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1 Distributed Platform Facility Risultati di una sperimentazione di training distribuito FabioBello Società Italiana Avionica, SIA SpA, Strada Antica di Collegno Torino - Italy Ivo Viglietti Società Italiana Avionica, SIA SpA, Strada Antica di Collegno Torino - Italy ABSTRACT Negli ultimi anni si sta finalmente affermando la consapevolezza, sia da parte dei produttori che degli utilizzatori, di quale sia il reale valore aggiunto che un adeguato sistema di training è in grado di apportare ad un qualsiasi prodotto che abbia una complessità tale da richiedere l addestramento preventivo degli utenti. Una prova di questa nuova consapevolezza sono, ad esempio, i sofisticati strumenti PC Based, da utilizzare in aula, che l Industria sta attualmente sviluppando per l Aeronautica Militare a supporto all addestramento dei piloti e manutentori del velivolo EF2000 Typhoon. Il passo successivo sarà quello di predisporre degli ambienti di training che siano facilmente accessibili all utente, direttamente dal proprio posto di lavoro o addirittura dalla propria abitazione, riducendo sensibilmente i costi legati all allestimento delle aule ed ai viaggi e tempi necessari per raggiungere le sedi dei corsi. L assunzione di base è che questi ambienti di training distribuito garantiscano almeno la stessa efficacia, flessibilità, sicurezza e grado di interattività dei tradizionali corsi svolti con istruttore e studenti riuniti nella stessa aula. 1

2 Il DPF, Distributed Platform Facility, nato su questi presupposti, è una infrastruttura di supporto e comunicazione flessibile, multimediale, interattiva, indipendente dalla piattaforma, a basso costo, in grado di supportare forme evolute di training distribuito. La validità delle metodologie e tecnologie alla base dell infrastruttura DPF è tata verificata tramite la sperimentazione di tale piattaforma applicata ad un corso di formazione aziendale già disponibile e, tradizionalmente, svolto in aula. Questo paper si propone di descrivere l architettura del DPF, per poi soffermarsi sulla presentazione sulla sperimentazione effettuata e i suoi risultati. Dall addestramento tradizionale all e-learning L utilizzo sempre più spinto di tecnologie avanzate per la realizzazione di prodotti intelligenti e performanti richiede, nell uso e nella manutenzione, un grado di specializzazione molto più elevato rispetto al passato. Questo tipo di esigenza si sta diffondendo in molti settori del mondo industriale, da quello aerospaziale, all automotive, fino ai piccoli elettrodomestici di uso quotidiano. Ed è per questa ragione che, parallelamente allo sviluppo di un prodotto di una certa complessità, sta assumendo un ruolo importante la preparazione di strumenti di addestramento che superino e integrino i vecchi concetti di manuale d uso e pratica sul prodotto reale. Un esempio di questa tendenza in ambito aeronautico è attualmente rappresentato dai training aids per l addestramento di piloti e manutentori del velivolo Eurofighter 2000 Typhoon; in questo caso, infatti, una parte significativa del percorso addestrativo viene effettuato in classi dotate di Personal Computer collegati in rete locale che rendono disponibili corsi multimediali, per la parte teorica, e ambienti di simulazione, per le esercitazioni. Il rapido sviluppo delle tecnologie informatiche e delle infrastrutture di comunicazione offre oggi la possibilità di andare ancora oltre, ovvero predisporre un sistema di addestramento non più limitato ad un ambiente di classe (seppure evoluta), ma fruibile in modo geograficamente distribuito attraverso percorsi formativi ben precisi: e-learning. Il termine e-learning è ormai entrato a far parte del gergo quotidiano degli addetti ai lavori e non, al punto che viene correntemente utilizzato in modo abbastanza generico per riferire un ampia gamma di modalità di utilizzo della rete a scopi addestrativi. Un importante fattore di classificazione delle modalità di addestramento è costituito dal livello di interazione tra insegnante e studenti. Secondo questo approccio, si possono distinguere le seguenti tipologie di e-learning ordinate per livello crescente di interattività: a) Teledidattica: disponibilità in rete del materiale didattico (pubblicazione, libri, riviste, etc.) in modo che sia accessibile da utenti remoti. Questo tipo di servizio realizza sostanzialmente il concetto di biblioteca virtuale e rappresenta il livello di interazione più basso nell ambito 2

