Av: Andreas Kristensen

Dette innlegget tar for seg en bacheloroppgave som ble gjennomført ved Høgskolen i Sør-Trøndelag våren 2015, med det formål å utforske muligheter til å skape en mer variert studiehverdag for nettstudentene ved HIST.

Bakgrunnen for prosjektet

En gang på midten av nittitallet startet HIST med sin nettbaserte undervisning. Dette var naturlig nok et internett ganske så ulikt det vi har i dag, uten læringsplattformer, som It’s learning. Få sosiale medier. Og ikke minst maskinvare og en båndbredde på internett, som ikke ga store rom for krevende multimedia.

Vi kjenner alle til hva som har foregått i de to påfølgende tiårene: Web 2.0 har ankommet og spredd seg til alle kroker av verden. Samtidig ser More’s lov ut til å holde stand (selv om en del regner med at den vil dø i løpet av det neste tiåret), og utviklingen på maskinvare utvikler seg videre i en voldsom fart.

Og adopsjonen av teknologien og de påfølgende tjenestene som oppstår er overveldende. Den jevne borger har i dag gjerne en rekke tjenester inkludert i sine daglige rutiner, enten det nå er mail, en blogg som skal oppdateres eller en video som skal deles på snapchat.

Men hva så med de akademiske kretsene, og nærmere bestemt fjernundervisningen ved HIST? I undervisningssammenheng benytter mange av fagene en klassisk modell, hvor man leser en gitt mengde lærestoff i en tekstfil og utfører en tilhørende oppgave. Dette er selvsagt en arbeidsmetode for studenter som har vært benyttet i lang tid, og er velfungerende.

Men i 2015, bør ikke undervisningen også kunne være noe mer? Bør ikke læring også kunne nyte godt av den teknologiske utviklingen? Som SSB viser avbryter om lag en av tre påbegynte studier, og for enkelte studier er prosentandelen alarmerende høy. Samtidig viser politikerne at de er åpne for å diskutere straffetiltak ved høye frafall.

Den nettbaserte undervisningen er praktisk, fordi man plutselig muliggjør studier fra stort sett hvor som helst, så lenge det finnes internett. Men sammenliknet med tradisjonell undervisning på campus, har den også unike utfordringer. Særlig er dette knyttet til økt ansvar for egenarbeid og ofte lavere terskel for absolutte tidsfrister. Studentene kan i større grad bestemme selv når de fullfører lesing og arbeidskrav, noe som fører med seg både frihet og ansvar. Videre vil det for mange nettstudenter vil det ikke knyttes like sterke bånd til faglærere og medstudenter, som ved studier der man kan møtes ansikt til ansikt på daglig basis. Slike faktorer bidrar til at også nettstudier sliter med frafallstallene.

Det å benytte teknologien

Men så er spørsmålet om man kan benytte den teknologien som nå finnes på en bedre måte? Kan man hjelpe studentene, da særlig nettstudentene, til å få en mer variert og motiverende studiehverdag?

Ved HIST har man oppdaget dette behovet for lengst. Svend Andreas Horgen, Studieleder for «itfag» og Bachelor i Informatikk med spesialisering i Informasjonsbehandling, jobber med tiltak for å gjøre undervisningen mer variert og interaktiv for studentene. Dette innbefatter produksjon av video som supplement eller erstatning til tekstlig lærestoff, webinarer og mooc.

Det er også her HISTIV-prosjektet kommer inn i bildet. HISTIV står for HIST Interaktiv Veiledning, og er en applikasjon, som har som formål å skape en mer variert og interaktiv måte å lære på. Applikasjonen er først og fremst rettet mot nettstudenter, men vil kunne være et meget nyttig supplement også for campus-studenter.

I utgangspunktet tar HISTIV det samme lærestoffet som i dag blir presentert i tekstlige leksjoner for nettstudenter, og benytter moderne teknologi til å presentere stoffet på en ny måte. Man kan benytte tekst, lydfiler, statisk grafikk, animert grafikk og til og med 3D-modeller for å presentere lærestoffet, og har tilgang til flere ulike typer oppgaver som kan integreres i leksjonene. HISTIV er også bygget fullstendig modulært, hvilket vil si at en faglærer står helt fritt til å velge hvilke funksjoner som skal inkluderes i en gitt leksjon. La oss se raskt på litt av funksjonaliteten som allerede er inkludert i HISTIV.

