ActiveCampus-projektet utforskar trådlösa sammanhangsmedvetna datorer som ett sätt att förbättra den "lärande gemenskapen" upplevelsen av ett stort urbant universitet.  William Northwestern University Tan Minh Truong Accenture Computer Det första steget i vårt projekt var att utveckla en kontextmedveten applikationsinfrastruktur och en rad tillämpningstjänster. 5 Vi distribuerade sedan två applikationer på HP Jornada PocketPC PDAs med 802.11b trådlöst nätverk. Vi började med ActiveClass, en enkel applikation utformad för att uppmuntra elevernas deltagande i stora klassrumsmiljöer. 6 Vi utplacerade ActiveClass i vinter- och vårkvarteren 2002 på 350 PDA som gavs till studenterna inskrivna i tre klasser: två avsnitt av vår andra programmeringskurs (CSE 12) och en del av vår tredje programmeringskurs (CSE 30). För CSE 30-klassen introducerade vi även ActiveCampus Explorer-applikationen. 5 Vi utplacerade denna ansökan igen under hösten 2002 till de 300 förstaårseleverna på UCSD: s nya bostadsuniversitet, Sixth College. Vi sponsrade Sixth College Explorientering, en tre dagar lång grupputmaning där studenter använde PDA och ActiveCampus Explorer för att bekanta sig med campus. Vi valde ett ekologiskt tillvägagångssätt 7-8 för att utvärdera projektexperiment och experimentella data. Detta tillvägagångssätt förnekar dikotimiseringen av en miljös sociala och tekniska element. Det sätter alla människor, artefakter och praktiker på samma analytiska grund, vilket gör det möjligt för oss att observera hur de kooperativa och konkurrenskraftiga krafterna i miljön fungerade över dessa element. 2-3 och Geo-Notes 4 erbjöd övertygande sammanhangsmedvetna applikationer som också visade vikten av att göra självhållbarhet till ett primärt designmål. För att stödja detta mål valde vi en lägsta gemensamma-denominator strategi för applikationsdesign för ActiveCampus. Detta tillvägagångssätt förutsätter att öka antalet användare har mer värde än att öka rikedomen på applikationsfunktioner. I enlighet med detta tillvägagångssätt följde vi flera designregler: • Applikationerna ställde minimala krav på infrastruktur och slutanvändarteknik. Vi graviterade till en standardbaserad klientservermodell och stödde serversideprogram på en vanlig webbserver med MySQL och PHP-skriptspråket. • Applikationerna tjänade grundläggande HTML, vilket säkerställer att praktiskt taget alla nätverksanslutna enheter kan göra innehåll i en webbläsare. Alternativt kan ett SOAP Remote Procedure Call-gränssnitt stödja klientsidans uppgifter såsom att upptäcka och rapportera plats. • Erkänna att community-orienterad databehandling sker i en miljö av aktiviteter, de applikationer minimerade beräkningskrav på klienten. Användargränssnittets design undviker att skriva, vilket är tröttsamt och distraherar användarna från den inlärningsmiljö vi ville lyfta fram. Gränssnitten måste vara lätta att greppa, även i en dynamisk miljö. Tidiga resultat med E-Graffiti 2-3 hade avslöjat tendensen till lämplig graffiti för meddelanden, trots dess olämpliga, så vi bestämde oss för att stödja flera applikationer inom vår ram och ge enkla övergångar mellan dem. Systemskalbarhet är viktigt. Testning på vår 1- GHz-server visade att den kunde hantera 300 användare. Men om alla kontrollerade instantmessaging kompislistor på samma ögonblick, kan serverbelastningen öka 30-faldigt. Följaktligen sätter vi en hastighetsbegränsare i systemets automatiska pushmekanismer för att graciöst försämra kvaliteten på servicen. På varje interaktion talar servern om för klienten hur länge du ska vänta innan du laddar upp en sida eller skickar platsdata. Interna cachingmekanismer förhindrar onödiga krav på att databasen återställs.  