Appunti Psicologia dello sviluppo socio-cognitivo

ROBOT COME SISTEMI DI TUTORAGGIO INTELLIGENTE (ITS)

Sleeman e Brown coniano il termine intelligent tutoring systems (ITS), per riferirsi a prodotti software in grado

di supportare l’apprendimento, fornendo servizi tutoriali in grado di dimostrare intelligenza in questo ruolo.

Gli ITS sono ambienti di apprendimento computerizzati, in grado di aiutare gli studenti ad acquisire determinate

conoscenze e abilità, mediante algoritmi intelligenti che adattano il comportamento del sistema alle specifiche

esigenze che emergono nell’apprendimento.

Gli ITS possono sempre fornire assistenza e mettono meno in soggezione lo studente: inoltre, possono essere

efficaci, quanto gli umani, nel tutoraggio individuale per domini di conoscenza ben definiti e significativamente

più efficaci delle interazioni di aula tradizionali. Tuttavia, sono ancora poco diffusi in ambito istruttivo e

formativo: soprattutto per le difficoltà e i costi della creazione di basi di conoscenze esaustive su specifici

argomenti/domini (Le basi di conoscenza, inoltre, non sono fisse/immutabili: di conseguenza, vi sono,

continuamente, costi di aggiornamento).

Inoltre, gli ITS apprendono attraverso l’interazione con l’ambiente, ed essa è duplice:

- Interazione con gli studenti: utile per consentirgli di ricostruire il loro modo di pensare, agire, riflettere,

apprendere.

- Interazione con gli esperti di dominio: utile per consentirgli di fare propria la loro expertise, codificarla,

immagazzinarla, renderla fruibile.

Per poter svolgere le sue funzioni, un ITS deve rappresentare/gestire diversi elementi di conoscenza:

- Conoscenza degli argomenti oggetto di insegnamento.

- Conoscenza relativa alla gestione di obiettivi/sotto-obiettivi di apprendimento.

- Conoscenza dei modi con cui gli studenti elaborano/assimilano le informazioni fornite.

- Conoscenza dei modi migliori per insegnarle/controllare che siano state apprese.

Sono indispensabili per generare piani di tutoraggio flessibili, in grado di rilevare, dinamicamente, le

discrepanze tra acquisizioni degli studenti e conoscenze/abilità attese, definendo un piano per ridurle.

Componenti chiave degli ITS

Gli ITS sono dotati di 4 componenti chiave:

- Modello della conoscenza di dominio: cosa viene insegnato, in termini di conoscenza, abilità e

competenze.

- Modello dello studente: a chi viene insegnato, in termini di caratteristiche dello studente (Cognitive,

metacognitive, emotive, motivazionali).

- Modello del tutor: come viene insegnato, in termini di tecniche e strategie.

- Interfaccia utente: come avviene l’interazione tra ITS-studente e ITS-esperti di dominio.

Modello della conoscenza di dominio

Questa componente contiene rappresentazioni, e gli ITS utilizzano tre tipi di rappresentazione della conoscenza:

- ITS basati su regole.

- ITS basati su vincoli.

- ITS basati su sistemi esperti.

Non sono rigidamente alternativi MA possono combinare più di un approccio per soddisfare diversi tipi di

esigenze.

ITS basati su regole

La conoscenza assume la forma di regole di produzione che rendono esplicito il percorso di ragionamento che

l’esperto compie per affrontare un compito in una particolare situazione.

Esiste un insieme limitato di procedure che portano ad una risposta corretta al compito in questione, e le

procedura che sono al di fuori non sono corrette.

È una rappresentazione adatta a compiti che possono essere risolti mediante divisione in sotto-compiti:

definizione di passaggi di risposta, codifica di passaggi.

ITS basati su vincoli

La conoscenza assume la forma di requisiti che una risposta ad un compito proposto deve soddisfare per essere

considerata una buona risposta.

I vincoli possono essere derivati da regole che guidano l’agire del professionista e, quindi, possono essere

considerati come requisiti assoluti o come preferenze/avvertimenti.

L’idea chiave è che tutte le risposte corrette ai compiti condividono le stesse caratteristiche, e le risposte che

non le condividono non sono corrette.

Ogni compito viene definito da una serie di vincoli che ne descrive i risultati attesi e i comportamenti di risposta

considerati accettabili.

È una forma di rappresentazione adatta anche per i compiti mal definiti, ovvero che: partolo da uno stato iniziale

non esplicitabile con precisione, chiedono allo studente di raggiungere un obiettivo non definito con precisione,

ammettono più processi/ragionamenti per giungere alle risposte considerate accettabili.

ITS basati su sistemi esperti

La conoscenza è immagazzinata in un programma che contiene fatti, concetti, procedure e meta-conoscenza,

derivati dall’esperienza di uno/più risolutori di problemi umani e che ne simula il comportamento.

L’idea chiave alla base è che tutte le risposte corrette ad un compito devono essere compatibili con l’insieme di

risposte possibili che un esperto umano può fornire a quel compito.

I percorsi di risposta e le strategie per trovare le risposte migliori sono molteplici, la condizione iniziale/obiettivo

è chiara, le risposte stesse possono essere espresse come sequenze di azioni.

È particolarmente promettente per compiti mal definiti dove: il dominio del sapere non consente di delineare

un’ontologia ben definita, il contesto gioca un ruolo importante nel definire la buona risposta, la riduzione

attuata con un modello basato su regole/vincoli porterebbe ad una semplificazione inaccettabile del compito.

