FERRAMENTA PARA CONVERSÃO DE MAPAS CONCEITUAIS EM LEARNING OBJECTS NO PADRÃO SCORM

FERRAMENTA PARA CONVERSÃO DE MAPAS CONCEITUAIS EM LEARNING OBJECTS NO PADRÃO SCORM Lúcio Gonçalves luciogoncalves@gmail.com Anderson Ricardo Yanzer Cabral yanzer@guaiba.ulbra.tche.br Universidade Luterana do Brasil (ULBRA) Curso de Sistemas de Informação Câmpus Guaíba BR 116 KM 299 N 5724, CEP 92500-000 Guaíba RS 1 INTRODUÇÃO Este artigo apresenta o funcionamento de um protótipo computacional que realiza a conversão de Mapas Conceituais (MCs) no padrão XTM em Learning Objects (Objetos de Aprendizagem) no padrão SCORM. Neste trabalho utilizou-se a ferramenta para autoria de Mapas Conceituais chamada CMapTools que exporta seus mapas em XTM, que é um formato de XML específico para Mapas Concetuais. O objetivo desta conversão é possibilitar que autores de cursos à distância (EAD) possam elaborar seus cursos em Mapas Conceituais e depois utilizá-los em plataformas de EAD que importem cursos no formato SCORM. 2 REFERENCIAL TEÓRICO Para subsidiar o entendimento do processo de conversão serão resumidamente apresentados conceitos que visam permitir uma melhor compreensão das ferramentas, metodologias e tecnologias utilizadas neste trabalho. MAPAS CONCEITUAIS Os Mapas Conceituais (MCs) são representações gráficas semelhantes a diagramas, que indicam relações entre conceitos ligados por palavras. Representam uma estrutura que vai desde os conceitos mais abrangentes até os menos inclusivos. São utilizados para auxiliar a ordenação e a seqüenciação hierarquizada dos conteúdos de ensino, de forma a oferecer estímulos adequados ao aluno (Ferreira, 2000) (Amoretti, 2001). Segundo Novak (Ausubel,

1980), os MCs permitem ao projetista (instrutor/professor) organizar o conhecimento observando os pré-requisitos, necessidades e objetivos dos alunos. CMAPTOOLS O software CmapTools 1 permite a criação, edição e formatação de mapas conceituais. Através do CmapTools é possível organizar e representar os diversos tipos de mapas com as suas respectivas ramificações (contendo os conceitos). Com a utilização deste software teremos como benefício o princípio do compartilhamento, visto que após a criação dos mapas eles podem ser armazenados em um repositório acessível pela Internet através da interface do CmapTools, de acordo com os níveis de acesso disponibilizados pelo autor do conteúdo. É possível elaborar conteúdos para ensino usando como ferramenta de autoria o CmapTools, e utilizar o arquivo de exportação XML no padrão XTM 1.0 para representar todo conteúdo criado. LEARNING OBJECTS (OBJETOS DE APRENDIZAGEM) Para o Institute of Eletrical and Eletronics Engineers 2 (IEEE), responsável pela definição dos mais diversos padrões utilizado pela indústria eletroeletrônica mundial, um Objeto de Aprendizagem é definido como uma entidade, digital ou não-digital, que pode ser usada, reusada ou referenciada durante o ensino com suporte tecnológico. Exemplos de formas de ensino com suporte tecnológico incluem sistemas de treinamento baseados no computador, ambientes de aprendizagem interativa, sistemas instrucionais auxiliados por computador, sistemas de ensino a distância e ambientes de aprendizagem colaborativa, entre outros. Exemplos de Objetos de Aprendizagem incluem conteúdo multimídia, conteúdos instrucionais, objetivos de ensino, software instrucional e software em geral e pessoas, organizações ou eventos referenciados durante um ensino com suporte tecnológico. Esta definição, muito citada na literatura sobre o assunto, é de pouco uso prático e, provavelmente, foi feita para não limitar o desenvolvimento do mercado de e-learning. Sua generalização permite que qualquer material seja considerado um Objeto de Aprendizagem, bastando que este seja utilizado em algum processo de ensino com base tecnológica (Hana 2003) (Fabre, 2005). SCORM 1 http://cmap.ihmc.us 2 http://www.ieee.org