Kombinasjonen av lyd, tekst og grafikk

Som i vanlige tekstlige leksjoner eller lærebøker, innehar HISTIV selvsagt verktøy for å presentere selve lærestoffet. Dersom faglærer ønsker det kan dette gjøres via enkel tekst, men HISTIV støtter også innspilling av lydfiler med tilhørende underteksting, hvor lærestoffet blir presentert mye på samme måte som på en tv.

Figur 1: Skjermdump fra en leksjon om variabler i Visual Basic. Meny til venstre, underteksting nede til høyre.

Denne metoden åpner opp mye av skjermen, noe som gir muligheten for plass til flere grafiske elementer som kan understøtte læringen. Samtidig har HISTIV også støtte for å oppdatere og eventuelt animere grafikken. I figur 1 ser vi et eksempel der grafikken benyttet er en oppstilling over vanlige datatyper i Visual Basic. Området kan også fint benyttes til bilder og annen grafikk.

I kategorien for lyd og bilde bør det også nevnes at HISTIV har støtte for visning av video, slik at man kombinere tekstlig innhold med videoinnhold i samme leksjon om dette er ønskelig.

Standard oppgaver

HISTIV støtter også to kjente og mye brukte former for oppgaver: flervalgsoppgaver og inndataoppgaver. I figur 2 ser vi et eksempel på gjennomføring av en flervalgsoppgave fra en leksjon om if-setningen i Visual Basic. HISTIV lar oss også benytte verktøy som lyd og grafikk til å manipulere flervalgsoppgaven. I figur 2 ser vi en animert pil, som benyttes i kombinasjon med en lydfil, til å forklare hvorfor svaralternativet brukeren klikket på var feil. Dette er med på å gi økt læringsverdi, fordi det er viktig å forstå ikke bare at man valgte feil alternativ, men også hvorfor. Ønsker man derimot ikke en slik funksjonalitet på en gitt oppgave, kan man fint la HISTIV ta seg av jobben og gi brukeren en standard tilbakemelding i stedet.

Figur 2: Flervalgsoppgave i HISTIV.

I inndataoppgaven handler det ganske enkelt om å komme frem til det riktige svaret. Det er støtte for flere aksepterte svaralternativer og visning av hint til brukeren.

Den virtuelle verdenen

HISTIV har også muligheten for konstruksjon av såkalte virtuelle verdener, som benytter 3D-modeller til å forme interaktive landskap brukeren kan navigere i og manipulere. La oss for eksempel si at man har et fag som omhandler fysisk og logisk datasikkerhet. Med HISTIV kan man bygge et interaktivt kontorlandskap som brukeren kan benytte seg av i læringen. Oppgaver kan her for eksempel være knyttet til det å sjekke bygningens serverrom for svakheter i sikkerheten, eller kontrollere hvor vidt de ansatte benytter sterke nok passord på arbeidsstasjonene sine.

En slik tilnærming vil låne enkelte elementer fra dataspill, men vil samtidig være fokusert på læring. Man får muligheten å tilby studentene en mer variert og visuell tilnærming til lærestoffet, med langt større muligheter for umiddelbar tilbakemelding på de handlingene man foretar seg i den virtuelle verdenen. Merk dog, at som med alt annet i HISTIV, trenger man ikke benytte en virtuell verden om det ikke finnes hensiktsmessig for lærestoffet.

I figur 3 ser vi et eksempel på en virtuell verden, i dette tilfellet fra leksjonen om if-setningen i Visual Basic. I denne oppgaven står brukeren ovenfor en utfordring, der vedkommende må skrive en kodestruktur som får de to fontenene til å fungere. Brukeren skriver inn kode, og HISTIV gir tilbakemelding på de inndata som gis, for å veilede brukeren videre gjennom lyd og undertekst.