Modello dello studente

È una componente fondamentale di un ITS: contiene informazioni di tipo cognitivo e affettivo.

Il modello dello studente viene costruito man mano che lo studente svolge i compiti che vengono proposti e

costituisce una rappresentazione dinamica dei saperi dell’allievo, corredata da informazioni sui suoi punti di

forza/debolezza in relazione agli obiettivi di apprendimento.

In un ambiente di apprendimento collaborativo, può essere integrato con un modello del gruppo di studenti:

tiene traccia dei progressi di un intero gruppo che lavora in modo collaborativo. Si basa sul fatto che le

prestazioni del gruppo non sono riducibili alla semplice somma algebrica delle prestazioni individuali.

Modello del tutor

Utilizza le informazioni derivanti dalla base di conoscenza di dominio e dal modello dello studente, per

selezionare le azioni/strategie di tutoraggio più opportune.

Un buon ITS fa uso di stimoli/attività mirate che fanno lavorare lo studente nella sua ZOPED, il più possibile:

pone domande e fornisce feedback sulle risposte, dà incoraggiamenti/gratificazioni, offre aiuto/supporto quando

lo studente è in difficoltà, lavora su aspetti emozionali/cognitivi.

Il modello pedagogico viene influenzato dal modello della conoscenza di dominio:

- ITS basati su regole di produzione: il modello pedagogico mira a guidare lo studente attraverso regole

che costituiscono il dominio di sapere, allo scopo di fornirgli gli elementi per costruire buone risposte

ai compiti. Il discente deve seguire, passo dopo passo, sequenze predeterminate e, ad ogni azione, riceve

un feedback sulla correttezza del suo agire. L’approccio è basato sul modelling: presentare modelli di

soluzioni ideali, chiedere all’allievo di applicarle, controllare che l’applicazione sia compatibile con le

sequenze predefinite.

- ITS basati su vincoli: il modello pedagogico controlla la violazione dei vincoli da parte dello studente,

attivando feedback specifici per evitare che accada di nuovo in futuro. Lo studente ha margini di

creatività nella sua azione, dato che la risposta è corretta tutte le volte che non viola un vincolo.

L’approccio si basa sulla generazione di ipotesi da parte dello studente e dal loro controllo con l’aiuto

del sistema.

- ITS basati su sistemi esperti: il modello pedagogico emula la capacità decisionale di un esperto umano.

Il sistema accompagna il discente a descrivere/analizzare dei casi, porre le domande giuste, cogliere i

particolari-chiave, considerare possibili i modelli di azione/trasformazione, riflettere sul proprio operato.

L’approccio è volto a stimolare il ragionamento su situazioni/compiti/possibili risposte. Il feedback

deriva dal confronto tra le soluzioni proposte dal discente e le soluzioni ideali presenti nella base di

conoscenza caricata dagli esperti: le risposte sono più o meno compatibili con le risposte degli esperti

(Non giuste o sbagliate). Il feedback stimola la riflessione del discente sulle proprie risposte, in modo

da attivare un processo autoregolatorio.

Interfaccia utente

È una componente molto importante per l’efficacia di un ITS e per la sua reale usabilità: dovrebbe essere in

grado di ricevere informazioni dall’utente attraverso modalità di input e produrre diversi tipi di output.

Deve, quindi, operare in due direzioni:

- Deve interagire con l’esperto per costruire la base di conoscenza di dominio: opera per rendere il più

possibile semplice il trasferimento di conoscenza dall’esperto alla macchina e l’integrazione della

conoscenza di più esperti di dominio (Più il trasferimento è semplice/immediato, minori sono i costi di

implementazione dell’ITS). La base di conoscenza può essere più completa/esaustiva se più esperti

partecipano a questa operazione, anche in ruoli diversi: diventa, quindi, un prodotto incrementale e

aggiornabile ad ogni interazione con nuovi esperti.

- Deve operare sul discente, interagendo con lui nelle normali attività di tutoraggio: ne ricostruisce le

caratteristiche e ne delinea i profili di conoscenze/abilità/competenze.

In base al tipo di base di conoscenza, il dialogo con l’esperto del dominio assume diverse forme:

- ITS basati su regole di produzione: l’interfaccia utente deve supportare l’esperto nell’analisi cognitiva

del compito, in modo da costruire un modello di attività applicabile ad un problema/insieme di problemi.

Contiene i possibili percorsi/strategie di soluzioni: si attua una scomposizione degli obiettivi,

generalmente rappresentati come set di regole di produzione, contrassegnati con parole chiave e annotati

con suggerimenti/metadati. Tag/annotazioni forniscono un livello di metaconoscenza che è utile per:

valutare il processo di ragionamento del discente sulla base delle regole applicate e della loro sequenza,

suggerire allo studente i passi da compiere successivamente, fornire esempi di buoni percorsi di

ragionamento.

- ITS basati su vincoli: l’interfaccia utente deve supportare l’esperto nel rendere espliciti i vincoli per la

soluzione e, supportare lo studente nella formulazione/verifica di ipotesi di soluzione che non violino i

vincoli definiti.

- ITS basati su sistemi esperti: l’interfaccia utente deve supportare l’esperto nella riproduzione dello

spazio delle soluzioni, rilevando i suoi ragionamenti/comportamenti nel descrivere/affrontare casi

complessi, e, inoltre,