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Introduzione

“Se dovessi condensare in un unico principio l’intera psicologia dell’educazione direi che il singolo fattore più importante che influenza l’apprendimento sono le conoscenze che lo studente già possiede.”

D.P. Ausubel, 1968

L’obiettivo primario della mia ricerca è quello di approfondire i temi legati ai processi di apprendimento e di insegnamento ed utilizzare inoltre le mie conoscenze sui linguaggi informatici (già impiegate nell’ambito del web) per realizzare un piccolo prodotto software che possa in qualche modo essere utile a chiunque si trovi ad operare in questo settore. La lettura dell’opera di Joseph Novak mi ha suggerito, da una parte, quale teoria dell’educazione prendere come punto di riferimento nella mia analisi e, dall’altra, quale prodotto cercare di sviluppare in pratica. L’autore ha dedicato parte dei suoi sforzi a descrivere e rafforzare le teorie di David Ausubel sull’apprendimento significativo, dopo averle scelte come modello di base, e si è poi concentrato sullo studio di strumenti reali che consentissero di mettere in pratica tali teorie: tali strumenti sono stati individuati nelle mappe concettuali. In linea con Novak ho dunque deciso, mentre approfondivo il significato del concetto di apprendimento significativo, di progettare una semplice struttura software, che permettesse ad un qualunque tipo di utente di disegnare rapidamente le proprie mappe concettuali, utilizzando un’interfaccia grafica chiara ed immediata. Esistono numerosi programmi costruiti per raggiungere questo stesso identico obiettivo e molti di essi denotano una completezza notevole, che ben difficilmente avrei potuto eguagliare. Da qui la decisione di seguire un percorso originale: concentrare i miei sforzi non tanto sulla realizzazione di un sistema complesso e completo (cosa che altri hanno già fatto al meglio), quanto piuttosto sulla progettazione di un sistema basato su tecnologie destinate ad applicazioni web, sviluppato senza ricorrere all’utilizzo di linguaggi di programmazione di alto livello. Tale scelta, che mi ha consentito di accostarmi ad altri interessanti ambiti di ricerca legati al futuro della rete, mi ha portato a studiare a fondo le potenzialità offerte dalla sintassi di XML e degli altri standard ad esso legati, quali XSL, SVG e OWL; linguaggi creati per gestire dati e strutture informative articolate e per disegnare pagine internet o composizioni grafiche, destinati a costituire il fondamento essenziale per i futuri sviluppi del semantic web.

Di seguito è riportata una sintesi dei contenuti di questo volume: per ogni capitolo sono state indicate le tematiche fondamentali e le problematiche individuate, oltre ad una traccia del percorso logico di presentazione degli argomenti.

Il primo capitolo è interamente dedicato al concetto di apprendimento significativo che costituisce la base teorica e la fonte di ispirazione per tutto il resto della ricerca. Introdotto da David Ausubel nella sua “Teoria dell’assimilazione” a metà degli anni Sessanta e ampiamente ripreso da Joseph Novak successivamente, tale concetto può essere sintetizzato con poche semplici parole: l’idea fondamentale infatti è che l’apprendimento significativo si verifica ogniqualvolta un individuo decide, in maniera consapevole, di mettere in relazione alcune nuove informazioni con quelle che già possiede. Questa semplice asserzione è carica di significati e spinge a riflettere al fine di ridefinire quali elementi sono da considerare veramente importanti nei processi di apprendimento: infatti, mentre molto spesso apprendimento è considerato sinonimo di assimilazione di informazioni e si tende quindi ad enfatizzare l’importanza delle capacità mnemoniche di chi apprende, occorre prendere atto del fatto che la materia prima fondamentale per produrre nuova conoscenza è la conoscenza stessa e che quindi è più proficuo, ai fini della propria crescita personale, sviluppare, oltre alla memoria, tutte quelle abilità che permettono di manipolare e rielaborare in modo originale ciò che già si possiede. Queste ed altre considerazioni sono presentate nel capitolo primo, che si conclude con un paragrafo dedicato alla grande importanza ed attualità dell’apprendimento significativo. Quest’ultimo, oltre ad essere valutato come più efficace, in termini sia di durata che di qualità, se confrontato con quello meccanico (o mnemonico), e oltre ad essere considerato la base per lo sviluppo del pensiero creativo, viene visto come strumento indispensabile per rispondere in maniera adeguata alle esigenze della società attuale. Oggi infatti il proliferare delle informazioni e delle fonti delinea gravi problemi di sovraccarico, e le persone, spinte ad essere elastiche ed adattabili, sono sottoposte a continue richieste di crescita individuale: l’apprendimento significativo può fornire gli strumenti adeguati per affrontare queste problematiche.

