fÁbrica de adequaÇÃo de objetos de aprendizagem · um objeto de aprendizagem é qualquer...

FÁBRICA DE ADEQUAÇÃO

DE OBJETOS DE APRENDIZAGEM

1. INTRODUÇÃO

O Instructional Management Systems (IMS) daGlobal Learning Consortium [1], a Canadiam Core e aAdvanced Distributed Learning initiative [2] têmcontribuído significativamente na definição de padrões paraobjetos de aprendizagem e de metadados educacionais. Amaioria dos esforços concentra-se na definição de padrões.

No entanto, mesmo com o surgimento de estudosde padrões, diversos ambientes de educação à distância:AVA [5], TelEduc [6], e-ProInfo [28], Blackboard [7], entreoutros não adotam nenhum padrão ou especificação paraapresentação de seus recursos educacionais. Segundo

Ricardo de Andrade Kratz,Sérgio Crespo C S Pinto,Marcelo Scopel eJorge BarbosaPrograma Interdisciplinarem Computação AplicadaPIPCA - UNISINOSCaixa Postal 15.064 - 91.501-970São Leopoldo - RS - [email protected]@[email protected]@unisinos.br

Resumo: Para promover a reutilização de conteúdos de aprendizagem énecessário promover a sua normalização para que possam funcionarcorretamente em qualquer sistema de e-learning. A normalização permite:uma fácil reutilização; a portabilidade dos conteúdos criados; apadronização dos processos de criação; e a gestão dos conteúdos deaprendizagem. Porém, normalizar os conteúdos de um ambiente de EAD jáexistente não é uma tarefa trivial e necessita de uma adequação tanto dosconteúdos de aprendizagem quanto do sistema de e-learning, pois toda aarquitetura é alterada, sendo necessário separar o conteúdo da estrutura.A proposta utiliza Agentes de Software baseados em Web Services, os quaispermitem uma eficiente descrição de serviços através de suas tecnologiaspadrões. A Fabrica usa um conjunto de serviços para a manipulação eadequação de recursos educacionais usando a norma SCORM.

Palavras-chave: SCORM, Padrões de Projeto, Objetos de Aprendizagem, EAD.

Abstract: To promote learning object reusability it is necessary to providethe normalization of its contents so that they can work appropriately in anye-learning system. The normalization allows easy reusability, portability ofcreated contents, standardization of processes of creation, and managementof learning objects. However, to normalize an existing E-learningenvironment it is not a trivial task and it requires adequacy either of thelearning contents and the e-learning system, once the whole architecture ismodified, being necessary though to separate the content from the structure.This research proposes and implements an architecture called AdequacyFactory which is capable of promoting the interoperability of educationalcontents and the adequacy of educational resources for Learning ObjectReusability. The Factory use a set of services for the manipulation andadequacy of educational resources respecting the SCORM.

Keywords: SCORM, Design Patterns, Learning Objects, Distance Learning.

Barbeira [8], adequar um ambiente de e-learning para algumpadrão é uma tarefa árdua e envolve uma equipemultidisciplinar. Desta maneira, os recursos educacionaisexistentes neste ambiente não podem ser reutilizados deforma sistemática.

Assim, este trabalho busca aproveitar-se datecnologia de Agentes de Software e Web Services parapromover a interoperabilidade de conteúdos educacionaise a adequação de recursos educacionais já existentes parao padrão SCORM. O resultado é uma abordagem que auxiliaa normalização (adequação) de recursos educacionais paraque possam ser reaproveitados em novos cursos on-line.

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Ricardo de Andrade Kratz, Sérgio Crespo C S Pinto,Marcelo Scopel e Jorge Barbosa

Fábrica de Adequaçãode Objetivos de Aprendizagem

2. REVISÃO DE TECNOLOGIAS

Nesta seção, serão abordados tecnologias econceitos relevantes no contexto de ambientes deaprendizagem na Web e Objetos de Aprendizagem.

2.1. AGENTES DE SOFTWARE

O que são Agentes de Software?

Um agente é um sistema que é capaz de sentir e agirno ambiente do qual faz parte, seguindo sua própria agendae agindo de forma a atendê-la. Também, segundo Bradshaw[9], um agente de software é uma entidade que funciona demaneira contínua e autônoma em um ambiente particularcom a habilidade de conduzir atividades de forma flexível einteligente, sensível a mudanças no ambiente. Em condiçõesfavoráveis, um agente que trabalhe continuamente estariacapacitado a aprender a partir de suas experiências.

2.2. AGENTES NA INTEROPERABILIDADE DE CONTEÚDOS

EDUCACIONAIS

Agentes que trabalham com busca e tratamento deinformação são uma opção para a implementação de serviçosapoiados por padrões de interoperabilidade de produtos econteúdos educacionais [10], podendo ser relacionados como:

• Agentes responsáveis pela procura porinformação que saibam como acessar, localizar oumesmo negociar os modos de acesso aos dados;

• Agentes responsáveis pela filtragem deinformação que possuam modelos de seususuários, propiciando uma busca mais efetiva epersonalizada;

• Agentes mediadores são aqueles que auxiliam anegociação de diferentes agentes interessados emobter informações ou conteúdos educacionais;

• Agentes responsáveis por monitorar dados emdiferentes fontes de informação, sejam elasservidoras de conteúdos educacionais ou não,apoiando de alguma forma a mobilidade dosaprendizes, professores ou projetistas/analistas.

A aplicação de agentes no setor educacional se dáprincipalmente na forma de assistentes pessoais, guias parausuários, sistemas alternativos de ajuda, arquiteturas dinâmicasde sistemas distribuídos, mediadores humano-sistema e nainteroperabilidade de conteúdos educacionais [11].

