Portal EduES 2.0: Uma Ferramenta para Apoiar a Gerência de Reutilização no Domínio de Educação em Engenharia de Software

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1 Portal EduES 2.0: Uma Ferramenta para Apoiar a Gerência de Reutilização no Domínio de Educação em Engenharia de Software Hudson Borges 1, Rafael do E. Santo 2,3, Rodrigo Santos 2 Heitor Costa 1, Cláudia Werner 2 1 Departamento de Ciência da Computação, Universidade Federal de Lavras 2 COPPE/UFRJ, Universidade Federal do Rio de Janeiro 3 Serviço Federal de Processamento de Dados, SERPRO {hborges}@sistemas.ufla.br, {res, rps, werner}@cos.ufrj.br, heitor@dcc.ufla.br Resumo. Com o crescimento de ambientes colaborativos para o desenvolvimento centrado em plataformas e na formação de ecossistemas de software, a reutilização se destaca como disciplina estratégica nos mais diversos domínios de aplicação. Dado que o processo de educação e treinamento em Engenharia de Software (ES) constitui um desafio real e possui grande demanda por pesquisa e desenvolvimento de soluções, este artigo apresenta o Portal EduES 2.0, uma ferramenta para apoiar processo de gerência de reutilização no domínio de educação em ES. Além disso, uma análise do Portal EduES 2.0 à luz do Modelo MPS mostra que a ferramenta implementa o processo Gerência de Reutilização (GRU), contribuindo como um exemplo prático para a comunidade MPS. 1. Introdução Com a emergência de sistemas de sistemas e de sistemas intensivos de software em uma indústria que trabalha integrada a grandes plataformas [Bosch, 2009], organizam-se os chamados ecossistemas de software (ECOSs) 1. Entender como manter uma plataforma viva, seja proprietária ou não, depende de compreender o processo de gerência e desenvolvimento de seus componentes, sejam estes arquiteturais ou de conteúdo, a fim de manter a sua comunidade viva e o seu modelo de negócio funcionando, dado que qualquer oscilação impacta a indústria e/ou ambientes colaborativos [Santos & Werner, 2011]. Dessa forma, processos de Reutilização de Software ganham foco nos diversos domínios de aplicação e em modelos de qualidade [Santos et al., 2010]. A fim de explorar a reutilização no domínio de educação em ES, o Projeto EduES [Santos et al., 2011] foi criado com o objetivo de pesquisar repositórios de componentes, especificamente objetos de aprendizagem (OAs) e relatos de experiência, o que resultou no desenvolvimento do Portal EduES. A versão 1.0 do portal consiste de um ambiente web para apoiar a pesquisa colaborativa interinstitucional e em larga escala para caracterizar a educação em ES no Brasil utilizando experimentação [Santo et al., 2009]. Resultados desta caracterização e levantamentos da literatura evidenciaram a necessidade de construir repositórios de soluções para melhorar a educação em ES [Lethbridge et al., 2007]. Mas 1 Um ECOS é um conjunto de atores funcionando como uma unidade que interage com um mercado distribuído entre software e serviços, juntamente com as relações entre estas entidades, frequentemente apoiadas por uma plataforma tecnológica ou por um mercado comum, e realizadas pela troca de informação, recursos e artefatos [Jansen et al., 2009 apud Santos & Werner, 2011]. 156

