ENSINO-APRENDIZAGEM NA TV DIGITAL: ESTENDENDO O AMBIENTE AULANET PARA A TV

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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO VILA VELHA CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO FILIPE BOSI GUAITOLINI ENSINO-APRENDIZAGEM NA TV DIGITAL: ESTENDENDO O AMBIENTE AULANET PARA A TV VILA VELHA 2008

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3 FILIPE BOSI GUAITOLINI ENSINO-APRENDIZAGEM NA TV DIGITAL: ESTENDENDO O AMBIENTE AULANET PARA A TV Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro Universitário Vila Velha como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação. Orientador: Vinicius Rosalen da Silva VILA VELHA 2008

4 FILIPE BOSI GUAITOLINI ENSINO-APRENDIZAGEM NA TV DIGITAL: ESTENDENDO O AMBIENTE AULANET PARA A TV BANCA EXAMINADORA Prof. Msc. Vinicius Rosalen da Silva Centro Universitário Vila Velha Orientador Prof. Msc. Otacílio José Pereira Centro Universitário Vila Velha Prof. Msc. Leonardo Muniz de Lima Centro Universitário Vila Velha Trabalho de Conclusão de Curso aprovado em 25/11/2008.

5 Aos meus pais...

6 AGRADECIMENTOS Agradeço a todos, pois seria injustiça se faltasse alguém.

7 Não há nada como um sonho para criar o futuro. Utopia hoje, carne e osso amanhã. Victor Hugo

8 LISTA DE TABELAS 1 Tipos de mídias suportadas pela linguagem NCL [6]

9 LISTA DE FIGURAS 1 Arquitetura em camadas da TV digital Arquitetura do middleware Ginga Árvore de diretórios a ser transmitida Divisão dos arquivos em módulos para transmissão Estrutura base de um documento NCL [16] Modelo 3C Tela de Interesse Tela do serviço de Conferência Tela de envio de mensagem no serviço de Conferência Ambiente de desenvolvimento Composer Ambiente de desenvolvimento NCL Eclipse Ginga-NCL Emulator Ginga-NCL Virtual STB Caso de uso Gera Documentos Interativos Diagrama de classes do Gerador Diagrama de seqüência do Gerador Trecho do código do objeto Html Nome das páginas HTML geradas Trecho do código do objeto Ncl Diagrama de pacotes Estrutura de pacotes e classes Caso de uso Inicia Conferência

10 23 Diagrama de seqüência da Conferência na TV Arquitetura proposta Árvore de arquivos Gerador NCL AulaNet na TV digital Trecho do código NCL referente ao descriptorbase Trecho do código NCL referente a seleção de um curso

11 SUMÁRIO RESUMO 1 INTRODUÇÃO 11 2 TV DIGITAL TV DIGITAL E O BRASIL GINGA NCL GINGA J AULANET CONFERÊNCIAS AULANET NA TV DIGITAL ESTUDO DE CASO SISTEMA GERADOR SISTEMA AULANET NA TV ARQUITETURA PROPOSTA PROTÓTIPO ANÁLISE DAS INTERFACES CONCLUSÃO 48 REFERÊNCIAS 49 ANEXO A 51

12 RESUMO A TV digital brasileira está em implantação, com uma adaptação do padrão japonês como padrão de transmissão, e o seu próprio middleware, o Ginga, desenvolvido por universidades brasileiras. Com a TV digital surge a possibilidade de utilização de recursos interativos na criação de programas. Dados os baixos índices educacionais brasileiros, programas voltados ao ensino-aprendizagem surgem como alternativas para redução desse problema. O AulaNet, um sistema de ensino-aprendizagem a distância pela internet, está sendo adaptado para oferecer suporte ao ensino e aprendizado pela TV digital, favorecendo uma integração entre os ambientes de aprendizagem Web e TV. Palavras-chave: TV digital, ensino-aprendizagem, integração de sistemas.

13 11 1 INTRODUÇÃO A educação é uma necessidade do Brasil, que ocupa a 72 a posição no ranking mundial de educação 1, e é apenas o 10 o colocado entre os países latino-americanos 2. A colocação do país não reflete somente uma má qualidade de ensino, e sim, uma descontinuidade dos estudos fora do ambiente escolar. Já existem opções que ajudam no reforço, e que também servem como forma de aprendizado, por exemplo, os telecursos, porém suas aulas cansativas e repetitivas deixam o aluno desmotivado a assistí-las. A TV digital, já implantada em alguns estados brasileiros e em fase de implantação nos demais, oferece uma oportunidade para ajudar a mudar este quadro. A televisão é um dos eletrodomésticos mais presentes nas residências brasileiras, segundo pesquisa do Programa Nacional de Conservação de Energia (PROCEL), da Eletrobrás, que indica que 97,1% dos lares têm TV 3. A TV digital possibilita a utilização de recursos interativos em programas ampliando suas possibilidades educacionais. Inicialmente a TV digital está sendo implantada sem o canal de retorno entre a televisão e a emissora, possibilitando apenas a interatividade local. Na interatividade local há apenas o envio de dados da emissora para o telespectador. Já na interatividade com o canal de retorno torna-se possível que o usuário também envie dados para emissora, podendo desta forma participar mais ativamente do programa que está sendo exibido. Sendo possível implementações onde o telespectador possa votar no final da novela que gostaria de assistir, por exemplo, ou votar em candidatos num show de calouros. Havendo ainda a possibilidade de uma comunicação direta entre o set-top box 4 e a emissora, assim oferecendo mais recursos e opções ao usuário, não Equipamento que conecta uma fonte externa de sinal a um televisor, transformando o sinal em conteúdo que possa ser apresentado na tela. O sinal pode ser proveniente de um cabo ethernet, uma