Este artigo utiliza a visão de agentes segundoBradshaw [9] e Lucena [10], onde os agentes possuem umadeterminada autonomia, mas podem operar segundodemanda.

2.3. WEB-SERVICES

Um Web Service corresponde a qualquer serviçodisponível através da Internet que utiliza um sistema padrãode mensagens baseado em XML, e que não é dependentede qualquer sistema operacional ou linguagem de

programação. Um Web Service descreve a si próprio atravésde uma gramática XML e pode ser descoberto através deum mecanismo de pesquisa simples [12]. Web Service sãocomponentes de software que independem deimplementação ou de plataforma e podem ser descritos,publicados e invocados sobre uma rede através demensagens padrão XML [13] [14].

2.3.1. ARQUITETURA DE WEB SERVICES

A arquitetura de Web Services está baseada nasinterações de três papéis: provedor, solicitante e diretório[17]. A Figura 1, ilustra essa arquitetura. O provedor de serviçoé a plataforma acessada na solicitação do serviço. É aentidade responsável por fazer sua descrição em algumformato padrão e publicar os detalhes em um diretório central.O Diretório é o local onde os provedores publicam asdescrições dos serviços. Uma descrição de serviço tornapossível descobrir onde está um Web Service e como invocá-lo:o provedor cria uma descrição que detalha a interface doserviço, ou seja, suas operações e as mensagens de entradae saída para cada operação; uma descrição de ligação é entãocriada, mostrando como enviar cada mensagem para oendereço onde o Web Service está localizado.

O consumidor de serviço é uma aplicação que chamaou inicializa uma interação com um serviço. Pode ser umbrowser ou um programa sem interface com o usuário como,por exemplo, outro Web Service. Um consumidor de serviçoencontra uma descrição de serviço, ou consulta o Diretóriopara o tipo de serviço requerido, e obtém as informaçõesde ligação da descrição do serviço durante a fase dedesenvolvimento (ligação estática) ou em tempo deexecução (ligação dinâmica). A execução das interaçõesentre os papéis acontece via protocolos padrões.

Figura 1: Arquitetura dos Web Services (Ferris and Farrell, 2003).

2.3.2. CAMADAS DOS WEB SERVICES

Os Web Services estão baseados em um conjuntode protocolos e linguagens padrões da Web, dentre elas sedestacam o HyperText Transfer Protocol (HTTP), o SimpleObject Access Protocol (SOAP), a Web Service DescriptionLanguage (WSDL) e o Universal Description, Discoveryand Integration (UDDI), sendo a linguagem XML a basedos três últimos padrões.

A seguir, serão explicadas as diversas tecnologiasque atuam em conjunto com os Web Service.

• Web Service Description Language (WSDL): AWeb Service Description Language (WSDL)

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Revista Brasileira de Informática na EducaçãoVolume 15 - Número 3 - Setembro a Dezembro de 2007


consiste em uma linguagem XML para a descriçãode interfaces de serviços, visando oferecer umformato padrão para representar os tipos de dadospassados nas mensagens e interfaces, descrevendoas funções disponíveis, informações sobre oprotocolo de transporte a ser utilizado e informaçõessobre endereços dos serviços na rede [13].

• Simple Object Access Protocol (SOAP): O SimpleObject Access Protocol (SOAP), de uma maneirageral, define o formato que as mensagenstransportadas na rede devem ter para encaminharrequisições aos serviços Web [15] [16].

• Universal Description, Discovery and Integration(UDDI): O UDDI permite localizar um serviço,sendo uma especificação técnica para descrever,descobrir e integrar Web Service. [17].

2.4. OBJETOS DE APRENDIZAGEM

Muitas organizações e grupos de pesquisas vêmtrabalhando para construir e aprimorar a eficiência e eficáciados objetos de aprendizagm. A maioria dos esforçosconcentra-se na definição de padrões. Iniciativas como oLearning Tecchnology Standard Comitee (LTSC) doInstitute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE,2005), a Alliance of Remote Institute of Electrical andDistribution Networks for Europe (ARIADNE) [4], o IMSGlobal Learning Consortium [1], a Canadiam Core [30] ea Advanced Distributed Learning initiative [2] têmcontribuído significativamente na definição de padrões deindexação (metadados).

O que são Objetos de Aprendizagem? Um Objeto deaprendizagem é qualquer entidade, digital ou não, que possaser usada, reusada, ou referenciada durante a aprendizagemsuportada por tecnologias padrões [3].

Os elementos componentes dos Objetos deAprendizagem são identificados por meio de tags XML,seguindo rígidas diretrizes de especificações compadronização internacional. Desta maneira, os objetospodem ser: armazenados em repositórios para futurasrecuperações, ser facilmente localizados e reutilizados.

2.4.1. METADADOS EDUCACIONAIS

Metadados são definidos como informação acerca deinformação. Segundo a W3C são dados que descrevem dadosmais complexos. Várias organizações procuram criar padrõespara metadados educacionais. Dentre elas destacam-se oLearning Object Metadata (LOM) do IEEE LearningTechnology Standards Committee (LTSC), o do Global LearningConsortium (IMS) e o Sharable Content Object ReferenceModel (SCORM) que será utilizado em nossa proposta.

2.4.1.1. LEARNING OBJECT METADATA (LOM)O Learning Object Metadada (LOM) surgiu dos

projetos ARIADNE [4], IMS [1] e também de estudos sobremetadados desenvolvidos pelo grupo Dublin Core [18].Padrão desenvolvido pela IEEE.

