RICERCA ITALIANA     

Ricerca e sperimentazione di nuovi modelli e tecnologie informatiche per la formazione a distanza dell'architetto

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Abstract

La ricerca si propone di sviluppare nuove applicazioni interattive e multidisciplinari per la formazione a distanza dell’architetto, di testare e valutare la qualità dei corsi e di definire, quindi, le linee guida per una metodologia dell’e-learning in Architettura.

Gli obiettivi strategici del programma di ricerca sono:
a. sviluppo di lezioni asincrone multimediali interattive atte a valorizzare la multidisciplinarietà dell’architettura e l'integrazione delle discipline progettuali;
b. individuazione e sviluppo degli applicativi sincroni da sperimentare nei laboratori virtuali;
c. sviluppo di databases tematici online di supporto alla didattica;
d. individuazione della piattaforma informatica adeguata alla diffusione dei corsi di architettura in funzione del bacino d’utenza e della scalabilità del sistema;
e. definizione e sperimentazione didattica dei Laboratori virtuali di progettazione sulla piattaforma di telecontiguità, l’Augmented Desk;
f. uso e sperimentazione di modelli di simulazione per i processi di progettazione di area vasta;
g. sperimentazione e valutazione dei corsi e-learning prodotti dalle unità operative;
h. creazione di un struttura logistica di osservazione e monitoraggio dell’efficacia didattica;
i. certificazione di qualità della didattica online.

L’attuazione del programma si articola in due anni ma si può dettagliatamente descrivere, in quattro periodi operativi.

Primo Periodo Operativo
- costruzione di un modulo didattico interattivo di progettazione integrata supportato da databases tematici online e definizione contestuale delle linee guida per una metodologia dell’e-learning in Architettura;
- definizione di una struttura di rappresentazione della conoscenza e di una base di conoscenza di oggetti architettonici e situazioni progettuali;
- simulazione per la didattica della progettazione di area vasta;
- individuazione delle componenti tecnologiche per la realizzazione del prototipo Augmented Desk.

Secondo Periodo Operativo
- scelta della piattaforma informatica in funzione di requisiti quali il grado di interattività, il bacino d’utenza e la scalabilità del sistema;
- costruzione di una serie di lezioni interattive, con l'obiettivo di definire un corso che possa indirizzare altri docenti nell’implementazione di corsi per l'e-learning;
- sviluppo di sistemi di collaborazione sincrona di telecontiguità per i Laboratori virtuali di progettazione;
- prototipazione dell'Augmented Desk e primo test di collaudo interno.

Terzo Periodo Operativo
- sperimentazione dei moduli didattici online e partecipazione ai workshop interattivi di progettazione in telecontiguità;
- dotazione delle unità operative di Torino, Pescara e Ancona e Roma con i terminali di telecontiguità per il collaudo in multisessioni didattiche sincrone attraverso la rete GARR.

Quarto Periodo Operativo
- verifica dell’efficacia della didattica a distanza attraverso strumenti e test di verifica qualitativa e quantitativa e del livello delle strategie e abilità progettuali acquisite;
- validazione e pubblicazione dei risultati;
- test e collaudo di Augmented Desk nei workshop di sperimentazione.

Alcune unità operative sono coadiuvate nel loro lavoro da laboratori informatici universitari specializzati: il LaMA_Laboratorio Multimediale di Architettura a Roma, il Laboratorio Alta Qualità - Progetto Territoriale Integrato (LAQ-TIP) a Torino, Laboratorio del Consorzio Interuniversitario per i Servizi Innovativi in Rete nel Molise, il Laboratorio di Intelligenza Artificiale e Progettazione Assistita” (LIAPA)ad Ancona.

Il network delle cinque unità operative si propone di collaudare le piattaforme informatiche e i set tecnologici per l’insegnamento a distanza di tipo "blended" dedicato alla formazione dell’architetto.
Le unità operative svilupperanno dei corsi sperimentali nei diversi ambiti tematici dell’architettura da immettere nella piattaforma informatica comune per il test e il monitoraggio della qualità didattica. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Lucio Barbera Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'obiettivo principale delle ricerca è proporre e sperimentare una metodologia didattica per l'e-learning in Architettura.