14 12 o deixando restrito somente ao conteúdo enviado. Apesar das possibilidades e facilidades que a TV digital traz para o ensino-aprendizagem, há também muitas dificuldades associadas. Uma situação similar ocorreu no início da utilização da internet na educação. Ao desenvolver um curso, se não contasse com uma equipe de apoio, o docente deveria entender de tecnologias que normalmente não são de sua área de atuação, como HTML (HyperText Markup Language), JavaScript, entre outras. Para contornar em parte esta dificuldade, foram desenvolvidos os ambientes gerenciadores de aprendizagem (LMS). Estes ambientes separam conteúdo da navegação, deixando para os docentes a preocupação com a produção dos conteúdos didáticos, pelas suas ferramentas habituais. Além disso, os ambientes oferecem serviços de comunicação, coordenação e cooperação integrados que podem ser acrescentados ao curso. Um Learning Management System, conhecido como LMS, ou Sistemas de Gerenciamento de Cursos (SGC), é um software desenvolvido com o intuito de auxiliar na condução do ensino-aprendizagem a distância. Um LMS oferece um maior controle das aulas, integração com novas formas de interação, além da adição de novas ferramentas de auxílio ao ensino, como bate-papo, conferências e blogs. Tendo em vista as possibilidades educacionais da TV digital, faz-se necessário o desenvolvimento de um LMS específico para esta nova plataforma. Visando a integração do ensinoaprendizagem nas diversas mídias de interação, é oportuno integrar um LMS Web para a TV. Deste modo, as interações ocorrem de maneira integrada, propiciando a continuidade de estudo entre os ambientes. O AulaNet 5, um ambiente de ensino-aprendizagem pela internet, que já é utilizado por instituições de ensino e empresas para prover aulas e treinamentos, mostra-se como um ambiente propício para esta integração. Neste trabalho é desenvolvido um programa que gera automaticamente os documentos necessários para um serviço do AulaNet executar na TV digital. Sendo nas Seções 2 e 3 apresentados os conceitos sobre a TV digital e o ambiente AulaNet, respectivamente, na Seção 4 a integração entre os ambientes e na Seção 5 a conclusão do trabalho. antena de satélite, um cabo coaxial, uma linha telefônica, ou uma antena de VHF (Very High Frequency) ou UHF (Ultra High Frequency) 5

15 13 2 TV DIGITAL Desde que iniciaram as transmissões regulares de TV através do canal londrino BBC (British Broadcasting Corporation), primeiro canal de TV, fundado em 1936, a TV já passou por uma série de transformações. As primeiras começaram ainda na década de 1950, com a adição de cor às imagens, tornando a televisão mais atraente, e um aumento da quantidade de canais. Porém, a maior evolução no meio de transmissão ocorreu em 1956, quando surgiu a possibilidade de se armazenar o conteúdo produzido (videotape), pois até o momento as transmissões eram feitas ao vivo, o que era produzido no estúdio enviava-se para o telespectador sem qualquer intervenção da emissora. Assim passou-se a produzir programas que eram gravados e editados para depois serem transmitidos. Na década de 1980, as ilhas de edição digitais passaram a oferecer maior flexibilidade e mais recursos aos editores [13]. Assim sendo, começou-se a idealizar no Japão uma TV de alta definição analógica, o padrão Muse. Porém, com a ascensão da era digital, esse padrão restringiu-se somente as transmissões via satélite no próprio Japão, e projetos do mesmo porte em outros países acabaram nem saindo do papel, sendo substituídos por uma proposta digital. Dentre estes países pode-se destacar os Estados Unidos, que num primeiro momento apoiou o padrão Muse, mas acabou por iniciar o desenvolvimento do seu padrão digital. Os primeiros resultados dos projetos de uma TV digital começaram a surgir na década de 1990 com o início das transmissões neste formato nos Estados Unidos e na Europa. Os norte-americanos desenvolveram o ATSC (Advanced Television Systems Committee) 1 que privilegia uma TV de alta definição (HDTV), utilizando a modularização 8-VSB (Vestigial Side Band), ideal para recepção com antenas externas e em ambientes de pouco ruído impulsivo (interferências geradas pelo liquidificador, por e- xemplo), onde as informações digitais trafegam a uma taxa de 19,29 Mbps. Hoje o padrão americano é utilizado nos Estados Unidos, Canadá, Coréia do Sul e Taiwan. 1

16 14 Os europeus criaram o DVB (Digital Video Broadcasting) 2 que privilegia a multiprogramação interativa e a oferta de serviços. Em relação a modularização do sinal o padrão europeu resolveu priorizar a recepção por intermédio de antenas internas, para isso foi utilizado a modularização COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) que possui maior robustez, com as informações digitais trafegando a taxas que variam entre 4,98 à 31,67 Mpbs. O padrão europeu está presente nos países da União Européia, Rússia, Turquia, Ucrânia, Austrália, Cingapura, Índia e Nova Zelândia. O ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) 3, que é o padrão japonês, surgiu alguns anos depois privilegiando uma TV de alta definição e a recepção do sinal em dispositivos móveis e portáteis, também utilizando a modularização COFDM, com informações digitais que trafegam a taxas de 3,56 até 30,98 Mbps. O padrão brasileiro é uma adaptação do padrão japonês. Algo presente em todos os padrões é a possibilidade da interatividade por parte do telespectador por intermédio do controle remoto, ou qualquer outro dispositivo capaz de produzir efeito semelhante. Para que possa ser utilizado esse recurso é necessário a utilização de um middleware 4, sendo ele o responsável pela intermediação da comunicação entre a aplicação e os serviços oferecidos nas camadas inferiores. A finalidade para o uso do middleware é oferecer um serviço padronizado para as aplicações fornecendo uma maior portabilidade, por funcionar independente de plataforma ou tipo de hardware adotado. Os middlewares norte-americano, europeu e japonês são, respectivamente: DASE (DTV Application Software Environment), MHP (Multimedia Home Platform) 5 e ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) 6. A Figura 1 mostra a arquitetura da TV digital, dividida em camadas e com a tecnologia utilizada em cada uma. A camada de Aplicação contém os programas e serviços oferecidos pela emissora, governo e empresas de comércio eletrônico, além do guia eletrônico de programação (EPG - Electronic Program Guide). A camada de Transporte é o multiplexador e demultiplexador de áudio, vídeo e dados, multiplexando as informações na emissora para a transmissão e demultiplexando no set-top box para exibição na televisão Camada de software que não constitui diretamente aplicações, mas que facilita o uso de ambientes ricos em tecnologia da informação