O modelo SCORM (Sharable Content Object Reference Model) proposto pela ADL 3, segundo (Hana, 2003) é um modelo de objeto de aprendizagem, que oferece uma metodologia completa para a estruturação de cursos dentro dos conceitos derivados da Orientação a Objetos. Por ser a primeira e mais utilizada das especificações internacionais, acabou se tornando um padrão no mercado. O SCORM é um modelo de conteúdo para aprendizagem unificado baseado em WEB proposto pela ADL. Define uma padronização para ambientes de execução de Ensino a Distância baseados na WEB, com o objetivo de facilitar a movimentação entre sistemas de gerenciamento de aprendizado, os LMS (Learning Management Systems). Integra as especificações de diversas empresas e organizações, como: IMS 4, AICC 5, IEEE (LSTC), ARIADNE 6 (SCORM, 2005). 3 PROCESSO DE CONVERSÃO Esta seção irá apresentar detalhadamente o processo de conversão dos MCs elaborados no CMaptools e exportados no formato do arquivo XTM 1.0 para o formato SCORM. As etapas do algoritimo que interpreta e converte um Mapa Conceitual do CmapTools em Conteúdo SCORM são basicamente quatro: 1- identificar no XTM 1.0 os conceitos, os conteúdos anexados aos conceitos e os links de ligação(associações); 2- armazenar em classes de dados as informações obtidas na leitura do arquivo XTM; 3- montar a estrutura do mapa conceitual em uma estrutura de árvore baseada na estrutura proposta pelos links do mapa conceitual; 4- escrever o arquivo imanifest.xml do SCORM a partir da estrutura de árvore montada no item 3, levando em consideração todos os requisitos obrigatórios para o padrão SCORM e adicionando os arquivos de controle XML necessários pela especificação e os arquivos de conteúdo que foram anexados ao mapa conceitual inicial. 3 http:///www.adl.net 4 http://www.imsproject.org/ 5 http://www.aicc.org/ 6 http://www.ariadne.ac.uk/

O primeiro passo para converter o arquivo XTM 1.0 do CmapTools em um arquivo imanifest.xml do SCORM é interpretar o XML (XTM 1.0). O CmapTools cria em seu arquivo as Tags <topicmap id=> que identifica o nome do mapa conceitual, <topic id=> que identificam os conceitos e links e o <associantion id = > que refere-se as associações dos conceitos e frases de ligação. O algoritmo primeiramente localiza o arquivo a ser lido e o valida. Ao passar pelo teste de assinatura do arquivo as Tags acima são todas lidas e inseridas em classes de dados para armazenar os itens identificados no arquivo. Figura 1 Exemplo de Mapa Conceitual Tomando-se como exemplo o mapa da figura 1, identificamos no arquivo os componentes necessários para a montagem de um mapa conceitual que são: CONCEITOS Todos os conceitos deverão ser identificados pela presença da linha xlink:href=http://cmap.coginst.uwf.edu/#concept inserida na tag topic id que consta com um identificador numérico único, como no exemplo abaixo. <topic id="1125960844899_148350043_280"> <subjectindicatorref xlink:type="simple" xlink:href="http://cmap.coginst.uwf.edu/#concept" <basenamestring>- <![CDATA[ conceitos de orientacao a objetos ]]> <occurrence> <resourceref xlink:type="simple" xlink:href="file:/./aula OO/item1.htm" /> </occurrence> </topic>

Para armazenar essas informações foi criada uma classe de dados que armazena o identificador único do conceito, o nome, os recursos associados (caminho para o arquivo anexado ao conceito) e um campo boolean que identifica se o conceito é do tipo topo ou não. Public Class Conceito Private _ID As String Private _Nome As String Private _Recursos As ArrayList Private _Topo As Boolean FRASES DE LINK As frases de link (associações) são identificadas pela presença da linha xlink:href=http://cmap.coginst.uwf.edu/#linkingphrase inserida na Tag topic id que consta com um identificador numérico único. <topic id="1125960844909_1279085567_283"> <subjectindicatorrefxlink:type="simple"link:href="http://cmap.coginst.uwf.edu/#linkingphrase"/> <![CDATA[ utiliza ]]> Para armazenar essas informações foi criada a classe: Public Class LinkPhrase Private _ID As String Private _Nome As String ASSOCIAÇÕES Para que as frases de link tenham uma ordenação e sentido existem as ASSOCIAÇÕES que são identificadas pela tag <association id="assoc_1125961146442_260606787_605"> e que possuem basicamente as informações de qual conceito se origina e qual conceito é o destino da associação, definindo assim a direção da seta da frase de associação. <association id="assoc_1125961146442_260606787_605"> <instanceof> <topicref xlink:type="simple" xlink:href="#1125961146442_260606787_605" /> </instanceof> <member> <rolespec> <subjectindicatorref xlink:type="simple" xlink:href="http://cmap.coginst.uwf.edu/#incoming" /> </rolespec> <topicref xlink:type="simple" xlink:href="#1125961032519_601979933_445" /> </member> <member> <rolespec> <subjectindicatorref xlink:type="simple" xlink:href="http://cmap.coginst.uwf.edu/#outgoing" /> </rolespec> <topicref xlink:type="simple" xlink:href="#1125961102659_1893355911_585" /> </member> </association> Para armazenar as informações da associação foi criada a classe de dados que armazena o identificador único, referencia o ID da frase de ligação armazenada na classe