2.4.1.1.1. ESTRUTURA BÁSICA DOS METADADOS

O LOM [18] possui um esquema conceitual de dadosque define a estrutura da instância de metadados de umobjeto de aprendizagem. Uma instância de um metadadosdescreve as características relevantes do objeto deaprendizagem ao qual se aplica e é composta de elementosde dados. Esses elementos de dados compõem umahierarquia, que são: nós intermediários e folhas, que seenquadram nas categorias:

• Características gerais: possui informações geraisque descrevem o Objeto de aprendizagem comoum todo;

• Ciclo de vida: são as características relacionadasà história e ao estado corrente desse Objeto;

• Meta-metadados: agregam as informações sobrea instância de metadados propriamente dita;

• Técnicas: agrupam as características e requisitostécnicos do Objeto;

• Aspectos Educacionais: têm as característicaspedagógicas e educacionais do Objeto;

• Direitos: responsáveis pelos direitos depropriedade intelectual e condições de uso doObjeto;

• Relações: são os relacionamentos entre Objetosde aprendizagem;

• Anotação: agrupam os elementos que contêmcomentários sobre o uso educacional do Objeto;

• Classificação: agrupam os elementos quedescrevem o Objeto com relação a um sistema declassificação específico.

2.4.1.2. IMS GLOBAL LEARNING CONSORTIUM, INC

O Instructional Management Systems (IMS)Global Learning Consortium, Inc. surgiu em 1997 comoum projeto dentro dos US National LearningInfrastructure Initiative (NLII) e originalmente focadoem educação superior. O projeto IMS tem o objetivo depromover especificações não proprietárias, comodefinição de metadado e especificação dequestionários/avaliações, para prover o estudo on-linedistribuído (e-learning) [1] [19]. Os objetivos do projetoIMS são: ( i) definir técnicas padrões para ainteroperabilidade de aplicações e serviços emaprendizagem distribuídos; (ii) suportar a incorporaçãode especificações IMS em produtos e serviços; e (iii) aadoção das especificações que possibilitem queambientes de aprendizagem/ensino distribuído e deconteúdo possam trabalhar em conjunto.

2.4.1.3. SHARABLE CONTENT OBJECT REFERENCE MODEL (SCORM)A norma Sharable Content Object Reference Mode

(SCORM) [20] [21] é um modelo que descreve um conjuntode especificações técnicas e de referência para a

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apresentação de conteúdo de ensino e aprendizagemvia Web (e-learning). A norma SCORM divide-se emdois módulos: o Content Aggregation Model e o Run-Time Environment. A seguir vamos explicitar os doismódulos de forma a permitir um melhor entendimentodo SCORM.

Content Aggregation Model: o modelo deagregação de conteúdo é constituído pelos seguintescomponentes: modelo de conteúdo, metadado eempacotamento de conteúdo. O modelo de conteúdo(Content Model) é onde se localizam as informaçõeseducacionais e didáticas do ambiente. Os componentesdo modelo são os Assets, Sharable Content Objects (SCO)e Content Aggregation Model. Os Assets representam aforma mais básica de um conteúdo educacional, podendoser parte de um Asset: texto, imagens, som, páginas HTMLe qualquer formato Web. Porém, para que o sistema degerência possa apresentar um Asset, este deve ser sempreinserido em um SCO. O SCO representa um conjunto deum ou mais Assets e, obrigatoriamente, inclui ummecanismo de comunicação com o sistema de gerência doambiente (LMS). Por padrão, o mecanismo de comunicaçãoé codificado em JavaScript.

Run-Time Environment: O Run-Time Environment[20] [21] trata-se de um ambiente de execução que tem comoobjetivo permitir que os conteúdos de ensino possam servisualizados em diferentes sistemas de gerenciamento(LMS) e administrar o comportamento dos conteúdoseducacionais.

Para que isso seja possível, é necessário determinara forma como os SCOs são enviados para o browser edefinir o protocolo de comunicação entre ambos. Ainteração entre o sistema cliente e servidor é constituídopor três elementos [2]:

• Mecanismo de Launch: que é responsável porenviar o SCO para o navegador do cliente e efetuartodas as configurações para que o SCO possacomunicar-se com o LMS;

• O Application Program Interface Adapter: trata-se de um dispositivo que irá criar um canal decomunicação entre os SCOs e o LMS;

• O Data Model: é responsável por definir a“linguagem” usada pelos SCOs e pelo LMS paraque ambos possam se comunicar. O Modelo deDados utilizados pelo SCORM é o AICC CMI DataModel.

A Figura 2 ilustra o grafo de referência entre asespecificações do IEEE, IMS, AICC, ADL SCORM,ARIADNE e Dublin Core, entendidas como sendo osprincipais padrões usados [22], onde a seta tracejada deveser interpretada como “referencia” ou “usa”.

Pode-se observar que os padrões IEEE-LOM, IMS eSCORM definem uma estrutura base, onde o padrãorepresentado mais acima “contém” o mais abaixo.

Figura 2: Grafo de referência entre as especificações do IEEE,IMS, AICC, SCORM, ARIADNE e Dublin Core, adaptado de

(Pereira et al., 2003).

3. TRABALHOS RELACIONADOS

Diversas iniciativas estão sendo desenvolvidas paradifundir os objetos de aprendizagem. Porém, uma dasdificuldades encontradas para o cumprimento desteobjetivo ocorre no momento de se reaproveitar recursoseducacionais já existentes, sendo esta uma carência na área.

A seguir serão apresentados os trabalhos relacionados.

