Informatica e didattica

Obiettivi del corso

• Analisi dei processi di insegnamento e apprendimento

• Uso della moderna tecnologia nella didattica per la costruzione di ambienti interattivi – tra l’allievo e il computer– tra tutti i partecipanti al processo didattico

Etimologia dei termini

• Educazione: ex-ducere trarre fuori ma anche da educare … = dar da mangiare alle oche!!

• Insegnare: mettere un segno su una tabula rasa

• Apprendere: prendere con forza (della mente)

• Didattica: strumento per l’insegnante

Evoluzione degli strumenti

• Per Socrate, la scoperta della scrittura favorisce la perdita della memoria; la parola produce poi un "effetto estemporaneo" che la scrittura tende ad annullare.

• Un editto dell’Università di Parigi vietò l’uso della stampa e il suo uso a scopo educativo

Nuovi Strumenti

• 1950- Test di Turing• Le macchine possono pensare!!

– stratema.sigis.net/n/dl/Turing.doc

• Gioco dell’imitazione• A uomo, scopo di ingannare C• B donna, • C interrogante scopo di indovinare dove

uomo, dove donna

Le macchine possono pensare?

• “Io credo che tra una cinquantina d’anni sarà possibile programmare calcolatori aventi una capacità di memoria di circa 10^ 9 in modo da farli giocare così bene al gioco dell’imitazione che un interrogante medio avrà una probabilità non superiore al 70% di compiere l’identificazione giusta dopo 5 minuti di interrogatorio”.

• “ la domanda non ha senso”

Obiezioni previste

• Argomento della coscienza– Siamo sicuri della “coscienza” degli interlocutori

umani?• Concezione teologica

– Cosa impedirebbe di assegnare un’anima alla macchina?

• Obiezione dello “struzzo”– Non è un’obiezione tapparsi gli occhi!!

• Obiezione matematica– Esistono questioni indecidibili. Forse l’uomo sa

rispondere a tutto?

Obiezioni previste

• Argomenti fondati su incapacità varie

• Obiezione di Lady Lovelace

• Argomento fondato sulla continuità del sistema nervoso

• Argomento del comportamento senza regole rigide

Artificial Intelligence

• Il computer digitale è in grado di replicare i comportamenti intelligenti umani. Ovvero esso è una mente, ove opportunamente programmato.

• intelligenza = manipolazione di simboli

Searle: la stanza cinese

• members.xoom.virgilio.it/ailab/biblio/searle1.htm

• La stanza serviva per mettere in evidenza la “estraneità” rispetto al fine da raggiungere da parte dell’esecutore dell’algoritmo.

• “la comprensione del calcolatore non è (come la mia del tedesco) solo parziale, è nulla”.

Searle: critica

• La mente sta al cervello come il programma allo hardware.

• Possiamo certo simulare lo stato formale delle scariche neuroniche ma gli stati “INTENZIONALI”?

• Il cervello umano è un’entità biologica che produce pensiero.

Ricaduta didattica

• Le macchine possono insegnare.

• Un domani ogni essere umano potrebbe avere a suo fianco un “Maestro meccanico” in grado di aiutarlo a crescere intellettualmente!!

• Possiamo provare a esprimere il test di Turing per il maestro? Insegnare = sapere??

Trasposizione didattica

• “so” ma come trasmettere quello che “so”? Metodo

• Cosa è importante trasmettere? Oggetto

• Come tutto questo si riflette nell’uso dell’informatica? Nei nostri programmi (VB, java, ecc..)

Un secolo prima

• 1859- L’origine delle specie

• La selezione naturale consente l’evoluzione. Forse ha senso studiare cosa succede negli organismi inferiori.

• Vari livelli di apprendimento. Ma cosa è?

Apprendimento: una definizione

• Variazione del comportamento non fisiologica (cresco e.., invecchio e.., è buio e la retina ..), non traumatica ( cado e..), sostanzialmente irreversibile, legata a esercizio e rinforzo.– Tempo che si dedica all’apprendimento =

esercizio.– Interesse alle conseguenze del nuovo

comportamento = rinforzo

Apprendimento: osservazioni

• Si può apprendere a rispondere ad uno stimolo con qualcosa che già si conosceva (novità del legame)

• Si può apprendere a rispondere con qualcosa di veramente nuovo

Apprendimento: osservazioni

• Definizione che tratta chi apprende come una “scatola nera”.

• Può essere riferita a un automa, un essere umano, un animale.

• Misura l’apprendimento come capacità di eseguire un compito.

Una curva d’apprendimento

a b c

a = adattamento; b= progresso; c= stabile e caduta di performance

Apprendimento tutto-nulla

Condizionamento classico

• 1904 - Pavlov• Stimolo incondizionato (o naturale):

salivazione alla vista di cibo• Stimolo neutro (un campanello)• presentazione dei due stimoli contigui SN+SI • SN produce da solo il riflesso condizionato

della salivazione

LINK

• http://www.pianetascuola.it/laboratorio_neuroscienze/apprendimento/inrete/APP/neuropsicologia/neuropsicologia01.html

• http://www.nobel.se/medicine/educational/split-brain/index.html

Risposta condizionata• Esempi: esperienze sensitive, emotive.

– il maglione che mi hai fatto tu …– l’aula dove ho fatto male l’esame– effetto placebo, fobie, manie...

• Esperienze con animali inferiori. – Altri studi dimostrano che non necessita del

SNC

• Gli apprendimenti sono tutti riducibili all’apprendimento di Pavlov?

Software e riflesso condizionato

• Arricchire il software con rinforzi emotivi che lo rendano gradevole

• In effetti risulta difficile eliminare il riflesso condizionato: l’estinzione inibisce il riflesso appreso ma non lo elimina.

• Non usare rinforzi negativi alias “con le buone maniere si ottiene tutto”

Condizionamento operante

• Si crea una situazione sperimentale attendendo che il soggetto emetta spontaneamente il comportamento desiderato.

• Esempio: la gabbia di Thorndike, la gabbia di Skinner;

la gabbia di Thorndike

• Si lascia un gatto affamato in una gabbia e..questo impara ad abbassare il chiavistello che gli consente di uscire a mangiare

• Apprendimento per prove ed errori– Prima movimenti inconsulti– Poi più mirati– Infine immediati

la gabbia di Skinner

• La leva è collegata con una penna che registra su una striscia di carta che si avvolge nel tempo. Si ottiene un grafico delle risposte.

• Si studiano anche i rinforzi parziali, dati ogni tot di tempo oppure ogni certo numero di risposte corrette

La base teorica

• L’organismo apprende le attività che sono state rinforzate, cioè hanno avuto un premio sia pure interno (soddisfazione per una buona riuscita)

• Tutti i processi derivano da due fattori– Maturazione o sviluppo (biochimico)– Esperienza condizionante

Esempi

• Mi trovo sulla strada di casa mentre devo andare altrove…

• segnali stradali

• imparo a pronunciare una parola straniera. Qui il rinforzo può essere il mio stesso ok.

Nel software

• Premiare comportamenti che portano alla meta

• Ignorare gli altri comportamenti

• Dividere il compito a pezzettini ….

Apprendimento senza errori

• I piccioni, le forme e i colori

• Abbondanza di stimoli tale da impedire praticamente l’errore

• Attenuazione via via del “contorno”

Istruzione programmata

• Macchine per insegnare di Skinner e istruzione programmata

• Una “rivoluzione” didattica?

• Nasce intanto il computer digitale.

Conclusioni

• Teorie stimolo risposta

• Acquisizione di abilità per prove ed errori tramite associazioni

• Si imparano abitudini?