Ubiquitous Learning- Leren in een intelligente omgeving Petra Fisser, Allard Strijker & Joachim Wetterling. Universiteit Twente, Enschede, 2007-04-05. ModMed

Onderwerpen van de Presentatie Ubiquitous computing Ubiquitous learning Onderwijs scenario’s

Ubiquitous computing

Ubiquitous learning

Onderwijs scenario’s

Definitie van Ubiquitous Learning Ubiquitous Learning is leren in een omgeving waarin verschillende technologieën zijn geïntegreerd die nodig zijn om de lerende te ondersteunen bij leeractiviteiten, waarbij de lerende altijd en overal toegang heeft tot de leeromgeving, de leermaterialen en communicatiemiddelen.

Ubiquitous Learning is leren in een omgeving waarin verschillende technologieën zijn geïntegreerd die nodig zijn om de lerende te ondersteunen bij leeractiviteiten, waarbij de lerende altijd en overal toegang heeft tot de leeromgeving, de leermaterialen en communicatiemiddelen.

Ubiquitous Learning vs Wireless, Mobile en Ambient Learning

Wireless,

Mobile en

Ambient Learning

Ubiquitous toepassingen in verschillende contexten kantoorsettings, de gezondheidszorg, woonomgevingen en musea.

kantoorsettings,

de gezondheidszorg,

woonomgevingen en

musea.

Ubiquitous computing The calm technology, that recedes into the background of our lives (Weiser, 1988) Één persoon, vele computers Met nadruk op de gebruiker, fysieke plaatsen, omgeving en de algehele situatie Ondersteunen van mensen in het uitvoeren van hun werk maar ook dagelijks leven

The calm technology, that recedes into the background of our lives (Weiser, 1988)

Één persoon, vele computers

Met nadruk op de gebruiker, fysieke plaatsen, omgeving en de algehele situatie

Ondersteunen van mensen in het uitvoeren van hun werk maar ook dagelijks leven

Ubiquitous computing Nadruk niet op techniek Het gaat om het zinvol en bruikbaar maken van beschikbare techniek Het leven veiliger en eenvoudiger te maken Werk/Taken sneller en meer efficiënt uit te voeren

Nadruk niet op techniek

Het gaat om het zinvol en bruikbaar maken van beschikbare techniek

Het leven veiliger en eenvoudiger te maken

Werk/Taken sneller en meer efficiënt uit te voeren

Vraag Waar lijkt dit op, vakgebieden, relaties met? Wat is er anders? Wat is hetzelfde?

Waar lijkt dit op, vakgebieden, relaties met?

Wat is er anders?

Wat is hetzelfde?

Multidisciplinaire domeinen Embedded systems Draadloze communicatie Draadloze sensor netwerken Gedistribueerde gegevens verwerking Data en kennis modelering Systeem architectuur Applicatie platformen Mens Machine interactie (HCI) Industrieel ontwerp

Embedded systems

Draadloze communicatie

Draadloze sensor netwerken

Gedistribueerde gegevens verwerking

Data en kennis modelering

Systeem architectuur

Applicatie platformen

Mens Machine interactie (HCI)

Industrieel ontwerp

Ubiquitous computing Karakteristieken Onopvallend, Geintegreerd & Onzichtbaar Ingebed in kleine apparaten, draagbaar, tags, sport attributen, speelgoed, boeken Gepersonaliseerd Slim (pro-) actief gedrag Adaptief, context-bewust

Karakteristieken

Onopvallend, Geintegreerd & Onzichtbaar

Ingebed in kleine apparaten, draagbaar, tags, sport attributen, speelgoed, boeken

Gepersonaliseerd

Slim (pro-) actief gedrag

Adaptief, context-bewust

Toepassingen Slimme omgevingen Thuis Werk Ziekenhuis Onderwijs Draadloze sensor netwerken Interactief speelgoed Ubiquitous spellen Toezicht (beveiliging, brand, aardbeving) Interactieve gidsen (Museum, dierentuin) Navigatie, lokalisering Monitoren van omgeving

Slimme omgevingen

Thuis

Werk

Ziekenhuis

Onderwijs

Draadloze sensor netwerken

Interactief speelgoed

Ubiquitous spellen

Toezicht (beveiliging, brand, aardbeving)

Interactieve gidsen (Museum, dierentuin)

