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/searle
1.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_neu
roscienze/apprendimento/inrete/APP/neurop
sicologia/neuropsicologia01.html
• http://www.nobel.se/medicine/educational/s
plit-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?