Figur 3: Oppgave tilpasset en leksjon om if-setningen. 

HISTIV i dag og HISTIV i morgen

Det vi har sett på så langt summerer hoveddelen av funksjonaliteten i HISTIV etter endt bachelorperiode, og undertegnende mener den oppfyller hensikten med oppgaven, nemlig å lage et system som demonstrerer et alternativ til kun tekstlige leksjoner og lærebøker. Samtidig har HISTIV fokus på at selv om læringen gjøres mer interaktiv, og det lånes elementer fra dataspill, skal læringen selvsagt være effektiv og på et pedagogisk nivå som tilfredsstiller høyskolen.

Veien i det videre arbeidet med HISTIV kan spre seg i flere retninger. En mulighet er knyttet LMS, og implementere funksjonalitet som forum, opplasting av filer og ulik funksjonalitet knyttet til student administrasjon for faglærere og administratorer.

Utvidelse av den eksisterende funksjonaliteten vil selvsagt også være naturlig. Særlig vil det være spennende å utvide HISTIV sin mulighet for å vurdere inndata fra brukeren for å gi gode tilbakemeldinger basert på det brukeren foretar seg i applikasjonen.

En annen mulighet knytter seg til implementering av socket server, som vil gi HISTIV mulighet for sanntidskommunikasjon. Dette kan være knyttet til økt kommunikasjon gjennom for video og chat, for eksempel for gjennomføring av webinarer i HISTIV. Det er også mulig å koble sanntidskommunikasjon opp mot virtuelle verdener. Dette kan åpne for utfordrende oppgaver, hvor to eller flere studenter kan møtes i den virtuelle verdenen for å diskutere problemstillinger og finne løsninger.

Mulighetene videre er mange, og noe av styrken for en applikasjon tilknyttet en institusjon som HIST, er at det kan finnes gode løsninger blant både studenter og fagpersoner. Har du noen forslag eller meninger, så legg gjerne igjen noen ord i kommentarfeltet under.

Dette innlegget har 1 kommentar. Gjerne bidra :-)

HiST Gründerstipend har som formål å identifisere og bistå de beste ideene blant studenter og ansatte ved HiST. AITeL ble tildelt stipend for sitt arbeid med sanntids-3D-bevegelsesfangst og sanntidsvisualisering. Vi har intervjuet førsteamanuensis Jan H. Nilsen, som har jobbet sammen med Tomas Holt, Else Lervik, Mildrid Ljosland og Grethe Sandstrak om R3DCV.

Hva ble stipendet tildelt for?

Vi fikk prisen fordi vi vil forsøke å kommersialisere resultatene av mange års forsknings- og utviklingsarbeid med et høypresisjons, lavkost og portabelt videobasert målesystem. Dette systemet integrerer sanntids-3D-bevegelsesfangst og sanntidsvisualisering (R3DCV) . Vi baserer oss på bruk av hyllevarekomponenter og skreddersøm. Kjerneteknologien vår er programvaren.

Hvordan har dere utviklet produktet? Kan du si litt om veien fra idé til produkt, og hva dere har lært underveis? Hvordan jobber dere?

Utviklingen av systemet startet allerede på begynnelsen av 1990-tallet som del av en dr. ing. grad ved NTNU. Etter dette har systemet blitt videreutviklet ved SINTEF fram til 2003. På HiST har vi jobbet med systemet fra 1997 og fram til i dag hvor vi fortsatt utvikler det videre og tilpasser det til nye anvendelser.

De siste årene har vi vært en gruppe på fem ansatte ved AITeL som har samarbeidet om systemutviklingen. Vi har i denne perioden blitt svært godt kjent og har funnet fram til våre egne roller og ansvarsområder innenfor dette samarbeidet. Dette er noe vi trives godt med og som gjør at vi kan jobbe på en for oss mest mulige effektiv måte.

Dataingeniørstudenter ved AITeL har hele tiden, gjennom prosjekt- og bacheloroppgaver, vært viktige i utviklingen av systemet. De siste årene har de jobbet spesielt med programvare for visualiseringen av bevegelsene. Vi mener at vi på denne måten har kunnet tilby studentene våre relevant, forskningsbasert undervisning gjennom deltagelse i denne utviklingen.