2 Portal EduES 2.0: Uma Ferramenta para Apoiar a Gerência de Reutilização no Domínio de Educação em Engenharia de Software a existência de um repositório por si não promove a reutilização. Um requisito para explorar seu potencial é a emergência de uma plataforma colaborativa apoiada por um processo de gerência de reutilização [Bosch, 2009]. Visando ampliar o escopo do Portal EduES de um ambiente de experimentação para um ambiente de reutilização, este artigo apresenta o Portal EduES 2.0, uma plataforma para apoiar processo de gerência de reutilização no domínio de educação em ES. Esta plataforma resulta da incorporação de um repositório à arquitetura do ambiente web, com uma base de dados de componentes (i.e., OAs e relatos de experiência) e de produtores e consumidores (professores e pesquisadores), e com mecanismos de armazenamento, publicação, busca e recuperação [Borges et al., 2011]. Apesar de essencialmente poder ser uma ferramenta estruturante para o domínio de educação de qualquer área do conhecimento, as pesquisas realizadas foram direcionadas pela área de ES. O artigo apresenta a seguinte estrutura: a Seção 2 contextualiza o Portal EduES e sua evolução; a Seção 3 resume a sua arquitetura e implementação; a Seção 4 discute a aderência do Portal EduES 2.0 ao processo GRU do Modelo MPS; a Seção 5 exibe exemplos; trabalhos relacionados são listados na Seção 6; e a Seção 7 conclui o artigo. 2. O Portal EduES e a sua Evolução para a Versão 2.0 O Portal EduES nasceu com o objetivo principal de oferecer estrutura de comunicação a educadores e pesquisadores, facilitando a colaboração, a coordenação e a cooperação (CSCW) rumo à organização de um corpo de conhecimento em educação em ES no Brasil [Santo et al., 2009]. Ou seja, o Portal EduES estava focado em operacionalizar duas etapas iniciais que visam caracterizar quais são os problemas, desafios, soluções existentes e peculiaridades do cenário nacional frente ao internacional, do processo de ensino e aprendizagem de uma área do conhecimento: revisão sistemática (pesquisadores caracterizam a educação em ES com base na literatura) e pesquisa de opinião (pesquisadores verificam este conhecimento na prática, com educadores). Para isso, foram implementados módulos que apoiam os envolvidos nas atividades realizadas (Figura 1): (i) Fórum; (ii) Chat; (iii) Mensagens; (iv) Listas de Discussão; (v) Grupos (Áreas de Pesquisa, com gerenciador de arquivos e versões); (vi) Estudos Experimentais; (vii) Gerenciador de Eventos de Educação em ES; e (viii) Gerenciador de Publicações. Novas características foram incorporadas ao Portal EduES a fim de transformá-lo em um repositório onde existe a oportunidade da publicar, classificar, testar, avaliar e reutilizar (i.e., compor e gerar) conteúdos educacionais relacionados aos resultados da caracterização apoiada pela versão 1.0, considerando a inexistência de infraestruturas para tal até então. Neste repositório, os conteúdos armazenados, isto é, os componentes, são distinguidos como OAs e relatos de experiência. Com foco na reutilização, os OAs representam entidades autocontidas e reusáveis que podem ser claramente utilizadas para aprendizagem, educação e treinamento [Teodoro et al.,2008], e os relatos consistem de trocas de experiências entre educadores e pesquisadores na forma de coleções de tópicos em páginas web (e.g., Wiki s) [Hiebert et al., 2002]. O formato de compartilhamento destas experiências permite que elas sejam sempre revisadas ou melhoradas, podendo ser ligadas a um OA. Neste sentido, torna-se ainda mais evidente a necessidade de um mecanismo que realize a gerência de reutilização desses componentes. 157

3 Partindo deste pressuposto, foram implementados módulos para que estes requisitos fossem satisfeitos: (i) cadastro de OAs: módulo responsável por gerir este processo desde a sua solicitação de aceitação à classificação, certificação, liberação, manutenção e eventual descontinuidade do OA enviado por pesquisadores; (ii) busca e recuperação de OAs: módulo responsável pela busca e recuperação de OAs dentro do repositório do Portal EduES 2.0; (iii) gerenciamento de OAs: módulo responsável por gerir OAs tanto por parte dos usuários (i.e., OAs cadastrados por pesquisadores e/ou adquiridos por educadores) como pelo sistema (administrador); e (iv) Wiki EduES: módulo responsável por gerir relatos de experiência, implementado por um componente externo agregado ao Portal EduES 2.0, chamado JAMWiki [JAMWiki, 2011]. 3. Arquitetura e Implementação do Portal EduES 2.0 A arquitetura do Portal EduES é mostrada na Figura 1 por um conjunto de componentes (versão 1.0) e por um diagrama (versão 2.0), onde: o componente Portal EduES 1.0 representa a estrutura original, o componente Wiki EduES é adaptação do componente JAMWiki para tratar o módulo de relatos de experiência e o componente Gerenciamento de OAs foi desenvolvido para que seja possível realizar os processos de gerência do ciclo de vida dos OAs, isto é, armazenamento, publicação, busca e recuperação. Figura 1. Módulos do Portal EduES 1.0 e Diagrama de Componentes do Portal EduES 2.0. O componente Gerenciamento de OAs, cujo diagrama de classes conceitual é mostrado na Figura 2, foi projetado para apoiar as atividades necessárias do repositório. A classe ObjetoDeAprendizagem representa o OA publicado. A classe ObjetoDeAprendizagemMetadados representa o modelo de metadados adotado para classificar o OA, baseado no padrão LOM [IEEE, 2002]. A classe ObjetoDeAprendizagemArquivo representa o arquivo que os usuários podem adquirir (i.e., componente em si). A classe ObjetoDeAprendizagemFormulario faz um phrase do arquivo xml enviado e representa o formulário que o usuário dará o feedback específico após o seu uso. ObjetoDeAprendizagemComentario e ObjetoDeAprendizagemDenuncia representam os comentários e denúncias feitos a um OA, respectivamente. Por fim, ObjetoDeAprendizagemDownloads armazena os dados das aquisições de cada usuário. Em termos de tecnologia, o Portal EduES é uma aplicação web desenvolvida na tecnologia JEE (Java Enterprise Edition) a partir do framework JBoss Seam [JBoss, 2011], que reúne algumas características 158