Navigatie, lokalisering

Monitoren van omgeving

Ontstaansgeschiedenis Begin 90’er jaren Groep van Mark Weiser at Xerox Parc Gecontextualiseerd gebruikt Olivetti Active Badge Project Hoe kunnen mensen gelokaliseerd worden in een kantoorgebouw en telefoons door te schakelen Technologie was een succes Bijna geen gebruikers acceptatie: Mensen voelden zich gevolgd Plaatsbepaling was nog ruw, op basis van kamers

Begin 90’er jaren

Groep van Mark Weiser at Xerox Parc

Gecontextualiseerd gebruikt

Olivetti Active Badge Project

Hoe kunnen mensen gelokaliseerd worden in een kantoorgebouw en telefoons door te schakelen

Technologie was een succes

Bijna geen gebruikers acceptatie: Mensen voelden zich gevolgd

Plaatsbepaling was nog ruw, op basis van kamers

Prototypes ActiveCampus Guide VeGame Handhelds

ActiveCampus

Guide

VeGame

Handhelds

Prototypes Intellibadge N-Tag Spot me Charm badge Meme tag

Intellibadge

N-Tag

Spot me

Charm badge

Meme tag

Ambitie / doelen Verder gaan dan prototypes en integratie in duurzame systemen Belangrijkste doelen: Hoe kunnen verschillende partijen op een zinvolle wijze gebruik maken van de toepassingen Hoe kunnen systemen inspelen op activiteiten van verschillende partijen

Verder gaan dan prototypes en integratie in duurzame systemen

Belangrijkste doelen:

Hoe kunnen verschillende partijen op een zinvolle wijze gebruik maken van de toepassingen

Hoe kunnen systemen inspelen op activiteiten van verschillende partijen

Ontwikkelingen Enorme toename in aantal van aangesloten sensoren, actuatoren & eindapparaten Integratie in een veeltal gedistribueerde apparaten om de fysieke wereld te monitoren en om te interacteren Apparaten zodanig draadloos verbinden dat ze gecoördineerd hoger niveau taken uit te voeren (ijskoffie op een warme dag) Observeren van het voorheen onobserveerbare

Enorme toename in aantal van aangesloten sensoren, actuatoren & eindapparaten

Integratie in een veeltal gedistribueerde apparaten om de fysieke wereld te monitoren en om te interacteren

Apparaten zodanig draadloos verbinden dat ze gecoördineerd hoger niveau taken uit te voeren (ijskoffie op een warme dag)

Observeren van het voorheen onobserveerbare

Huidige sensoren Afmetingen van luciferdoosjes Beperkte bronnen Energie, geheugen, CPU kracht Beperkte capaciteit in zendervermogen Duur (70-100$) Beperkte levensduur

Afmetingen van luciferdoosjes

Beperkte bronnen

Energie, geheugen, CPU kracht

Beperkte capaciteit in zendervermogen

Duur (70-100$)

Beperkte levensduur

Interactie

Uitdagingen voor ontwikkeling Energie verbruik: <100uW Het zelfstandig kunnen opereren voor langere tijd (zo mogelijk jaren) Energiebronnen: batterij, Accu, omgeving energie Kosten: <1 Euro Voor werkelijk ubiquitous ontwikkeling Afmetingen: < 1 cm3 Niet waarneembaar deel van de omgeving/mileu Kleine hoeveelheden van data overdracht <<1kb/s

Energie verbruik: <100uW

Het zelfstandig kunnen opereren voor langere tijd (zo mogelijk jaren)

Energiebronnen: batterij, Accu, omgeving energie Kosten: <1 Euro

Voor werkelijk ubiquitous ontwikkeling

Afmetingen: < 1 cm3

Niet waarneembaar deel van de omgeving/mileu

Kleine hoeveelheden van data overdracht <<1kb/s

Ubiquitous interactie mogelijkheden Ubiquitous displays en interfaces Tastbare Interfaces (knoppen) Ambience (MRI, approxity) Peripheral displays Intelligente waarschuwingen Draagbare items Markeringen (Tags, Badges, RIFD) Boeken Spellen Flexibele schermen

Ubiquitous displays en interfaces

Tastbare Interfaces (knoppen)

Ambience (MRI, approxity)

Peripheral displays

Intelligente waarschuwingen

Draagbare items

Markeringen (Tags, Badges, RIFD)