3 dell e-learning. Non vi è di fatto nessun particolare valore aggiunto rispetto ad un corso distribuito mediante CD-ROM. b) Addestramento off-line: in queso caso, il curatore di un corso di addestramento predispone un percorso formativo riassunto in una Agenda delle lezioni, ovvero un calendario di lavoro per lo studente, che fruisce in questo modo della flessibilità di seguirlo secondo la propria disponibilità di tempo. Un servizio di questo tipo prevede il coinvolgimento di uno o più docenti (o tutor) che seguano gli studenti non solo con la correzione degli esercizi, ma anche rispondendo a quesiti inoltrati mediante altre facilities come mailing list o forum. c) Addestramento live : in questo caso le lezioni prevedono un interazione in tempo reale tra docente e studenti, anche mediante un canale audio e/o video, realizzando in questo modo il concetto di classe virtuale. Dal punto di vista strettamente didattico, un adeguato percorso formativo passa normalmente attraverso l uso combinato di tutte le tipologie sopra citate e di altre ancora (coaching, on-the-job, business TV, lezioni frontali, etc.), la combinazione delle quali dipende fortemente dal contesto e dagli obiettivi dell addestramento stesso, arrivando a delineare percorsi comunemente denominati blended. Ad esempio, per l ambiente universitario, è difficile concepire un corso di laurea basato solo su strumenti di e-learning, che non preveda anche un certo numero di sessioni in co-presenza. Pur senza tralasciare l importanza psicologica del rapporto diretto docente-discente nell ambito della formazione, non si può negare che, in qualunque contesto lo si introduca, l e-learning rappresenta una grande opportunità per far fronte ad alcune importanti problematiche quali, ad esempio: a) erogazione di corsi a personale impossibilitato a raggiungere i locali utilizzati per le lezioni tradizionali (portatori di handicap, studenti-lavoratori, casalinghe, etc.) b) carenze di infrastrutture (classi) adeguate alle esigenze addestrative c) costi legati agli spostamenti per raggiungere le sedi d) richiesta di flessibilità di tempo da parte di personale istruttore e studenti. D altra parte, però, l e-learning, inevitabilmente, introduce una nuova serie di problemi legati a: a) numero di risorse umane necessarie a supportare un addestramento a distanza, includendo sia il personale esperto (es. docenti, tutor, specialisti, etc), sia quello dedicato alla gestione del sistema stesso (es.sistemisti hardware/software e service provider) b) costi legati all acquisto e gestione di risorse HW/SW adeguate (es. server, banda di rete, etc.) c) garanzia della stessa qualità di servizio in presenza di canali di comunicazione con capacità di trasmissione sensibilmente diverse (rete telefonica, linea ISDN, fibra ottica, satellite) 3

4 d) difficoltà nel reperire sul mercato prodotti adattabili ad ambienti operativi diversi e a specifiche esigenze didattiche e) difficoltà nel reperire sul mercato prodotti che soddisfino le esigenze specifiche di un erogatore di corsi di formazione. In un contesto di questo tipo, trova collocazione la proposta SIA di una piattaforma software che supporti la cooperazione tra utenti remoti, rispondendo ai seguenti requisiti: basso costo (librerie software open-source, nessuna licenza richiesta) uso limitato della banda di comunicazione (interazione prevalentemente event driven) portabilità (uso di ambienti Java, XML, Corba) interattività (streaming audio, message board, esercizi interattivi condivisi, test valutativi) modularità (architettura a componenti) espandibilità (uso di connettori a server di oggetti, applicativi legacy e strumenti software Off-the-Shelf) sicurezza sui dati (uso del protocollo SSL) Nell ambito del training, una piattaforma di questo tipo si pone come obiettivo minimo quello di rendere fruibile in rete il materiale di corsi già esistenti e strutturati per una didattitica tradizionale in aula, e di farne oggetto di una o più sessioni interattive di addestramento distribuito. Il tutto avviene senza dover intervenire sul materiale pre-esistente e, inoltre, con la possibilità di arricchire il corso originale inserendo materiale multimediale aggiuntivo (dimostratori, esercizi interattivi, questionari valutativi, etc.). Questo scenario minimale non preclude ovviamente la possibilità di supportare applicazioni sviluppate ad hoc, già pensate per un utilizzo distribuito. Ricollegandosi alla sopra citata classificazione delle modalità di e-learning, la piattaforma DPF (Distributed Platform Facility) si propone come un tentativo di rispondere alle esigenze derivanti dalla modalità di addestramento live, ovvero una classe virtuale. Architettura del DPF Questa piattaforma, derivata dall impegno della SIA nella ricerca e nella sperimentazione di soluzioni di Collaborative Engineering e Distributed Learning, ha visto la propria architettura evolversi a partire da una soluzione client-server tradizionale, basata su applicativi distribuiti, nei primi dimostratori, fino a raggiungere la forma attuale, basata su famiglie di componenti, connettori e protocolli di comunicazione; questi possono essere flessibilmente assemblati tra loro, consentendo un elevato grado di personalizzazione in base alle esigenze dei vari campi di applicazione. Il concetto di base rimane lo stesso dei primi dimostratori, ovvero una gestione dei servizi offerti guidata da eventi, i quali provvedono al trasporto di informazioni ed alla sincronizzazione di processi, limitando la banda richiesta per la comunicazione/interazione tra i vari nodi. 4

