Tecniche di visione artificiale per l'interazione uomo-macchina in applicazioni di didattica interattiva

La ricerca da me svolta durante il corso di dottorato è stata orientata allo studio, allo sviluppo e alla caratterizzazione di nuove interfacce multimodali per l'interazione uomo-macchina. La emph{naturalezza} e l'emph{usabilità} di queste interfacce sono tali da renderle dei validi strumenti in molte applicazioni di didattica interattiva. Ciò che ha permesso di ottenere apprezzabili risultati, è stato, oltre che l'applicazione di innovative tecniche di visione artificiale, il dare un ruolo centrale nella progettazione al punto di vista dell'utente che ne avrebbe dovuto fare uso. Per questi motivi è stato importante conoscere la realtà nella quale le soluzioni che si pensava di proporre dovevano inserirsi; è stato quindi necessario conoscere il mondo della didattica e della scuola ed anche sapere come gli attori principali di questo mondo (docenti e studenti) esercitino le loro attività e che tipo di rapporto vivano con l'informatica e la tecnologia in generale. Riflettendo sul ruolo che la tecnologia può avere nel processo didattico ci si chiede se la tecnica e la tecnologia sono "esterne" alla didattica, cioè sono utili, la modificano ma non ne fanno parte integrante, oppure sono "connaturate" all'azione di insegnamento-apprendimento. Per definire meglio il rapporto fra la didattica e la tecnologia è necessario capire cosa si intenda per tecnologia. Da un punto di vista scientifico, la tecnica può essere definita come: emph{un'arte sistematica che applica determinate abilità e conoscenze alla produzione di oggetti}, per lo più standardizzati su vasta scala e la tecnologia come: emph{una riflessione che integra diverse tecniche su vasta base scientifica e di ricerca}. Nell'opinione comune invece la tecnica è uno strumento che serve a produrre qualcosa, mentre il termine "tecnologia" viene associato agli "strumenti tecnologici" (computer, videofonino). Se la didattica è, tradizionalmente, un movimento che comprende progettazione, azione e valutazione, un punto fondamentale che la collega alla tecnologia è la mediazione, la quale fa interagire saperi, conoscenze, insegnanti, studenti, oggetti culturali, strumenti, metodi, ecc. La risposta, allora, alla nostra questione si può ritrovare nel termine stesso "mediazione". La radice etimologica della parola non può che portarci al medium quindi ad un elemento che è in grado di trasportare, trasformare e trasdurre cite{Parmigiani2004a} informazioni in modo che diventino nozioni, conoscenze, saperi, abilità, competenze attraverso modalità individuali, relazionali o collaborative. Attorno al termine medium ruota la dinamica fra didattica e didattica tecnologica. Se il medium si riduce ad uno strumento - anche se utile al processo educativo - la didattica tecnologica è una parte dell'azione didattica e tende ad essere separata dal contesto quotidiano; se, invece, il medium non è solo uno strumento ma un oggetto culturale che modifica sostanzialmente e dall'interno l'azione didattica - il medium, cioè, non è semplicemente giustapposto ma è un organo vitale per l'azione stessa - allora la didattica tecnologica e la didattica mostrano che si sono coevolute attraverso il mutamento delle idee, delle concezioni e, ovviamente, delle strumentazioni che la tecnica ha, nel corso del tempo, offerto all'educazione. Il medium-libro è utile o funzionale in determinati contesti e impalcature didattiche così come il medium-voce, il medium-computer, il medium-videocamera digitale e così via. Forse, allora, non ha senso separare la didattica tecnologica dalla didattica tout court in sede progettuale, ha senso, piuttosto, definirne le peculiarità. Ovviamente, quando è necessario conoscere uno strumento o un software per comprenderne le proprietà e le potenzialità, è opportuno sbilanciare la propria attenzione sugli aspetti tecnici e, quindi, organizzare momenti esplicativo-esercitativi. Diventa importante, però, non isolare tali momenti ma connetterli e interfacciarli con le altre fasi della didattica in modo che si significhino a vicenda: da un lato, lo strumento fornisce informazioni o permette di elaborarle in vista di un apprendimento individuale o di gruppo, dall'altro, le azioni didattiche elevano lo strumento ad attore protagonista del processo educativo. Per fare didattica tecnologica occorre modificare la didattica stessa. Se i presupposti della didattica mediologica sono quelli di appropriarsi e fare interagire i diversi media - analogici e digitali - nel corso dell'azione didattica, la didattica monomediale non può che essere limitativa. L'utilizzo del medium-voce o del medium-libro è assolutamente valido e funzionale in molti momenti didattici; è l'irrigidimento e la reiterazione di tali media in tutti i contesti didattici che li rende ripetitivi e scarsamente motivanti. Analogamente se l'insegnante utilizzasse sempre e solo il medium-computer per organizzare l'ambiente di apprendimento rischierebbe una conseguenza similare: l'intorpidimento e l'assuefazione al medium-computer. La valorizzazione del rapporto fra la didattica e la tecnologia non dipende dalla modernità dello strumento ma dalla sua rimediazione in rapporto al contesto, agli obiettivi, ai saperi, ai partecipanti all'azione educativa, ecc. Le tecnologie possono favorire, altresì, da un lato, la personalizzazione dei percorsi apprenditivi e, dall'altro, il lavoro di gruppo attraverso la discussione cite{Cacciamani2004} La risoluzione del contrasto fra didattica e didattica tecnologica favorisce, in ultimo, l'elusione di alcuni rischi: egin{itemize} item si evita di relegare la tecnologia in angoli dedicati ad alcuni progetti ed aspetti particolari della vita scolastica. item si evitano movimenti di ritorno di avversione alla tecnologia stessa. Se le didattiche restano separate, infatti, l'opinione diffusa è che la tecnologia non ha portato i benefici che ci si aspettava per cui forse è più opportuno ritornare agli standard consueti. La consapevolezza che la didattica mediologica è connaturata di tecnologie in quanto essenzialmente mediata, porta alla valorizzazione del medium stesso, quale che sia, vecchio o nuovo, analogico o digitale, e, con esso, alla valorizzazione dei processi che provoca fra gli attori del processo apprenditivo: insegnanti, studenti, saperi, oggetti culturali e strumenti, appunto, ma non solo più strumenti. end{itemize} Il capitolo ef{tecnoledu} propone una cornice storica della applicazione di tecnologie nella didattica ripercorrendo le iniziative legislative e i progetti che, nel corso degli anni, hanno riguardato la scuola italiana per l'inserimento e l'integrazione delle TIC nel contesto scolastico. Il capitolo ef{HCI} analizza invece l'evoluzione, gli obiettivi e gli aspetti salienti dell'Interazione uomo-macchina e si conclude presentando alcune delle soluzioni tecnologiche hardware o software di HCI che sono attualmente presenti in ambito didattico. Il capitolo ef{interfacce} presenta le interfacce sviluppate e la loro caratterizzazione, descrivendone le potenzialità, gli aspetti tecnici e gli algoritmi che le governano. Nel capitolo ef{conclusioni} vengono tirate le conclusioni e sono illustrati alcuni dei possibili futuri sviluppi. La tesi è conclusa da una appendice nella quale sono fornite alcune conoscenze di base relative a tecniche e/o algoritmi adottati nella realizzazione delle interfacce.