EducaXML: desenvolvimento colaborativo de hiperdocumentos educacionais baseados em XML

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1 EducaXML: desenvolvimento colaborativo de hiperdocumentos educacionais baseados em XML Fabiano Fagundes 1, Fernando Luiz de Oliveira 1, Jackson Gomes de Souza 1, Parcilene Fernandes de Brito 1, Carlos Henrique Corrêa Tolentino 2 1 Curso de Sistemas de Informação Centro Universitário Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA) Caixa Postal Palmas - TO - Brasil 2 Pós-graduação em Ciência da Computação Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Florianópolis - SC - Brasil {fagundes,nandoluiz,jgomes,pfb}@ulbra-to.br, chct@inf.ufsc.br Abstract. This paper presents EducaXML, a environment that makes possible the creation of teaching materials using work in group techniques. This WEB tool use cooperative work concepts and a development methodology of educational hyperdocuments to create teaching content. The use of XML allows to define a document standard of the developed material, as well as provides a plataform independent model. Resumo. Um ambiente que permita o desenvolvimento de material didático através de um trabalho em grupo é a proposta do EducaXML. Esta ferramenta utiliza os conceitos de trabalho cooperativo e uma metodologia de desenvolvimento de hiperdocumentos educacionais para permitir a construção de conteúdo educacional baseado na WEB. A utilização do XML permite uma padronização do material desenvolvido, bem como a certeza de que este material poderá ser utilizado em diferentes plataformas. 1. Introdução A utilização da informática, em especial da tecnologia hipermídia, na educação é incentivada pela característica desta de permitir ao aprendiz a exploração livre de páginas com informações representadas por diversas mídias e estruturadas através de ligações. Uma aplicação hipermídia hiperdocumento - fornece o material didático e proporciona uma forma de navegação através deste, com o controle da interação totalmente a cargo do aprendiz, permitindo que este tenha progresso de acordo com os seus interesses e objetivos (Pansanato, 1999). A elaboração de material didático, especialmente para a construção de hiperdocumentos educacionais para a Web, tem sido realizada de forma isolada e solitária. Quando muito, são seguidos determinados padrões de projeto gráfico estabelecidos para um conjunto de hiperdocumentos educacionais, porém cada hiperdocumento é criado em separado. Cada profissional age de forma autônoma, porém isolado de outros profissionais que poderiam participar de forma colaborativa da elaboração deste material.

2 Este artigo traz a descrição de um ambiente para a Web, o EducaXML, que tem entre seus objetivos permitir que diferentes profissionais, localizados distante geograficamente, possam produzir material didático para a Web de forma colaborativa, conciliando a contribuição da utilização da hipermídia nas atividades educacionais com o poder de divulgação e distribuição da Internet. Para tanto oferece um ambiente para modelagem conceitual colaborativa de hiperdocumentos educacionais seguindo o Educational Hyperdocuments Design Method EHDM (Pansanato, 1999) e a possibilidade de geração de hiperdocumentos XML extensible Markup Language (W3C, 2001). Nas seções a seguir serão explicados, de forma simplificada, o modelo EHDM, o padrão XML e as suas potencialidades. Por fim, será apresentada a ferramenta desenvolvida seguindo de algumas considerações sobre o contexto deste trabalho. 2. Educational Hyperdocuments Design Method O Educational Hyperdocuments Design Method (EHDM) foi desenvolvido buscando atender a necessidade de se estruturar hiperdocumentos educacionais. Este formato de hiperdocumento é diretamente vinculado à resolução de um problema específico e bastante estruturado (Thüring, 1995). A característica principal do EHDM é a utilização de primitivas de categorias de conhecimento e relacionamentos para modelar o domínio de conhecimento do hiperdocumento (Pansanato, 1999). O EHDM é composto por três fases distintas: modelagem conceitual hierárquica, projeto navegacional de contextos, e construção e teste. A ordem entre as fases não é rígida, pois cada fase fornece feedback para as fases anteriores (Pansanato, 1999). O ambiente desenvolvido tem enfoque direcionado à fase de modelagem conceitual, onde é modelado o domínio de conhecimento escolhido para o hiperdocumento. A fase de modelagem conceitual hierárquica consiste em estruturar o domínio de conhecimento, através da classificação de parte da teoria em categorias de conhecimento pré-definidas e do estabelecimento de relações entre estas partes. Nesta fase o domínio é dividido em três categorias de conhecimento: conceito, resultado e exemplo (Pansanato, 1999), explicados a seguir. A categoria conceito abrange as características, propriedades e/ou atributos de um determinado objeto. As descrições, definições, princípios e procedimentos podem ser considerados como conceitos. A figura 1 apresenta a primitiva gráfica para a categoria conceito. Figura 1. Primitivas gráficas e relacionamentos de ordem para a categoria conceito