5 Questa gestione viene poi affiancata dai protocolli di comunicazione più appropriati per la trasmissione di flussi audio (standard H323), per lo scaricamento di materiale didattico (HTTP o FTP) e per l inoltro di questionari e valutazioni (mail server). Gli oggetti multimediali coinvolti nelle sessioni addestrative vengono visualizzati direttamente tramite l apposito strumento software commerciale di riferimento, ad esempio Microsoft Word tm o Microsoft PowerPoint tm, il quale viene attivato dalla piattaforma. Sarà poi la piattaforma stessa, mediate appositi connettori, a farsi carico di replicare su tutti i terminali connessi le azioni intraprese dagli utenti, ad esempio un avanzamento di pagina in una presentazione. L infrastruttura DPF è costituita ad un insieme di componenti software, allocati su tre tipologie di nodi logici: un Main Server, a supporto della comunicazione, un DB Server, a supporto dei dati e delle informazioni, una Client Station a supporto dell utente (insegnante/studente). La mappatura dei nodi logici sull infrastruttura hardware è assolutamente flessibile ed adattabile alle performance richieste. Nella seguente figura viene schematicamente rappresentata una possibile mappatura HW con i relativi processi software allocati: Client Station manual Main Server WAN connection Client Panel CORBA Notification thread Audio Client thread Browser Client thread executive CORBA ORB CORBA Notification Events Channel Channel Heart Beat CORBA Naming Audio Facility Server Objects Server Local Connection DB Server manual Events Listrener Events DB Manager Data Repository Manager DB administrator Il Layer di supporto di questa piattaforma si basa principalmente sul canale di gestione eventi CORBA, sul server audio H323 e sulla piattaforma Java2. Questi componenti centrali sono poi affiancati, se richiesto, da server CORBA per gli esercizi interattivi e da un persistence database. 5

6 I componenti che implementano le funzionalità applicative di comunicazione ad eventi, di validazione e composizione messaggi sono realizzati in forma di Java Beans. Le interfacce grafiche, i gestori dell audio e alcuni tipi di esercizi sono forniti da librerie software. Questi componenti, opportunamente assemblati, realizzano tre tipologie di applicativi diversi: Trainer Support Student Support System Manager La seguente figura evidenzia le funzionalità applicative e il layer di supporto su cui si appoggiano: Funzionalità applicative Display Display Supporto Supporto Registrazione slides & pannelli Comunicazione Audio esercizi sessione di lavoro documenti grafici interattivi Gestione Stato del sistema Comunicazione ad eventi Composizione e validazione dei messaggi Layer di supporto Supporto oggetti Java APIs Database Driver ActiveX COM Java Virtual Machine Sistema Operativo + Drivers Supporto H323 Supporto TCP-IP CORBA services Naming Notification CORBA ORB Alcuni tipi più complessi di esercizi interattivi multimediali sono invece integrati in server di oggetti CORBA, allo scopo di consentirne la programmazione nel linguaggio più opportuno ed il dispiegamento remoto. 6

7 La maggior parte dei componenti applicativi che caratterizzano la piattaforma si collocano nei nodi client e sono dedicati all interazione con l operatore e allo scambio di messaggi ed eventi: interfaccia uomo-macchina ad oggetti (DPF_HCI) agente per la comunicazione su canale CORBA (DPFAgentBean) gestore degli eventi (DPFEventHandler, EventsFiltering) descrittore dei vari tipi di eventi (DPFEvent, Client) serie di connettori verso gli applicativi esterni (DPFConnectors) serie di connettori con librerie di esercizi (ExercisesLibrary) connettore al database degli utenti e dello storico delle sessioni (DBconnector). Principali componenti applicative DPFInterface DPF_HCI DBconnector DBserver EventsFiltering DPFAgent Bean DPFEvent Handler DPFEvent Client DPFConnectors H323audio Server CORBA channel ExercisesServer ExercisesLibrary 7

