DCG: Dynamic Coursware Generation

Il sistema DCG fu presentato dalla Vassileva nel 1992, e collocato nell’ambito della ricerca che era allora condotta nel campo degli ITS e in quello dell’istruzione basata

203 Peter Brusilovsky, Elmar Schwarz and Gerhard Weber, “Web-based Education for All: A Tool for Development Adaptive Course.” Computer Networks and ISDN Systems 30, 1-7 (1998): 291-300.

sulle tecnologie informatiche (Computer Aided Learning - CAL):204 all’epoca venne presentato propriamente come un incontro fra ITS e CAL. Lo scopo era quello di «consentire una pianificazione globale dei contenuti di un corso in maniera dinami-ca»205. Il suo elemento caratteristico era l’esplicita separazione fra la struttura con-cettuale relativa a un dominio (struttura dei concetti) e la raccolta dei materiali didat-tici (unità di apprendimento), adottata come soluzione pioneristica per offrire grande flessibilità di utilizzo e anche di riuso dei materiali stessi. Il piano del corso è creato individualmente sulla base delle caratteristiche degli studenti e degli obiettivi che questi devono raggiungere; esso viene sostanziato di materiali didattici e può essere cambiato nel suo svolgimento. I corsi generati dal sistema sono, inoltre, consistenti dal punto di vista pedagogico, poiché rispettano una “conoscenza pedagogica”206 che viene codificata secondo delle opportune regole, progettate e realizzate come si spie-gherà nel seguito. Gli insegnanti hanno, dunque, la possibilità di immettere delle i-struzioni che riguardano sia lo stile di insegnamento sia la strategia didattica.

Come si può osservare nella figura sottostante, il sistema si compone di quattro e-lementi principali: il database, la componente pedagogica, il generatore del corso, lo student model.

204 Il sistema è stato sviluppato su diversi domini fra il 1995-1997, come per esempio per spiegare la struttura e le funzionalità di un semplice tostapane, oppure la teoria del jazz. La piattaforma utilizzata era composta da un IBM PC 486 in ambiente MS-Windows. Il sistema software è stato implementato in C++ e le interfacce (authoring, studente) in OpenScript.

205 Julita Vassileva, “Dynamic Courseware Generation: at the Cross Point of CAI, ITS and Author-ing.” In Proceedings ICCE’95 - International Conference on Computers in Education, Singapore, 5-8 December 1995: 290-297.

206 La Vassileva nel costruire la “componente pedagogica” fa riferimento alla gerarchia di obiettivi proposta nel sistema GTE di Kris Van Marcke, per il quale si veda “A Generic Task Model for Instruc-tion.” In Proceedings of NATO Advanced Research Workshop on Instructional Design Models for Computer Based Learning Environments. Twente, July 1-4 1991, NATO ASI Series vol. F104: 234-243.

Figura 4.5 Rappresentazione dell’architettura del sistema DCG, costituita da quattro componenti principali: il database, la componente pedagogica, il generatore del corso, lo student model.

Il database contiene tutta la conoscenza posseduta dal sistema, distribuita in due strutture separate: quella dei materiali didattici e quella concettuale. I materiali di-dattici sono di varia tipologia, per esempio presentazioni, test, esercizi, ecc., e vengo-no etichettati con meta-informazioni che indicavengo-no anche i media che usavengo-no: testo, grafica, audio, animazione. La struttura concettuale è una rappresentazione struttu-rata dei concetti oggetto dell’insegnamento. Essa è modellata tramite un grafo AND-OR, in cui i nodi sono appunto concetti e gli archi le possibili relazioni fra essi. Fra due concetti si possono stabilire differenti relazioni semantiche: per esempio, aggre-gazione, generalizzazione, analogia, implicazione. Ogni nodo della struttura concet-tuale ha associato un insieme di materiali didattici di differente tipologia pedagogica e fruibile su differenti media. La struttura concettuale viene usata per creare un pia-no dei contenuti del corso, che di fatto corrisponde a un sottografo della struttura concettuale, definito in accordo all’obiettivo didattico. Durante l’esecuzione di un corso, i materiali didattici sono selezionati sulla base delle differenti attività

d’insegnamento previste nel piano del corso medesimo. Questo processo è stato rap-presentato dalla Vassileva207 nella Figura 4.6.

Figura 4.6 Rappresentazione grafica del processo di pianificazione dei contenuti del corso a partire dalla struttura del dominio e dei materiali didattici disponibili.