3 A categoria resultado abrange as conseqüências lógicas obtidas a partir de conceitos do domínio e de outros resultados previamente estabelecidos. A categoria resultado inclui teoremas, deduções, conseqüências e soluções. A figura 2 apresenta a primitiva gráfica para a categoria resultado. Figura 2. Primitivas gráficas para a categoria resultado e seu relacionamento de ordem Os resultados podem ser estruturados através de uma relação de dedução, indicando que um resultado A deduz (ou deriva/causa) um resultado B (Pansanato, 1999). A categoria exemplo abrange as ilustrações e instanciações de conceitos e resultados. Os exemplos podem ser estruturados por relacionamentos que refletem uma ordem de complexidade. A figura 3 ilustra a primitiva gráfica para a categoria exemplo e para o relacionamento complexidade. Figura 3. Primitivas gráficas para a categoria exemplo e o relacionamento de complexidade Através destas primitivas gráficas e de outras formas de relacionamento além das apresentadas neste artigo, pode-se modelar um hiperdocumento educacional. O EducaXML aqui descrito é um ambiente para a construção de diagramas EHDM na fase de modelagem conceitual. A partir destes diagramas a ferramenta gera, automaticamente, hiperdocumentos XML, contendo o conteúdo modelado. 3. extensible Markup Language O padrão XML descreve uma linguagem de marcação que simplifica a linguagem SGML Standard Generalized Markup Language na qual é baseada (W3C, 2001). De forma geral, SGML, é uma linguagem para descrição da estrutura lógica de um documento utilizando-se de marcações (markup) (Herwijnen, 1994). O XML, da mesma forma, permite que se defina a estrutura lógica para diferentes documentos. Uma das características do padrão XML é que a estrutura do documento, seu conteúdo e sua forma de apresentação são independentes, sendo que cada um destes pode ser definido pelo usuário. Desta forma o mesmo oferece maior flexibilidade para desenvolver páginas e personalizá-las (W3C, 2001).

4 A estrutura de um documento XML é definida através de um DTD Document Type Definition. No DTD são declarados quais tipos de elementos podem existir no documento, que atributos cada um desses tipos de elementos pode ter, e como instâncias destes tipos de elementos podem ser relacionadas hierarquicamente. Um DTD é, genericamente, uma linguagem específica, que define uma classe de documentos de modo que várias instâncias de documentos podem compartilhar um DTD (Rutledge 93). A apresentação do conteúdo do documento pode ser definida utilizando o padrão XSL Extensible Style Language. Este padrão define uma série de regras que, aplicadas ao documento XML, resultam no conteúdo deste com o estilo de apresentação aplicado e organizado como o documento XSL especifica. Da mesma forma que cada instância da classe de documentos segue a mesma estrutura definida no DTD, o conteúdo de cada instância será apresentado conforme definido na especificação XSL. Assim, cada mudança na definição do XSL implica em mudanças na apresentação de todos os documentos XML que a utilizam. É possível ainda criar múltiplas representações da mesma informação a partir de vários documentos XSL diferentes aplicados a um único documento, reforçando assim a característica de dissociar estrutura, conteúdo e apresentação do padrão XML. Contendo apenas informações em forma de texto, os documentos XML são independentes de plataforma, assim uma ferramenta com potencialidade para trabalhar arquivos texto pode tanto ler quanto escrever documentos XML e apresentá-los em qualquer ambiente. 4. Ambiente para a Elaboração de Hiperdocumentos Educacionais para a Web usando XML EducaXML O EducaXML é um ambiente para construção de diagramas EHDM na fase de modelagem conceitual traduzindo-os em elementos de um documento XML que será apresentado como um hiperdocumento para a Web. Como explicado anteriormente, um documento XML segue uma estrutura definida em um DTD. A estrutura de documento proposta neste trabalho procura oferecer elementos suficientes para representar um diagrama EHDM bem como permitir que sejam inseridos textos explicativos para cada categoria de conhecimento presente no modelo. A interface do ambiente proposto é apresentada na figura 4 a seguir na qual se pode ver a fase de construção do diagrama.

