RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

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

Università di riferimento

Università Politecnica delle MARCHE - ARCHITETTURA COSTRUZIONI E STRUTTURE - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Gianluigi Mondaini

Descrizione

INVESTIGARE LA CONOSCENZA IN ARCHITETTURA

Obiettivi: definire una struttura di rappresentazione della conoscenza

Metodologia:
In un certo senso la didattica è l’arte di mediare le strutture di conoscenza in processi di apprendimento.
Perciò, al fine di progettare una strategia didattica, occorre capire quale è la struttura e la natura della conoscenza compresa nella materia da insegnare. Risulta quindi centrale rivolgere una speciale attenzione alla rappresentazione della conoscenza. Nella progettazione, i tipi di conoscenza sono altamente diversificati a sensibili ai vari domini. Possiamo classificare la conoscenza nella progettazione in tre dimensioni:
- l’aspetto del dominio descritto
- il ruolo che gioca nel processo progettuale
- i media che la supportano.

Rispetto alla prima dimensione (aspetti del dominio descritto), possiamo avere una ulteriore distinzione, che risulta fondamentale, tra conoscenza dichiarativa/concettuale (cosa è), conoscenza procedurale (come fare per) e conoscenza strategica (metacognitiva).
Conoscenza Dichiarativa /Concettuale –. Consiste essenzialmente nei fatti, oggetti, componenti descrittivi, strutture e funzioni, teoremi, ecc.. Può essere astratta, quando descrive un concetto o un fatto rilevante genericamente, o localizzata, quando descrive un’unica occorrenza del caso (ad esempio un caso progettuale precedente), o una istanza rilevante di un concetto generale (ad esempio l’applicazione di un tema compositivo in una situazione particolare).
Conoscenza Procedurale - Consiste in regole operative, procedure, metodi, che descrivano come procedere nello svolgimento di un compito ato. Anch’essa può essere astratta o localizzata. La conoscenza procedurale astratta in genere consiste nelle migliori procedure, che descrivono come risolvere questioni generali e rilevanti. La localizzata descrive il compimento di un compito ben definito in un preciso contesto.
Conoscenza Strategica – Rappresenta un secondo ordine di “come fare per”, che consiste nel come ragionare per affrontare un problema di progettazione. Serve a rappresentare una capacità, una abilità. Quando viene fornita conoscenza strategica, il processo di apprendimento riceve una grande accelerazione e l’apprendimento avviene molto più efficacemente. Il ruolo della conoscenza strategica è perciò fondamentale. Consideriamo tale conoscenza meta-cognitiva, la base per il trasferimento di capacità progettuali.

Rispetto alla seconda dimensione (ruolo nel processo progettuale) abbiamo un eccesso di possibili ruoli della conoscenza, che dipendono dai processi associativi. Alcuni esempi sono:
- Progettazione Generale: Richieste, normative, obiettivi, soluzioni, insuccessi, ecc…
- Progettazione “Case Based”: temi, concetti, precedenti o casi, ecc…
- Gestione del Processo: stato di fatto, azioni di progetto, vincoli…
- Deduzioni a fini generici : concetto, relazione, ecc.

Rispetto alla terza dimensione (i media che la supportano) possiamo avere tutti i formati usuali di mezzi di rappresentazione: testi, iper-testi, immagini, disegni, video.



In questa struttura della conoscenza, alla luce anche di esperienze già fatte, è importante tuttavia combinare la conoscenza che ogni docente in progettazione porta ma che non è, nella maggior parte dei casi, facilmente interfacciabile con un modello di rappresentazione della conoscenza.

Occorrerà quindi individuare un modulo di ragionamento, che possa contenere le varie conoscenze sul dominio relative all’expertise dei docenti, attraverso:
-Definizione degli schemi epistemologici di rappresentazione della conoscenza
-Definizione della struttura di rappresentazione dei casi

Risultati attesi:
La definizione di una struttura per rappresentare la conoscenza dovrebbe costituire la base sulla quale poter avviare la definizione di un database con dominio multidisciplinare. In tal modo ogni docente potrà collocare le proprie conoscenze in uno strumento di apprendimento dal dominio più ampio.


IMPLEMENTAZIONE DI UN DATABASE SPERIMENTALE

Obiettivi: definizione di una base di conoscenza di oggetti architettonici e situazioni progettuali

Metodologia:
Questa unità operativa si preoccuperà della definizione di una Base di conoscenza sperimentale che sia implementabile coerentemente da ogni docente. La base di conoscenza dovrà comprendere i modelli di processo (macro e micro strategie), i temi progettuali, i riferimenti contestuali (cartografie. Vincoli urbanistici, etc.); l’Archivio Interattivo dei Casi che conterrà un insieme di oggetti architettonici rilevanti sotto il profilo culturale scelti a cura del docente di riferimento. Ogni oggetto architettonico sarà rappresentato da una serie di modelli interpretativi che ne esplichino gli aspetti significativi in funzione dei diversi punti di vista.