Gli obiettivi strategici del programma di ricerca si possono così definire:

a. Sviluppo di lezioni asincrone multimediali interattive online atte a valorizzare la multidisciplinarietà dell’architettura e l'integrazione delle discipline progettuali.
La capacità di integrare diverse discipline costituisce infatti qualità/obiettivo fondamentale dell'e-learning da sperimentare e verificare nella ricerca.
Nel modulo si ottimizzerà l’esperienza al fine di delineare le linee guida per la costruzione di moduli didattici e-learning per la formazione dell’architetto, che saranno pubblicate a conclusione della ricerca.

b. Individuazione e sviluppo degli applicativi sincroni da sperimentare nei laboratori virtuali. Il modello didattico prescelto prevede di sviluppare l’autoapprendimento integrato da momenti di apprendimento collaborativo grazie all’utilizzo di un laboratorio virtuale tramite il sistema di telepresenza.

c. Sviluppo di databases tematici online di supporto alla didattica. La ricerca si propone di mettere a punto una struttura indicizzata per l’implementazione di databases tematici in rete di supporto alla didattica, residenti sul server, accessibili e aggiornabili da tutte le unità operative, in modo da dare agli studenti una raccolta di materiale ragionato.

d. Individuazione della piattaforma informatica adeguata alla diffusione dei corsi di architettura in funzione del bacino d’utenza e della scalabilità del sistema. L’architettura che ospiterà i moduli didattici e i database tematici realizzati autonomamente dalle differenti unità sarà residente su un server con connessi dei sottosistemi di archiviazione su disco e nastro, al fine di rendere accessibile in modo efficiente per ogni singola unità i dati relativi ai propri corsi. L'infrastruttura distribuita per la piattaforma e-Learning sarà distribuita con accessi remoti in modo tale che ogni utente del sistema possa accedere in modo trasparente ai corsi disponibili sul server.
La piattaforma dovrà prevedere un portale disegnato in modo specifico per la gestione dell’intero progetto di ricerca e consentirà di accedere, in modo trasparente, a tutti i corsi e di organizzarli secondo le tematiche sviluppate.

e. definizione e sperimentazione didattica dei Laboratori virtuali di progettazione sulla piattaforma di telecontiguità "Augmented Desk" e uso dei modelli di simulazione per i processi di progettazione di area vasta. La ricerca si propone di collaudare le piattaforme informatiche e i set tecnologici per l’insegnamento a distanza con particolare attenzione ai Laboratori Virtuali dove saranno messe a punto e sperimentate le lezioni asincrone con il supporto della tecnologia “Augmented Desk”.

g. sperimentazione, valutazione dei corsi e-learning prodotti dalle unità operative e creazione di un struttura logistica di osservazione e monitoraggio dell’efficacia didattica. Tutti i moduli didattici predisposti dalle UdR saranno sperimentati da un numero scelto e contenuto di studenti, pari a quello di un modulo di didattica tradizionale e sottoposti ad una verifica qualitativa dell’efficacia didattica. Saranno definiti i parametri e gli indicatori della qualità sui quali costruire criteri di valutazione da utilizzarsi negli strumenti di verifica qualitativa e quantitativa per la valutazione didattica dei corsi e-learning.
La valutazione avrà totale rispondenza ed affidabilità perché verrà condotta una valutazione comparativa delle capacità di apprendimento dei processi progettuali sottoponendo alla stessa verifica sia il gruppo di studenti del modulo e-learning sia un gruppo, parimenti scelto, all’interno di un modulo analogo di didattica tradizionale frontale al fine di valutare la reale capacità pedagogica del modulo e-learning. I questionari, in forma anonima, produrranno uno score di valutazione delle due didattiche che potrebbe essere uno dei parametri oggettivi di valutazione del progetto. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

1. E-learning
L‘istruzione sta vivendo un inarrestabile processo di evoluzione e tale fenomeno è particolarmente sentito nell'istruzione universitaria, dove verifichiamo una coincidenza fra l’avanzamento tecnologico possibile grazie all’e-learning in quanto strumento e la necessità di modificare il modello educativo tradizionale.
Per questo motivo molte università ed enti formativi stanno puntando fortemente su ambienti di formazione a distanza, in grado di formare studenti senza l’obbligo della presenza, offrendo la massima flessibilità nei tempi e nei modi di apprendimento, grazie alla realizzazione di ambienti e-learning accessibile su web.
Contemporaneamente da qualche anno si sta osservando un investimento delle nuove tecnologie nell’ambito della formazione dove si sperimentano nuove metodologie didattiche e per verificare le possibili sinergie fra l’innovazione didattica e le modificazioni che le stesse tecnologie hanno già portato nella pratica professionale.