5 Figura 4. Interface do ambiente proposto Através da figura pode-se observar a existência de um menu e uma barra de ferramentas contendo os componentes de construção do diagrama bem como atalhos para as operações básicas para abrir, salvar ou imprimir documentos. As primitivas gráficas são oferecidas para que o autor (ou os autores) possam modelar o conteúdo didático utilizando-se de conceitos, exemplos e resultados, estabelecendo as relações de ordem entre os mesmos. Também pode-se visualizar a geração do hiperdocumento em XML, que acontece simultaneamente com a construção do diagrama. A cada elemento gráfico inserido, a alteração correspondente é efetuada no documento XML permitindo, assim, uma consistência entre a modelagem gráfica e o hiperdocumento. O controle desta consistência é feito quando da inserção de elementos que correspondem às categorias de conhecimento (conceito, exemplo e resultado) bem como, e principalmente, quando do estabelecimento de relações entre essas categorias de conhecimento seguindo as prerrogativas da construção de diagramas EHDM. O hiperdocumento em XML é gerado de acordo com a estrutura definida em uma DTD específica criada para suportar os elementos do EHDM. Esta estrutura é apresentada na próxima seção. 5. DTD EHDM A estrutura de documento proposta neste trabalho objetiva oferecer elementos suficientes para representar um diagrama EHDM com o detalhamento de cada categoria de conhecimento presente no modelo e o estabelecimento das relações entre os mesmos. A estrutura, montada como uma definição de tipo de documento XML, é apresentada na figura 5 abaixo, que representa o conteúdo do arquivo DTD elaborado para hiperdocumentos educacionais segundo as categorias de conhecimento descritas no EHDM. <!ELEMENT EHDM (titulo, int, conceito+, exemplo*, resultado*, confin)> <!ELEMENT titulo (#PCDATA)> <!ELEMENT int (#PCDATA)> <!ELEMENT conceito (nome,texto*,rel*)> <!ELEMENT resultado (nome,texto*,rel*)> <!ELEMENT exemplo (nome,texto*,rel*)> <!ELEMENT nome (#PCDATA)> <!ELEMENT texto (#PCDATA)> <!ELEMENT rel desc,tipo,dest> <!ELEMENT desc #PCDATA> <!ELEMENT tipo #PCDATA> <!ELEMENT dest #PCDATA> Figura 5. DTD EHDM Nesta estrutura fica definido que o diagrama pode conter conceitos, exemplos ou resultados, ou seja, as três categorias de conhecimento que o modelo EHDM dispõe para

6 criação de diagramas, quantas vezes forem necessárias para modelar o conteúdo a ser trabalhado. O elemento EHDM representa o próprio diagrama, que pode conter um ou mais conceitos, zero ou mais exemplos e zero ou mais resultados que são as categorias de conhecimento a serem instanciadas de acordo com o domínio a ser modelado. Cada uma destas categorias de conhecimento define um elemento que contém um nome, zero ou mais textos e zero ou mais relacionamentos (rel). Os elementos nome e texto são compostos de seqüências de caracteres. Os relacionamentos (rel) são elementos compostos pelos elementos atômicos desc - referente a descrição do relacionamento (motivação, complexidade, precedência, dedução, necessidade ou utilização), tipo referente ao tipo de relacionamento sendo que para precedência podem ser preferenciais (PREF) ou necessárias (NEC), e destino referente ao elemento gráfico destino do relacionamento. Foram definidos mais três elementos que não aparecem no diagrama: int, oferecendo a possibilidade de inclusão de uma introdução ao domínio a ser modelado, confin, para considerações finais sobre este domínio e titulo, para dar um título ao documento. Figura 6. Modelagem EHDM de um Domínio de Conhecimento A Figura mostra a modelagem de parte do domínio VoleyBall onde o saque é um conceito. Este conceito é ilustrado pelos exemplos Viagem e Jornada (modalidades de saque no Voley). O exemplo Viagem motiva o resultado Ponto que é a meta do VoleyBall. O hiperdocumento gerado a partir deste diagrama contém, ainda, três elementos que não aparecem no gráfico. Estes elementos representam o título do hiperdocumento, uma introdução (ao domínio modelado) e considerações finais sobre o domínio. Um exemplo de documento XML que poderia ser gerado pelo EducaXML é apresentado a seguir na Figura 7.

