’impiego di mappe concettuali accoppiate alle schede ipermediali possa consentire un
riuso ottimale dei materiali didattici prodotti. Una volta memorizzate le schede,
infatti, la creazione di nuovi corsi o l’adattamento dei vecchi diventa un’operazione
quasi banale: sarà sufficiente, infatti, ridisegnare una nuova mappa concettuale
3.3 L’applet
L’applet costituisce la controparte discente dell’applicazione. Con esso, infatti, il
discente può visualizzare le mappe del corso e usufruire dei materiali didattici ad esso
connessi. Al discente non è consentito modificare le mappe del docente ma, nel
tentativo di favorire un percorso di apprendimento maggiormente cognitivista e
costruttivista, gli viene permesso di personalizzarle. La personalizzazione può
avvenire in due modi: in un primo caso il discente può creare nuovi oggetti contenenti
parole chiave e collegarli a risorse esterne (il collegamento a risorse esterne è
consentito anche da uno specifico pulsante assegnato ai concetti già presenti nella
mappa), in un secondo caso, ancora non implementato, il discente potrà scorrere
l’elenco delle schede già memorizzate nel db e, se lo riterrà opportuno, creare nuovi
oggetti attraverso i quali connettere tali schede alla mappa fornita dal docente. Una
volta effettuata la personalizzazione il discente potrà memorizzare la sua mappa e, se
lo vorrà, renderla pubblica alla comunità.
In un’ottica costruttivista le mappe personalizzate possono diventare anche un
importante elemento di riscontro sull’efficacia della struttura del corso e dei suoi
contenuti: grazie ad un esame delle personalizzazioni effettuate, infatti, si potrà
aggiustare il tiro e modificare opportunamente lo schema concettuale e i contenuti
dello specifico modulo didattico. Ovviamente sulla reale efficacia di questo strumento
ci si potrà pronunciare solo dopo un opportuno periodo di sperimentazione.
4. I test delle strutture concettuali
Come ben noto a chi svolge attività didattica non finalizzata all’acquisizione di
specifiche professionalità, il maggiore problema che il docente deve affrontare non
risiede nel trasferimento delle nozioni (per questo sarebbe sufficiente una buona
bibliografia) ma nel far acquisire/sviluppare al discente la capacità di muoversi con
padronanza tra i concetti illustrati e, grazie anche al trasfer di specifiche metodologie,
di saper adattare le struttura concettuali acquisite/sviluppate per allocare
“costruttivamente” “inputs” diversi da quelli contemplati dall’impianto del corso.
La misura di tali capacità non è un compito semplice. In presenza si ricorre
spesso alla risoluzione di problemi, ma tale soluzione non è facilmente adattabile ad
un ambito “on-line”, perché richiede comunque una correzione off-line da parte dei
docenti. La maggior parte dei test utilizzati oggi nella formazione on-line tendono a
verificare l’acquisizione di nozioni e di abilità comportamentali; solo particolari scelte
o seguenze di domande possono dare indicazioni sulla struttura concettuale sviluppata
dal discente ma restano, in ogni caso, vie molto indirette. Qualcosa di più si può
ottenere tramite l’utilizzo di simulazioni ma anche questo strumento non si adatta con
facilità a tutti gli ambiti concettuali e a tutte le materie.
D’altra parte è ben noto, e lo abbiamo verificato sul campo, che il disegno di
mappe concettuali può essere un utile strumento di verifica delle modifiche che la
struttura concettuale del discente subisce con lo svilupparsi di uno specifico percorso
formativo. Anche nel caso delle mappe concettuali e delle più complesse mappe
cognitive, però, l’analisi è svolta quasi sempre off-line da esperti che raramente vanno
oltre conclusioni che, per quanto interessanti, non siano espresse in forma qualitativa.
Fig. 4 - schermata con un esempio di test
Un contributo alla risoluzione di questo problema può giungere dagli applicativi
discussi nel paragrafo precedente. Con essi, infatti, il docente può creare mappe
concettuali limitate e/o diverse da quelle del corso e chiedere che da queste venga
generato un test. La schermata del test che viene proposta al discente, fig.4, presenta
sulla sinistra l’elenco degli oggetti da ricombinare; una volta che, in un tempo
predefinito, il discente avrà ricostruito la mappa, egli dovrà provvedere alla sua
memorizzazione, cosicchè un apposito applicativo potrà procedere al controllo della
sua esattezza per confronto con la mappa iniziale elaborata dal docente. Il risultato
può esprimersi in un valore normalizzato compreso tra 0 e 1. La misura dell’esattezza
di una mappa concettuale può spingersi anche molto più in là rispetto ad un confronto
con la riproduzione di un risultato “esatto” e può coinvolgere il concetto di
ricostruzione “quasi esatta” che implica l’introduzione ad hoc di soluzioni pesate. La
possibilità di dare a questi pesi una valenza più oggettiva, come pure il problema di
valutare mappe composte liberamente a partire da un singolo concetto sono
attualmente in corso di studio.
