Disponibilizando Objeto de Aprendizagem OBA-MC e seus Recursos na TV Digital com Web Service

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1 Disponibilizando Objeto de Aprendizagem OBA-MC e seus Recursos na TV Digital com Web Service Marcos Vinicius de Andrade Lima a, Carla Katarina de Monteiro Marques a, Rommel Wladimir de Lima a, José Osvaldo Mesquita Chaves a, Karl Alelaf Ferreira a e Thiago Reis da Silva b a Laboratório de Redes e Sistemas Distribuídos (LORDI), Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PPgCC), Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN), BR 110, KM 48, Rua Prof. Antônio Campos, Costa e Silva, CEP: , Mossoró-RN, Brasil b Programa de Pós-Graduação em Sistemas Computacionais (PPgSC), Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Campus Universitário Lagoa Nova, CEP: , Natal/RN, Brasil Resumo. Mesmo após mais de seis décadas do início das primeiras transmissões televisivas no Brasil, os programas educativos ainda seguem um mesmo formato. E embora este formato seja amplamente utilizado, ele não oferece uma maneira clara que permita que os alunos compreendam melhor os diversos relacionamentos existentes entre os conteúdos apresentados, além de não permitir também que se saiba qual nível o professor espera que seja alcançado pelos alunos para cada um dos conteúdos trabalhados. Como uma possível solução é apresentada neste artigo uma maneira de aproveitar os mapas encapsulados pelo pacote do objeto de aprendizagem OBA-MC para uso no ambiente de TV Digital Interativa. Para atingir os objetivos foi desenvolvido um Web Service, definida a estrutura de arquivo XML responsável pela descrição de pacotes OBA-MC e criado um projeto de desenvolvimento de uma aplicação interativa, chamada MCD-TV, responsável pela exibição de Mapa de Conteúdos e Mapa de Dependências no ambiente de TV Digital. Espera-se que ao final da pesquisa seja disponibilizada uma arquitetura que permita que professores e alunos tenham acesso a um novo ambiente de aprendizado pela TV e que o processo de ensino-aprendizagem seja maximizado. Palavras-chave: T-learning, Objeto de Aprendizagem, Mapa de Conteúdos, Mapa de Dependências, Web Service. Abstract. Even after more than six decades of the beginning of the first television broadcasts in Brazil, educational programs still follow the same format. And although this format is widely used, it does not offer a clear way that allows students to better understand the various relationships between the contents, and do not allow too that the teacher know what level expected to be reached by the students for each of the contents worked. As a possible solution, is presented in this paper a way to harness the maps encapsulated by the learning object OBA-MC package to use in the Interactive Digital TV environment. To achieve the objectives we have developed a Web Service, set the XML file structure responsible for description of OBA-MC package and created a project to develop an interactive application, called MCD-TV, responsible for displaying map content and map dependencies in Digital TV environment. It is expected that at the end of the survey is provided an architecture that allows teachers and students have access to a new learning environment for TV and the process of teaching-learning is maximized. Keywords: T-learning, Learning Object, Contents Map, Dependence Map, Web Service. PACS: Ff, Ha, i INTRODUÇÃO As primeiras transmissões de televisão (TV) no Brasil remontam da década de 50, e após pouco mais de seis décadas, a TV ostenta uma posição de destaque, presente em 96,9% dos lares brasileiros [1]. É notório que ao longo de sua história, diversas melhorias e avanços ocorreram, tais como: transmissão de imagens em cores, transmissão do áudio em estéreo, transmissão de segundo programa de áudio (do Inglês Second Audio Program SAP), disponibilização de legendas (do Inglês Closed Captions CC) e por fim, a digitalização do sinal. Sendo este último responsável por grandes expectativas para melhoria do processo de ensino-aprendizagem, ocasionado principalmente pela inclusão da interatividade, que de acordo com [2], é imprescindível para que alunos e professores possam se tornar autores e coautores de conhecimentos significativos. A TV Digital Interativa (TVDi), diferentemente da TV analógica, permite o uso de aplicações especialmente desenvolvidas para os mais diversos fins, como por exemplo: (i) Serviços de Informação guia eletrônico de