Il secondo capitolo è dedicato ad un approfondimento sulle mappe concettuali. Questi potenti strumenti di annotazione della conoscenza sono stati ideati e ripetutamente testati da Joseph Novak e dal suo staff, rivelandosi come i mezzi più adatti per stimolare l’apprendimento significativo. Le mappe annotano, sotto forma di grafo, i concetti ritenuti fondamentali riguardo ad un certo ambito del sapere e disegnano la fitta rete delle relazioni percepite tra questi concetti. Una tale scrittura delle informazioni si presta ad una rilettura costruttiva poiché permette di avere una rappresentazione visiva immediata delle strutture cognitive della mente, andando ad evidenziare, non solo quali nozioni sono state apprese, ma anche come sono state apprese ed organizzate e soprattutto come, e se, sono state correttamente collegate alle conoscenze pregresse relative a quegli stessi argomenti o ad argomenti affini. Questo rende le mappe concettuali strumenti estremamente efficaci, non solo in fase di verifica o di autovalutazione, per testare il livello e la qualità dell’apprendimento, ma anche nei momenti in cui deve trovar spazio la creatività, grazie alla loro capacità di stimolare il pensiero associativo e favorire nuove intuizioni.

Nel terzo capitolo si passa ad una analisi legata ad un ambito più tecnico, che passa in rassegna le caratteristiche fondamentali del linguaggio XML e della famiglia di linguaggi informatici che da esso sono derivati. Sviluppato dal consorzio W3C, divenuto standard nel 1998 e, a distanza di pochissimo tempo, già utilizzato da tutte le più importanti aziende operanti sul web, il linguaggio XML è destinato a modificare la gestione delle informazioni sulla rete. Il suo utilizzo risolve l’annoso problema della separazione tra rappresentazione e conservazione dei contenuti, consentendo di creare strutture dati personalizzabili e facilmente condivisibili da piattaforme software ed hardware eterogenee. L’essenzialità della sintassi, basata sui tag (come accade per la maggior parte dei linguaggi di markup) ne determina la facilità d’uso, pur non ponendo limiti rilevanti alle potenzialità, che sono veramente notevoli. XML infatti, grazie all’uso di dizionari e schemi costruiti ad hoc e di tecnologie quali namespace, può essere utilizzato non solo come linguaggio, ma anche come metalinguaggio: è cioè possibile creare nuovi linguaggi utilizzando XML, ed in effetti molti ne sono stati creati. Tra questi alcuni rivestono un’importanza fondamentale ai fini della mia ricerca: XSL, utilizzato per trasformare i dati contenuti in un documento XML e darne rappresentazioni diverse in formati differenti, ed SVG, utilizzato per disegnare immagini basate su oggetti grafici vettoriali bidimensionali. In particolare quest’ultimo, che presenta potenzialità del tutto simili al noto e diffusissimo FLASH, consente, anche tramite l’utilizzo di script, di realizzare animazioni e di gestire l’interattività con l’utente: tali caratteristiche mi hanno spinto ad utilizzarlo per progettare l’interfaccia grafica del mio prodotto software.