Vi utvecklade ActiveClass för att fylla ett tomrum som uppstod med antagandet av stora klassrum, som kan rymma hundratals studenter med stadion sittplatser, mikrofoner och LCD-projektorer. Denna miljö tar inte upp den sociala dynamiken hos en mångfald av studenter. ActiveClass är ett enkelt klient-server-program som förbättrar klassrummets deltagande via små mobila trådlösa enheter. ActiveClass är avsiktligt minimal i både dess funktion och krav för integrering i klassrummet: Minimal funktion tillåter studenter att använda billiga mobila enheter; minimala integrationskrav gör det enkelt för professorer att införliva dem i undervisningsformat. Tyst sändning. Idén bakom ActiveClass är enkel. Studenter kan använda personliga mobila trådlösa datorenheter för att ställa frågor anonymt genom ett textgränssnitt, för att svara på opinionsundersökningar relaterade till frågorna och för att ge professorn feedback på klassen. Studenterna och professorn ser listor över frågor och opinionsundersökningar; studenterna kan rösta på frågor och uppmuntra professorn att ge dem företräde. Ekologisk utvärdering sätter alla människor, artefakter och metoder på samma analytiska grund. Den modalitet är en tyst, aggregerad, sända konversation. Den studerandes identitet som ställer en fråga är helt dold för andra studenter. Vår ursprungliga idé var att hålla studentens identitet gömd från professorn om inte eleven vidtog avsiktliga åtgärder för att avslöja den. Exempel på scenario. Sim är student i professor G's CSE 12 klass, den andra programmeringskursen för datascience majors. Ämnet idag är hashbord, och Sim undrar, "Varför behöver inte programmet söka igenom hela bordet?" Eftersom ingen annan verkar vara vilse, vill hon inte räcka upp handen. Hon bestämmer sig för att ställa sin fråga via ActiveClass. Med sin stil skriver Sim in frågan på tangentbordet som dyker upp på PDA:s display. PDA:s förslag på ordkomplettering minskar ansträngningen att skriva med långa ord. Frågan läggs till en lista med frågor för klassen, och Sim märker snart att många studenter har röstat för hennes fråga, som har stigit till toppen av listan, som figur 1 visar. Professor G tittar på den översta frågan och inser att flera studenter har missat ett nyckelkoncept. Han använder ett nytt hemläxaproblem för att illustrera hur relationen mellan nyckel och placering begränsar sökningen. Sim är lättad över att få sin fråga besvarad. Hon går till betygssidan, ger läraren en 9, och klickar Just Right för föreläsningens hastighet. Professor G sparar dagens frågor för användning i en annan del av klassen samt för framtida utveckling av läroplanen. Komma ihåg den utmärkta hash tabell frågan, går han till sin "spy" sida, som listar Sim som författaren samt de svar som andra studenter in för det. Han noterar Sim som en potentiell handledare för nästa termin. Vi använde oss av andra tillämpningar av platsbaserad teknik för att stödja samhällsutveckling med ActiveCampus Explorer. 9-12 Tanken är att ge campusanvändare en mobil, trådlöst ansluten enhet som ger en typ av "x-ray glasögon" för att visa den omedelbara närheten-låta varje användare se genom folkmassor och oistinguished byggnader för att avslöja närliggande vänner, potentiella kollegor, avdelningar, labb, och intressanta händelser. Detta medium skulle avslöja möjligheter till serendipitiva lärande upplevelser som annars skulle gå obemärkt förbi på stora universitet campus. Plats-medvetna program. Figur 2 visar ett enkelt förverkligande av detta koncept, lämpligt för en handhållen enhet som en handdator. I den översta skärmbilden är det stora området en karta över en persons omedelbara dator närhet. Att klicka på en av de överlagda URL-etiketter som visar platsen för närliggande avdelningar och vänner visar upp en webbsida. En kollega i närheten, tidigare inte mer tillgänglig för lunch än 100 andra, ses vara i närheten och kan omedelbart meddelas eller hittas till fots. Varje plats eller enhet kan märkas med digital graffiti, stödja kontextuell, asynkron diskurs. ActiveCampus upptäcker för närvarande plats genom PDA: s rapport av för närvarande avkännda 802.11b åtkomstpunkter. 