3.1. A PROPOSTA DA CISCO SYSTEMS PARA OBJETOS DE

APRENDIZAGEM REUTILIZÁVEIS (RLOS)Esta Seção faz um estudo da pesquisa da Cisco

“Reusable Learning Object Strategy” [23] [24]. Na propostada Cisco, é reconhecida a necessidade de abandonar-se aprática da criação e apresentação de cursos a distânciacompostos por blocos de treinamento grandes e inflexíveis,passando a utilizar objetos de aprendizagem armazenáveis embanco de dados que podem ser reutilizados, pesquisados emodificados por diversos ambientes de EAD, tornando-se,assim, a solução da Cisco para e-learning. Esta soluçãopossibilita também que a Empresa desenvolva, gerencie eentregue todo o tipo de informação e treinamento via Web.Outra característica interessante é o fato desta arquitetura serindependente de plataforma e de ferramenta, suportando umavariedade de aplicações de ambientes de autoria tradicionais.

A solução da Cisco contém as seguintes camadas:acesso, plataforma de aplicação e infra-estrutura de rede.Cada camada será explicada com mais detalhes a seguir:

• Camada de acesso - é responsável por atender amúltiplas audiências, tendo seus própriosesquemas ou projetos de portais de acessoadaptados às necessidades específicas, bem comofornecer um canal de comunicação com osusuários;

• Camada de plataforma de aplicação - trata-se deuma camada intermediária que é responsável pelacriação, armazenamento, gerência e entrega de umobjeto de aprendizagem

• Camada de infra-estrutura de rede - é responsávelpela distribuição dos serviços providos pelacamada de aplicação devendo garantirdisponibilidade, escalabilidade e desempenho.

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3.2. PORTUGAL TELECOM INOVAÇÃO E O FORMAREA Portugal Telecom Inovação (PT Inovação) é

responsável, desde 1993, pela Formação Tecnológica ede Serviços (FTS) do Grupo Portugal Telecom1, sendoconsiderada uma das pioneiras no uso edesenvolvimento de e-learning em Portugal [8]. A PTInovação tem seguido, desde 1996, uma metodologiapedagógica que está em constante evolução, seguindoas teorias de Moore e Keegan. Essa metodologia foiestabelecida pelo Ministério da Educação de Portugal,sendo implementada no projeto Formare2 e programaProf20003, com o objetivo de redução dos custos decriação de conteúdo e possibilitar que a incapacidadede reaproveitar os conteúdos já desenvolvidos, ou partedele, pudesse ser atingida. Assim, a PT Inovação passoua estudar a normalização da criação de conteúdo, parapermitir a sua reutilização, uma vez que suasimplementações (Formare) de e-learning não seguiamnenhuma norma.

A partir do ano de 2001, a PT Inovação adotou anorma SCORM para a normalização da criação de conteúdosde e-learning [8]. Desta maneira, foi possível odesenvolvimento de um ambiente de navegação uniformepara diferentes cursos desenvolvidos.

A PT Inovação adota o Formare para criação desolução de e-learning, porém, o Formare não foi projetadopara atender as especificações do SCORM, resultando nanecessidade de adequar essa ferramenta para a norma. Aadaptação da plataforma FORMARE ao modelo SCORMfoi planejada em seis fases [8]:

• Implementação de funcionalidade paradisponibilizar conteúdos de acordo com a estruturadefinida no manifesto dos conteúdos;

• Implementação de modelo de dados definido pelanorma SCORM, no lado do servidor e lado cliente;

• Desenvolvimento das funcionalidades decomunicação de dados entre conteúdos e aplataforma;

• Criação de mecanismo de gestão de conteúdosna plataforma FORMARE:

• Implementação de ferramenta de relatório paraalunos, tutores, coordenadores e administradores;

• Indexação das ações de ensino aos conteúdos(trabalha a desenvolver).

3.3. TOOLBOOK

O ToolBook é um popular programa para odesenvolvimento de sistemas educacionais (courseware),

sendo definido por Crawford [25] como o principal provedorde serviços para soluções de e-learning destinados aempresas, agências governamentais e instituiçõeseducacionais ao longo do mundo. O ToolBook vem sendodesenvolvido e melhorado desde 1984 e, comoconseqüência, é um produto extensamente usado, sendoresponsável pela produção de uma grande quantidade dematerial educacional.

A SunTotal4, que comercializa o ToolBook, possuidiversas soluções e implementações voltadas a e-learning,porém duas dessas soluções se destacam por fornecersoluções que se assemelham a proposta deste trabalho,que são as ferramentas para recurso SCORM do ToolBook:o SCORMisizer e o SCORMAggregator.

• SCORMisizer: O SCORMisizer é um “Wizard”para transformar um documento ou um asset emum pacote SCORM de maneira simples e fácil. Opacote criado por esse programa é um pacoteSCORM 1.2 que inclui um manifesto e ummetadado. Essa ferramenta pode transformararquivos texto (.txt), arquivos gráficos (.jpg, .gif,etc.), páginas web (.htm, .html), etc. em pacotesSCO. Apresentações em Microsoft PowerPoint2000 ou PowerPoint XP salvos como HTMLpodem ser utilizados pelo SCORMisizer para setransformarem em pacotes de SCORM.

• SCORMAggregator: O SCORMAggregatortambém é um “Wizard” para gerar ContentAggregation, que consiste em um conjunto deregras e normas para agregar conteúdo de ensino(SCO) em um bloco (por exemplo, um curso, umcapítulo, um módulo, etc.), com o objetivo depermitir a transferência desses mesmos blocos entresistemas diferentes. A ferramenta permite trabalharcom SCOs produzidos pelo SCORMisizer oucriados por outras ferramentas, inclusive pacotescomplexos. Permite definir metadados para o pacoteagregado e organizar a estrutura do pacote de ummodo seqüencial ou hierárquico.