La modellazione della base di conoscenza dovrà avvenire attraverso:
1-Identificazione delle categorie di Indicizzazione cognitivamente fondanti
1a- Costruzione di una base dei casi di architettura: le rappresentazioni di numerosi "episodi" della storia dell'architettura saranno introdotti nel database del sistema, con indicizzazioni atte a poterli individuare in relazione alle diverse istanze emergenti nello svolgimento del progetto e ai modelli interpretativi di cui essi sono esempio.
1b-Costruzione di una base di schemi interpretativi dei casi: Vengono elaborate alcune categorie interpretative delle specifiche contenute nei casi memorizzati, allo scopo di rendere evidenti le peculiarità delle soluzioni progettuali contenute nella base di conoscenza, con ciò individuando anche i possibili scopi delle azioni del progettista, tendenti a risolvere le problematiche emergenti dai singoli casi. I modelli interpretativi saranno rappresentati come "insiemi semanticamente affini" di concetti definiti nella memoria concettuale. Un modello sarà quindi formato da un insieme di concetti che rappresentano le possibili declinazioni di un concetto generale e dalla semantica delle relative transizioni. La struttura organizzativa dei modelli sarà gerarchica; partendo da un nucleo di massima generalità ogni modello potrà quindi specializzarsi in tante ramificazioni, fino a raggiungere il livello corrispondente ai casi.
1c-Costruzione di uno o più schemi di comunicazione: Sono definiti alcuni schemi di comunicazione che si attivano in base ad analisi di rilevanza e pertinenza operate sull'informazione contenuta nei casi.
L'attivazione di uno schema in un particolare stato del progetto propone dell'informazione qualitativa e/o quantitativa ritenuta rilevante dal sistema (caratteristiche contestuali, materiali ,programmi funzionali etc.), costruita in base ad analogie dello stato in esame rispetto a casi passati.

2-Redazione grafica della Base di Conoscenza
3-Codifica della base di conoscenza e delle strategie di apprendimento

Risultati attesi:
Il database come assistenza alla progettazione dovrebbe rendere possibili le seguenti attività: esplicitazione di obiettivi di progetto, definizioni di specifiche, articolazione del progetto in fasi, attivazione di modelli interpretativi su di uno stato del progetto, simulazione dell'evoluzione di alcune caratteristiche di uno stato del progetto e valutazioni prestazionali, ricerca nella base dei casi, recupero di un caso pregresso nel progetto corrente, attivazione di schemi di comunicazione. In tal modo lo studente avrà l'opportunità di fare proprie molte più esperienze progettuali attraverso una navigazione tematica personalizzata e allo stesso tempo formativa della capacità critica e multidisciplinare dello stesso.


COSTRUZIONE DI UNA SERIE DI LEZIONI INTERATTIVE

Obiettivi:
Definizione di un corso che possa indirizzare altri docenti nell’implementazione di altri corsi per questa attività di e-learning

Metodologie:
I Docenti universitari da coinvolgere nel progetto e sviluppo del piano di studi on line potrebbero provenire da differenti paesi, potrebbero non essere esperti in e-learning, ed essere stati scelti per la loro competenza nella progettazione architettonica o esecutiva.
Non è certamente detto che tali professori, nel momento in cui incontrassero difficoltà nell’implementare un’attività e-learning, riescano effettivamente a trasferire le abilità proprie del loro insegnamento e le competenze del loro dominio attraverso il nuovo mezzo di comunicazione.
Perciò, questo progetto deve prevedere un approccio “realistico” all’e-learning, cosicché i problemi che professori “reali”, solitamente non esperti in e-learning, dovranno affrontare quando queste tecnologie saranno diffuse nelle varie università, siano già stati affrontati.
E’ importante infatti ricordare che stiamo parlando di Progettazione Architettonica, che è notoriamente un difficile campo di insegnamento, nel quale le attività cognitive sono più complesse, e le controversie, culturali e accademiche, quasi infinite.
Il Dominio dell’Architettura è caratterizzato da un’estrema varietà di approcci, una definizione di competenze tra le più svariate, approcci pedagogici differenziati.
<br />Le procedure in Ateneo, con l’imitazione delle abilità del docente, e il metodo di imparare praticando la professione, sono ancora costanti determinanti il processo di insegnamento per la Progettazione Architettonica, in ogni università.
In questo contesto, l’originalità di questo progetto è basata sul suo sforzo di fornire coerenza e oggettività.
Perciò ai docenti dovrà esser chiesto di verificare continuamente gli aspetti cognitivi nel percorso progettuale degli studenti.
Questo sarà garantito attraverso l’organizzazione di obiettivi per ogni fase del processo progettuale, con la registrazione delle diverse conoscenze e riferimenti che vengono acquisiti e rielaborati durante il processo di progettazione, e attraverso la continua verifica di decisioni e operazioni che permettano la generazione di aspetti concettuali e forma.