7 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE EHDM SYSTEM "ehdm.dtd"> <EHDM> <titulo> O VoleyBall </titulo> <int> O VoleyBall é um esporte dinâmico baseado em alguns fundamentos básicos. São eles o saque, a defesa, o levantamento, o ataque e o bloqueio</int> <conceito> <nome>saque</nome> <texto>este é o fundamento que dá início a partida.</texto> <rel> <desc>exemplo </desc> <tipo> NEC </tipo> <dest>viagem</dest> </rel> <rel> <desc>exemplo</desc> <tipo> NEC </tipo> <dest>jornada nas Estrelas</dest> </rel> </conceito> <exemplo> <nome>saque Viagem</nome>... </EHDM> Figura 7. Documento XML obtido a partir da modelagem Segundo as regras apresentadas, um documento escrito em XML que siga a estrutura definida teria a apresentação como apresentado na Figura 8 a seguir, que apresenta o domínio de conhecimento modelado utilizando EHDM, que diz respeito ao domínio de conhecimento VoleyBall. Figura 8. Apresentação do documento XML gerado pelo EducaXML Tem-se assim um ambiente que disponibiliza ao usuário as ferramentas para estruturação do conteúdo de uma disciplina, por exemplo, e sua disponibilização na Web. Com a utilização de primitivas gráficas, esta ferramenta possibilita que usuários sem conhecimento de construção de páginas para a Web possam construir, facilmente, um site de conteúdo específico, corretamente estruturado, com toda a definição de seqüência de estudos, etc. Isto utilizando inclusive uma linguagem de intercâmbio de hiperdocumentos, o que garante o acesso ás informações em quaisquer plataformas ou ambientes de trabalho computacional.

8 6. Considerações Finais Uma vez observados os bons resultado da aplicação de tecnologias multimídia e hipermídia enfoque educacional, foram propostos métodos para a construção destes tipos documentos. Em especial, com o objetivo de direcionar e estruturar documentos hipermídia com conteúdo educacional, foi proposto o Educational Hyperdocuments Design Method EHDM. Este artigo traz uma proposta de automatização dos processos de criação e distribuição de documentos hipermídia seguindo o EHDM. Com a popularização da Internet esta distribuição se tornou ainda mais fácil, já que comporta basicamente informações em forma de hipertexto. Assim, facilitando a construção de hiperdocumentos educacionais através de um ambiente para modelagem EHDM, e aproveitando as potencialidades do padrão XML de hiperdocumentos estruturados, pode-se estar disponibilizando material didático coerente a um maior número de pessoas. 7. Referências Bibliográficas (Carvalho, 1998) Carvalho, M. R. HMBS/M: um método orientado a objetos para o projeto e o desenvolvimento de aplicações hipermídia. São Carlos. Dissertação (Mestrado) ICMC, USP, (Goldfarb, 1994) Goldfarb, Charles F. The SGML Handbook. Oxford: Clarendon, (Hewrwijnen, 1994) Hewrwijnen, Eric van. Practical SGML. 2. ed. Boston: Kluwer Academic Publishers, (Michener, 1978) Michener E. R. Understanding Understanding Mathematics. Cognitive Science, v. 2, n. 4, (Moreira, 1987) Moreira, M. A., Buchweitz, B. Mapas Conceituais: instrumentos didáticos, de avaliação e de análise de currículo. São Paulo: Moraes, (Pansanato, 1999a) Pansanato, L. T. E., Nunes, M. G. V. Autoria de Aplicações Hipermídia para Ensino. Revista Brasileira de Informática na Educação, 5, Florianópolis, (Pansanato, 1999b) Pansanato, L. T. E., Nunes, M. G. V. EHDM: Método para Projeto de Hiperdocumentos para o Ensino. In Proceedings of the V Simpósio Brasileiro de Sistemas Multimídia e Hipermídia, Goiânia, (Rutledge, 1993) Rutledge, Lloyd. A HyTime Engine for Hypermedia Document Presentation. Dissertação (Mestrado). Universidade de Massachusetts Lowell, (Thüring, 1995) Thüring, M., Hannemann, J., Haake, J. M. Hypermedia and Cognition: Designing for Comprehension. Communications of the ACM, v. 38, n. 8, p , (W3C 2000) Extensible Markup Language (XML) Version 1.0 (Second Edition). W3C Recommendation, October, 2000; (W3C 2000a) Extensible Stylesheet Language (XSL) Version 1.0. W3C Working Draft. Out. 2000;