4 Portal EduES 2.0: Uma Ferramenta para Apoiar a Gerência de Reutilização no Domínio de Educação em Engenharia de Software que permitem a fácil integração de tecnologias para desenvolvimento das visões do usuário, da persistência dos dados e das regras de negócio, sendo assim considerados por muitos como um framework de desenvolvimento unificado, completo e sofisticado. O componente Wiki EduES foi desenvolvido tendo como base o componente JAMWiki [JAMWiki, 2011] que oferece funcionalidades ricas e extensíveis baseada em Wiki. O servidor de aplicações adotado é o JBoss AS [JBoss AS, 2011] e o banco de dados utilizado é o MySQL. Figura 2. Diagrama de classes do componente Gerenciamento de OAs. 4. Gerência de Reutilização no Portal EduES 2.0 Pelo enfoque dado pelos novos componentes que fazem parte do Portal EduES 2.0, uma análise da plataforma frente às orientações para implementação de um processo de reutilização demonstra que a sua concepção pode apoiar o Processo GRU do Modelo MPS [SOFTEX, 2011], cujo propósito é gerenciar o ciclo de vida de ativos reutilizáveis estabelecendo, para isso, cinco resultados esperados. Para verificar cada resultado, foram analisadas as características e comportamentos dos novos componentes do portal: GRU1: conforme discutido na Seção 2, o conceito de componente no escopo do Portal EduES 2.0 consiste de OAs e relatos de experiência no domínio de educação em ES. Partindo desta definição de componente, uma estratégia para o gerenciamento desses ativos e de recursos, artefatos e informações relacionados deve ser estabelecida. Os módulos herdados da versão 1.0 (Figura 1) permitem aos envolvidos (educadores e pesquisadores) se comunicarem e coordenarem a construção de um documento textual que represente essa estratégia, a ser arquivado e versionado em um Grupo (Seção 2) sumarizando os critérios que regem o ciclo de vida dos componentes. Este documento pode ser mantido de maneira integrada, e periodicamente revisto e atualizado por discussões e reuniões on line usando recursos do portal (módulos de fórum, listas de discussão e mensagens), ou registrando o histórico/contexto da alteração (quando efetuada), além do documento estar disponível de forma transparente no portal. 159