3.4 CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES SOBRE OS TRABALHOS

RELACIONADOS

Os estudos da Cisco mostram a importância douso de objetos de aprendizagem reutilizáveis em umambiente de EAD. O trabalho realizado na PortugalTelecom Inovação mostra as etapas e adequaçõesnecessárias para adequar um ambiente de e-learning paraa norma SCORM, possibilitando a obtenção de subsídiosnecessários para a elaboração da proposta do sistema.

Já as ferramentas SCORMisizer e SCORMAggregatorpermitem visualizar claramente como devem ser adequadosos serviços de repositórios tradicionais para a norma SCORM.

1 http://www.telecom.pt2 http://www.formare.pt3 http://www.prof2000.pt 4 http://www.sumtotalsystems.com/index.html

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4. FÁBRICA DE ADEQUAÇÃO: AMBIENTE DE

ADEQUAÇÃO DE RECURSO EDUCACIONAL PARA

OBJETOS DE APRENDIZAGEM SCORMPromover e estimular o reuso de objetos educacionais

tanto diminui os custos quanto melhora a qualidade dossistemas gerados, pois, com o aproveitamento de conteúdosjá existentes e testados anteriormente, é possível a criaçãode ambientes de EAD com mais qualidade, rapidez e baixocustos [8], [26]. Para promover a reutilização de objetos deaprendizagem é necessário promover a normalização dessesobjetos para que possam funcionar corretamente emqualquer sistema de e-learning (LMS). A normalizaçãopermite: uma fácil reutilização; a portabilidade dos conteúdoscriados; a padronização dos processos de criação; e a gestãodos conteúdos de aprendizagem. A normalização propiciaautomatizar o acompanhamento do aluno ao longo do seucurso, tornando possível, em tempo real, gerar toda ainformação necessária para que o aluno possa controlar eacompanhar o seu progresso no ambiente de EAD.

Este ambiente possibilita a adequação de recursoseducacionais, que foram projetados sem uso de nenhumanorma, para Objetos de Aprendizagem Reutilizáveisbaseados na norma SCORM, permitindo também que umobjeto de aprendizagem tenha múltiplos contextoseducacionais.

4.1. VISÃO GERAL DA ARQUITETURA PROPOSTA DO ACEAS

(AMBIENTE DE CONSTRUÇÃO DE ETIQUETAS DE ADAPTAÇÃO

SCORM)O Ambiente de Construção de Etiquetas de

Adaptação SCORM (ACEAS) foi criado para possibilitarao aluno/professor (usuário de um repositório educacionaltradicional) um conjunto de serviços de normalização derecursos educacionais em um ambiente de execuçãodistribuído. A Figura 3 ilustra a arquitetura, mostrandocomo um único recurso educacional pode ser associado auma ou mais etiquetas (“Etiqueta 1”, “Etiqueta 2” e“Etiqueta 3”).

Figura 3: Arquitetura geral da Fábrica de Adequação (ACEAS) [26].

Estas etiquetas funcionam como Agentes WebServices que fazem a adequação do recurso para a normaSCORM. As diferenças de adequações podem estar nadescrição (metadado) do objeto de aprendizagem e/ou naestrutura de apresentação (manifesto). Assim, os ambientesde e-learning (a) e (b) usam o mesmo recurso educacionalde maneiras diferentes, conforme o agente associado aorecurso, permitindo uma interoperabilidade de ambientesde EAD que seguem o padrão SCORM [25].

A Estrutura do Agente possui uma Camada WebService responsável por fornecer uma interface de acessoaos ambientes de e-learning (LMS) e uma Camada deEtiqueta. A Camada Web Service usa um ObserverAgentque permite que uma única etiqueta possa ser acessada

por diferentes clientes (LMSs) e trabalha com um proxypara o acesso. A Camada Etiqueta possui as adequaçõesSCORM do objeto de aprendizagem.

O ACEAS permite uma melhor utilização de um recursoeducacional, possibilitando o desenvolvimento de diversasdescrições deste recurso e, assim, sua melhor reutilizaçãoem novos contextos. O Ambiente é formado por três camadas:Camada de Interface, responsável por interagir com o usuário;Camada de Serviço, responsável por fornecer asfuncionalidades do sistema de adequação; e a Camada dePersistência, responsável pelos agentes de adequação.

O ambiente oferece uma série de serviços e uma interfacepara que os responsáveis pelos repositórios tradicionais possamregistrar os recursos a serem adequados à norma SCORM. Como

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pode ser observado na Figura 4, ao se cadastrar um recurso(SCO) na Fábrica de Adequação, é necessário oferecer umainterface ao usuário para a criação de um pacote com apenas umrecurso e de um pacote com vários SCOs agregados.Internamente, o sistema cria a etiqueta associada ao recurso,inclui os códigos de comunicação com LMS e empacota(compacta) todos os arquivos em um único arquivo, gerandoum pacote SCORM. Assim, o sistema armazena o pacoteSCORM em um Repositório Local da Fábrica de Adequação.

Realizada a adequação dos repositórios tradicionais,a Fábrica passa a funcionar como um único repositório derecursos educacionais, respeitando a norma SCORM.

Figura 4: Serviços da Fábrica de Adequação.

A Figura 5 mostra que sistemas de e-learning (LMS)que respeitam as especificações do SCORM podem acessaro “Repositório da Fábrica” como se fosse um repositórioSCORM comum, sendo que toda a adequação foi abstraídae embutida no Sistema de Adequação. Assim, o LMS podemenviar SCO para o navegador do aluno, seguindo asespecificações SCORM. A ilustração ainda mostra que oframeset “sco.htm” possui um link associado com o recursoeducacional (arquivo físico, como: documento pdf, imagemjpeg, etc), que, por sua vez, é visualizado no navegador viaHTML, como qualquer página Web.