17 15 Figura 1: Arquitetura em camadas da TV digital. 2.1 TV DIGITAL E O BRASIL No dia 2 de dezembro de 2007 o Brasil iniciou a transmissão do sinal da TV aberta de forma digital. A TV digital brasileira, também conhecida como SBTVD (Sistema Brasileiro de TV Digital), não surgiu somente com o intuito de levar um sinal com maior qualidade de áudio e vídeo para os lares brasileiros e sim, uma forma encontrada pelo governo de prover através da televisão, um dos eletrodomésticos mais disseminados no país, a inclusão digital. Segundo pesquisa realizada pelo Comitê Gestor da Internet no Brasil, em parceria com o IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), com o Instituto Ipsos-Opinion e com o Ibope/NetRatings apenas 9,6% da população brasileira acessa a internet diariamente, enquanto 55% da população nunca usou o computador 7. O desejo governamental passa a ser possível através da TV digital devido a forma de transmissão do sinal. No formato digital, além de ser possível o envio de áudio e vídeo, possibilita a troca de dados. Assim, democratizando o acesso às tecnologias da informação, o que impactua diretamente na vida das pessoas, havendo uma maior disseminação de conhecimento, servindo de suporte para melhora na condição de vida. Diferente do sinal analógico, que é contínuo e varia em função do tempo, o sinal 7

18 16 digital é constituído de valores discretos, descontínuo, no tempo e na amplitude. No sistema analógico, da forma que o sinal for recebido pela antena, ele será exibido na televisão, esteja ele com ruídos ou com qualquer outro tipo de inconsistência, no sistema digital, a forma de recepção do sinal continua sendo a mesma, porém, ruídos podem ser detectados e corrigidos e partes inconsistentes não são exibidas. O padrão brasileiro é o ISDB-TB (Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial Brazilian) que é uma adaptação do padrão japonês ISDB. Com esta adaptação é possível a constatação de algumas vantagens como a redução no pagamento de royalties, desenvolvimento da indústria nacional, padrão passível de aplicação em outros países, além de uma maior flexibilidade. Assim não se fica atrelado a modificações feitas pelo país criador. Poderão ser feitas mudanças ou adequação de tecnologia de forma independente, prova disso é a forma como é feita a codificação do vídeo, onde o sistema brasileiro já nasceu com o padrão MPEG-4 (Motion Picture Expert Group) e o japonês começou agora a migração para este padrão. Outra comprovação destas vantagens pode ser feita com a adoção pela Argentina do padrão brasileiro e os estudos de viabilidade que estão sendo feitos pelo Chile 8. No padrão brasileiro o sinal transmitido é constituído de 13 segmentos, onde 12 segmentos são destinados a dispositivos full-seg 9 e 1 segmento destinado a dispositivos one-seg 10. Cada segmento tem uma taxa de dados de 1787,28 kbps, o que proporciona uma imagem de qualidade semelhante aos vídeos do site youtube 11, qualidade que para dispositivos one-seg é suficiente devido às dimensões da tela. Para os dispositivos full-seg serão utilizadas duas modalidades de transmissão a SDTV (Standard Definition Television) e a HDTV (High Definition Television). Ao se transmitir no modelo SDTV tem-se áudio e vídeo digitais, de qualidade semelhante com a TV analógica. Ao se optar por transmitir nesse modelo, a emissora pode transmitir até quatro programas, pois para essa qualidade são necessários a utilização de apenas 3 segmentos. Usando o modelo HDTV tem-se alta qualidade de som e imagem, onde todos os 12 segmentos são utilizados para a transmissão de um único programa, oferecendo uma taxa de dados de 21,44 Mbps, o que é quase duas vezes maior do que a taxa do DVD (Digital Video Disc) que é em torno de 10,80 Mbps Termo técnico utilizado para designar a capacidade de um dispositivo em receptar os 12 segmentos transmitidos. 10 Termo técnico utilizado para designar a capacidade de um dispositivo em receptar apenas 1 segmento dos 13 transmitidos. 11

19 17 Para usufruir desta nova tecnologia já existem alguns aparelhos que permitem a recepção do sinal digital. Televisores, terminais de acesso (set-top box) e equipamentos móveis, são exemplo de dispositivos full-seg, recepcionam os 12 segmentos, além de poderem oferecer funcionalidades adicionais que vão além da recepção do sinal digital, por exemplo, adição de disco rígido para que seja possível a gravação de programas, porta USB (Universal Serial Bus) para cópia dos programas gravados no disco ou execução de músicas, entre outros. Como dispositivos one-seg, destacam-se os equipamentos portáteis, como celulares e mini-tvs, além de receptores USB para computador. A interatividade também está presente no padrão brasileiro, através do middleware Ginga, produzido por universidades brasileiras e disponibilizado na forma de software livre. O desenvolvimento do Ginga foi dividido em duas frentes de trabalho, o Ginga- NCL [19] e o Ginga-J [20], mais a frente será explicado cada uma delas. Então para o acesso à interatividade não basta ter somente um equipamento que receba sinais digitais, e sim, um que, além de receber esses sinais, contenha o middleware Ginga. A arquitetura do middleware Ginga é apresentada na Figura 2, sendo o ambiente de apresentação a camada responsável por iniciar a aplicação e mantê-la executando. Havendo a necessidade de utilizar funcionalidades mais específicas, é feita uma ponte com o ambiente de execução, onde encontram-se APIs para linguagem Java e outros sistemas de TV digital. Figura 2: Arquitetura do middleware Ginga. A arquitetura do middleware apresentada na Figura 2 refere-se a dispositivos fullseg, onde todos os componentes estão definidos na norma como sendo obrigatórios. O diferencial entre a full-seg e one-seg é encontrado em relação a aplicações supor-