13 De rapporterade signalstyrkorna och kända platser används för att dra slutsatsen att användaren befinner sig på en plats som passar minst. Användarnas pointand-click korrigeringar av kartplatser sparas också med dessa rapporter, förfina framtida lokalisering slutsatser. Provscenario. Sarah gick ut ur sin inledande föreläsning om elektroteknik och undrade var hon skulle hitta ingenjörskonsten som hennes far hade berättat för henne om att bygga saker som förbättrade människors liv. Glancing på hennes PDA, Sarah ser att ActiveCampus visar en karta över hennes närhet, och hon hittar en länk till en "talk" med "human" i titeln (Figur 2, topp). Genom att klicka igenom ser Sarah att en föreläsning om människa-maskin gränssnittet är på väg att starta i ingenjörsbyggnaden, och hon bestämmer sig för att delta. Efter föreläsningen kommer Sarah förbi professor Griswolds kontor i hopp om att få prata om föreläsningen, men han är inte där. Tittar på hennes handdator, ser hon att Bob är i närheten och aktiv (Figur 2, botten, visar både plats och meddelande ikoner markerade i blått). Hon är på väg att skicka honom ett klick "Vill du äta?" Meddelande, när hon märker att professor Griswold redan är på Price Center mat domstolen. Hon använder kartan för att hitta honom. Innan Sarah går med honom vid sitt bord, ställer hon sig i kö för att beställa kaffe. När hon tittar ner på sin handdator ser hon att någon har skrivit en graffiti som säger: "Roma har de bästa croissanterna på campus." Hon bestämmer sig för att lägga till en croissant till sin beställning. Vi introducerade ActiveCampus PDAs i en miljö med stor social, fysisk och teknisk komplexitet. För att ta itu med denna komplexitet delade vi upp klassrummets ekologi i två aspekter: en politisk aspekt som tar upp förhållandet mellan professorn och studenterna, och en fysisk aspekt som tar upp skrivbord, artefakter och klassrumslayout. Dessa två aspekter har kvalitativt olika effekter på klassrumspraktiken, och de förändras i olika takt. Denna separation återspeglar det arkitektoniska begreppet klipplager, som Stewart Brand föreslog som ett sätt att ta itu med aspekter av byggnadsdesign som förändras över tid. 14 Skickliga lager stöder "byggnader som lär sig". Båda personalföreläsare som anmälde sig till vår studie var mycket sympatiska för studenter och motiverade att prova ny teknik som skulle kunna förbättra deras inlärningserfarenhet. Den första föreläsaren hade många bekymmer med ActiveClass. Till exempel ville han veta vilka elever som ställde frågor, så vi kompromissade med den ursprungliga idén att ge eleverna fullständig anonymitet och gav istället professorn en "spy"-funktion som lät honom se vem som ställde varje fråga. Han trodde också att det skulle vara svårt att integrera ActiveClass i sin rutin eftersom han skulle behöva hantera det under klassen. Vi uppmuntrade honom att använda en lärarassistent (TA) för att övervaka sessionen för lämplig användning, så att han kan ignorera systemet tills hans vanliga pauser för frågor. Han började kalla sin laptop "den virtuella eleven". Denna metafor hade två fördelar. För honom betydde det att hans laptop bara var en elev till som ställde frågor. Han brukade hänvisa till den virtuella eleven först efter att ha tagit frågor från studenter som hade höjt sina händer, vilket tyder på en preferens att eleverna deltar verbalt. För eleverna