tecnologie per la formazione

Digital twin, una risorsa anche per l’education: ecco i vantaggi

Molte tecnologie come la realtà virtuale possono migliorare ulteriormente la formazione e l’istruzione. L’utilità di un gemello digitale va oltre questo scenario. Gli scenari di utilizzo nelle scuole e nelle università; i benefici per studenti e insegnanti

13 Lug 2022
Carmelina Maurizio

Università degli Studi di Torino

digital twin - gemello virtuale

I gemelli digitali possono essere nuovi e importanti strumenti per la formazione: invece di studiare e formarsi sull’oggetto analogico, si può studiare prima sulla sua rappresentazione digitale.

L’idea alla base dei “gemelli digitali” o digital twin – espressione  è comunemente usata nell’industria e nella comunità scientifica – è infatti quella di rispecchiare un oggetto fisico analogico in bit (cioè un sistema fisico digitale che non assomiglia all’oggetto originale nella forma, ma nel suo comportamento) mantenendo la replica in bit sincronizzata con quella fisica. Ciò consente vari tipi di analisi retrospettive e predittive sul gemello digitale che possono fornire una migliore visione di quello analogico e portare ad azioni correttive, quando necessario.

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I gemelli digitali nell’education

Molte tecnologie come la realtà virtuale possono migliorare ulteriormente la formazione e l’istruzione. L’utilità di un gemello digitale va oltre questo scenario: il gemello digitale può svilupparsi oltre i nostri limiti fisici e fisiologici e trovare i modi giusti per aiutarci ad adattarci alla sfida insostenibile del raddoppio delle conoscenze in un periodo di tempo sempre più breve.

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Si può immaginare dunque di impiegare la tecnologia dei “gemelli digitali “nel mondo dell’istruzione? È una sfida che in questo momento è al centro dell’interesse di molti e di cui, seppure in modo non esaustivo, si intende fare una breve esposizione in questo contributo.

La tecnologia dei gemelli digitali è una delle tecnologie di tendenza legate all’Industria 4.0, che sta diventando molto importante anche per il settore dell’istruzione.

Nel campo dell’istruzione insegnanti e studenti possono sfruttare maggiormente la metodologia DT; infatti, nella progettazione dei programmi di studio può essere utilizzata per mantenere i contenuti aggiornati, aiuta a creare modelli di simulazione utili in base ai requisiti del corso, aumenta la motivazione, e il senso di responsabilità nell’apprendimento, facilita l’apprendimento tra pari.

Anche dal punto di vista degli insegnanti le ricerche svolte negli ultimi anni mostrano come utilizzare DT ha migliorato l’erogazione dei contenuti, ha facilitato la dimostrazione e ha aiutato nella valutazione degli studenti.

Come usare la tecnologia Digital Twin nell’università e nel mondo dell’istruzione

Ma come la tecnologia Digital Twins può servire all’università e al mondo dell’istruzione del futuro?

Un Digital Twin è una rappresentazione virtuale di un oggetto o di un sistema reale che viene aggiornata da dati in tempo reale, utilizza l’apprendimento automatico, la simulazione e il ragionamento per aiutare il processo decisionale. In altre parole, un gemello digitale crea un modello virtuale altamente complesso che è la replica esatta di un oggetto fisico. Appare allora sempre più evidente come anche gli studenti e i docenti possono trarre vantaggio dall’uso di questa tecnologia.

Le scuole sono incoraggiate dall’industria a incorporare i gemelli digitali pedagogici nel settore dell’istruzione relativo all’automazione.

Gli studenti che hanno effettivamente utilizzato la tecnologia hanno affermato che le apparecchiature fisiche sono costose e il processo di apprendimento è lento. Con i gemelli digitali invece aumenta la flessibilità, poiché con un click del mouse si può espandere il numero di macchine.

Un ponte tra il mondo digitale e quello fisico

Gli insegnanti e gli studenti ritengono che la tecnologia dei gemelli digitali potrebbe creare un ponte tra il mondo digitale e quello fisico, consentendo di accedere tempestivamente ai dati del sistema fisico e quindi di prevenire i problemi prima che si verifichino.

In classe, la tecnologia del gemello digitale può essere utilizzata per l’apprendimento sperimentale ed esperienziale.

In laboratorio, un gemello digitale può essere utilizzato per esplorare il comportamento e i limiti del sistema in varie condizioni simulate. Poiché la rappresentazione virtuale utilizzata in un gemello digitale lo rende più facile da manipolare rispetto alla sua controparte fisica, gli studenti possono apprendere e comprendere più rapidamente il comportamento del sistema in un ambiente controllato e guidato dalla simulazione.

I gemelli digitali giocano un ruolo fondamentale anche nella ricerca-azione, permettendo agli studenti di eseguire simulazioni con il Digital Twin per esplorare il comportamento del sistema in una varietà di condizioni, per comprendere le modalità di guasto e sviluppare una comprensione della sensibilità del sistema alle variazioni dei vari parametri del sistema e alle interruzioni esterne. Questa comprensione aiuta a minimizzare i tempi di inattività e a migliorare il rendimento del sistema.

La complessità della chimica o della microbiologia, per esempio, richiede un impegno totale da parte degli studenti. Utilizzando i gemelli digitali in un’esperienza di apprendimento simulato in Realtà Aumentata (AR) o Realtà Virtuale (VR), i docenti possono raggiungere il massimo livello di coinvolgimento, aiutando ogni studente ad apprendere concetti astratti in modo individualizzato e molto più velocemente. Eseguendo le simulazioni, gli studenti possono esplorare meglio il comportamento del sistema in diverse condizioni.

I digital twin nelle Università

Alcune università hanno già incorporato la tecnologia Digital Twin nei loro programmi di insegnamento.

L’Università di Stanford ha applicato la tecnologia Digital Twin all’architettura, all’edilizia e all’ingegneria in diversi progetti. La Copenhagen School of Marine Engineering and Technology Management ha integrato i contenuti del Digital Twin nei propri programmi di insegnamento, ritenendo che siano la realtà innovativa del settore.

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