20 18 tadas, a full-seg tem de apresentar suporte a NCL, ECMAScript, LUA 12 e Java, já a one-seg tem de suportar apenas NCL e LUA. Para o envio dos arquivos que compõem a interatividade do programa de TV ou da aplicação disponibilizada pela emissora, faz-se necessária a implementação de um carrossel de dados e/ou carrossel de objetos, onde os arquivos passam a ser enviados ao telespectador de forma cíclica. Esse reenvio de arquivos impede que somente quem sintonizou o canal no início do programa os tenha recebido, sendo possível o recebimento a qualquer momento. Para o envio dos dados utiliza-se o protocolo DSM- CC (Digital Storage Media Command and Control Protocol) que segue o padrão do fluxo de transporte MPEG. DSM-CC é uma coleção de protocolos que pode ser usada de maneira independente ou conjunta dependendo das necessidades da aplicação [17]. Os arquivos a serem enviados são agrupados em módulos de tamanho máximo de 64 Kbytes, arquivos maiores que esse valor são colocados em módulos separados e são enviados de maneira seqüencial seguindo a ordem padrão de envio. Caso necessário, a ordem de envio pode ser alterada, para que um módulo seja enviado mais de uma vez durante uma volta do carrossel. Figura 3: Árvore de diretórios a ser transmitida. A Figura 3 mostra uma árvore de diretório com os arquivos a serem enviados para o telespectador em determinado momento do programa. Selecionados os arquivos, é feito o agrupamento dos arquivos em módulos, de modo que os arquivos pagu.avi 12 LUA é uma linguagem de programação leve, reflexiva e de programação processual, concebida como uma linguagem de scripts com semântica extensível. Desenvolvida por um time da PUC-Rio, a princípio, para ser usada em um projeto da Petrobras, porém, devido à sua eficiência, clareza e facilidade de aprendizado, passou a ser utilizada em diversos ramos da programação, por exemplo: filmes, jogos, robôs e processamento de textos. Site:

21 19 e chorinho.wav irão compor módulos individuais, por seu valor ultrapassar o tamanho máximo permitido. Já index.htm e lfgs.jpg estarão em outro módulo, assim nosso exemplo possuirá três módulos a serem enviados, a divisão em módulos pode ser vista na Figura 4. Figura 4: Divisão dos arquivos em módulos para transmissão. Na TV digital não é possível somente receber dados, mas também enviar. Por meio de um canal de retorno é estabelecida a comunicação entre telespectador e emissora que, dependendo da tecnologia disponibilizada no set-top box, será via telefonia celular, telefonia fixa, ADSL (Assymetrical Digital Subscriber Line), rádio ou satélite GINGA NCL O Ginga-NCL é um subsistema lógico do sistema Ginga responsável pelo processamento de documentos NCL (Nested Context Language), tendo como seu componente-chave a máquina de interpretação do conteúdo declarativo (formatador NCL) [3]. Essa linguagem declarativa foi desenvolvida pelo laboratório TeleMídia da PUC- Rio (Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro) e tem como finalidade realizar a sincronização das mídias, ou seja, sincronizar a programação que está sendo exibida com os recursos de interatividade que estão sendo disponibilizados. A linguagem NCL consegue reproduzir uma grande quantidade de tipos de mídias (Tabela 1) muito usados hoje, tanto na televisão quanto no computador, o que acaba sendo um facilitador para a criação de programas interativos uma vez que todo arquivo já existente não precisa ser convertido para um formato específico, para que assim seja possível a sua exibição na televisão. Para que um documento escrito nessa linguagem possa ser interpretado pelo middleware é necessário que o arquivo seja compatível com o padrão NCL, assim, quando o arquivo for enviado para casa do telespectador junto com o áudio e o vídeo, ele será interpretado pelo set-top box e as opções de interatividade ficarão a disposição do telespectador. A linguagem NCL, baseada no modelo conceitual NCM (Nested Context Model),

22 20 Tipo de mídia text/html text/plain text/css text/xml imagem/bmp imagem/png imagem/gif imagem/jpeg audio/basic audio/mp3 audio/mp2 audio/mpeg audio/mpeg4 video/mpeg application/x-ginga-nclua application/x-ginga-nclet Extensão de arquivo htm, html txt css xml bmp png gif jpg, jpeg wav mp3 mp2 mpeg, mpg mp4, mpg4 mpeg, mpg lua class, jar Tabela 1: Tipos de mídias suportadas pela linguagem NCL [6]. foi desenvolvida para servir como instrumento de criação de documento hipermídia no SBTVD. Para a construção de um documento hipermídia, é necessário definir o que se quer tocar, onde, como e quando [16]. Dessa forma os arquivos NCL terão uma estruturação muito semelhante uns dos outros, diferindo na finalidade de cada aplicação. O arquivo NCL, que é escrito em XML (Extensible Markup Language), possui estrutura semelhante a da Figura 5. Logo no início vem o cabeçalho do arquivo (linha 1) com informações sobre a versão do XML que está sendo usada, na seqüência é aberta a tag <ncl> (linha 2) que é a tag pai do arquivo, todas as declarações, manipulações e ações são realizadas dentro das limitações de abertura e fechamento desta tag. A tag <head> (linha 3 a 17) faz referência ao cabeçalho do programa. Nessa seção define-se as regiões, os descritores e os conectores. Para delimitar o tamanho da área de exibição é usada a tag <regionbase>, dentro dela é declarada uma macro região, que pode ser toda utilizada para exibição de uma só informação ou sofrer divisão em regiões menores onde cada uma terá um tipo de informação sendo mostrada. Um descritor (<descriptorbase>) adiciona características de apresentação a um nó, ou seja, como um nó não contém a informação em qual região deve ser exibido, qual o nível de volume, o grau de transparência, todas essas informações e outras mais são