Boeken

Spellen

Flexibele schermen

Privacy, beveiliging en vertrouwen Privacy Big brother angst Veiligheid Authentificatie, encryptie Vertrouwen openbare of semi-openbare infrastructuur Bescherming tegen kwaadwillenden

Privacy

Big brother angst

Veiligheid

Authentificatie, encryptie

Vertrouwen

openbare of semi-openbare infrastructuur

Bescherming tegen kwaadwillenden

Mogelijke toekomst Big brother De controle van de overheid Chef-/leraar constant controleert waar u bent De leraren geven meer thuiswerk aangezien zij student kennen Gepersonaliseerde SPAM overal Gepersonaliseerde prijzen in supermarkten Betere zorg voor de bejaarden Intelligente ruimten Betere manieren om te reizen flexibel werken en leren Toegang tot gegevens wanneer nodig is

Big brother

De controle van de overheid

Chef-/leraar constant

controleert waar u bent

De leraren geven meer

thuiswerk aangezien zij student kennen

Gepersonaliseerde SPAM overal

Gepersonaliseerde prijzen in

supermarkten

Betere zorg voor de bejaarden

Intelligente ruimten

Betere manieren om te reizen

flexibel werken en leren

Toegang tot gegevens wanneer nodig is

Voorbeelden Let op de volgende kenmerken Geintegreerd in omgeving Gebruik van sensoren, actuatoren en proces Wijze waarop personalisatie is gedaan

Let op de volgende kenmerken

Geintegreerd in omgeving

Gebruik van sensoren, actuatoren en proces

Wijze waarop personalisatie is gedaan

Welzijn: stress management

Parkeergarage Sensoren in parkeerplaatsen Auto’s worden naar lege plaatsen geleid Probeem: Onderhoud is duur

Sensoren in parkeerplaatsen

Auto’s worden naar lege plaatsen geleid

Probeem: Onderhoud is duur

Nomadic worker

Ondersteuning voor bijeenkomsten

Slimme bewegwijzering

Cruise control Afstand tussen auto’s blijft constant bij wisselende snelheden, mist, drukte, file Technisch realiseerbaar Sensoren zijn duur

Afstand tussen auto’s blijft constant bij wisselende snelheden, mist, drukte, file

Technisch realiseerbaar

Sensoren zijn duur

Onderwijs Er is geen eenduidige: Wijze van leren Plaats van leren Tijd van leren Niveau van leermateriaal En een veelvoud van andere vormen van flexibiliteit Betere leerresultaten kunnen worden bereikt door: Overal en altijd te leren Personalisatie Adaptief leren Intelligentie Voorlichting

Er is geen eenduidige:

Wijze van leren

Plaats van leren

Tijd van leren

Niveau van leermateriaal

En een veelvoud van andere vormen van flexibiliteit

Betere leerresultaten kunnen worden bereikt door:

Overal en altijd te leren

Personalisatie

Adaptief leren

Intelligentie

Voorlichting

Personalisatie Een persoon Groepen Onderwerpen Doelen Onderwijsprogramma Categorisering van data

Een persoon

Groepen

Onderwerpen

Doelen

Onderwijsprogramma

Categorisering van data

Ubiquitous leren Verschillende leeromgevingen: School Praktijk Projecten Werk Vrienden Vakantie Thuis Excursie Bibliotheek

Verschillende leeromgevingen:

School

Praktijk

Projecten

Werk

Vrienden

Vakantie

Thuis

Excursie

Bibliotheek

Ubiquitous leren Ondersteunen van expliciet en spontane leer activiteiten en training Ondersteunen van SIGs rond leren Het leren zien als proces dat Continue doorgaat Plaats onafhankelijk plaatsvindt Gepersonaliseerd is Flexibel is Aanmoedigt Op hetzelfde moment interessant te leuk

Ondersteunen van expliciet en spontane leer activiteiten en training

Ondersteunen van SIGs rond leren

Het leren zien als proces dat

Continue doorgaat

Plaats onafhankelijk plaatsvindt

Gepersonaliseerd is

Flexibel is

Aanmoedigt

Op hetzelfde moment interessant te leuk

Museum Deventer

Gevangenismuseum DE RECHTBANK Hoe kom je in de gevangenis terecht? Wat doen al die zwart-witte dames en heren in een rechtbank? In de rechtbank in het museum geeft een video uitleg hierover. In onze rechtbank kunnen rechtszaken worden gevolgd. Er worden een aantal misdrijven voorgelegd en het publiek kan meestemmen over de strafmaat

