ITUB20156053A1 - Didattica digitale interattiva su dispositivi a realta' aumentata - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione industriale dal titolo :

Didattica digitale interattiva su dispositivi a realtà aumentata.

DESCRIZIONE

Stato dell’Arte.

L'attività didattica tradizionale, fa normalmente uso di un sistema educativo relazionale fra docente e studenti, il quale prevede un contatto diretto face-to-face. Ma ormai nelle scuole e nelle università, troviamo anche sistemi che si avvalgono dell'utilizzo di media, via etere o via internet, che permettono la tele-docenza a distanza ad un solo canale. In questo caso, il problema della mancanza di feed-back, non consente alle parti il giusto dialogo, rendendo impossibile tale applicazioni per le attività didattiche più critiche, che richiedono per gli studenti, una giusta reintegrazione correttiva, come ad esempio, per la didattica clinico-scientifica.

Andando a particolari casi clinico-universitari ma non solo, dove la qualità e professionalità della docenza è la chiave di successo di futuri professionisti, diviene fondamentale e necessario l'affiancamento del Tutor/Docente. Questi infatti può cosi comunicare, in maniera esemplificativa e correttiva, nelle parti del training esecutivo degli studenti. Il fatto di avere una vicinanza, con lo stesso punto di vista dello studente, da parte del docente, assume un ruolo fondamentale, ma limita di molto la diffusione didattica del docente in quanto deve seguire di persona, uno ad uno gli studenti in fase di training.

Problema tecnico.

Ne consegue, che se il docente fosse in grado di :

1. avere lo stesso punto di vista dello studente,

2. seguire contemporaneamente più studenti,

3. agire su questi in modalità interattiva,

4. nello stesso lasso di tempo,

5. anche con unità geograficamente dislocate,

farebbe certamente aumentare la produttività della didattica, potendo così dare spazio ad una più ampia diffusione, delle metodiche da adottare.

Soluzioni del problema tecnico

L'idea alla base, del sistema Didattica digitale interattiva su dispositivi a realtà aumentata” (DDIra), è quella di dotare gli studenti di un particolare device, il quale fornito di webcam o lenti a contatto che trasmettono video (contact lens with built-in camera by Google Co. Fig. 4), audio e di comunicazione Wi-Fi (Fig. 3), inforcato come degli occhiali, permetta di trasmettere la modalità con cui questi sta eseguendo l'esercizio/intervento programmato. Dall'altra parte il docente, su una apposita console che convoglia le riprese, controlla quanto gli studenti stanno trasmettendo. In tale modo il sistema, consente anche di aprire un dialogo privato, docente-studente.

L'innovazione di questa idea consiste essenzialmente nello strumento/device che, indossato dallo studente, permette una comunicazione interattiva con il docente.

Sono quattro i punti fondamentali:

- il primo è la posizione del sistema di ripresa, che è sullo stesso piano degli occhi, e permette ai docente lo stesso “point of view”, ovvero la stessa visuale o punto di vista, dello studente. Questo è molto importante perché il docente può rendersi conto di ciò che realmente lo studente sta osservando. Ne consegue che può suggerire sistemi e metodi correttivi di intervento consoni alla realtà;

- il secondo sta nel display ed audio del dispositivo, che arrivano direttamente ed esclusivamente sull'occhio ed orecchio dello studente. Questo consente sia la privacy delle interazioni, ma in particolare la creazione di un ambiente virtuale di comunicazione, che prevede sia scambio audio che video;

- il terzo punto deriva dai primi due, ovvero il docente non deve parlare ad un'aula pressoché eterogenea di studenti per uno stesso argomento, ma può organizzare il suo tempo su diversi studenti, con livelli diversi, rispondendo ad esercizi e procedure programmate differentemente per ogni studente;

- il quarto punto sta nella possibilità di organizzare corsi di “Didattica digitale interattiva su dispositivi a realtà aumentata” senza limiti geografici.

Descrizione di una o più forme di attuazione.

Le applicazioni dì tale progetto possono essere innumerevoli, in quanto adattabile a diverse realtà, ma per rendere esemplificativa l'operabilità, ci focalizziamo in un ambito reale che identifichiamo in due aree per l'Odontoiatria Restaurativa:

1. area didattica teorico-pratica undergraduate, via rete interna, che si propone di massimizzare il controllo del docente sulle procedure eseguite dallo studente;

2. area didattica teorico-pratica postgraduate, a distanza, che tuttavia mantiene tramite la rete caratteristiche di interattività molto più interessanti.

Il modello didattico di comunicazione clinico-scientifica, fra docenti e studenti, con l'adozione di questi particolari devices consente, un maggiore controllo sulle azioni svolte dagli studenti con la webcam, di visualizzare al meglio l'ambiente operativo ed ascoltare i commenti dello studente stesso. Il docente è quindi in grado, di guidare le azioni ed eventualmente, correggere e richiamare lo studente in tempo reale ma, di fondamentale importanza, con la stessa prospettiva con cui lo studente sta operando l'intervento. Nello stesso modo il postgraduate, può apprendere nuove metodiche operative e/o la funzionalità di nuove apparecchiature.

Funzionamento.