23 21 Figura 5: Estrutura base de um documento NCL [16]. passadas ao descritor. O descritor realiza uma ponte entre o nó e a região, adicionando dados relacionados a exibição. Os conectores (<connectorbase>) vão adicionar condições e ações aos elos, que são executadas por estímulos internos ou externos. Um estímulo interno é a transição entre dois vídeos, onde o vídeo 1 está sendo exibido e assim que chegue ao seu final o vídeo 2 é iniciado automaticamente. De forma externa o mesmo vídeo 1 está sendo exibido, mas antes que chegue ao fim o telespectador pressiona a tecla avançar do controle remoto, assim o vídeo 1 é interrompido e o vídeo 2 é iniciado. A tag <body> (linhas 18 a 25) faz referência ao corpo do programa. Nessa seção define-se os contextos, nós de mídia, elos, e ao menos uma porta (linha 19) que indica qual nó ou contexto é o inicial. Os contextos são estruturas que ajudam o programador a organizar melhor o código, nós que possuem alguma semelhança ou fazem parte de uma seqüência devem ser agrupados dentro de um único contexto. Pode ser feito um elo entre um contexto e outro. O nó de mídia é o objeto de exibição propriamente dito, seja ele vídeo, texto, imagem, etc. Ao se declarar um nó é importante referenciar corretamente a localização do arquivo e a qual descritor ele vai se relacionar, lembrando

24 22 que, o descritor é a ponte entre o nó e a região. O elo é o elemento responsável por fazer a ligação entre os nós através de conectores GINGA J Ginga-J é um subsistema lógico do sistema Ginga responsável pelo processamento de conteúdos ativos. Um componente-chave do ambiente de aplicação procedural é a máquina de execução do conteúdo procedural, composta por uma máquina virtual Java [3]. Desenvolvido pela UFPB (Universidade Federal da Paraíba), o Ginga- J é baseado na linguagem Java, e tem como principal tarefa vir a complementar o Ginga-NCL para que implementações mais robustas e algoritmos mais sofisticados sejam utilizados nas construções de programas interativos. A API Ginga é composta pelos seguintes pacotes: Sun JavaTV 13, DAVIC (Digital Audio Video Council) 14, HAVi (Home Audio Video Interoperability) 15 e DVB. Além das API necessárias para o SBTVD: API para o canal de retorno, API de integração de dispositivos e API de ponte Ginga-NCL

25 23 3 AULANET O AulaNet 1 é um LMS (Learning Management System) gratuito voltado para o ensino-aprendizagem colaborativa na Web [10]. O AulaNet é desenvolvido de forma conjunta entre a PUC-Rio e a empresa EduWeb-SGPS desde 1997, e é tanto usado em instituições de ensino quanto em empresas para o treinamento de seus funcionários. Além do português, o ambiente está disponível para transferência nas versões em inglês e espanhol. Assim entre os milhares de downloads já feitos, identificase que alguns foram realizados a partir de outros países como os Estados Unidos, Japão, Portugal, Canadá, Cabo Verde, França, Angola, México e Itália. Os serviços do AulaNet, a partir da versão 3.0, passaram a ser desenvolvidos com base em componentes. A componentização possibilita que o ambiente seja adaptado de acordo com as necessidades das empresas e instituições de ensino ou das plataformas tecnológicas como a TV digital. Por exemplo, os serviços oferecidos pelo ambiente como Debate, Tarefas, Conferências, entre outros, são componentes que podem ser adicionados e removidos do AulaNet. Para dar suporte ao desenvolvimento de serviços no AulaNet, foram estabelecidos dois níveis de componentização. O primeiro nível é constituído de serviços colaborativos que, por sua vez, são montados com componentes 3C 2 (segundo nível) que implementam funcionalidades relacionadas à colaboração. Os componentes são distribuídos em kits organizados em função do modelo 3C para que desenvolvedores montem aplicações colaborativas. Figura 6 apresenta uma visão do modelo 3C, onde a comunicação se realiza através da argumentação e conversação, coordenação se realiza através do gerenciamento de pessoas, atividades e recursos e cooperação se realiza através de compartilhamento de informações. O componentes de estruturas são utilizados para oferecer suporte ao gerencia- 1 O ambiente Aulanet encontra-se disponível para utilização no endereço eletrônico: 2 O modelo 3C de colaboração é baseado na concepção de que para colaborar, os membros de um grupo comunicam-se, coordenam-se e cooperam.