2 programação, notícias, previsão do tempo, informações de trânsito, entre outros; (ii) Comunicação correio eletrônico, bate-papo, entre outros; (iii) Entretenimento jogos, vídeo sob demanda, entre outros; (iv) Serviços Comerciais serviços bancários, comércio eletrônico, entre outros; (v) Governo Eletrônico portais de informações de serviços dos governos federal, estadual e municipal; (vi) T-Learning jogos educacionais, educação básica, educação profissional, educação superior, entre outros. Mais especificamente em T-Learning[3], objeto de estudo deste trabalho, para que aplicações tenham sucesso é preciso compreender que não se pode separar TV, cultura, informação e entretenimento. Sendo necessárias estratégias específicas para este ambiente, ou seja, as aplicações precisam interagir com o mundo da TV de forma suave e natural, de modo que possam oferecer ao telespectador (aluno) valor agregado aos programas educativos. Infelizmente o que se observa é que, independentemente da emissora de TV e do tipo de transmissão (analógica ou digital), os programas educativos produzidos seguem basicamente o mesmo formato: (i) a emissora grava programas/aulas (os conteúdos); (ii) os programas/aulas são transmitidos em broadcasting; (iii) os alunos assistem aos programas/aulas; (iv) os alunos adquirem material de apoio (geralmente disponibilizado em fascículos) para complementação dos conteúdos e resolução de exercícios; (v) existe pouca interação entre o programa e os alunos (normalmente se faz uso apenas de , cartas e serviços de atendimento por telefone). Embora este formato de programa educativo seja amplamente utilizado, ele apresenta algumas deficiências: (i) inexistência de uma definição clara entre o relacionamento dos conteúdos apresentados, principalmente por que os conteúdos estão espalhados em vários programas/aulas e fascículos; e (ii) dificuldade para os alunos saberem exatamente qual Objetivo Educacional (OE) é esperado em cada um dos conteúdos trabalhados pelo professor. Como uma possível solução para os problemas elencados, este artigo apresenta como o objeto de aprendizagem OBA-MC pode ser utilizado no ambiente de TVDi. Para isto, ele está organizado da seguinte maneira: a segunda seção apresenta o objeto de aprendizagem OBA-MC, responsável pelo encapsulamento de cursos ou disciplinas criados com as ferramentas Mapa de Conteúdos (MC) e Mapa de Dependências (MD). A terceira seção traz o Web Service responsável por disponibilizar OBA-MC para TVDi. A quarta seção mostra a aplicação interativa MCD-TV, que torna o conteúdo de programas educativos mais significativos para professores e alunos. E por fim, na quinta seção, são descritas as considerações finais. OBJETO DE APRENDIZAGEM OBA-MC OBA-MC é um modelo de Objeto de Aprendizagem (OA) em concordância com as especificações do padrão Shareable Content Object Reference Model (SCORM), que encapsula o resultado das ferramentas MC e MD, propostas por [4], em um Pacote Shareable Content Object (SCO), permitindo assim, que outros sistemas (compatíveis com SCORM) possam importar e exibir corretamente os objetos desenvolvidos [5]. A FIGURA 1 apresenta os elementos que compõem a estrutura do OBA-MC. FIGURA 1. Elementos Componentes da Estrutura do Objeto de Aprendizagem OBA-MC. Ainda de acordo com a FIGURA 1, pode-se observar que OBA-MC é formado basicamente por três partes: (i) Manifesto SCORM (ver FIGURA 1.a) arquivo do tipo extensible Markup Language (XML) que organiza o conteúdo do pacote e informa ao Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA), quando, como e qual conteúdo deve ser apresentado aos alunos; (ii) Recursos (ver FIGURA 1.b) são os diversos arquivos que podem ser utilizados para facilitar o aprendizado, eles podem ser documentos, vídeos, áudios, apresentações, animações, entre outros; e (iii) Arquivo LOM (ver FIGURA 1.c) um arquivo XML padronizado de acordo com as especificações de Learning Object Metadata (LOM), contendo alguns metadados relevantes que podem ser utilizados para facilitar a recuperação de OA por sistemas de busca. Os principais metadados armazenados são: título do OA, nome do autor, descrição, nível educacional, direitos autorais, entre outros. É importante observar os requisitos necessários para que um pacote OBA-MC possa ser gerado: ter instalado no AVA Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment (Moodle) as ferramentas MC e MD, bem como o