La componente pedagogica contiene la parte relativa alle attività e ai metodi di in-segnamento, e l’insieme delle regole di insegnamento. Attività e i metodi sono orga-nizzati tramite una struttura a grafo (AND-OR) analoga a quella dei concetti, in cui dall’attività più generale (come ad esempio: “assegnare esercitazione”) dipendono quelle più particolari, o sotto-attività (come, per esempio “svolgere esercizio”, “verifi-care”, “correggere”, da “correggere” “spiegare”, “dare la soluzione”, e così via). Le re-gole di insegnamento descrivono lo stile e le strategie di insegnamento. Esse tengono conto dello student model, così come di componenti per così dire esteriori, quali il tempo di svolgimento, determinano l’obiettivo della programmazione e i criteri di se-lezione del piano di lavoro: gestiscono dunque sia il grafo dei concetti sia quello delle attività. La presenza di un editor delle regole d’insegnamento consente all’insegnante di stabilire il suo stile e le strategie didattiche, condizionando le scelte dei contenuti, dei link e, in generale, di come navigare il grafo dei concetti, tenendo sempre con-giuntamente in considerazione il profilo dello studente.

207 Julita Vassileva, “DCG + GTE: Dynamic Courseware Generation with Teaching Expertise.” In-structional Science 26, 3-4 (1998): 317-332.

Lo student model contiene un profilo dello studente che rappresenta il suo livello di conoscenza e la sua storia di apprendimento, intesa come attività e metodi già se-lezionati, materiali già usati, e una lista delle sue caratteristiche psicologiche e delle sue preferenze.

La quarta componente del sistema DCG è il “generatore del corso” che si compone a sua volta di due elementi: il pianificatore e l’esecutore del corso. Il pianificatore è, ancora una volta, un grafo AND-OR al quale l’insegnante ricorre con due finalità: per generare un piano dei concetti che deve essere coperto dal corso per raggiungere un determinato obiettivo didattico; e per pianificare la sequenza delle attività che sono necessarie per insegnare il concetto scelto come obiettivo. L’algoritmo di pianifica-zione è una variante del sofisticato algoritmo AO* (Nilsson, 1980) che consente di ot-timizzare una funzione obiettivo h, definita dal docente in accordo alle regole dello stile di insegnamento, e permette di scegliere tra tutti i possibili piani dei corsi quelli ritenuti “migliori”, come per esempio il percorso più breve, oppure quello che evita certi concetti, o ancora, il piano che offre una certa topologia.

La parte di authoring comprende un editor per i materiali didattici, per la struttu-ra concettuale, e per le attività d’insegnamento e dei metodi. L’editor di materiali di-dattici è uno strumento che adatta al sistema DCG materiali multimediali creati con un qualsiasi altro strumento. Ai vari materiali è assegnato un unico nome che corri-sponde al concetto al quale sono collegati nel grafo; per essere inseriti nel database i materiali devono essere etichettati in accordo alla tipologia pedagogica, alla natura mediale e alla durata stimata per il loro apprendimento. La parte interattiva (gli eser-cizi) deve essere ulteriormente frammentata in unità che corrispondono alle diverse attività previste (per esempio la domanda, la soluzione corretta, la soluzione in step, la spiegazione, ecc.). L’editor della struttura concettuale è un editor di grafi che con-sente di sviluppare, estendere e modificare la struttura concettuale mediante inseri-mento e cancellazione di nodi, creazione di link (con colori differenti), e controllo del materiale didattico nel database associando i suoi contenuti ai nodi del grafo. L’editor delle attività di insegnamento e dei metodi è analogo a quello dei concetti: esso, perciò, consente di creare, modificare e cancellare i nodi che si riferiscono alle varie attività.

La creazione del corso (course authoring) è condivisa fra l’insegnante e l’autore-progettista del database. Questo coinvolge attivamente gli insegnanti, senza che

sia-no loro richiesti particolari sforzi o specifiche cosia-noscenze tecniche. Il processo di cre-azione prevede che si rappresenti in maniera esplicita la struttura del dominio e quel-la delle attività di insegnamento. Quest’attività è sicuramente impegnativa e sofistica-ta, in quanto richiede una conoscenza approfondita del dominio che si insegna. D’altro canto, proprio questa modellizzazione rappresenta l’elemento cardine che consente di realizzare un sistema capace di insegnare in una gamma differenziata di modalità per raggiungere differenti obiettivi.