26 24 Figura 6: Modelo 3C. mento e a execução dos componentes. Um componente de estrutura é um conjunto de interfaces e regras de interação que possibilitam a implantação de componentes aderentes a um certo padrão. Assim, os desenvolvedores ficam libertos de implementar serviços técnicos de baixo nível, direcionando seus esforços para as regras de negócio e para a composição do sistema, além de grande parte das funcionalidades dos componentes de estruturas serem recorrentes e reusáveis. 3.1 CONFERÊNCIAS O ambiente Aulanet é muito amplo, apresentando vários serviços com uma vasta quantidade de funcionalidades. Um curso pode conter os seguintes serviços: Correio para Participante, Correio para Turma, Conferências, Debate, Avisos, Aulas, Tarefas, Bibliografia, Webliografia, Documentação e Relatórios de Participação. O serviço Conferências oferece fóruns de discussão, como os encontrados em diversos sites da internet. Ao iniciar a Conferência de um curso é exibida a tela mostrada na Figura 7, conhecida como Interesse por agrupar as mensagens referentes a um mesmo assunto. Esta organização visa facilitar a busca feita pelos alunos, devido a

27 25 um direcionamento específico para o assunto desejado. Figura 7: Tela de Interesse. Ao selecionar um Interesse o aluno é redirecionado para a página da Figura 8, onde podem ser vistas todas as mensagens organizadas em forma de árvore, sendo possível a expansão e a contração da árvore. Cada mensagem possui um checkbox possibilitando ao aluno a seleção de mais de uma mensagem seja para a leitura ou para indicar a mensagem como lida ou não lida. Ao clicar no botão enviar o usuário pode adicionar uma mensagem ao ambiente. Para isso, além de informar o assunto e a mensagem, faz-se necessário a categorização da mensagem, facilitando a compreensão dos demais membros do curso. Como visto na Figura 9 a mensagem pode pertencer a diferentes categorias, onde destacam-se: seminário, utilizado para propor um tema para discusão pelos alunos; argumentação, resposta a uma pergunta; esclarecimento, esclarecimento de algum ponto possível de não compreensão; questão, indica uma pergunta.

28 26 Figura 8: Tela do serviço de Conferência. Figura 9: Tela de envio de mensagem no serviço de Conferência.

29 27 4 AULANET NA TV DIGITAL O ensino-aprendizagem a distância não é uma forma nova de ensino no Brasil. Antes da utilização de eletro-eletrônicos, o ensino era feito, e ainda é, através de livros e apostilas, que eram entregues pelos correios. Como exemplo, o Instituto Universal Brasileiro [11], fundado em 1941, oferece cursos profissionalizantes em diversas áreas, onde todo o material é enviado ao aluno por intermédio dos correios. Com o avanço da tecnologia os olhares voltaram-se para novas formas de ensino a distância. Uma evolução foi a utilização da televisão para servir de plataforma para as aulas, os chamados telecursos. Um exemplo é o Telecurso 2000 [23], que teve a sua primeira aula exibida em 1981, quando oferecia somente o curso de ensino fundamental, chamado de 1 o grau na época, e hoje possui cursos que vão do fundamental ao profissionalizante. Com a popularização dos micro-computadores o ensino a distância, por meio deles, também se disseminou. Há diversas possibilidades de aprendizagem pelo computador, porém uma que merece destaque é o ensino-aprendizagem pela internet. Por exemplo, o AulaNet é um ambiente baseado nesta forma de ensino, dando suporte a diversos cursos em diferentes áreas. A chegada da TV digital propicia novas abordagens para o ensino-aprendizagem a distância, que reuni a transmissão, predominantemente multimídia, de TV, com a capacidade de interação do computador. Ainda no início de implantação, os recursos não são bem conhecidos por desenvolvedores, havendo uma escassez de idéias para desenvolvimento de novas aplicações e abrindo espaço para integração de sistemas à TV digital. A própria TV digital ainda está em uma fase muito preliminar. Vários trabalhos estudam a ligação do ensino-aprendizagem com a TV digital. Lytras et. al. (2002) trata a aceitação da TV digital pela população como algo certo, baseando-se na alta penetração e aceitação que a TV já possui, e sugere que aplicações educacionais serão bem aceitas por se aproveitarem dessa popularidade.

30 28 Bates (2003) defende o ensino através da televisão valendo-se da sua facilidade de uso, o potencial de atingir mais pessoas e na crença que as pessoas tem no conteúdo exibido. Damásio (2003) acredita que a TV digital possa fornecer mais motivação e dedicação ao aluno, sendo eficaz para promover o aprendizado na escola, em casa ou em qualquer outro lugar. Aarreniemi-Jokipelto (2006) cita cinco razões para o uso da TV digital para finalidades educacionais: acessibilidade, serviços interativos, independência de tempo e lugar, baixo custo para uso inicial e aprendizagem sob demanda. Waisman (2006) discute a usabilidade da TV digital, levantando os pontos críticos, relacionados a utilização de serviços interativos. Entretanto nenhum destes trabalhos se relacionam a pesquisas sobre a forma de integração de um ambiente à TV digital. As pesquisas são voltadas para usabilidade de serviços educacionais em ambiente de TV digital interativa [24]. Texeira et. al. (2005) defende a adoção de um sistema de ferramentas, divididas em componentes, para a criação de aplicações para a TV digital. Optando pelo padrão criado por um grupo de empresas chamado DAVIC (Digital Audio Video Council), que visa a padronização de todos os recursos utilizados na construção de aplicações interativas. Os autores não especificam sistemas e sim ferramentas, logo seus objetivos são de identificar, selecionar, acrescentar e desenvolver modelos formais de especificações de interfaces, protocolos e arquiteturas para serviços e aplicações audiovisuais digitais. Porém não chega a ponto de integração de um sistema limitando-se à tecnologia. Gerosa et. al. (2007) apresenta formas de integração do ambiente AulaNet com a TV digital, utilizando o middleware Ginga. Para o desenvolvimento dos documentos NCL, a própria tecnologia JSP (Java Server Pages) oferece a possibilidade de gerar o documento, além da criação das páginas HTML. Ainda descreve o ambiente AulaNet como sendo passível de tal integração por adotar o conceito de desenvolvimento de suas ferramentas por componentes, idéia também defendida por Texeira et. al. (2005). O que impede este tipo de integração é o fato do Ginga não estender a tecnologia JSP, contudo a idéia da utilização da linguagem Java para gerar os documentos NCL e as páginas HTML é de grande valia. Como já citado a TV digital ainda está se iniciando no Brasil, sendo escasso o número de aplicações interativas desenvolvidas para a mesma. Num primeiro momento estas aplicações são compostas de interatividade local ou interatividade intermitente, onde na interatividade local a comunicação emissora-telespectador é feita