Il quarto capitolo introduce il concetto di ontologia riportando alcune delle definizioni date dalle scienze filosofiche e tracciando un breve escursus storico sull’uso di tale termine in informatica. Definita da Aristotele come “scienza dell'essere in quanto essere” e quindi come analisi di ciò che è essenziale nella definizione dell’essere, l’ontologia viene considerata dagli informatici come ricerca delle entità fondamentali che costituiscono un determinato dominio, mirata ad individuare le categorie e le gerarchie esistenti e ad esplicitare le relazioni che legano tra loro tali entità. Applicata nell’ambito dell’intelligenza artificiale per fornire alle macchine una “visione del mondo” di tipo artificiale, l’ontologia ha avuto recenti sviluppi legati alla crescita esponenziale del web, che hanno portato ad utilizzarla per risolvere il crescente problema del difficile reperimento delle informazioni sulla rete. Infatti, la creazione di ontologie vaste e complesse, contenenti riferimenti a oggetti, documenti, risorse, persone e istituzioni, può consentire di “mappare” i contenuti di internet utilizzando linguaggi comprensibili alle macchine e rendendo così possibili ricerche automatizzate basate su interrogazioni complesse. A questo proposito il consorzio W3C ha sviluppato un’altra applicazione di XML ed ha approvato così un nuovo standard chiamato RDFS, proponendo inoltre un’estensione del medesimo, definita OWL. Basati sulla possibilità di associare un identificatore unico (URI) a ciascuna risorsa del web, i due linguaggi (il secondo potenzia la sintassi del primo in maniera considerevole) permettono di costruire proposizioni complesse che descrivono le risorse stesse e le relazioni, di tipo sia gerarchico che trasversale, tra esse esistenti: in questo modo consentono di realizzare ontologie realmente potenti che sono destinate non tanto ad essere lette dalle persone, quanto piuttosto ad essere interpretate direttamente dai software dei motori di ricerca o da agenti automatizzati, dedicati al reperimento di informazioni sulla rete.

Il quinto capitolo è dedicato più nello specifico al prodotto software realizzato. Vengono immediatamente chiariti gli obiettivi principali definiti all’inizio della progettazione: creare un editor di mappe concettuali dotato di un’interfaccia grafica semplice, che possa essere utilizzato sulla rete per condividere con altri il risultato del proprio lavoro e che consenta di archiviare le mappe in un formato standard gratuito ed ampiamente supportato, ovvero XML. La dinamica di funzionamento del sistema implementato può essere brevemente descritta come segue: all’apertura di una determinata pagina web, sul proprio elaboratore oppure in seguito ad un collegamento remoto ad uno specifico URL, viene aperto un documento XML; sullo schermo viene visualizzata una schermata contenente pochi comandi essenziali e l’utente, semplicemente utilizzando il movimento e i click del mouse, può disegnare la propria mappa a piacimento, all’interno di una tela di dimensione personalizzabile; i contenuti della mappa, ovvero i nomi dei concetti e delle relazioni e tutte le informazioni necessarie per ricostruirla, vengono memorizzati e salvati all’interno del documento XML. L’editor può essere utilizzato per ricaricare le proprie mappe o quelle di altri e quindi apportare modifiche di qualunque genere. L’interfaccia grafica è costruita includendo un’immagine vettoriale in formato SVG all’interno di una pagina HTML, mentre le mappe vengono salvate in un semplice documento XML, conforme ad una DTD definita esternamente. Un possibile sviluppo del sistema, che purtroppo non è stato compiutamente realizzato, consiste nel modificare il formato di archiviazione delle mappe conformandolo ai nuovi standard proposti per la definizione di ontologie: in pratica codificare le mappe in linguaggio OWL, utilizzando così una sintassi standard anche per descrivere le relazioni tra i concetti. Il sistema tuttavia, allo stato attuale di sviluppo, consente solo di visualizzare documenti in formato OWL trasformandoli in immagini vettoriali SVG, ma non permette l’operazione inversa, cioè la compilazione di documenti OWL attraverso l’interazione con l’interfaccia SVG.