Il Consiglio d’Europa (Lisbona, 2000) ha fissato come scopo principale per l’Europa di divenire entro il 2010, "un'area basata sulla conoscenza più competitiva e dinamica del mondo, in grado di raggiungere una crescita economica sostenibile" e nel marzo del 2001 lo stesso Consiglio Europeo ha presentato un disegno sull'e-learning per gli Stati Membri.
La Commissione Europea per il Piano di Azione e-learning ha proposto un nutrito programma di aggiornamento e coordinamento dei vari sistemi europei di educazione ed istruzione riassumibile nei seguenti punti:
- sviluppare l’integrazione di Tecnologie di Informazione e Comunicazione (TIC) per l’educazione e l’istruzione;
- sviluppare contenuti educativi europei di alta qualità;
- creare infrastrutture flessibili per rendere l’e-learning fruibile;
- promuovere un grado di istruzione digitale universale;
- creare una cultura di apprendimento permanente.

In Italia il Decreto Stanca-Moratti del 17 aprile 2003 (GU n. 98 del 29-4-2003) ha fissato i criteri e le procedure di accreditamento dei corsi di studio a distanza delle università statali e non statali e delle istituzioni universitarie abilitate a rilasciare titoli accademici e apre nuove strade di formazione ed opportunità di sviluppo di piattaforme e strumenti capaci di completare quanto oggi esiste nel mercato della formazione a distanza.

2. Modelli didattici adottati
Le modalità di erogazione dei corsi di progettazione devono rispettare precise volontà formative, in quanto per ogni modello erogativo adottato si sviluppano delle scelte didattiche precise. In questo caso la formazione è il frutto di un processo individuale di autoapprendimento integrato da episodi di apprendimento collaborativi.
Il modello didattico più diffuso al quale si fa riferimento, privilegia l’autoformazione: si basa sulle tecnologie interattive, come i Computer Based Training, i Sistemi Tutoriali e la simulazione.
L'attuale ricerca sui sistemi per l'apprendimento assistito da Sistemi Tutoriali ha come obiettivo lo sviluppo di sistemi di ausilio all'apprendimento di varie discipline che evitino i problemi tipici della didattica tradizionale. Nel caso della progettazione i sistemi tutoriali in gioco sono tipicamente dotati di capacità di ragionamento autonomo.
L'attuale ricerca sui sistemi tutoriali coinvolge in Architettura principalmente due aree di ricerca relativamente all'Insegnamento Basato su Casi (Case Based Teaching - Schank 1991) e al Ragionamento Basato su Casi (Case Based Reasoning), le quali si sviluppano sullo sfondo comune di una riorganizzazione a fini pedagogici della conoscenza progettuale che di volta in volta si presenta nei domini scelti per la sperimentazione.
In particolare, il CBR esplicita una propensione alla creazione di modelli di rappresentazione percettiva multimodale e al ragionamento diagrammatico (Chandrasekaran 1999), definendo sostanzialmente lo “stato cognitivo” come una integrata e interconnessa collezione di “immagini” in varie modalità: percettive, ma anche concettuali.
Le attività di pensiero, ragionamento, problem solving, ecc. vengono sempre più viste come sequenze di tali stati.

3. Laboratori virtuali di progettazione
L’apprendimento collaborativo avviene anche grazie alla realizzazione e all’utilizzo di laboratori virtuali nei quali è possibile ricercare e sperimentare modalità didattiche nuove, oltre i vincoli di tempo e luogo.
Diverse discipline fanno già esteso uso didattico di Laboratori virtuali come strumenti di e-learning. Le diverse discipline concepiscono le simulazioni a fini didattici per insegnare come funziona un processo o sistema. A livello internazionale vi sono alcune sperimentazioni di strumenti di simulazione nella didattica del progetto architettonico, ma in generale, la loro finalità è la sperimentazione sul campo -learning by doing- delle metodologie didattiche di progetto orientate ad un processo conoscitivo esteso-allargato, a definizione, piuttosto che soluzione, di problematiche progettuali.
Vi sono diverse metodologie di approccio al fare architettura. Quella che noi assumiamo come riferimento è quella estensiva, volta a cogliere l’insieme delle pratiche di costruzione dell’ambiente, alle diverse scale. Questa ambisce ad una ricomposizione della separazione tra progetto di architettura, di ingegneria e pianificazione (Cirbini 1984, Desportes 1997, Gabetti 1989). Quest’approccio riallaccia una linea consolidata della geografia e della storia della città e del territorio con la radice disciplinare dell’architettura urbana e dell’urbanistica europea nelle sue diverse declinazioni nazionali (Choay 1965, Hall 1988) e ad una specifica attenzione dell’architettura nel promuovere lo sviluppo territoriale, di cui è maturata la consapevolezza di irriducibili condizioni di incertezza e di pluralità di attori ed interessi. Questa mutata consapevolezza richiede lo sviluppo di tecniche che sorreggano l’azione di progetto.