31 29 de forma unidirecional, havendo somente informações partindo da emissora para o telespectador, possibilitando desta forma visualização de guias eletrônicos de programação, mudança da linguagem da legenda, mudança do áudio e jogos simples (semelhantes aos de telefone celular). Na interatividade intermitente é possível a resposta do telespectador a emissora, assim, neste tipo de interação há uma forma de canal de retorno, porém a comunicação continua unidirecional, pois a emissora não consegue responder a esses estímulos do telespectador. Esta impossibilidade devese ao canal de retorno utilizado pelo telespectador, que neste modelo é, geralmente, o telefone fixo ou móvel, restringindo-se a utilização de aplicações como votações, pesquisas e mensagens de texto. Há ainda a interatividade permanente, ainda em fase de implementação, onde haverá uma comunicação bidirecional entre emissora e telespectador. Isso passa a ser possível pois o canal de retorno é implementado no set-top box, criando-se uma comunicação direta, possibilitando assim uma resposta por parte da emissora ao estímulo do telespectador. Desta forma a gama de produtos e serviços a serem oferecidos aumenta, por exemplo, correio eletrônico, bate papo, compras, bancos, vídeo sobre demanda, entre outras possibilidades. Para o desenvolvimento de documentos NCL encontram-se disponíveis dois programas que oferecem uma melhor experiência ao desenvolvedor do que o simples bloco de notas. O Composer [16], desenvolvido pelo laboratório TeleMídia da PUC- Rio, torna o desenvolvimento de aplicações de baixo grau de complexidade algo bem simples de ser feito, pois é possível a criação de nós e regiões por uma interface gráfica, não havendo a necessidade do programador escrever várias linhas de código. Porém, quando a complexidade do aplicativo aumenta, a interface gráfica passa a não atender as necessidades e torna-se obrigatória a escrita de código via linha de comando. A Figura 10 mostra a tela principal do Composer onde as mídias adicionadas e suas ligações são representadas por componentes gráficos, podendo ser comparado a um fluxograma. Para escrita do NCL por linhas de código, tem-se a opção do NCL Eclipse, um plugin para o ambiente Eclipse 1 desenvolvido pela Universidade Federal do Maranhão 2, onde toda a entrada é feita por linhas de código, oferecendo auxilio ao programador pelo dispositivo de autocompletar. O NCL Eclipse possui "compilação"em tempo real, todas as vezes que o programa é salvo é feita a verificação da sintaxe e caso seja ncleclipse/

32 30 Figura 10: Ambiente de desenvolvimento Composer. constatado algum problema a linha é sinalizada para o programador e um erro é descrito de forma a auxiliar a solução do problema. A Figura 11 mostra um trecho de código escrito no NCL Eclipse. Feito o documento NCL chega a hora de testar a aplicação, porém estações de testes como as usadas pelas emissoras de TV têm um custo muito elevado de aquisição, por estes equipamentos simularem muito bem tanto uma emissora quanto um receptor. Como opção tem-se softwares que simulam o ambiente do receptor e permite que se tenha uma visualização do comportamento da aplicação desenvolvida. O Ginga-NCL Emulator é um exibidor de documentos NCL, disponível nas versões Windows, Linux e Mac. Ele não está completamente desenvolvido, faltando algumas funcionalidades especificadas na norma, e é restrito a aplicações puramente NCL. A Figura 12 apresenta o menu onde é buscado o arquivo NCL e iniciada a aplicação e o controle remoto que é usado para testar a interação. Outra forma de testar a aplicação é utilizando o Ginga-NCL Virtual STB 3 (Figura 13), que é uma máquina virtual Linux para o VMWare. Esta máquina virtual também 3

33 31 Figura 11: Ambiente de desenvolvimento NCL Eclipse. Figura 12: Ginga-NCL Emulator.

34 32 não tem todas as funcionalidades implementadas, sendo um pouco melhor na interpretação de outros formatos que não o NCL, porém para realizar um teste é necessário um conhecimento básico na parte de comandos para o Shell do Linux, pois para iniciar a aplicação a máquina virtual deve estar carregada, o usuário deve enviar para ela todos os arquivos que serão utilizados e iniciar remotamente a aplicação. Figura 13: Ginga-NCL Virtual STB. A aplicação a ser desenvolvida visa integrar o ambiente Aulanet à TV. Tratandose de um ambiente muito amplo escolheu-se realizar, primeiramente, a integração do serviço de Conferências, por ser um serviço bem representativo, contendo partes em comum com outros pontos do ambiente. Para realizar a integração será desenvolvido um programa que gera o documento NCL e as páginas HTML automaticamente, não havendo utilização de canal de retorno, limitando o telespectador a interatividade local, onde será possível somente ler as mensagens de uma Conferência e respondêlas através do computador. Para testar o funcionamento da aplicação será utilizado o Ginga-NCL Emulator, por ser mais simples a sua utilização e pela aplicação ser composta basicamente por elementos NCL.