Nel sesto capitolo vengono prese in esame alcune delle tecnologie utilizzate per realizzare il sistema. Alcune considerazioni preliminari vertono sull’utilizzo dei programmi browser necessari a visualizzare ed utilizzare l’editor di mappe e sui problemi di compatibilità manifestati da alcuni di essi (Netscape e Firefox), legati alla temporanea assenza di supporto per lo standard SVG. Una riflessione importante riguarda il fatto che l’utilizzo dei software browser permette di utilizzare documenti di tipo testuale (ogni documento basato su XML è esclusivamente di questo tipo), che hanno dimensioni ridottissime e sono facili da trasmettere ed editare, per visualizzare animazioni e gestire l’interattività. La gestione dell’interattività in particolare è resa possibile dal fatto che SVG è in grado di includere al proprio interno blocchi di linee di comando eseguibili: si tratta degli script. La sintassi utilizzata è quella di JavaScript, che contiene tutti i costrutti logici, i cicli e le procedure necessari per riconoscere eventi generati dall’utente e produrre una risposta adeguata (potenzialità che XML di per sé non è in grado di fornire). JavaScript è utilizzato in associazione con un’altra potente tecnologia, sviluppata da Microsoft, chiamata DOM, che fornisce un’interfaccia standard per permettere alle applicazioni definite dal programmatore di accedere alla struttura del documento XML per alterarla o modificarla. La trasformazione dal documento XML vero e proprio, responsabile dell’archiviazione dei contenuti delle mappe, al documento SVG, visualizzabile sul monitor dell’utente, è gestita tramite l’utilizzo di un foglio di stile scritto in codice XSL. Tale tipo di trasformazione tuttavia non può essere eseguita in maniera automatica da nessuno dei browser testati. Per questo motivo è stata individuata una soluzione lato server, che ha portato ad utilizzare Apache Tomcat ed una sua applicazione denominata Cocoon, all’interno della quale il motore di trasformazione Xalan, incluso nel pacchetto, contiene tutte le direttive necessarie per effettuare il passaggio da XML a SVG.

Nel settimo ed ultimo capitolo si delineano i possibili ambiti di utilizzo del prodotto realizzato, individuando alcuni aspetti positivi legati al suo impiego. I principali utilizzatori potenziali di un editor di mappe concettuali sono senza dubbio gli studenti delle scuole, inferiori o superiori: l’obiettivo è quello di avvicinare i ragazzi all’uso delle mappe fornendo uno strumento che permetta loro di crearle e modificarle in maniera semplice e veloce e di archiviarle, allo scopo di condividerle con altri o di riprenderle in momenti differenti. In ambito aziendale invece, le mappe possono essere utilizzate come strumento creativo nell’ambito di ricerche di marketing, oppure durante i briefing e le riunioni per focalizzare i problemi ed individuare gli argomenti chiave. In questo settore poter disporre di uno strumento informatizzato per realizzare e condividere le mappe, capace di lavorare sulla rete internet e su qualunque altra rete locale, permette l’assoluta interoperabilità tra i vari reparti chiamati in causa, anche se dislocati in sedi diverse e lontane, e promuove il lavoro di gruppo nonché la condivisione delle idee. Qualunque persona che sia interessata ad apprendere in modo significativo può comunque trarre qualche vantaggio dall’utilizzo di un software come quello progettato. Non solo comunità di informatici o scienziati, abituati a cooperare utilizzando la rete come mezzo di comunicazione, ma in generale tutti coloro che si trovino di fronte a nuove informazioni e decidano di apprenderle in maniera approfondita, ricorrendo alle mappe come strumento di analisi, possono essere interessati all’impiego di un editor di questo tipo. L’unico requisito richiesto è una competenza informatica di base, che ormai è appannaggio di molti.

Fabio Garelli
08/08/2005