Strumenti e applicazioni di RFId: un caso di studio per edutainment museale

Stefano Frambi

Matr. 673297

POLITECNICO DI MILANO

Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Relatore: Prof. Franca Garzotto

Anno Accademico 2006/2007

Outline

• Contesto e obiettivi della tesi

• Overview dello stato dell’arte: Tangible Interaction ed RFId

• Risultati• La caccia al tesoro realizzata

• L’ambiente di gestione

• Conclusioni

• Sviluppi futuri

ContestoMotivazione personale• Interesse verso le nuove tecnologie proposte dal mercato, in particolare l’RFId• Desiderio di realizzare un prodotto destinato ad un ambito socio-educativo

Tecnologia RFId (Radio Frequency Identification) • Permette l'identificazione di un oggetto o di un essere vivente• Sfrutta la radiofrequenza

Tangible Interaction• Paradigma di HCI basato su elementi digitali ed fisici e interazione manipolativa

EdutainmentColoro che fanno distinzione fra intrattenimento e educazione forse non sanno che

l'educazione deve essere divertente e il divertimento deve essere educativo

Marshall McLuhan

Obiettivi

• Creazione di un'applicazione per bambini destinata all'edutainment in contesti museali, che sfrutta la tecnologia RFId e il paradigma di Tangible Interaction

• Realizzazione di un ambiente di gestione per supportare lo sviluppo di applicazioni RFId per edutaiment basate sul paradigma di Tangible Interaction

Tangible Interaction

La tecnologia RFIdStoria• L'RFId è una tecnologia nuova? Non proprio…

Elementi fondamentali• Un ricetrasmettitore (lettore o reader)• Una o più antenne• Uno o più transponder

Principio di funzionamento

Le radio frequenze vengono trasmesse dal ricetrasmettitore e vengono captate dal Tag Transponder attraverso la propria antenna. In questo modo si va a caricare un piccolo condensatore integrato al Tag. Quando la tensione ai capi del condensatore supera un certo livello vengono inviati, dal Transponder, i dati contenuti nella sua memoria andando a modulare il segnale a radiofrequenza

Esempi applicativi

Italia• i-muse• Wi-Art

Resto del mondo • Exploratorium Museum • Swedish Museum• Tagaboo

Osservazioni• Applicazioni di supporto alla visita museale• Applicazioni destinate ad aumentare la

sensazione di coinvolgimento• Giochi• Partecipazione attiva alla visita

• Hardware utilizzato diverso in base alle esigenze

Esempi di applicazioni che utilizzano la tecnologia RFId in ambito museale/educativo e

utilizzano - in alcuni casi - il paradigma del Tangible Interaction

Obiettivi

• Creazione di un'applicazione per bambini destinata all'edutainment in contesti museali, che sfrutta la tecnologia RFId e il paradigma di Tangible Interaction

• Realizzazione di un ambiente di gestione per supportare lo sviluppo di applicazioni RFId per edutaiment basate sul paradigma di Tangible Interaction

La caccia al tesoro - requisiti

Stakeholders• Bambini 9-12 anni• Docenti• Genitori• Responsabili del museo

Scenario:una classe di quinta elementare si reca in visita ad un museo ed al termine

della visita partecipa al gioco per consolidare le informazioni acquisite

La caccia al tesoro - le regole

• Accanto ad ogni opera in mostra si trova una tessera con un Tag integrato

• Ad ogni tappa della caccia al tesoro i bambini devono rispondere a dei semplici quesiti relativi alle opere in mostra

• Una volta scelta la risposta corretta devono recarsi presso l’opera corrispondente e recuperare la tessera

• Possono verificare la correttezza della loro scelta ponendo la tessera sul reader opportunamente camuffato

• Al termine del gioco hanno la possibilità di leggere un breve riassunto relativo a quanto appreso durante il gioco

ValutazioneObiettivo

Soggetti• Quattro bambini 9-12 anni• Cinque tra docenti ed educatori

Fasi• Spiegato il funzionamento del gioco• Simulazione della visita al museo• Esperienza di gioco