L’efficacia ed efficienza dell’apprendimento on line, sia per gli studenti che per i docenti, dipende inoltre in maniera cruciale dall’organizzazione on line delle risorse formative, che determina il grado di facilità della loro creazione e rintracciabilità.
Il materiale educativo correntemente disponibile on line, come libri di testo elettronici e corsi, sono principalmente iper-testi che contengono link che rappresentano la struttura del libro o del corso, e a volte link trasversali tra pagine associate.
I problemi principali connessi all’uso di questo materiale per gli studenti sono quindi un sovraccarico cognitivo, disorientamento e distrazione, flusso narrativo e concettuale impoverito.

Attraverso le mappe concettuali la conoscenza verrà rappresentata come serie di concetti connessi dalle relazioni.
I concetti sono gli elementi base che rappresentano aspetti rilevanti del dominio. I concetti sono regolarità percepite negli eventi o negli oggetti, o registrazioni di eventi od oggetti, designati da un'etichetta. Le relazioni rappresentano proposizioni fra i concetti. le proposizioni sono asserzioni su qualche oggetto o evento nell'universo, sia che accadano naturalmente o vengano create. Le proposizioni contengono due o più concetti connessi con altre parole per formare un'asserzione significativa.

Per superare questi problemi, gli studenti e-learning necessitano supporti nella tracciabilità e valutazione delle informazioni on line. Questo richiede una nuova organizzazione delle risorse web:
-introducendo un secondo livello di rappresentazione della conoscenza, il layer semantico, che mira ad indicizzare il contenuto semantico della conoscenza contenuta in un corso. Questo livello potrebbe essere affiancato al livello dei contenuti.
-usando mappe concettuali per la rappresentazione delle semantiche di conoscenza descrittiva. Le mappe concettuali servono ad indicizzare risorse informatiche, e si collocano molto vicine ai sistemi di intelligenza artificiale e di modellazione della conoscenza. Le mappe Concettuali possono essere usate come metastrutture esterne (un livello di navigazione delle conoscenze) nella forma di un ipertesto dinamico su base semantica.

Risultati attesi:
Come risultato, I corsi organizzati attraverso mappe concettuali potranno offrire I seguenti benefici:
-per gli studenti: una ricerca di risorse formative efficiente e contestualizzata, maggior consapevolezza nella identificazione del dominio della materia, visualizzazione di informazioni, finestre personalizzate, guida adattabile e reazione basata sul contesto.
-per i docenti: effettiva gestione e manutenzione di conoscenza ed informazioni; presentazioni dei corsi personalizzate; sviluppo dei corsi distribuito; riusi e scambi di materiale di apprendimento, ideazione e scrittura collaborative.

SPERIMENTAZIONE DIDATTICA

Obiettivi: Verifica del livello delle strategie e abilità progettuali acquisite.

Metodologie:
Il protocollo di sperimentazione sarà articolato in 4 unità, mirate a verificare:

1. Capacità di classificazione - Allo studente sarà richiesto di indicizzare i casi progettuali proposti
2. Abilità operative - Gli sarà richiesto di identificare il contenuto strategico/operativo di quel caso (ad es.: dove potrebbe utilizzare quell’esempio per assolvere un certo compito)
3. Identificazione dei nodi problematici - Data una certa situazione, allo studente verrà richiesto di identificare le problematiche progettuali più rilevanti
4. Identificazione delle strategie possibili per risolverli - Una vera e propria sessione progettuale (ad es. ex-tempore) nella quale lo studente dovrà risolvere alcune questioni progettuali usando il supporto fornito.

La fase di verifica delle abilità progettuali potrebbe essere possibile anche attraverso l’analisi protocollare.
L’analisi Protocollare è un metodo basato sulla trascrizione del contenuto verbale prodotto dal progettista applicando il metodo del “pensare a voce alta”, e sul seguente processo di suddivisione in azioni cognitive microscopiche (microstrategie), sequenze che generalmente hanno una durata di alcuni secondi, localizzate nell’ambito di un preciso campo semantico. Partendo poi dalla base analitica sviluppata in questa prima parte dello studio, viene effettuata una selezione dei segmenti progettuali relativi al richiamo di casi architettonici che il progettista attua. In questa fase, i segmenti precedentemente isolati e codificati sono sottoposti ad una interpretazione sintetica. In seguito si tenta di ricostruire un modello di procedure mnemoniche usate durante il processo in relazione a temi differenti e le fasi di sviluppo del progetto.
La ricostruzione di tracce del processo cognitivo è realizzata anche attraverso i significati ottenuti attraverso un attento esame della componente grafica prodotta dal progettista: schizzi e disegni.

Perciò l’utilizzo di questo metodo richiederà una fase finale di revisione “tradizionale” docente-studente in cui i progettisti (per noi gli studenti) siano in qualche modo costretti a una chiara esposizione e motivazione verbale delle scelte progettuali adottate.

L’unità operativa di Ancona parteciperà inoltre alla fase sperimentale di collaudo di un sistema di telecontiguità attraverso teminale Augmented Desk, in collaborazione con le unità operative di Roma e del Molise.

Risultati attesi:
I risultati saranno valutati in termini di riduzione dei tempi di apprendimento da parte degli studenti. Al termine della sperimentazione sarà stimato il risparmio di risorse umane ed economiche ottenibile.