Noe av det vi har lært i tillegg til det faglige, er at det er viktig å ha tro på det en gjør, beholde fokus og ikke gi seg!

Hva kan produktet brukes til?

Systemet vårt har mange ulike anvendelsesområder.

Et av dem ser vi illustrert her (bildene er ikke hentet fra vårt system), nemlig innen helse og sport, hvor bevegelsen til personen som går på tredemølla fanges opp ved å bestemme nøyaktige 3D-posisjoner på markørene som er plassert på personen og følge de i tid. Markørenes posisjoner overføres så til tilsvarende posisjoner på en avatar eller datadukke i sann tid, slik at personen på tredemølla kan følge og korrigere sin egen bevegelse gjennom bevegelsen til avataren, mens hun beveger seg. Fordi vi har fullstendige digitale 3D-modeller av personene som beveger seg, kan vi f.eks. velge å vise dem fra en mest mulig gunstige posisjon med tanke på å avsløre skadelige bevegelser, eller for å finslipe teknikken til idrettsutøvere. Vi ser her ulike typer avatarer fra den helt enkle strekfiguren til en nesten naturtro utgave av personen som går på tredemølla. Se også denne videoen og og hjemmesiden til Vizlaben ved AITeL.

Hva går stipendet til?

En del av stipendet skal benyttes til å betale for leie av plass ved HiST inkubator. Der ser vi for oss at vi sammen med andre i samme situasjon kan lære mye om hvordan vi skal få kommersialisert ideen vår. Vi vil også benytte en del av pengene til å utvikle en demo-modul og gjennomføre en markeds- og handlingsromsundersøkelse for å klargjøre de kommersielle forholdene rundt produktet vårt, samt til å etablere et nettsted for firmaet vårt.

Har du råd til andre om hvordan en kan lykkes med en gründervirksomhet?

Hvis du har tro på ideen din, må du ikke gi opp. Lær av dine feil og lytt til personer du stoler på. Tenk langsiktig og knytt gode relasjoner og nettverk.

Hva slags bedrifter samarbeider dere med?

Vi samarbeider nå med Statoil, Metronor og SINTEF. Dette gir oss viktige tilbakemeldinger fra ledende industribedrifter og FoU-miljøer.

Hvordan skal produktet selges?

Vi ønsker på litt sikt å satse på helse-, idretts- og/eller animasjonsmarkedet, som vi ser et stort potensial innenfor. Nye kontakter har imidlertid vist at vi kan komme raskere til markedet ved å satse på å selge deler av vår teknologi til bruk i andres produkter. Produktene som vår teknologi blir en del av, vil dermed selges av andre. Gjennom slike salg/lisensavtaler behøver vi ikke bruke tid på salg til sluttbrukere.

Dette innlegget har Comments off. Gjerne bidra :-)

Du som leser denne bloggen http://blogg.itfag.no er trolig interessert i IKT og teknologi. Mange studerer IT, enten på fulltid, deltid eller enkeltfag i ny og ne (nettbasert). Studier fokuserer på både teori og praksis, men det kan være motiverende å se hvordan ting anvendes i det virkelige liv. Vi starter derfor nå opp en ny og spennende intervjuserie på denne bloggen. Først ut: 3D-animasjon

Hvordan lage gode, profesjonelle 3D-animasjoner? Ragnvald Johansen jobber med 3D-animasjon til daglig i firmaet redturbine. Her forklarer han hvordan verktøyet 3D Studio Max fungerer, og kommer inn på viktige prinsipper knyttet til animasjon. Se gjerne i HD

Vi har allerede avtalt fag-intervjuer med mange dyktige mennesker, og i tiden som kommer vil du kunne lære av flere dyktige fagfolk fra næringslivet på denne bloggen, både innen Ajax, CSS, PHP, web generelt, cloud computing og så videre. Kan dette være nyttig og inspirerende å lese om? Hva vil du høre om? Har du/din virksomhet noen gode itfaglige temaer som egner seg her? Legg gjerne igjen en kommentar.