4. Sistema della Telecontiguità
L’Interaction design è diventato negli ultimi anni argomento di interesse tra i progettisti di piattaforme e applicazioni in ambienti e-learning. Si sta sviluppando una specifica competenza, che interviene nella progettazione degli ambienti per l’insegnamento e l’apprendimento. Il sistema con cui l’utente interagisce è una parte essenziale del processo. Esso va progettato rispettando sia i principi di usabilità, che quelli relativi all’esperienza d’uso.
Il Sistema della Telecontiguita' nell’ambito della collaborazione sincrona a distanza
riporta nel circuito a distanza i rapporti fra docenti, fra docenti e studenti, fra università e risorse esterne, consueti e complessi momenti di scambio che altrimenti sarebbero stati troppo “sofisticati/alterati” dai soliti metalinguaggi e codici del e-learning. Questo sistema è concettualmente radicato ai luoghi nei quali si installa, costruendo una sorta di collage-university, riattualizzando sia intuizioni utopiche degli anni ’60 che post-moderne anni ’70 (vd. "Ideadotto Metropolitano" degli Archigram e "Collage-City" di Colin Rowe).
Telecontiguita’ letteralmente indica la possibilità di rendere percettivamente contigui due spazi distanti, come se fossero separati solo da un vetro, l’immagine teletrasmessa è in scala reale e proviene da una inquadratura a camera fissa. La particolarità innovativa è la reciproca corrispondenza fra il quadro dell’immagine proiettata e quello dell’immagine ripresa che si offre come una vera e propria superficie di contatto reciproco che, allo stato attuale, potrebbe raggiungere la dimensione della parete di una stanza.
Evoluzione integrata della video-conferenza e della video-sorveglianza, eredita dalla prima l’interattività audiovisiva e dalla seconda l’inquadratura fissa di uno spazio, mentre particolare cura viene dedicata all’allestimento scenografico della superficie di contiguità audiovisiva che deve coincidere con elementi dello spazio architettonico e urbano come porte, finestre, vetrine, pareti, facciate, etc. per offrirsi come integrazione dello spazio reale (realtà aumentata = augmented reality vd. Flavia Sparacino MIT - USA) in quanto non presenta alcuna necessità di oscuramento degli ambienti per la visione dell’immagine digitale.
Simulata e preconizzata da più di un secolo nella letteratura e nella cinematografia di science fiction, concettualmente è l’attuazione di previsioni già elaborate da studiosi di estrazione umanistica come Derrick de Kerchove, Paul Virilio e David Harvey, ma soprattutto perseguita da ricerche internazionali che si succedono da meno di una decina di anni sull’Augmented Reality e la Teleimmersion.

5. Esperienze Acquisite
Molti dei componenti delle unità operative provengono da una significativa esperienza europea dedicata al tema e-learning di cui l’Università Politecnica delle Marche è stata promotrice e coordinatrice (progetto WINDS 1999-2005 Web Based INtelligent Tutoring System - On line Virtual University for Arch. and Engineer - 25 università europee e 2 partner industriali) e che ha prodotto ulteriori sviluppi e collaudi in tutte le sedi di appartenenza. Il progetto WINDS si è proposto di sviluppare e sperimentare un sistema innovativo e diffuso a livello europeo per l’insegnamento della progettazione. Un certo numero di obiettivi strategici hanno guidato lo sviluppo del progetto:
a) Rompere le tradizionali barriere dell’educazione alla progettazione – integrare differenti approcci e tradizioni dell’insegnamento della progettazione.
b) Orientarsi ad una università virtuale sostenibile
c) Modellizzare il pensiero e la pratica progettuali – Il progetto è uno dei domini di insegnamento con maggior richiesta e più profondamente coinvolti nella pratica. Un buon insegnante di progettazione deve essere capace di far crescere un ampio ordinamento di know-how, che vadano da competenze nei più specifici domini ad abilità cognitive da utilizzare per gli scopi più generali. Questi modelli hanno fornito, da un lato informazioni che assistono il docente nella programmazione e progettazione dei corsi e dall’altro fondamenti teorici per lo sviluppo di adeguati strumenti di e-learning per la progettazione.
d) Portare la conoscenza nel lavoro- sviluppo di nuove metodologie per l’educazione alla progettazione attraverso l’integrazione di tecnologie di rappresentazione della conoscenza nella pratica dell’insegnamento e dell’e-learning per la progettazione
e) Tecnologie E-learning per l’insegnamento a distanza nella progettazione – i sistemi di gestione dell’apprendimento sono ormai molto maturi come tecnologie, tuttavia mancano sistemi specifici che supportino e incrementino pensiero e pratica specificatamente progettuali. WINDS è stato pensato come progetto e implementazione di un sistema di apprendimento orientato alla progettazione, specificatamente orientato a supportare la pratica della progettazione nel campo dell’ Architettura e dell’Ingegneria.
I corsi prodotti sono sperimentali e propedeutici ad un utilizzo su scala europea insieme con altri corsi di Composizione, di Tecnologia e di Management elaborati in altre Università europee per conto della UE nell’ambito del Progetto WINDS e sono visibili a seguito della richiesta di un account presso il sito http://www.e-arch.org.