3 módulo OBA-MC. Estes requisitos também são necessários para se realizar qualquer alteração em um pacote OBA-MC. Entretanto, se for preciso apenas exibição do conteúdo do pacote OBA-MC, o único requisito requerido é compatibilidade do AVA/Sistema com o padrão SCORM. Para entender melhor como o pacote OBA-MC trabalha, observe a FIGURA 2. Ela ilustra a saída do primeiro nível da ferramenta MC (ver FIGURA 2.b) gerada a partir de um conteúdo programático (ver FIGURA 2.a). O MC gerado apresenta graficamente todos os conteúdos e seus respectivos relacionamentos. Dessa maneira, o aluno consegue perceber, de forma mais clara, que é preciso, por exemplo, compreender conteúdos mais simples antes de partir para conteúdos mais complexos. Esta facilidade de percepção é rapidamente alcançada por que as relações entre conceitos no MC são hierárquicas, ou seja, conteúdos introdutórios sempre estão posicionados no topo do gráfico, enquanto os conteúdos mais complexos dirigem-se para sua base. É importante ainda saber que cada conteúdo pode ter associado a si: outros MCs, recursos pedagógicos e OEs. A FIGURA 2.c apresenta a saída da ferramenta MD, que é uma ferramenta pedagógica formada por um conjunto de OEs apresentada de forma gráfica, onde cada OE é inter-relacionado por meio da Taxionomia de Bloom [6]. Normalmente o MD é composto por um OE (localizado no topo do gráfico e que representa o comportamento que o professor espera que o aluno atinja para um dado conteúdo) e por um conjunto de comportamentos necessários para se atingir esse objetivo (formado por classes inferiores que contribuem para a realização do objetivo inicial). Cada OE pode ter associado a si: recursos pedagógicos e/ou atividades. FIGURA 2. (a) Exemplo de um Conteúdo Programático; (b) Saída da Ferramenta Mapa de Conteúdos para um Conteúdo Programático; (c) Saída da Ferramenta Mapa de Dependências para um Objetivo Educacional. As saídas apresentadas (ver FIGURAS 2.b e 2.c), depois de selecionada a opção de exportação no Módulo OBA-MC, são encapsuladas em um pacote OBA-MC e gravadas em arquivo do tipo ZIP para facilitar o transporte, armazenamento e a recuperação em Repositórios de Objetos de Aprendizagem (ROA). O pacote gerado contém também todos os recursos necessários e que, dependendo da quantidade e tamanho dos recursos utilizados, pode consumir vários Megabytes. Para solucionar este problema, na próxima seção é apresentado a tecnologia responsável por disponibilizar pacotes OBA-MC para o ambiente de TVDi a fim de permitir serviços de busca de OA em ROA de OBA-MC e disponibilização de recursos. WEB SERVICE MCD-TV Com o que foi discutido até agora é possível perceber que os problemas de programas educativos descritos na introdução poderiam ser resolvidos com a utilização do OBA-MC no ambiente de TVDi. Entretanto, o uso do pacote OBA-MC não pode ocorrer de forma direta neste ambiente por dois motivos: (i) as TVs digitais possuem uma grande variedade de tamanho de telas e resoluções, e isto poderia ocasionar distorções durante a exibição das imagens dos mapas encapsulados no pacote; (ii) os receptores de TVDi possuem memória limitada, e o tamanho de alguns pacotes poderiam ocasionar erro de insuficiência de memória nos equipamentos. Então a solução é empregar uma tecnologia que faça os ajustes necessários, de forma transparente e automatizada, para uma perfeita utilização das saídas das ferramentas MC e MD na TV Digital. De acordo com [7], é possível disponibilizar um pedaço de lógica de negócio por meio de Web Service (WS), que é uma tecnologia baseada em XML que oferece seus serviços na Internet, podendo conter de operações simples às complexas e que utiliza, nas trocas de mensagens, envelopes do tipo Simple Object Access Protocol (SOAP).