Per attivare il sistema sono necessari questi strumenti, applicazioni e servizi :

a) devices di ripresa e trasmissione ( vedi Fig. 3. es. Google Glass, Glass Up, EarPhone, Gear Vr , lenti a contatto speciali, etc) per la dotazione degli studenti. Le webcam potranno anche essere dotate di dispositivi di zoom o di una lente, che consenta ingrandimento di 3x ;

b) una apposita app di comunicazione, controllo ed interazione su questi devices;

c) gestione di un sistema Wi-Fi interno;

d) una app per il controllo della Digital Teacher Desk (DTD), la work station connessa al sistema Wi-Fi, dotata di accesso internet e di doppio monitor, uno per la visione complessiva dell'aula digitale, l'altro per la gestione del canale aperto in comunicazione (oppure ad una LIM);

e) gestione ed integrazione di un server streaming, in grado di fornire adeguati feed-back su multicanalità;

f) connessione Internet, se necessario attivare il sevizio a distanza, per eventuali accessi a locazione remota.

Per ogni stazione attivata, la connessione avviene su due specifici canali di comunicazione, per consentire l'attività di risposta del docente (Fig 1).

Fig. 1

Nella fattispecie il progetto è individualizzato per l'applicazione pratica di una attività di docenza undergraduate, questa si basa sulle seguenti azioni :

• possibilità per il Docente di richiamare una libreria di procedure operative odontoiatriche, da inviare agli studenti, ovvero la lezione da ripetere. Sono sequenze di immagini, slide o filmati, che arrivano direttamente sul monitor posto in corrispondenza dell'occhio dello studente;

• visualizzazione da parte del Docente dell’esecuzione della procedura operativa, utilizzando le riprese della webcam delio studente, in tempo reale con possibilità di interazione mirata;

• possibilità di scambiare e sovrapporre ad un’immagine visualizzata da entrambi i soggetti, tracciati esplicativi modificabili progressivamente (disegno di cavità, modellazione). La sovrapposizione potrebbe essere mantenuta sull’area selezionata anche quando la posizione dell’area subisca leggeri cambiamenti (funzione di tracking);

• possibilità da parte del Docente di guidare l'operatività dello Studente tramite un puntatore che compare sul campo visivo dello stesso e che rende possibile indicare il punto o l’area dove intervenire;

• possibilità di interazione Docente-Studente su fermo immagine, sia grafica che audio;

• possibilità di confronto a 4 o più immagini fra i risultati ottenuti da Studenti diversi con discussione dei particolari di ogni risultato da parte di tutti gli Studenti oltre che del Docente (grafica ed audio)

• Storage delle sessioni operative di ciascun Studente, con possibilità di consultazione individuale libera, da parte dello Studente stesso, includendo il commento audio del Docente.

Descrizione disegni.

In Fig. 1 si può osservare la presenza a sinistra di un'aula didattica con studenti dotati dei device necessari, in corrispondenza di un manichino, su cui effettuare l'intervento. A destra la DTD, sulla quale il docente controlla l'operatività degli studenti, dotata di un ulteriore monitor (non presente nel disegno) per la gestione e la interazione con uno specifico studente audio, video, grafica.

In Fig. 2 il diagramma a blocchi del progetto esecutivo di DDIra, con le tre sezioni che controllano il flusso di informazioni. A sinistra la DTD che gestisce la programmazione dei corsi, visualizza le riprese delle webcam dei singoli studenti ed interagisce con gli studenti. Al centro i device indossati dagli studenti che vedono il corso trasmesso dal docente ed interagiscono con lo stesso, a destra il motore che controlla gli scambi di informazioni tra i vari soggetti.

In Fig. 3. l'esempio di una aula con manichini ed uno studente che indossa il device (in questo caso Google Glass) per l'iterazione con il docente.

Nella Fig. 4 il prototipo delle nuove lenti a contatto, che contegono una videocamera in grado di trasmettere le riprese catturate, ad un dispositivo ricevente.

Vantaggi.

1. avere lo stesso punto di vista dello studente;

2. seguire contemporaneamente più studenti;

3. agire in modalità interattiva, con la realtà aumentata;

4. nello stesso lasso di tempo, gestire profili diversi di studenti;

5. agire anche con studenti geograficamente dislocati;

6. possibilità per gli studenti di rivedere la lezione con ì commenti

del docente;

Varianti

Questa idea può essere applicata ad innumerevoli realtà Universitarie, e

non solo nel settore medico, ma anche in tutte le attività nelle quali

l’esperienza di un tutor viene trasmessa a studenti/apprendisti, con

modalità diretta per l'apprendimento di tecniche professionali di

precisione. Con la presente abbiamo esemplificato il caso di un

laboratorio odontoiatrico, parlando di studenti e docenti, ma potrebbero

essere apprendisti e tutor, etc.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1)Il device indossato dallo studente, consente al docente, di avere il suo stesso punto di vista e pertanto di potere effettuare delle valutazioni accurate e capire meglio l'azione dello studente; 2)Il sistema è caratterizzato dal fatto che fa uso di dispositivi che permettono una interattività completa, in forma digitale, con realtà aumentata, docente/studente su due canali. Oltre allo scambio di video ed audio, è possibile anche lo scambio di bozzetti grafici ed immagini modificate su fermo-immagine realizzato dalle riprese dello studente; 3) la possibilità per gli studenti, di rivedere le lezioni, con gli specifici commenti del docente 4) potere gestire l'intero sistema sia in sito che tramite piattaforme cloud.