skapade den en kamrat som relativt smärtfritt kunde absorbera eventuella negativa reaktioner på en fråga. Studenterna och de anställda tenderade att använda ActiveClass-frågan och svarsfunktionerna för kommunikation. När vi såg elever ibland använda funktionen Ställ frågor för att svara på frågor, lade vi till en svarsfråga funktion i programmet (och senare, en ett-klick svar-scoring funktion som TAS använde). Väl på plats använde eleverna ibland funktionen Svar Fråga för att tacka dem som gav hjälpsamma svar. Den tekniska tjänsten som övervakade sessionen använde den ibland för att besvara frågor som inte hade med ämnet att göra. Slutligen använde professorn frågor från ActiveClass-sessionen för att ändra sin presentation i andra klasser. Han postade dem också till klassens diskussionsforum. Här påverkade ActiveClass gränserna för klassrummets ekologi. Några datapunkter förmedlar ActiveClass roll i klassrummet: • Cirka en tredjedel av eleverna tillhandahöll regelbundet någon form av inmatning (fråga, röst osv.) till ActiveClass. Den bärbara "virtuella eleven" kan absorbera eventuella negativa reaktioner på en fråga. • I CSE 12 var det genomsnittliga antalet frågor per lektion åtta och det genomsnittliga antalet avgivna röster 40. • I CSE 30 var föreläsarens stil mer interaktiv, och siffrorna var något lägre. • När vi introducerade svarsfunktionen, besvarades i huvudsak varje fråga som inte specifikt riktades till föreläsaren av en annan student, med högst åtta olika svar på en fråga. Även om graden av deltagande kan tyckas låg, noterar vi att föreläsaren tog muntliga frågor i stället för ActiveClass frågor, och han förde över bra frågor till sitt andra avsnitt. Enligt vår bedömning och föreläsarens, var dock graden av deltagande ganska hög. Dessutom fann föreläsaren deltagandet kvalitativt annorlunda från CSE 12 sessioner utan ActiveClass. Föreläsaren började använda ActiveClass i CSE 12 under den tredje veckan in i terminen. Efter den första användningen, sade han: Den mest överraskande aspekten från idag är att se elever ställa frågor som jag inte minns någonsin ställs i tidigare versioner av CSE 12. Några av dessa frågor var särskilt insiktsfulla. Jag var mycket nöjd med att svara på dessa frågor som inte hade slagit mig, och resultatet blev att alla elever kunde dra nytta av dem. Hans svar belyser också att även studenter som inte använder ActiveClass direkt är potentiella förmånstagare. Tillsammans med våra detaljerade sessionsdata från ActiveClass fann vi att den anonyma materialiseringen av frågor i ett offentligt rum påverkade klassrummets ekologi på flera sätt. Det gav eleverna möjlighet att ställa frågor utan att avslöja sin identitet för kamrater, vilket resulterade i ett bredare spektrum av frågor. Detta i sin tur gav föreläsaren möjlighet att välja frågor att besvara (inte människor att ställa frågor), vilket filtrerar det talade talet. Men föreläsaren valde inte dessa frågor i en vakuum-student röstning påverkade filtreringsprocessen. Slutligen gav ActiveClass anställda och studenter möjlighet att svara på frågor, ofta frågor professorn inte valt. Varje "feature" av ActiveClass frågor gav något annorlunda av värde till två eller flera parter. Även om anonymitet kan ha motiverat eleverna att ställa frågor som de inte skulle ha ställt annars, föreläsaren gillade denna funktion eftersom det lät honom välja frågor att svara på snarare än människor att ställa frågor. ActiveClass förbättrade således frågornas lämplighet genom att flytta fokus direkt till frågorna själva. Denna nivå av kondition är naturligtvis inte perfekt. Vissa erfarenheter med ActiveClass tyder till exempel på att den ofullständiga anonymiteten kan hämma vissa elever. Det sista väsentliga elementet var