4 SOAP é um protocolo de comunicação simples e extensível recomendado pelo World Wide Web Consortium (W3C) baseado em XML, sendo independente de plataforma e que utiliza a Internet para realizar toda a comunicação [8]. Sendo desta forma, este artigo apresenta o WS MCD-TV, uma solução em linguagem de programação Java que oferece serviços intermediários para que objetos de aprendizagem OBA-MC possam ser utilizados no ambiente de TVDi. Serviços Oferecidos A FIGURA 3 apresenta a arquitetura utilizada no WS MCD-TV. Nela é possível observar que estão disponibilizados pelo WS três serviços: (i) Busca; (ii) Requisição de OBA-MC; e (iii) Requisição de Recursos. Cada um dos serviços é descrito a seguir. FIGURA 3. Serviços Oferecidos pelo Web Service MCD-TV. Serviço de Busca: utilizado para localizar pacotes OBA-MC disponíveis no ROA que correspondem ao texto de busca utilizado e de acordo com o tipo de pesquisa selecionada. É possível fazer busca por palavra-chave, por autor, por nível de ensino (fundamental, médio, superior) e por fonte/instituição que detêm os direitos do OA. O resultado da busca é uma lista contendo as correspondências encontradas, onde são informados os títulos dos OAs e seus respectivos números identificadores. Serviço de Requisição de OBA-MC: responsável por (i) recuperar pacote OBA-MC do ROA de acordo com o número identificador informado; (ii) guardar, em um repositório local, os recursos associados ao pacote OBA-MC requisitado, preservando todas as associações; e (iii) construir o arquivo OBA-MC XML, que contém a descrição do pacote OBA-MC requisitado, mas sem os problemas de tamanho do pacote. Serviço de Requisição de Recursos: responsável por recuperar recursos do repositório local, bastando informar ao serviço os números de identificação do OBA-MC e do recurso. Como os recursos ficam em um repositório local, não existem atrasos na transmissão. Pode-se afirmar que o OBA-MC XML é a parte mais importante para que pacotes OBA-MC possam ser utilizados no ambiente de TVDi. Ele é composto por três seções básicas: lom contêm os diversos metadados importados do arquivo LOM presente no pacote OBA-MC; content-map contêm os diversos elementos responsáveis pela descrição do MC encapsulado no pacote OBA-MC (composto por conteúdos, relacionamentos e recursos); e dependence-map contêm os elementos responsáveis pela descrição do MD encapsulado no pacote OBA-MC (composto por objetivos educacionais, dependências, recursos e atividades). Para garantir que a construção do arquivo OBA-MC XML não contenha nenhum erro em sua estrutura, foi desenvolvido um XML Schema para OBA-MC, que tem como base a estrutura utilizada pelo schema de mapas conceituais da ferramenta IHMC CmapTools. A FIGURA 4 exibe a estrutura do OBA-MC XML e seus principais elementos. A utilização do OBA-MC XML também permite que um determinado mapa possa ser apresentado em vários idiomas, pois na definição de sua estrutura foi inserido elementos que dão suporte à internacionalização. Outro fator importante que deve ser mencionado é que, diferentemente do pacote OBA-MC que contêm todos os recursos e imagens de mapas encapsulados no próprio pacote, o OBA-MC XML possui apenas a descrição da estrutura do

5 objeto e seus elementos constituintes. Desta forma, a apresentação dos mapas fica a cargo da aplicação MCD-TV (no ambiente de TVDi). FIGURA 4. Diagrama Estrutural do OBA-MC XML e seus Principais Elementos. APLICAÇÃO INTERATIVA MCD-TV MCD-TV é uma aplicação Ginga-NCL/Lua desenvolvida para o ambiente de TVDi, que pode ser utilizada em qualquer nível de ensino e tem como base teorias pedagógicas consolidadas (Aprendizagem Significativa e Taxionomia de Bloom) e tem como objetivo trazer para o ambiente da TV uma maior significância dos conteúdos apresentados para os alunos, possibilitando também melhor planejamento para professores [9]. Para atingir seu objetivo a aplicação faz uso de arquivo OBA-MC XML, que pode ser distribuído junto com aplicação ou recuperado da Internet fazendo-se uso dos serviços disponíveis pelo WS MCD-TV. (a) (b) FIGURA 5. Telas da Aplicação MCD-TV no Ambiente de TVDi. Na inicialização da aplicação MCD-TV (ver FIGURA 5.a) os cursos/disciplinas transmitidos pela emissora de TV (em formato OBA-MC XML) são lidos. Em seguida a lista de cursos/disciplinas é apresentada na tela da TV pelo módulo de Gerenciamento de Cursos/Disciplinas. O aluno, então, pode escolher qualquer um dos cursos/disciplinas listados utilizando-se apenas do controle remoto da TV. Quando um curso/disciplina é selecionado (tecla ENTER/OK) o módulo de Construção de Mapas constrói o MC na tela de acordo com as informações contidas no OBA-MC XML (ver FIGURA 5.b). Neste momento é possível navegar entre os diversos conteúdos disponíveis. Quando o aluno estiver explorando um determinado conteúdo poderá ainda visualizar o MD caso selecione algum Objetivo Educacional. É importante saber que a quantidade de cursos/disciplinas listadas depende da quantidade de arquivos OBA-MC XML lidos pela aplicação, e quando algum é selecionado o mapa de conteúdos é gerado de acordo com as informações contidas no seu respectivo arquivo OBA-MC XML.