5 GRU2: com a incorporação do repositório, concretiza-se o estabelecimento e manutenção de um mecanismo de armazenamento e recuperação dos ativos reutilizáveis no Portal EduES 2.0, atendendo, assim, a este resultado esperado. GRU3: Uma vez definida a base de OAs e relatos de experiência, o Portal EduES 2.0 dá suporte às atividades e relações mantidas entre papéis produtores e consumidores, no caso, (i) pesquisadores publicando OAs e educadores os recuperando, e (ii) professores publicando relatos de experiência e pesquisadores os analisando e utilizando para desenvolver novos OAs. Desta forma, é mantido ao longo do tempo um mapa de reutilização no Portal EduES 2.0, ou seja, uma tabela que registra os contratos entre produtores e consumidores sobre o uso de OAs e de relatos de experiência. GRU4: Além do mapa de reutilização, a manutenção e controle do ciclo de vida das liberações de OAs e de relatos de experiência são realizados. Ou seja, os estados de um OA são registrados e ajustados de acordo com as informações armazenadas no Portal EduES 2.0, permitindo responder questões como quem?, quando?, por quê? e como?. Isso também se torna viável por meio dos valores dos atributos das categorias do modelo de metadados para classificação de componente, além dos relacionamentos entre os componentes, tais como requer, é parte de, é correção de, é evolução de, faz referência a e é baseado em [Borges et al., 2011]. GRU5: De posse do mapa de reutilização e considerando as manutenções periódicas dos componentes publicados no Portal EduES 2.0, o módulo de Mensagens da versão 1.0 (Figura 1) foi derivado para notificar os envolvidos sobre as atualizações do repositório na forma de mensagens encaminhadas ao particular. Por exemplo, caso um novo componente publicado tenha algum relacionamento com outro componente já adquirido no portal (GRU4), os consumidores (professores) deste recebem informações referentes a esta ligação entre os componentes (sobretudo no caso é correção de). Por outro lado, os produtores (pesquisadores) recebem informações sobre o estado do seu componente ao longo do ciclo de vida segundo manutenções periódicas baseadas nos critérios. 5. Exemplo de GRU no Portal EduES 2.0 Conforme discutido, o Portal EduES 2.0 apresenta um conjunto de módulos integrados que permite o gerenciamento de todo o ciclo de vida do componente educacional dentro do repositório. Do lado do produtor, o módulo de cadastro é ativado pela Solicitação de Cadastro de Novo OA, onde deve ser informado pelo pesquisador o nome do OA e uma descrição simples e objetiva (conceito do componente). Este passo é necessário para evitar que sejam enviados arquivos fora do escopo do repositório (GRU1). A seguir, o administrador aciona a opção Solicitações de Aceitação de OA, onde a solicitação passa pela aplicação dos critérios de aceitação realizada pelo administrador do portal. Caso a solicitação seja aceita, o terceiro passo, intitulado Cadastro do OA, é liberado ao pesquisador. É necessário que o pesquisador preencha um conjunto de atributos do OA agrupados por categorias, que correspondem à classificação provida pelo modelo de metadados adotado [IEEE, 2002] [Borges et al., 2011]. Além disso, o pesquisador deve enviar o arquivo compactado contendo o OA e um manual de utilização, e ainda um arquivo no formato XML correspondente ao formulário com informações específicas de feedback que os consumidores deste OA devem responder. Assim, o último passo é definido como Solicitação de Classificação e Certificação do OA e é realizado pelo administrador pela aplicação dos critérios de certificação e de classificação, visando verificar a 160

6 Portal EduES 2.0: Uma Ferramenta para Apoiar a Gerência de Reutilização no Domínio de Educação em Engenharia de Software sua conformidade com a solicitação realizada. Quando todos os campos estiverem preenchidos e os arquivos enviados corretamente, este será liberado (Figura 3) e disponibilizado para acesso a todos os usuários no portal (GRU2), notificando os interessados quando for o caso (GRU4 e GRU5). Figura 3. Tela Meus OAs, na perspectiva do produtor (pesquisador). Por sua vez, do lado do consumidor, o módulo de busca e recuperação (GRU2) é dividido em dois submódulos: busca simples e busca avançada. A busca simples é feita pela combinação de três campos, título, palavras-chave e área de conhecimento (SWEBoK), sendo retornado ao usuário o resultado da combinação direta dos campos e também resultados relacionados a cada campo separadamente, em duas abas. Na busca avançada, a consulta é realizada através do preenchimento de campos relativos aos atributos das categorias do modelo de metadados (Figura 4). O resultado também é retornado das duas formas como na busca simples. Partindo destes resultados, é possível que o usuário analise os dados dos OAs e adquira aquele de interesse, criando uma instância no mapa de reutilização (GRU3), além de poder adaptá-lo ou integrá-lo de acordo com a licença que rege o OA e, mais tarde, avaliá-lo qualitativamente e preencher o formulário de feedback específico requerido pelo pesquisador. Do lado do administrador, o módulo de gerenciamento de OAs está dividido em três submódulos que são: gerência de OAs cadastrados, gerência de OAs adquiridos, gerência geral de OAs e gerência administrativa de OAs. O módulo gerência de OAs cadastrados gerencia todos os OAs enviados por determinado pesquisador, permitindo visualizar suas informações, e.g., situação (liberado, pendente, bloqueado, excluído ou descontinuado), número de consumidores, total de consumidores que forneceram feedback específico e dados agregados destes e, ainda, ações como editar dados do OA, descontinuar o OA etc. O módulo gerência de OAs adquiridos gerencia aquisições e feedback específico realizados por todos os consumidores, onde é possível realizar um levantamento de todos os professores que utilizaram um determinado OA, assim como seus perfis. O módulo gerência geral de OAs gere as atividades de interação dos envolvidos com os OAs, como avaliações (comentários e graus), rastreabilidade de OAs e denúncia de irregularidades em OAs. Por fim, o modulo gerência administrativa de OAs é exclusiva de uso do administrador visando analisar denúncias de irregularidades, bloquear OAs que estejam irregulares e descontinuar OAs de qualquer pesquisador. Para o compartilhamento de experiências entre os membros do portal, foi anexada a Wiki EduES à estrutura original do portal. O acesso é possível somente a usuários cadastrados no portal, sendo possível criar, comentar, revisar ou até melhorar qualquer experiência já adicionada. Na Figura 5, é apresentada 161