Figura 5: Visão geral da Arquitetura (vista pelo LMS).

4.2. MODELO DE CLASSES DO AGENTE DE ADEQUAÇÃO DO

ACEASO modelo de classes do agente de software que

realiza a adequação é apresentado na Figura 6. O agente de

adequação foi construído baseado no Padrão Observer. Opadrão Observer define uma dependência “um-para-muitos”entre objetos para que quando um objeto mude de estado, todosos seus dependentes sejam atualizados [27]. Neste trabalho, oobjeto observado é uma etiqueta associada a um recursoeducacional, que quando muda de estado tem que notificartodos os LMS que forem os observadores. O Observer atuacomo uma central, permitindo que vários observados busqueminformações sobre o objeto a ser utilizado. Por esta razão, épossível obter uma economia quanto ao número de etiquetas,permitindo ao ambiente ser mais escalável.

Figura 6 - Diagrama de Classes.

A seguir, vamos descrever as principais camadasdo ACEAS.

4.3. CAMADA INTERFACE

A Camada de Interface de Adequação é responsávelpor estabelecer a comunicação dos repositórios tradicionaiscom a Fábrica de Adequação - ACEAS. Esta interface deveoferecer aos usuários duas formas de adequações (a)SCORM Single Item Package, para a criação de um SCO; eo (b) SCORM Package Aggregator, para criação de umbloco de SCO (como um capítulo ou curso).

O protótipo foi implementado utilizando a linguagemde programação Microsoft .NET ASP VBScript e C# e bancode dados SQL Server. O sistema opera com Servidor Web IISVersão 5.1. A Figura 7 mostra a interface principal do protótipoimplementado, onde é possível realizar o cadastro e aautenticação dos usuários. A interface deve permitir o cadastrode novos repositórios tradicionais e realizar o login dosusuários cadastrados para, assim, realizarem as adequaçõesde conteúdos. Outra funcionalidade disponibilizada por essainterface é a pesquisa de objetos de aprendizagem adequados,permitindo o acesso aos contextos armazenados noRepositório local.

Os usuários, para acessarem o ACEAS, deverãoprimeiro efetuar o registro do repositório origem, fornecendoos seguintes dados: identificador do repositório, nome dorepositório, descrição do repositório, endereço eletrônico(URL), responsável e e-mail. Esses dados são obrigatórios epermitem a autenticação dos repositórios. Além disso, algumasinformações são utilizadas na criação da etiqueta, associandoo recurso educacional com a adequação gerada pelo sistema.

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Figura 7: Tela principal da Fábrica de Adequação.

4.4. CAMADA DE SERVIÇOS

A Camada de Serviços contém as funcionalidadesimplementadas que realizam a adequação dos conteúdosde aprendizagem para a norma SCORM. De acordo com anorma SCORM é necessário oferecer os seguintes serviços:

• Interface de adequação de objeto de aprendizagem(SCO);

o Sistema de Geração de um SCO (SCORM SingleItem Package);

o Sistema de Geração de Pacote Agregado(SCORM Package Aggregator);

• Gerador de Etiqueta de adequação;

• Inclusão de mecanismo de comunicação(JavaScript) entre o SCO e o LMS;

• Gerador de Pacote SCORM.

4.4.1. O SCORM SINGLE ITEM PACKAGE

O SCORM Single Item Package é uma funcionalidadeda camada de serviço responsável pela normalização(adequação) de recursos educacionais para a normaSCORM. Ele é responsável por: gerar o metadado, o manifestoe a etiqueta de adequação associada a esse recurso. Alémdisso, é responsável por incluir o mecanismo de comunicaçãodo SCO com o LMS e, assim, normalizar esse recurso paraum objeto de aprendizagem reutilizável, podendo tais

recursos serem utilizados em novos cursos ou por outrosLMS. Esta funcionalidade também é capaz de criar múltiploscontextos de objetos de aprendizagem, Figura 8.

Figura 8: Adequação de Recuso Educacional

4.4.1.1. METADADO

O próximo passo é criar o arquivo de Metadado quedescreve o objeto de aprendizagem. O ACEAS oferece duasmaneiras de se criar o metadado: importar um metadado jáexistente, podendo editá-lo, ou criar um novo arquivo. Paraisso foi desenvolvido um editor, Figura 9, que facilita acriação e edição de metadados no padrão SCORM.

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Figura 9: Editor de Metadado

4.4.1.2. MANIFESTO

O manifesto contém informações sobre o pacote taiscomo: os recursos, a organização, as versões do SCORM eo ADL Esquema utilizado. Sua principal função é informar aestrutura de apresentação do recurso selecionado.

4.4.2. SCORM PACKAGE AGGREGATOR

O SCORM Package Aggregator é o segundo serviçoimplementado na Fábrica de Adequação, o qual permiteadequar uma série de recursos educacionais de um repositóriotradicional para um Objeto da norma SCORM. Consiste emum conjunto de regras e normas para agregar conteúdo deensino em um bloco (por exemplo, um curso, um capítulo, ummódulo, etc.), com o objetivo de permitir a transferênciadesses mesmos blocos entre sistemas (LMS) diferentes[2].

Desta maneira, são geradas todas as adequaçõesnecessárias para que esse recurso seja um pacote agregadodo SCORM, gerando o metadado, o manifesto e umaetiqueta de adequação associada a esse recurso.