5. Prospettive future
Il lavoro qui presentato è ovviamente un lavoro in costante e continua evoluzione; per
questo alcuni punti importanti, benchè già presi in considerazione dagli autori, non
sono stati né trattati nei capitoli precedenti, né implementati nell’applicazione; tra
essi il più rilevante da affrontare nel prossimo futuro è certamente quello della
descrizione dei contenuti tramite appositi marcatori XML, secondo quanto previsto
dagli standard internazionali [Russo R. e Scarpa I., 2002]. Per quanto il problema sia
di assoluto rilievo (come dimostra il vivo e storico interessamento della UE e di
svariati organismi internazionali), vuoi per l’ottimizzazione degli sforzi nella
preparazione dei contenuti che per l’interoperabilità delle piattaforme didattiche,
ancora oggi è un tema che può dare adido ad alcune ragionevoli discussioni e merita
un momento di riflessione separato (ad esempio: sull’aumento del livello di
complessità progettuale e concettuale che viene introdotta dagli standards e che
sembra in controtendenza con la la sempre maggiore flessibilità degli strumenti e dei
linguaggi per la realizzazione delle piattaforme; sull’effettiva capacità degli standards
di accomodare al proprio interno tutti i diversi strumenti previsti o prevedibili per la
messa in pratica delle più diverse modalità e metodologie didattiche; sulla
interrelazione tra oggetti elementari memorizzati nei db che sono riutilizzabili in più
“learning objets” e i “learning objets” stessi , ecc…).
Per quel che attiene le mappe concettuali, in ogni caso, uno degli aspetti più
interessanti e innovativi che si offre a futuri e proficui sviluppi è, senza ombra di
dubbio, quello della misurazione “oggettiva” dell’apprendimento concettuale, par. 4, e
della sua connessione ad una automazione e personalizzazione del processo di
formazione.
Un altro aspetto di sicuro interesse, poi, sarà lo studio degli effetti che il
trasporto della descrizione concettuale dei corsi da una rappresentazione 2D ad
ambienti 3D, con l’eventualità di potervi accedervi anche attraverso interfacce non
convenzionali, potrà avere sull’apprendimento.
Tutti gli strumenti e i progetti descritti dovranno poi essere sviluppati in un
ottica maggiormente costruttivista [Hoppe U., Gassner. K, 2002] e con un’attenzione
al “wireless”.
6. Riferimenti bibliografici
Albanese M., Chianese A., Moscato V., Picariello A., E: e-content and e-learning, in
Andronico A., Chianese A., Fadini B. (eds) e-Learning – metodi, strumenti ed
esperienze a confronto, Liguori Editore, Napoli, 2002, pp. 213-224
IEEE Learning Technology Standard Committee, http://ltsc.ieee.org/wg12/
(vedere anche Longmire W., A primer on Learning Objects
http://www.learningcircuits.org/mar2000//primer.html)
Hoppe U., Gassner. K, Integrating Collaborative Concept Mapping Tools with Group
Memory and Retieval Functions, in Stahl G. (Ed) Proceedings of CSCL 2002,
Boulder, Colorado, 7-11 January 2002, pp. 716-725
(e altri articoli citati in http://collide.informatik.uni-duisburg.de)
Russo S. e Scarpa I., E-learning: opportunità, sviluppi tecnologici, prospettive, in
Andronico A., Chianese A., Fadini B. (eds) e-Learning – metodi, strumenti ed
esperienze a confronto, Liguori Editore, Napoli, 2002, pp. 39-56 e riferimenti
bibliografici citati ai quali si può aggiungere:
Olimpo G. (ed) Final Report of the ESM-BASE (educational systems based on
multimedia database of learning material) Project, Delta exploratory action, Genova,
July 1991
Ringraziamenti
Si ringrazia Luca Serafini per il contributo dato all’implemetazione del modello di
scheda ipermediale e Luca Fascione per un utile scambio di opinioni.