Dette innlegget har 4 kommentarer. Gjerne bidra :-)

Av: Tomas Holt, høgskolelektor og faglærer i programmeringsfag

AITeL har i dag et forskningsprosjekt som går ut på å lage et portabelt lavkostsystem som skal kunne fange menneskelig bevegelse og visualisere denne i sanntid. Hva er så poenget? For det første vil systemet generere 3D-koordinater for ønskede punkter på menneskekroppen (eller andre objekter), og for det andre kan man visualisere slike bevegelser i en virtuell verden. Systemet vil dermed kunne fange en bevegelse du gjør og så kunne visualisere denne på en datadukke (som har helt annet utseende en deg) i et hvilket som helst 3D-miljø! Tenk på mulighetene som her åpner seg. For å gi en liten smakebit la oss se på et par eksempler:

• Trafikkopplæring. Vi kan å lære barn hvordan de bør ferdes i trafikken, men i et sikkert miljø. For å gjøre dette utstyrer vi ungene med 3D-briller slik at de kan se en virtuell verden i 3D (med bygninger, gater, biler osv.) Deretter kan de bevege seg rundt i dette virtuelle miljøet, fordi alle fysiske bevegelser blir fanget og omsatt til bevegelse i den virtuelle verden. Barna kan dermed få visuelle tilbakemeldinger på sine valg (som f.eks. å bli overkjørt av en bil om man går på rødt lys).
• Opptrening etter skade. Vi kan analysere bevegelser og tilrettelegge opptrening for personer med fysiske skader/problemer. Forsøkspersoner kan bevege seg i laboratoriet og man kan visualisere hvordan en normal bevegelse vil se ut sammen med «feil» bevegelse utført av forsøkspersonen. Denne kan så justere sin egen bevegelse til å likne den «riktige» bevegelsen. Alle 3D-data kan tas vare på og brukes til analysering av bevegelsen også i ettertid.

Slike systemer for bevegelsesfangst kan altså brukes til veldig mye forskjellig innen opplæring, forbedring av idrettsprestasjoner, spill, medisin osv. Her er det egentlig bare fantasien som setter grenser.

Når det gjelder bevelgesesfangst, eller Motion Capture som det heter på engelsk, er ikke dette noe nytt. Dette feltet har det vært forsket mye på allerede. Den typiske framgangsmåten er å sette markører på forsøkspersonen (objektet) på de plassene man vil finne 3D-koordinater for. Man bruker så flere kamera til å ta synkrone bilder av bevegelsen fra ulike vinkler og kan via matematiske beregninger finne 3D-koordinatene til markørene i bildene.

Før man kan bruke bildene fra kameraene er man imidlertid avhengig av å kalibrere systemet. Med andre ord må man finne ut hvordan bla. linsene på kameraene forvrenger virkeligheten. Deretter må origo for koordinatsystemet bestemmes, samt i hvilken retning de ulike aksene (x,y og z) skal peke.

Det finnes allerede systemer som tilbyr bevegelsesfangst. Problemet med eksisterende løsninger er imidlertid pris, samt muligheten for visualisering av bevegelsesfangsten i sanntid (altså samtidig som bevegelsen finner sted). For å gi en liten pekepinne på prisen på slike systemer kan vi ta utgangspunkt i kamera fra Qualisys. Disse koster gjerne over 100.000 kr stykket. For å fange litt mer komplekse menneskelige bevegelser så trenger man gjerne rundt 15 kamera. Det blir altså dyrt. I systemet vi holder på å utvikle koster hvert kamera fra 2.000 kroner og oppover. I en løsning med 10 kamera er altså prisforskjellen rundt en million kroner! Foreløpige tester viser også at nøyaktigheten ligger på omtrent samme nivå i de to systemene 🙂

For mer informasjon om utstyr og forskningsprosjektet generelt se web-siden til prosjektet http://hist.no/content.ap?thisId=21868.

Dette innlegget har 1 kommentar. Gjerne bidra :-)