A Figura 10 mostra a interface para a criação de umpacote agregado SCORM. É necessário utilizar o SCORM

Single Item Package para adequar os objetos deAprendizagem que serão usados na estrutura agregada.Realizadas essas adequações, para se gerar um pacoteagregado foi desenvolvido um Editor de Estruturaçãode Agregação capaz de selecionar os objetos desejados(que já foram previamente adequados) e, assim, adicioná-los a um pacote agregado. É possível organizar osobjetos de forma seqüencial ou hierárquica com oscomandos de manipulação. Por fim, o botão “Manifesto”finaliza o pacote.

Criado o pacote agregado, é necessário criar ometadado associado ao Pacote responsável pordescrevê-lo. O metadado é criado como no caso doSCORM Single Item Package: é utilizado o editor deMetadado para criar o metadado XML. A diferença éque para o pacote agregado, o metadado descreve obloco, como por exemplo: em um curso de Álgebra ometadado descreve os objetivos do curso, seus pré-requisitos, entre outras coisas. São informações geraisdo pacote agregado que permitem ao usuário dorepositório tradicional definir um recurso educacionalmais complexo e coeso.

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Figura 10: Editor de Estruturação de Agregação.

4.4.2.1. MANIFESTO

O manifesto no Content Aggregation permite ummapeamento dos SCOs que agregam os conteúdoseducativos em uma estrutura funcional coerente (porexemplo, um curso, módulo, lição, etc.). Essa agregação eestruturação são feitas utilizando o modelo de ContentPackaging do IMS [1]. Os vários níveis de agregaçãopodem ser acompanhados de metadados específicos paraContent Aggregation, tal como a norma SCORM [2] define.

4.4.3. MECANISMO DE COMUNICAÇÃO

A norma SCORM estabelece que o Sharable ContentObjects (SCO) deve, obrigatoriamente, incluir funcionalidadede comunicação (código JavaScript) com o sistema de e-learning. Como o trabalho opera na normalização derepositórios educacionais tradicionais, esse mecanismo nãoestá presente nos recursos educacionais. O Mecanismo de

Comunicação é uma funcionalidade responsável poradicionar esse código, sendo que a solução adotada é aintrodução do recurso educacional em uma página htmljuntamente com o código em JavaScript.

4.4.4. PACOTE SCORMO pacote SCORM é o local onde se armazenam os

arquivos, no formato PIF (Package Interchange File), parafacilitar a sua distribuição pela Web. Os formatos maiscomuns de arquivos PIF são: zip, jar, rar, tar e cab. Esteserviço oferecido deve armazenar em um arquivo PIF osarquivos gerados em uma adequação, para seremarmazenado no repositório da Fábrica.

A opção escolhida foi o formato ZIP que é mundialmenteutilizado e trabalha em vários sistemas operacionais. A Figura11 ilustra um exemplo de um pacote SCORM gerado pela Fábricade Adequação e de como recuperar esse pacote.

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Figura 11: Pacote Scorm (sco.zip).

4.5. CAMADA DE PERSISTÊNCIA

Na Fábrica de Adequação, a camada depersistência detém os dados, neste caso as etiquetas,sendo que cada etiqueta está associada a um recursoeducacional de um repositório tradicional. Cada etiquetaé responsável por armazenar os dados do recursoeducacional com suas adequações, sendo composta poruma página html no formato de frame, tendo a página onome de “sco.html”. Ela possui um link apontando parao recurso físico do repositório tradicional e ummecanismo de comunicação em JavaScript para permitira interação do SCO com o LMS.

Foi desenvolvido o método “criaEtiqueta” parao Web Service WsEtiqueta, responsável por promover aassociação dos recursos educacionais com asadequações da norma SCORM armazenadas na Fábricade Adequação.

4.6. MECANISMO DE PESQUISA DE OBJETOS DE APRENDIZAGEM

Os materiais educacionais adequados para objetosde aprendizagem estão disponíveis aos educadores esistemas de e-learning através do repositório local daFábrica de Adequação, que permite a recuperação dosrecursos digitais de aprendizagem. A Fabrica de adequaçãopossui métodos que permitem a outros ambientes usar

objetos já adequados com a norma SCORM de formatransparente. A Fábrica neste caso atua como um grandeproxy entregando ao cliente (LMS) um objeto em padrãoSCORM em tempo de execução.

A seguir será apresentado um estudo de caso quepermite avaliar a solução proposta.

5. ESTUDO DE CASO

No sentido de avaliar e testar as funcionalidadesda ferramenta desenvolvida, foram desenvolvidos doisestudos de casos usando a “Fábrica de Adequação”.Os estudos mostram a adequação para a norma SCORMde dois repositórios educacionais (repositóriostradicionais) Para finalizar o estudo de caso, osresultados obtidos foram validados com a ferramenta“ADL SCORM Conformance Test Suite” que é fornecidapelo consórcio responsável pelo SCORM capaz devalidar componentes da norma [2].

Para realizar estes estudos, foi utilizado um ambientede teste controlado dentro do Laboratório deEngenharia de Software. O ambiente foi montado com aseguinte topologia: Estações de trabalho usandoWindows XP, Ubumtu, navegadores Nestscape,Explorer e Mozila.

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5.1. PRIMEIRO ESTUDO DE CASO

Este estudo de caso baseia-se na adequação dorepositório de e-learning do TelEduc da UNICAMP. OTelEduc é um ambiente para a criação, participação eadministração de cursos na Web [6]

Neste estudo de caso, foi adequada umaamostragem composta por 65 recursos educacionais dorepositório do TelEduc. A Figura 12 mostra quantos equais foram os tipos de recursos adequados. Todosesses recursos obtiveram um novo contexto, destamaneira, os recursos passaram a funcionar como umobjeto de aprendizagem SCORM (SCO) e podem serpesquisados e utilizados.