DE RECHTBANK Hoe kom je in de gevangenis terecht? Wat doen al die zwart-witte dames en heren in een rechtbank? In de rechtbank in het museum geeft een video uitleg hierover. In onze rechtbank kunnen rechtszaken worden gevolgd. Er worden een aantal misdrijven voorgelegd en het publiek kan meestemmen over de strafmaat

Huidige beschikbare middelen Lokalisatie GPS Wifi RFID Identification Username/Password Log in Smart tags Smart Cards Biological sensing Personalisatie Handmatige specificatie van interessen en gedrag Redenatie en Leren

Lokalisatie

GPS

Wifi

RFID

Identification

Username/Password

Log in

Smart tags

Smart Cards

Biological sensing

Personalisatie

Handmatige specificatie van interessen en gedrag

Redenatie en Leren

Onderwijs scenario’s Klassikaal Studielandschap Community of practice Werkplaatsleren

Klassikaal

Studielandschap

Community of practice

Werkplaatsleren

Klassikaal onderwijs Teacher/ expert learner learner learner learner source

Karakteristieken klassikaal onderwijs Deelnemers: Docent / Expert leerlingen Proces Opbouw van kennis Flexibiliteit Laag Vaste tijdstippen Vooraf bepaalde ruimte Vooraf bepaalde roosters Rol lerenden Passieve leerlingen: weinig interactie van te voren vastgestelde informatie Structuur: Docent bepaald inhoud

Deelnemers:

Docent / Expert

leerlingen

Proces

Opbouw van kennis

Flexibiliteit

Laag

Vaste tijdstippen

Vooraf bepaalde ruimte

Vooraf bepaalde roosters

Rol lerenden

Passieve leerlingen:

weinig interactie

van te voren vastgestelde informatie

Structuur:

Docent bepaald inhoud

Studie landschap l e a r n e r l e a r n e r Learner l e a r n e r learner Teacher/ expert source source source source

Karakteristieken Studielandschap Deelnemers: Docenten / experts Lerenden Externe bronnen Proces: Kennis verzamelen opbouwen vaardigheden Flexibiliteit Groot Minder behoefte aan grote ruimten Kleinere groepen, eenvoudigere tijdsplanning Smaller groups  easier time planning Rol lerenden Semi-passive learners: Docent voorziet in bronnen maar lerenden moeten zelf verwerken Structuur: Wordt bepaald door docent in samenwerking met student

Deelnemers:

Docenten / experts

Lerenden

Externe bronnen

Proces:

Kennis verzamelen

opbouwen vaardigheden

Flexibiliteit

Groot

Minder behoefte aan grote ruimten

Kleinere groepen, eenvoudigere tijdsplanning Smaller groups  easier time planning

Rol lerenden

Semi-passive learners:

Docent voorziet in bronnen maar lerenden moeten zelf verwerken

Structuur:

Wordt bepaald door docent in samenwerking met student

general teaching spaces

learning centres

vocational teaching spaces

Impact op Curriculum Het gebruik van portfolio’s, het verzamelen van bewijsmateriaal voor behaalde competenties en het persoonlijk ondersteunen hierbij doormiddel van UL kan inzicht geven in de vorderingen van het leren. Groot Hoe ver is het leren gevorderd? Toetsen Meer flexibel en aan te passen op persoonlijke wensen. Minder formeel leren en planning gericht op persoonlijke voorkeuren van gebruikers. Zeer groot Wanneer wordt geleerd? Tijd Meer flexibel en passend bij de persoonlijke voorkeuren van gebruikers. Zeer Groot Waar wordt geleerd? Locatie UL kan ondersteuning bieden aan groepsopdrachten en ondersteuning bieden voor persoonlijke communicatie . Klein Met wie wordt geleerd? Groeperings-vorm Meer uitdagend, motiverend en passend bij de persoonlijke voorkeuren van gebruikers Zeer groot Met wat wordt geleerd? Onderwijs-leermiddelen De docent kan persoonlijk ondersteund worden door technologie zodat taken worden vereenvoudigd en er efficiënter kan worden gewerkt. Zeer Groot Wat is de rol van de docent bij het leren? Rol van de docent Interactiever, effectiever en personalisering van ondersteuning en bronnen Groot Hoe leren ze? Leeractiviteiten Aanpassingen voor de inhoud is nodig om gebruik te maken van de verschillende apparaten en toepassingen. De belangrijkste motivatie is hierbij dat de inhoud in meerdere situaties kan worden gebruikt en toegepast. Zeer groot Wat leren ze? Inhoud Leerdoelen kunnen gericht zijn op lokale persoonlijke behoeften en meer ICT componenten bevatten die studenten voorbereiden op de toekomst. Klein Wat zijn de doelen waar naar wordt toegewerkt? Doelen UL maakt het mogelijk om studenten en docenten te ondersteunen in Levenslang leren. Van extrinsieke naar intrinsieke motivatie door het uitlokken van leren. Groot Waarom leren ze? Rationale Motivatie voor UL Mate van impact Beschrijving Curriculum component

