L'immersività, componente fondamentale per l'e-learning, richiede interoperabilità. I Web Services un paradigma per l'interoparbilità

Learning in e-learning is proposed as a lifelong learning system where what has value is the process in which a single training activity is included [1]. University courses in technical and scientific learning have always been developed and built through the use of systematic and fundamental laboratories. The laboratory experience is essential to master the skills of design [3] [4] in the line of "learning by doing". Among the most important issues that scientific laboratories have, there are certainly and higher equipment costs and their limited use during the lifetime of the equipment, the difficulty of access by students who live in physically distant places, the lack of facilities compared to the number of students who should have the burden of the installation, concentrated use at certain times of the year. These limitations can be overcome through the use of telelaboratories or virtual lab with access from remote locations, including more sharing of resources between different institutional settings. In the case of education and / or professional updating designers of engineering artifacts, laboratory practice is universally recognized as a fundamental tool for knowing the actual behaviour, which is contextualized in the appropriate operational aspects of the devices and complex systems. In the context of distance education, the use of an immersive telelaboratory seems particularly promising for the following organizational and educational reasons: [2] o more rational management of time and space because students can access the service at any time and anywhere (anytime, anywhere); o more rational management of costs in terms of laboratory equipment, human resources and their organization as a growing number of students is enrolling at universities; o opportunities for students to gain remote access to the experience of experiments on real processes. In the Automatic Control course of the Faculty of Engineering, “University Politecnica delle Marche”, held by Professor T. Leo has long used the telelaboratory has been used as a teaching tool for training students, along with the traditional classroom lectures. From this experience has arised the idea of a work of design and construction of a module for a learning environment that enables interoperability through the paradigm of Web Services, including the Tele, (which has been implemented in Java and has long been experienced), LCMS and one of the most common e-learning environment, the Open Source system Moodle, which operates in Php and is already used to manage the online part of the course in blended learning. In this context lies the educational research work developed in this thesis, in which a model that would allow full interoperability between scientific laboratories and e-learning environments through the use of Web Services has been designed. Ensuring the immersion was of primary importance. It is indeed essential for the proper and complete understanding of the laws governing the experiences carried out remotely by students. This model has involved several aspects: • management: collaborative teaching; • pedagogy: cooperative learning; • design: lab sharing and web services To strengthen this research we have dealt with practical issues for the realization of a module operating within an LCMS, in order to accept a Learning Object (the Telelaboratory) within a course developed in blended e-learning. Finally, in entirely voluntary ways, students enrolled in the Automatic Control course, held by Professor T. Leo at University Politecnica delle Marche Ancona, have had the opportunity to use both the e-learning course and the experience through the Tele executable as an additional topic of the course. To evaluate the effectiveness of the developed model students have been asked to fill some questionnaires and the results of exams in the last two years have been analized, highlighting the differences between learners who have used all tools (ongoing presence on the course and Tele line) or only some of them, or even none.

L’apprendimento in e-learning si propone come un sistema di formazione continua dove ciò che assume valore è il processo all’interno del quale la singola attività formativa è inserita [1]. Nei percorsi universitari tecnico-scientifico l’apprendimento è sempre stato sviluppato e costruito anche attraverso l’utilizzo fondamentale e sistematico di laboratori. Il laboratorio costituisce un’esperienza essenziale per impadronirsi delle abilità di progettazione[3] [4] nella linea del “learning-by-doing”. Tra i problemi di maggiore rilevanza che presentano i laboratori scientifici ci sono sicuramente i sempre più elevati costi delle attrezzature, il loro limitato sfruttamento nel periodo di vita utile delle attrezzature, la difficoltà di accesso da parte degli studenti iscritti che vivono in luoghi fisicamente lontani, la scarsità delle strutture rispetto al numero di studenti che dovrebbero utilizzarle, l’onerosità dell’installazione, l’utilizzo concentrato in alcuni periodi dell’anno. Questi limiti sono superabili attraverso l’uso di telelaboratori oppure dei laboratori virtuali con accesso da posizioni remote, anche attraverso condivisione di più risorse fra più sedi istituzionali. Nel caso dell’educazione e/o dell’aggiornamento professionale di progettisti di artefatti ingegneristici la pratica di laboratorio è universalmente riconosciuta come strumento fondamentale per l’apprendimento della conoscenza del comportamento reale e contestualizzato negli appropriati aspetti operativi dei dispositivi e dei sistemi complessi. Nell’ambito dell’insegnamento a distanza l’utilizzo di un telelaboratorio immersivo appare particolarmente promettente per i seguenti motivi sia organizzativi che pedagogici: [2] • gestione più razionale dei tempi e degli spazi in quanto gli studenti possono accedere al servizio in qualsiasi momento e da qualsiasi luogo (anytime, anywhere); • gestione più razionale dei costi in termini di attrezzature di laboratorio, di risorse umane e della loro organizzazione essendo in crescita il numero degli iscritti alle facoltà universitarie; • possibilità per lo studente di maturare da remoto l’esperienza di accesso ad esperimenti su processi reali. Nel corso di Controlli Automatici della Facoltà di Ingegneria dell'Università Politecnica delle Marche tenuto dal Professor T. Leo già da tempo viene utilizzato il telelaboratorio come strumento didattico di formazione in affiancamento al tradizionale sistema con lezioni frontali in presenza in aula. Proprio da questa esperienza trae origine l'idea di un lavoro di progettazione e realizzazione di un modulo per un learning environment che permetta l’interoperabilità, attraverso il paradigma dei Web Services, tra il telelaboratorio, implementato in linguaggio Java e già da tempo sperimentato, ed uno degli LCMS più diffusi nell'ambiente dell'e-learning, il sistema Open Source MOODLE, operante in Php e già utilizzato per la gestione della parte on-line del corso stesso in formazione blended. In tale contesto educativo si pone il lavoro di ricerca sviluppato con questa tesi di dottorato in cui è stato progettato un modello che permettesse la completa interoperabilità tra laboratori scientifici ed ambienti e-learning attraverso l’uso di Web Services. Di primaria importanza è stato garantire l’immersività, caratteristica ritenuta fondamentale per una corretta e completa comprensione delle leggi che regolano le esperienze eseguite da remoto dagli studenti; questo modello ha coinvolto diversi aspetti: • organizzativi: collaborative teaching; • pedagogici: cooperative learning; • progettuali: lab sharing e web services Per rafforzare questa ricerca sono stati affrontati temi pratici per la realizzazione di un modulo operativo all’interno di un LCMS per accoglie un Learning Object (il telelaboratorio) all’interno di un corso sviluppato in modalità e-learning di tipo blended. Infine è stata offerta, in modalità del tutto volontaria, agli studenti iscritti al corso di Controlli Automatici, tenuto dal professor T. Leo dell’Università Politecnica delle Marche per le sedi di Ancona e Fermo, l’opportunità di usufruire sia del corso in e-learning, sia delle esperienze eseguibili attraverso il telelaboratorio come ulteriore argomento facente parte del corso stesso. Per valutare l’efficacia del modello sviluppato sono stati proposti agli studenti alcuni questionari e sono stati esaminati i risultati delle sessioni d’esame degli ultimi due anni, evidenziando le differenze tra i discenti che hanno utilizzato tutti gli strumenti (corso in presenza, corso on line e telelaboratorio) o solo alcuni di questi, al limite nessuno.