föreläsarens tolerans för "ogodkända" användningar av PDA, såsom snabbmeddelanden och spelspel. Båda föreläsarna kände sig ansvariga för att skapa en miljö som höll elevernas uppmärksamhet och därmed tolererade sådana aktiviteter så länge de inte distraherade andra studenter. PDA:s lilla display och tysta pennbaserade indata var till nytta i detta avseende. Denna grupppraktik föddes inte hel utan utvecklades genom "experiment" av föreläsare, studenter, tekniska experter och forskare. Precis som Brands klipplager kunde variationer i praktiken uppnås med olika hastigheter beroende på mediet. Genom att utnyttja funktioner som Ställ Fråga för att svara på en fråga kan studenterna försöka och lära sig av innovation med en minuts ansträngning, medan det tar några dagar att integrera nya metoder i ActiveClass implementering. Det kan ta flera år att byta klassrum. Klassrummets fysiska inställning begränsade hur eleverna kunde använda sina handdatorer. Till exempel, skrivborden var utformade för att knappt rymma standardstort anteckningsblock papper och att luta något nedåt mot studenten, som fungerar för handstil i ett litet utrymme men är inte bekvämt när man använder en handdator. Liksom papper, en handdator kräver line-of-sight tillgång för läsning och interaktion, men dess tittarvinkel är mer begränsad. Dessutom kräver användning av pennan på den lilla skärmen, som är fullproppad med klickbara funktioner, precision. Följaktligen införlivade eleverna olika PDA "positioner" i sin praxis, mestadels för att hålla sina PDA i närheten samtidigt ge företräde till papper för att ta anteckningar. En populär taktik var att placera apparaten ovanpå papperet på skrivbordet. PDA tillslöt emellertid delvis papperet och måste därför flyttas ofta. Studenter skulle också använda ett ben som en andra plattform, eller de skulle använda sin fria hand för att hålla handdatorn i luften. För många studenter, notera bildar en bro mellan föreläsningen och out-of-class praktik. Eftersom ActiveClass är fysiskt fristående från en elevs anteckningsbok och innehåller innehåll som inte finns där, var det inte djupt kopplat till anteckningsövningar. Eleverna frågade: "Hur kan jag använda det här till datorstudier?" Som svar lade vi till en arkiveringsfunktion till ActiveClass som gör det möjligt för användare att visa tidigare sessioner. Studenterna var tvungna att ta hand om de tekniska felen i en ny applikation, en ny generation nätverksanslutna handdatorer och campusets trådlösa nätverk. I slutändan tyckte många elever att det var obekvämt att hantera ytterligare objekt och valde att inte använda sina handdatorer. Vi vet att föreläsarna och studenterna fann ActiveClass välgörande nog för att upprätthålla dess användning. En tredjedel av studenterna använde det frivilligt regelbundet, och båda föreläsarna sade att de skulle använda det igen. Men hjälpte ActiveClass mätbart lärande? Detta inledande experiment kan inte besvara inlärningsfrågan. För det första, som en fallstudie, kontrollerade vi inte för urvalsfördomar. För det andra visste vi inte hur ActiveClass skulle kunna hjälpa till vid studiens början. Vi kan nu gissa att det kan bredda inlärningskursen, och vi kan söka efter förändringar i läranderesultat vid ytterligheter. Är det till exempel fler studenter som bedriver självständig forskning senare i sina studier, eller är det färre elever som hoppar av lektionerna? Sådana läranderesultat skulle inte nödvändigtvis vara uppenbara i åtgärder som t.ex. testresultat. Resultaten från ActiveCampus Explorer skiljer sig avsevärt från ActiveClass-resultaten, vilket belyser betydelsen av den sociala, fysiska och tekniska inställningen vid användning av handdatorer. Eftersom studenter använder ActiveCampus Explorer på