7 a situação onde um usuário criou a página ProblemasSolucoesDesafiosNoEnsinoReutilizacaoSoftware onde pretende-se discutir problemas, soluções e desafios no ensino de Reutilização de Software. A partir deste simples comentário, é possível que uma série de discussões sejam geradas, fazendo com que novos estudos sejam instanciados e que este simples comentário seja revisado e melhorado por outros usuários. Figura 4. Tela Busca Avançada, na perspectiva do consumidor (professor). Figura 5. Wiki EduES. 162

8 Portal EduES 2.0: Uma Ferramenta para Apoiar a Gerência de Reutilização no Domínio de Educação em Engenharia de Software 6. Trabalhos Relacionados O projeto CESTA teve origem na UFRGS com propósito de organizar todo conteúdo educacional, geralmente OAs, gerados pelos cursos oferecidos [Tarouco et al., 2003]. O projeto OE 3 (Objetos Educacionais para Engenharia de Estruturas) visa servir de repositório de OAs com foco em engenharia de estruturas [Sheer & Gama, 2004]. Apesar de positivas, as iniciativas falharam ao oferecer um mecanismo que permita ao pesquisador (ou quem publicou o OA) ter um feedback adequado de seus consumidores. Além disso, não oferecem um canal para compartilhamento das experiências no uso destes materiais. O Portal EduES 2.0 procura sanar estes problemas através da possibilidade de criação de um formulário de feedback personalizado de cada OA e uma Wiki para que os pesquisadores e educadores possam compartilhar experiências obtidas tanto no processo de desenvolvimento quanto de uso dos OAs. 7. Conclusão Este artigo apresentou o Portal EduES 2.0, uma ferramenta para apoiar a gerência de reutilização no domínio de educação em ES. Conforme a análise do Portal EduES 2.0 realizada à luz do Modelo MPS, foi mostrado que a ferramenta implementa o processo GRU, contribuindo como um caso prático para a comunidade MPS e estendendo as pesquisas da biblioteca Brechó [Santos et al., 2011], que foca em componentes e serviços de software, para o domínio de educação em ES. Com a incorporação de um repositório, esta ferramenta se transforma em uma plataforma para realização de estudos de caracterização de uma área, evoluída para apoiar a organização de um corpo de conhecimento em educação em ES. Isso permite que professores e pesquisadores apliquem reutilização em pesquisas educacionais baseadas em OA e relato de experiência. O portal encontra-se em ufrj.br/portaledues. Como trabalhos futuros, pretende-se executar um estudo de usabilidade junto a professores e pesquisadores simulando atividades que exploram GRU, além de explorar o processo Gerência de Recursos Humanos (GRH), considerando a Gestão de Conhecimento. Agradecimentos Os autores agradece m ao CNPq/FAPERJ pelo apoio financeiro. Referências Borges, H.S. et al. (2011) Gerenciamento de Objetos de Aprendizagem para o Ensino de Engenharia de Software no Portal EduES Brasil. In: IV FEES, II CBSoft, São Paulo. Bosch, J. (2009) From Software Product Lines to Software Ecosystem. In: Proceedings of 13th SPLC, San Francisco, pp Hiebert, J., Gallimore, R., Stigler, J.W. (2002) A Knowledge Base for the Teaching Profession: What Would It Look Like and How Can We Get One?. Educational Research 31(5):

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