• Bambini sono stati lasciati liberi• Docenti hanno seguito alcuni precisi Task

• Verifica attraverso questionari (per entrambi) e l’osservazione delle operazioni svolte

Comprendere la facilità d'uso dell'applicazione, la gradevolezza dell'interfaccia e la soddisfazione degli utenti

Valutazione - risultati

• I piccoli si sono trovati immediatamente a loro agio con questa tecnologia

• La tecnologia RFId e il paradigma di Tangible Interaction utilizzati sono stati valutati positivamente dai docenti e dagli educatori

• Suggerimento: inserimento dell’aspetto della competitività

• L’usabilità del gioco è stata definita soddisfacente da parte di docenti, educatori e bambini

Obiettivi

• Creazione di un'applicazione per bambini destinata all'edutainment in contesti museali, che sfrutta la tecnologia RFId e il paradigma di Tangible Interaction

• Realizzazione di un ambiente di gestione per supportare lo sviluppo di applicazioni RFId per edutaiment basate sul paradigma di Tangible Interaction

Ambiente di gestione - obiettivi

• Supportare lo sviluppo di applicazioni RFId/Tangible Interaction con il format della Caccia al tesoro in modo semplice, rapido e poco costoso

• Adottare un end-user development approach:• Ambiente di gestione per educatori ed operatori museali

Ambiente di gestione - requisiti funzionali

• Rendere trasparente la gestione della tecnologia RFId dando la possibilità di interagire in modo semplice con essa

• Fornire la possibilità di gestire le informazioni relative agli oggetti mappati con Tag RFId

• Filtrare il flusso di dati ricevuti in base alla fase di processo in cui è coinvolto l’apparato

• Permettere l’associazione di ulteriori caratteristiche legate agli oggetti taggati

Ambiente di gestione - architettura

Gestione RFId

• Connessione al reader

• Lettura ID

Gestione Base di Dati

• Creazione DB• Creazione, modifica,

eliminazione di un oggetto taggato

• Creazione, modifica, eliminazione degli attributi di un oggetto taggato

new_work

update_work

delete_work

get_work

connect

letturaID

Ambiente di gestione - implementazione

Gestione RFId

1. Mini-Controller USB CPR.PR50

2. 20 Tag HF ISO 15693 13,56 Mhz1. software di configurazione e test

2. controllo OCX che permette l’interazione con la strumentazione attraverso alcune funzioni parametrizzate

Gestione base di dati

I dati sono composti • dai codici letti dal reader RFId• dagli oggetti da collegare a

questi codici

Utilizzo• O/RM (Object to Relational Mapper)

NHibernate• MySQL, SQLServer

Struttura del Database• Tabella Works• Tabella Attributes• Tabella Type_Attributes

Ambiente di gestione - interfaccia

Ambiente di gestione - interfaccia

Inserimento nome e lettura UID

Inserimento caratteristiche

Ambiente di gestione - interfaccia

Ambiente di gestione - interfaccia

Ambiente di gestione - interfaccia

Conclusioni

L’ambiente di gestione utilizzabile anche in altre situazioni, per lo sviluppo di future applicazioni

Personalmente• Soddisfazione nel realizzare un’applicazione destinata all’ambito educativo• Gratificante osservare alcuni bambini che testavano il gioco divertendosi

e col sorriso sulle labbra

La tecnologia RFId si è dimostrata estremamente flessibile ed utile come strumento di supporto all’edutainment

Il paradigma del Tangible Interaction con l’RFId ha aumentato la sensazione di coinvolgimento dei bambini

Sviluppi futuri

• A livello applicativo:• Realizzazione di nuove applicazioni

• Miglioramento del format della Caccia al tesoro• Inserimento dell’aspetto della competitività

• Possibilità di rivivere l’esperienza attraverso una pagina web personale

• Miglioramenti grafici

• Utilizzo della smart-board

• Miglioramento della interfaccia dell’ambiente di gestione

• A livello tecnologico• Lettura e scrittura su Tag• Gestione di diverse tipologie di reader• Test su più tipologie di database• Ampliamento della base di dati