8 Una sperimentazione di addestramento distribuito L idea della sperimentazione della piattaforma DPF applicata al training nasce dall esigenza di verificare la validità della soluzione sia dal punto di vista tecnologico che da quello metodologico. Nel primo caso, si tratta di valutare la stabilità e le performance della piattaforma e l immediatezza dell interfaccia utente, mentre, nel secondo, l attenzione va posta sul se e sul come gli strumenti offerti dalla piattaforma permettono di condurre una sessione di training distribuito. A tale scopo è stato selezionato il corso di Navigazione aerea di base che è un corso di formazione interno, riservato al personale SIA, generalmente tenuto in aula e della durata di 4 ore. Il materiale del corso consiste in una presentazione preparata con Microsoft PowerPoint tm, che ingloba alcuni elementi multimediali (filmati ed animazioni). In aggiunta al materiale già esistente, su indicazione dell istruttore, sono stati sviluppati i seguenti elementi multimediali interattivi, allo scopo di verificare la capacità di arricchimento di un corso tradizionale tramite l uso di strumenti didattici più evoluti: - Un esercizio interattivo basato su grafica 3D - Un questionario valutativo basato su HTML - Un documento in formato Microsoft Word tm L istruttore del corso tradizionale, già coinvolto nella fase di preparazione del materiale per l addestramento, è stato invitato a condurre la sessione distribuita sperimentale. In qualità di studenti, sono stati invitati 8 dipendenti, selezionati secondo i seguenti criteri: Già seguito altri corsi con modalità e-learning Già seguito lo stesso corso in modalità tradizionale SI NO SI 2 2 NO 2 2 e con le seguenti caratteristiche: dislocati in differenti uffici o palazzine skill professionali eterogenei estranei alla definizione e sviluppo della piattaforma. Tutti i partecipanti, istruttore compreso, sono stati dotati di un personal computer connesso alla rete e di un head-set per la comunizione vocale. 8

9 Di seguito vengono mostrati alcuni screenshots relativi alla sessione di sperimentazione. Risultati della sperimentazione e conclusioni Utilizzando i feedback raccolti da tutti i partecipanti alla sessione, si è pervenuti ad una valutazione complessivamente positiva, che ha evidenziato i seguenti aspetti: a) Lo svolgimento della lezione non risente della mancata co-presenza di istruttore e studenti in uno stesso ambiente, anche se la possibilità di un contatto visivo è comunque sempre gradito ai partecipanti b) Rispetto all insegnamento tradizionale, è fondamentale che l istruttore svolga il ruolo di coordinatore degli interventi, realizzando una regia della comunicazione vocale, supportato in questo dalle facility della piattaforma DPF c) Il livello di attenzione degli studenti è fortemente dipendente dall abilità dell istruttore, che deve sopperire alla mancanza della co-presenza e, quindi, limitare la durata della lezione, onde evitare possibili cali di attenzione. L utilizzo del meccanismo message board, disponibile nel DPF, che consente uno scambio di messaggi testuali tra i partecipanti, è un buon modo di tenere alta l attenzione della classe virtuale, aumentando il coinvolgimento degli studenti d) L utilizzo dell interfaccia utente è risultato abbastanza agevole, grazie all approccio objectoriented seguito nella sua implementazione, finalizzato a ridurre al minimo i data-entry alfanumerici e a sostituire i menù a tendina con le toolbar. Inoltre, è stata apprezzata l organizzazione dell area di lavoro in settori funzionali omogenei e) Sono state rilevate delle discontinuità momentanee nel livello qualitativo del servizio, dovute alle tecnologie applicate 9

10 f) Alcuni utenti hanno evidenziato i vantaggi che potrebbero derivare dall arricchimento della piattaforma con le seguenti funzionalità: servizio di videoconferenza forum tematici I risultati ottenuti finora ci autorizzano a ritenere che il DPF abbia raggiunto una maturità architetturale che va oltre il progetto di ricerca iniziale e, seppur migliorabile anche a fronte delle osservazioni sopra esposte, possa proporsi come prodotto e trovare una sua collocazione sul mercato. 10

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