35 ESTUDO DE CASO Fazendo uma análise de todo o sistema, de modo a identificar os aspectos nele presentes, é feita a divisão em dois sistemas a serem analisados e desenvolvidos. O primeiro sistema é o aplicativo Gerador, que será utilizado pela emissora de TV para gerar os arquivos interativos do AulaNet, e o segundo é a aplicação interativa que será usada pelo telespectador para acessar as informações do ambiente AulaNet através da TV digital. Nas seções seguintes é apresentado o sistema do Gerador e do AulaNet na TV SISTEMA GERADOR Com o caso de uso consegue-se ter uma base inicial para o detalhamento dos requisitos funcionais do sistema, sob o ponto de vista do usuário. Na Figura 14, observase a possibilidade de interação do usuário, através do modelo de caso de uso. Figura 14: Caso de uso Gera Documentos Interativos. O caso de uso Gera Documentos Interativos indica a utilização do Gerador, possibilitando a emissora de TV a criação dos documentos que compõe a aplicação interativa, assim como a própria aplicação. Fluxo normal - Gera Documentos Interativos: 1) Este caso de uso inicia quando o ator inicia o aplicativo Gerador. 2) O sistema lista todos os cursos ativos. 3) O ator seleciona alguns cursos para disponibilizar. 4) O ator solicita a geração dos arquivos. 5) O sistema gera os arquivos e exibe uma tela de confirmação 6) O ator encerra a aplicação. Fluxo alternativo:

36 34 - Na ação 3, o ator pode selecionar todos os cursos listados de uma única vez, ele também pode deselecionar um curso ou todos os cursos. O fluxo segue análogo à ação 4. Cenário de falhas: - Na ação 5, o sistema deve indicar que é necessário a seleção de ao menos um curso para geração dos arquivos, não realizando a geração enquanto nenhum curso for selecionado. O modelo de classe auxilia na identificação, por meio de notação gráfica, de entidades presentes no sistema bem como as ações a serem exercidas sobre elas. As entidades de um sistema são os elementos que o compõe e que servirão como base para a construção de dados estruturados pertinentes ao sistema. Para o serviço de Conferências foram identificadas as seguintes classes (Figura 15): - Curso: refere-se aos cursos que estão sendo disponibilizados. - Interesse: refere-se aos tópicos de uma Conferência. - MensagemInteresse: refere-se as mensagens adicionadas a uma Conferência. - Participante: refere-se ao usuário do sistema que adicionou a mensagem. Figura 15: Diagrama de classes do Gerador. A Figura 16 apresenta o modelo de seqüência para o caso de uso Gera Documentos Interativos, de modo a facilitar a compreensão de como o sistema irá se comportar.

37 35 Neste caso é possível notar que, conforme proposto, o sistema realiza a criação das páginas HTML e do documento NCL de forma automatizada. Figura 16: Diagrama de seqüência do Gerador. Assim, o processo se inicia quando a emissora seleciona através da interface gráfica da aplicação os cursos que deseja disponibilizar naquele momento e ordena a geração. A lista com os cursos é passada como parâmetro para o objeto Html, que será o responsável por buscar no banco de dados as informações relacionadas com os cursos e criar as páginas HTML com elas. A Figura 17 ilustra esta situação, onde nas linhas 33 à 36 está sendo criada uma página HTML de um curso e nas linhas 40 e 41 está sendo feita uma busca na banco por interesses relacionados ao curso. Na linha 38 o nome da nova página criada está sendo adicionada a uma lista que será utlizada mais a frente pelo objeto Ncl para criação do documento NCL. Após a criação de todas as páginas HTML, inicia-se o desenvolvimento do documento NCL, que recebe como parâmetro a lista com o nome de todas as páginas criadas. Esta relação é de extrema importância, não só por conter o nome dos arquivos que precisam ser abertos pela aplicação interativa, mas também por este nome representar uma ordem hierárquica. Voltando a Figura 17, na linha 33 onde é atribuído o nome do arquivo e na linha 38 onde este nome é adicionado na lista, uma variável

38 36 Figura 17: Trecho do código do objeto Html. i também compõe o nome, deixando, por exemplo, da seguinte forma: curso0.htm. Cada curso possuirá um valor diferente do outro, facilitando assim a identificação, não só deles, mas das mensagens relacionadas a eles, pois elas também apresentaram este identificador. A Figura 18 apresenta os nomes das páginas criadas, onde pode-se observar a codificação adicionada a cada uma delas, por exemplo, todas os interesses e mensagens estão relacionados com o curso0, já as mensagens estão relacionadas ao interesse0_0. Figura 18: Nome das páginas HTML geradas. Já a utilização deste código pelo objeto Ncl pode ser melhor observado na Figura 19, onde, na linha 301, é feita uma verificação se a mensagem pertence aquela relação, através da adição do código do curso. Mesmo ao sistema Gerador, sugerindo ser um programa muito simplório, aplica-se o padrão de projeto MVC estendido, para se ter uma boa manutenabilidade, pois cada ponto do modelo será responsável pela execução de uma tarefa. A Figura 20 apresenta o diagrama de pacotes do Gerador de modo que a visão renderiza o conteúdo de uma parte particular do modelo, por exemplo, no instante da inicialização para a listagem dos cursos disponíveis. O modelo vem para representar os dados da aplicação, a persistência às regras de negócio que governam o acesso e a modificação dos dados e o controle, coordena o resultado da ação do usuário com o resultado

39 37 Figura 19: Trecho do código do objeto Ncl. retornado da aplicação. Figura 20: Diagrama de pacotes. A Figura 21 mostra a mesma estrutura de pacotes que o diagrama, trazendo ainda as classes contidas em cada um deles. Para uma melhor compreensão do momento em que cada classe será utilizada vale voltar ao diagrama de seqüência apresentado na Figura 16.

40 38 Figura 21: Estrutura de pacotes e classes SISTEMA AULANET NA TV Analisado o sistema do Gerador, é feita a análise do sistema AulaNet na TV, que nada mais é que um programa para a televisão. O caso de uso do serviço de Conferência na TV é apresentado na Figura 22 e sua descrição é feita logo em seguida. O caso de uso Inicia Conferência indica a utilização do serviço de Conferência, onde o telespectador terá a possibilidade de ler as perguntas e respostas contidas em cada tópico. Figura 22: Caso de uso Inicia Conferência. Fluxo normal - Inicia Conferência 1) Este caso de uso se inicia quando o ator seleciona a opção Conferência. 2) O sistema disponibiliza os cursos. 3) O ator seleciona um dos cursos. 4) O sistema disponibiliza os interesses.