6. Network di laboratori specializzati
La ricerca sull'e-learning si basa sulla costituzione di una rete di laboratori specializzati che hanno il compito di sperimentare le tecnologie emergenti della ricerca e di mettere a disposizione della rete il loro specifico know-how. Nel nostro caso la base operativa per la rete scientifica è costituita da:
- Il LaMA_Laboratorio Multimediale di Architettura a Roma, esperto nella comunicazione multimediale e interattiva del progetto architettonico ha messo a punto all’interno del progetto Winds un corso e-learning sperimentale di progettazione ed intende muoversi da questa esperienza verso lo sviluppo di nuove procedure didattiche interattive;
- Il Laboratorio Alta Qualità - Progetto Territoriale Integrato (LAQ-TIP), a Torino ha progettato e realizzato una struttura di realtà virtuale interattiva ed immersiva di grandi dimensioni ed utilizza concretamente il modello di simulazione per dare ad una pluralità di attori la possibilità di esplorare 20 o 30 anni futuri della città o del territorio tramite realtà virtuale e ICT. L’UdR porta questo know-how nel progetto complessivo come contributo allo sviluppo di sistemi di collaborazione sincrona a distanza per la didattica della progettazione di area vasta, a partire dalle strumentazioni di augmented reality e teleimmersion, per la prototipazione del proposto Augmented Desk.
- Il Laboratorio del Consorzio Interuniversitario per i Servizi Innovativi in Rete a Campobasso nel quale il prof. Stefano Panunzi sta coordinando le ricerche sperimentali e didattiche di ICT (Information Communication Technology) precedentemente condotte nell’Università di Roma La Sapienza, dove ha iniziato la realizzazione di un prototipo funzionante di telecontiguità presentato in pubblico a Campobasso il 17 marzo 2006, presso l’Università degli Studi del Molise in occasione della XVI settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica del Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca (MIUR).
Tale sistema è un traguardo raggiunto in Italia, esempio unico nel suo genere e assolutamente competitivo a livello internazionale per efficacia, semplicità d’uso ed economicità rispetto a ricerche analoghe nel campo dell’augmented reality, in Europa, negli Stati Uniti e in Canada.
- Il Laboratorio di Intelligenza Artificiale e Progettazione Assistita” (LIAPA) che ha svolto rilevanti attività di ricerca nell’ambito dell’Intelligenza Artificiale applicata ai processi cognitivi che intervengono nella Progettazione Architettonica, sotto la supervisione del Prof. Mario De Grassi – Università Politecnica delle Marche. Il LIAPA ha altresì usato e sperimentato il sistema ASA, prodotto dall’Università Politecnica delle Marche all’interno del Progetto Finalizzato Edilizia (CNR 1991-1995), che si configura sul piano scientifico internazionale come un originale sistema di assistenza alla progettazione architettonica basato sul paradigma del Case Based Reasoning.

7. Sperimentazioni e-learning nelle università italiane
Il crescente investimento economico nelle nuove tecnologie informatiche non ha una corrispondente codificazione di indirizzi per gli investimenti che le strutture universitarie devono affrontare sia per il supporto dell’attività didattica tradizionale sia per l’avvio di cicli didattici a distanza, anche se ormai sono consolidati e costanti diversi trends che stanno rivoluzionando l’insegnamento a distanza più in generale e quello specifico della progettazione architettonica e urbana.
Particolare interesse, in questo senso, sarà sviluppare ed implementare le potenzialità già presenti negli Atenei di Roma "La Sapienza" (vedi la ricerca PRIN finanziata dal titolo "Ricerca e sperimentazione di nuovi modelli e tecnologie per la formazione a distanza in area sanitaria")e di Chieti/Pescara in materia di e-learning, che nel caso di Chieti hanno portato al recente riconoscimento dell’Ateneo on line, anche in relazione al confronto tra la piattaforma già adottata nell'Ateneo e quella che si appresta, anche a seguito dei risultati attesi dalla ricerca qui sviluppata, ad adottare l’Ateneo di Roma La Sapienza. <<<