A amostragem foi dividida em blocos para avaliara consistência e compatibilidade da Fábrica deAdequação em diferentes Sistemas Operacionais enavegadores Web. A divisão dos recursos educacionaisdo TelEduc adequados foram: 17 recursos na estação A,16 na estação B, 16 na estação C e 16 na estação D. Aadequação desses recursos não apresentouincompatibilidade da Fábrica de Adequação, seja com oSistema Operacional ou com o tipo de navegador dasestações de trabalhos utilizadas.

5.2. SEGUNDO ESTUDO DE CASO

No segundo estudo de caso foi utilizado o repositóriotradicional de e-learning AVA (Ambiente Virtual deAprendizagem) da Unisinos [5].

Figura 12 - Tipos de Mídias do TelEduc.

No AVA, foi realizado um estudo dentro do curso dadisciplina de Análise de Algoritmos do Mestrado em ComputaçãoAplicada da Unisinos. Foram selecionados 92 recursos. NaFigura 13, pode-se ver quantos e quais foram os tipos de recursosadequados do repositório do AVA. Seguindo a metodologiaadotada no primeiro estudo de caso, a amostragem desterepositório foi dividida em blocos para avaliar a consistência ecompatibilidade da Fábrica de Adequação em diferentesSistemas Operacionais e navegadores Web. As divisões dosrecursos educacionais do AVA adequados foram: 23 recursosna estação A, 23 na estação B, 23 na estação C e 23 na estaçãoD. Também neste estudo de caso, as adequações nãoapresentaram incompatibilidade ou inconsistência com o SistemaOperacional ou com o tipo de navegador das estações detrabalhos.

Figura 13 - Tipos de Mídias do AVA.

5.3. ANALISANDO OS OBJETOS POR MEIO DO SCORM

CONFORMANCE TEST SUITE

O SCORM Conformance Test Suite é uma ferramentafornecida pela Advanced Distributed Learning (ADL) paraavaliar a aderência ou compatibilidade de sistemas degerência da aprendizagem (LMS), de objetos deaprendizagem compartilháveis (SCOs), dos metadados XMLe pacotes agregados com a norma SCORM [2]. A atualversão da ferramenta é o SCORM 2004 Conformance TestSuite 1.3.3 que trabalha com atualização do SCORM 2004.O Test Suite pode ser usado para avaliar a compatibilidadedas quatro áreas principais do SCORM, fornecendo cincocomponentes de teste como segue: (a) Compatibilidade do

LMS; (b) Compatibilidade do Pacote de conteúdo; (c)Compatibilidade do SCO; (d) Compatibilidade doMetadado; (e) Teste de compatibilidade do Manifesto.Foram verificados com a Conformance Test Suite todos osrecursos educacionais adequados dos estudos de casosanteriores. A Tabela 1 mostra os resultados obtidos. Comose pode observar, todos os 157 recursos educacionaisadequados estão compatíveis com a norma SCORM 2004.

Os estudos de casos mostraram a adequação de doisrepositórios educacionais (TelEduc e AVA), onde se podeconstatar a consistência e compatibilidade da Fábrica deAdequação operando em diferentes Sistemas Operacionaise navegadores web.

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Tabela 1: Resultados da validação dos Objetos de Aprendizagem

6. CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS

Com a proliferação das facilidade de geração deconteúdo na Web e o uso mais intenso de ambientes deaprendizagem, surge e necessidade de se fazer reuso emgrande escala do material já produzido como forma de obteruma redução das implementações de estratégias de EADno ensino. Para isto, a padronização é uma necessidadeimperativa no que tange a produção de conteúdoeducacional. O uso da Norma SCORM tem produzidograndes resultados e entra em sintonia com a busca por seconseguir reutilizar recursos já existentes. O grandeproblema, é como reutilizar os conteúdo que já foramproduzidos sem a camada de meta-informação ou sem anorma SCORM?

Para esta pergunta este trabalho fornece umaalternativa que se mostrou adequada para atingir aosseguintes objetivos: (a) transformar (adequar) um conteúdosem normalização para um modelo que segue a normaSCORM; (b) permitir que mais de um objeto adequado possaser reutilizado em grande escala; (c) permitir que um objetopossa ter mais de uma adequação.

A Fábrica de adequação proposta permitiu que osobjetivos fossem atingidos. Ela atua como um grande proxypermitindo as seguintes funcionalidades: (a) Facilidade deconstrução da camada de meta-informação no padrãoSCORM por meio de etiquetas; (b) Facilidade busca deobjetos adequados por meio de outros ambientes de EAD;(c) Facilidade de múltiplos co0ntextos de aprendizado paraum mesmo objeto, na medida em que mais de uma etiquetapode ser construída para o mesmo recurso; (d) Facilidadede editoração de objetos já adequados por terceiros, sendoque a camada de meta-informação legada pode ser alteradarespeitando a norma SCORM; (e) Facilidade de reuso deobjetos de aprendizagem usando a Fabrica como um grandeDiretório de serviços, aqui usando Web-Services comodiretiva principal. Os conteúdos gerados pela Fábrica foramtestados via SCORM Conformance Test Suíte. Osresultados comprovaram a correta adequação dos objetosque haviam sido criados sem essa preocupação bem como

objetos legados que já usavam a norma SCORM. Comotrabalhos futuros espera-se poder expandir as normasutilizadas para adequação permitindo o uso de LOM e IMSe o uso intenso de agentes para promover maior espectrode busca na Fábrica.

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fÁbrica de adequaÇÃo de objetos de aprendizagem · um objeto de aprendizagem é qualquer...

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