Community of Practice learner learner learner learner learner source source source source

Karakteristieken COP Participanten: Lerenden Externe bronnen Specialisten Proces Uitwisselen van kennis Flexibiliteit: Tijdschema’s worden bepaald door de lerende Lerende kan op elke plaats en op elk moment leren Rol lerenden: De lerende bouwt kennis op, op basis van uitwisseling van kennis met medespecialisten. eigen interpretatie van informatie van externe bronnen. Structurering De individuele lerende beslist zelf in het leerproces

Participanten:

Lerenden

Externe bronnen

Specialisten

Proces

Uitwisselen van kennis

Flexibiliteit:

Tijdschema’s worden bepaald door de lerende

Lerende kan op elke plaats en op elk moment leren

Rol lerenden:

De lerende bouwt kennis op, op basis van uitwisseling van kennis met medespecialisten.

eigen interpretatie van informatie van externe bronnen.

Structurering

De individuele lerende beslist zelf in het leerproces

Werkplaats leren learner source source source source source source

Karakteristieken Werkplaats leren Deelnemers Lerenden Specialisten Externe bronnen Proces Het opbouwen van kennis Vaardigheden combineren met praktijk Flexibiliteit Kansen voor virtuele samenwerking Geen leraar -> minder behoefte aan formele vergaderingen Rol Lerenden De lerende bouwt kennis op, op basis van eigen interpretie van informatie van externe bronnen, collega’s en experts Structuur de lerenden bepalen werkschema en kenniskader

Deelnemers

Lerenden

Specialisten

Externe bronnen

Proces

Het opbouwen van kennis

Vaardigheden combineren met praktijk

Flexibiliteit

Kansen voor virtuele samenwerking

Geen leraar -> minder behoefte aan formele vergaderingen

Rol Lerenden

De lerende bouwt kennis op, op basis van eigen interpretie van informatie van externe bronnen, collega’s en experts

Structuur

de lerenden bepalen werkschema en kenniskader

Hoe kan ubiquitous leren worden ondersteund In groepen van 4/5 Ubiquitous Geintegreerd in omgeving Gebruik van sensoren, actuatoren en proces Wijze waarop personalisatie er uit ziet Leren Klassikaal Studielandschap Community of practice Werkplaats Iets anders Ontwerp voorbeelden

In groepen van 4/5

Ubiquitous

Geintegreerd in omgeving

Gebruik van sensoren, actuatoren en proces

Wijze waarop personalisatie er uit ziet

Leren

Klassikaal

Studielandschap

Community of practice

Werkplaats

Iets anders

Ontwerp voorbeelden

Gaming en Ubiquitous Learning Wanneer onze omgeving te klein is Wii http:// www.wiihaveaproblem.com

Wanneer onze omgeving te klein is

Wii

http:// www.wiihaveaproblem.com

Bedankt voor de medewerking [email_address]

[email_address]

References Meratnia, N. (2005). Learning in Smart Surroundings. Presentatie op SURF onderwijsdagen. Utrecht. Fisser, P.H.G., Strijker, A., Wetterling, J. & Pannekeet, K. (2006). Ubiquitous Learning- Leren in een intelligente omgeving. Digitale Universiteit. Utrecht http://www.smart-surroundings.org

Meratnia, N. (2005). Learning in Smart Surroundings. Presentatie op SURF onderwijsdagen. Utrecht.

Fisser, P.H.G., Strijker, A., Wetterling, J. & Pannekeet, K. (2006). Ubiquitous Learning- Leren in een intelligente omgeving. Digitale Universiteit. Utrecht

http://www.smart-surroundings.org