oförutsägbara och otillgängliga tider och platser, saknar vi för närvarande detaljerad observation av praxis med det. Vi har dock aggregerade data som systemet samlat in samt data från våra egna erfarenheter med det. Vår egen erfarenhet av ActiveCampus Explorer har varit ganska positiv. Men vi uppnådde dessa resultat delvis genom att vägra att låta fysiska och tekniska hinder avskräcka oss. Den delen av Sarahs scenario med professor Griswold hände faktiskt. Andra typiska erfarenheter inkluderar att vänta på att en kollega ska dyka upp på din kompis lista på hans kontor och först sedan gå över för att träffa honom. Som med ActiveClass finns det betydande hinder för en framgångsrik användning av ActiveCampus Explorer på trådlösa handdatorer, men orsakerna är något olika. Användningen är mindre politiskt laddad, men den mindre strukturerade, mer dynamiska miljö där ActiveCampus Explorer måste fungera innebär sina egna utmaningar. PDA-design. Trådlösa handdatorer har begränsad batteritid, vanligtvis mindre än fyra timmar med trådlös anslutning. En elev skulle lätt kunna vara borta från en pålitlig kraftkälla i 16 timmar. Det är inte lätt att konfigurera PDA för att spara kraft genom att cykliskt vakna och sova. Ofta ett körande program eller själva nätverket håller handdatorn vaken. Värre är att PDA huvudsakligen har dynamisk RAM-lagring, så om huvud- och reservbatterierna dör måste PDA:s inställningar återställas. En restaurering kräver tid och lite kunnig. Dessutom kan det trådlösa nätverket hänga permanent om handdatorn träffar en död zon medan den flyttas mellan hotspots, vilket kräver en återställning för att återställa anslutning. Slutligen, naturligtvis, att använda stylus för att skriva in (icke-standard) textmeddelanden är tråkigt. Infrastruktur för programvara. Även om använda HTML uppnår omedelbar närvaro, det ådrar sig en betydande förlust i sann push interaktivitet från servern. Vi använder periodiskt uppfriskande för att minimera detta problem, men att utfärda larm och liknande är i bästa fall svårt. Följaktligen måste mobila användare " hålla ett öga" på PDA för ankomsten av ActiveCampus Explorer meddelanden, meddelanden om intressant graffiti, och så vidare. Graffiti-frågor. Digital graffiti visades inte på kartorna och meddelade inte heller taggar av aktivitet på deras graffiti. Detta gjorde graffiti mindre synligt än webbplatser och användare. Vidare, ActiveCampus Explorer har ingen bestämmelse om att ta bort eller dölja oönskade graffiti, så graffiti webbplatser blev belamrade. Fysiska begränsningar. Med en programvara infrastruktur som gör det svårt att på ett tillförlitligt sätt väcka en handdator regelbundet och trycka larm till en användare, är det bäst att hålla handdatorn på och antingen inom synhåll eller åtminstone praktiskt. De flesta män har bra lösningar i lös skjorta och byxfickor, men kvinnors kläder saknar vanligtvis dessa bekvämligheter. Att placera en handdator på ett platt bord sätter den ofta i en vinkel som gör skärmen svår att läsa. Faktum är att människor ibland propsar upp sin handdator med kanten av en bok eller en penna. Vi experimenterar nu med alternativa lösningar på problemet med fysisk placering, till exempel att fästa handdatorn på en klippskiva. Eftersom vi hade forskningsfrågor kring kraven på självförsörjande beteende och andra framväxande egenskaper, utförde vi aggreDen mindre strukturerade miljö där ActiveCampus Explorer måste verka innebär sina egna utmaningar.
Active Campus, å andra sidan är ett exempel på en mycket större utbyggnad av platsbaserade tjänster REF.
ActiveCampus: experiments in community-oriented ubiquitous computing
{'venue': 'Computer', 'journal': 'Computer', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}