6 O aluno ainda tem a opção de pesquisar cursos e disciplinas no ROA de OBA-MC. Para isto, é preciso que o equipamento possua conectividade com a Internet para que seja possível a utilização dos serviços oferecidos pelo WS MCD-TV. A busca pode ser realizada por: (a) palavra-chave; (b) autor; (c) nível de ensino nível fundamental, médio ou superior; e (d) fonte instituição responsável pela distribuição do OA. O resultado da pesquisa é apresentado na tela em forma de lista, onde o aluno pode fazer sua seleção para exibição do MC. CONSIDERAÇÕES FINAIS A utilização de OA OBA-MC no ambiente de TVDi por meio da aplicação MCD-TV traz uma nova experiência para professores e alunos, permitindo que os conteúdos apresentados pelos diversos programas educativos possam ser melhor compreendidos, colaborando para melhoria do processo de ensino-aprendizagem, visto que durante a exibição do programa o aluno pode visualizar os relacionamentos existentes entre os conteúdos apresentados e quais níveis ele deve atingir em cada um dos conteúdos. O componente fundamental para o sucesso desta pesquisa encontra-se no WS MCD-TV, mais especificamente no serviço responsável pela criação do OBA-MC XML, que é o arquivo que contém a descrição de pacote do OA OBA-MC. Esta solução mostrou-se vantajosa, pois impede problemas com tamanhos de pacotes OBA-MC, além de habilitar internacionalização na exibição dos mapas e geração sob demanda (de acordo com as características do receptor de TVDi utilizado). Os testes realizados em laboratório são animadores, embora ainda sejam necessários mais estudos, fora do ambiente controlado de laboratório, para verificar os níveis de usabilidade da aplicação por meio de testes com telespectadores comuns, além de promover a utilizar da aplicação em cursos/disciplinas reais. Um problema a ser solucionado na versão atual é que ela ainda não consegue apresentar os conteúdos relacionados na própria tela da TV (só é apresentado o nome dos conteúdos e o tipo). Mais estudos, portanto, são necessários para habilitar os tipos de recursos digitais mais utilizados. Também se pretende melhorar o desempenho do WS MCD-TV com a utilização de camada de abstração para centralizar a comunicação entre os serviços e a aplicação por meio de padrões de projeto de software. Como trabalhos futuros espera-se habilitar a edição de cursos/disciplinas na própria TV para permitir a construção de uma rede social de intercâmbio de conhecimento e utilização de segunda tela. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a CAPES e a FAPERN pela concessão das bolsas de pesquisa e pelo apoio financeiro para realização da mesma, e em especial ao Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PPgCC) da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN) e Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), por toda infraestrutura oferecida. REFERÊNCIAS 1. BRASIL. IBGE. Pesquisa nacional por amostra de domicílios: síntese de indicadores Disponível em: < Acesso em: 10 de mar N. de L. Pretto; S. de L. Ferreira, Possibilidades interativas do sistema brasileiro de televisão digital terrestre. In: Encontro da ULEPICC-Brasil, 2006, Niterói/RJ. 3. M. Gupta; K. Hutteman, "Education with itv". In: European Conference on Interactive Television (EuroITV03), pp , R. W. de Lima, Mapa de Conteúdos e Mapa de Dependências: ferramentas pedagógicas para uma metodologia de planejamento baseada em objetivos educacionais e sua implementação em um ambiente virtual de aprendizagem. Tese - Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, Natal, RN, Brasil, p. 5. T. R. da Silva; R. W de Lima; H. H. O. Mesquita; C. K. M. Marques; R. D. Costa; S. M. P. T. Rocha; R. A. Medeiros, OBA- MC: um modelo de objeto de aprendizagem centrado no processo de ensino-aprendizagem utilizando o padrão SCORM. In: 23º Simpósio Brasileiro de Informática na Educação (SBIE 2012), ISSN , de 26 a 30 de novembro de 2012, Rio de Janeiro/RJ. 6. B. S. Bloom, Taxionomia de Objetivos Educacionais - domínio cognitivo. Porto Alegre, RS: Globo, D. Chappell; T. Jewell, Java Web Services, O Relly, 2002, 276p. 8. W3Schools, SOAP Tutorial, Disponível em: < Acesso em: 12 de out M. V. Lima; C. K. Marques; R. Lima; J. O. Chaves; T. da Silva; K. Ferreira, MCD-TV: aprendizagem significativa com objeto de aprendizagem OBA-MC na TV digital. In: X Congresso Brasileiro de Ensino Superior a Distância (ESUD 2013), ISSN: , de 11 a 13 de junho de 2013, Belém/PA.