LinkPhrase e classe member que referencia os ID dos conceitos e se a associação é incoming ou outcoming. Public Class Association Private _ID As String Private _LinkRef As LinkPhrase Private _members As ArrayList Public Class Member Private _conceito As conceito Private _Sentido As ESentido Com as informações armazenadas nas classes citadas é possível identificar os conceitos topos ou o conceito topo. Isto é necessário porque a partir de um ou mais topos definiremos quantas estruturas de árvores serão montadas no painel da aplicação. Neste exemplo apenas um conceito topo existe. E a forma como foi identificado se o conceito é topo é muito simples, bastando encontrar um conceito que não possua associação do tipo outcoming. Deve ser destacado que incoming refere-se a uma seta partindo de um conceito em direção a frase de ligação. E outcoming refere-se a uma seta partindo da frase de ligação em direção a um conceito. No arquivo XLM/XTM sempre será identificado esta relação e para que esta informação esteja correta é necessário que as setas no mapa conceitual estejam ativadas. Para que o autor certifique-se de estar fazendo as ligações nas direções corretas. Com isso as etapas 1 e 2 já foram cumpridas e já possuímos todos conceitos, frases de ligação e associações identificadas e armazenadas, então é possível partir para a terceira etapa que é a montagem do mapa conceitual em uma ou mais estruturas de árvores. A etapa em que se monta a árvore é realizada com o objetivo de estruturar o mapa conceitual apresentado de uma forma aparentemente sem ordem em uma estrutura organizada sequencialmente e adicionando ainda uma ordenação numérica pré-determinada. Portanto, é necessário primeiramente identificarmos qual, ou quais, conceitos são marcados como topo. Se existir mais de um conceito topo, serão criadas as árvores relativas a cada conceito topo. Neste exemplo somente uma árvore foi criada devido a existência de apenas um conceito topo. If _conceito.topo = True Then No = New TreeNode No.Text = dtaxonomia & " - " & _conceito.nome No.Tag = "C_" & _conceito.id

Figura 2 Exemplo de Conceito Na figura 2 foi identificado o conceito Programação Orientada a Objetos com a propriedade topo = true. Portanto, ele será adicionado a nova árvore. Note que a taxonomia associada ao conceito inicia com o número 1. Em seguida é necessário verificar se para o conceito adicionado existem recursos associados (arquivo) e adicioná-lo na árvore. Logo após esse passo verificam-se nas associações que referenciam o conceito topo e considera-se nó filho cada conceito associado ao conceito topo diretamente. No exemplo da figura 3 verifica-se a identificação do conceito Linguagens de Programação OO como Pai e o conceito Java como filho somente verificando os sentidos de setas na classe de dados associations.

Figura 3 Mapa Conceitual com conceitos Pai e Filho identificados A Classe de Dados associations possui informações que determinam como os conceitos estão ordenados sequencialmente e devido a isso é a classe mais importante na montagem da estrutura da árvore, pois baseado nestas associações são adicionados os conceitos um a um na árvore. Na figura 4 é exibida a classe associations com a Frase de ligação podem ser que associa o conceito linguagens de programação de OO e o conceito java, orientando-se pelo sentido da seta em relação a frase. Neste caso podemos ler assim: FRASE DE LIGAÇÃO: podem ser CONCEITOS: linguagem de programação de OO Java SENTIDO: Incoming SENTIDO:Outgoing Como o sentido é sempre em relação à frase de ligação, então pode-se concluir que o conceito linguagem de programacao de OO está chegando (Incoming) na frase podem ser e saindo (Outgoing) em direção ao conceito java.

Figura 4 Classe associations Identificando os filhos, então insere-se o nó filho na árvore representando mais um nível e a numeração acrescida de um algarismo após um ponto: 1.1. Verifica-se também a existência de recursos associados aos conceitos filhos e procede-se a inserção dos recursos na árvore e assim consecutivamente para todos nós filhos encontrados para o nó topo. Segue-se esse procedimento e repete-se a verificação da existência de nós filhos a cada nó inserido na árvore até o final das associações. Caso existam associações entre os nós filho e haja a possibilidade de um loop infinito usa-se um procedimento que a cada nó inserido verifica se o conceito já foi inserido na árvore e não permite que sejam inseridos seus nós filhos na mesma árvore. Somente é permitido que um nó filho seja inserido mais de uma vez quando estão em seqüências numéricas distintas causando a repetição do conceito. Com estes procedimentos o resultado é a montagem das associações entre conceitos exatamente com representado no mapa conceitual original como demonstra a figura 5.

Figura 5 Estrutura em árvore do mapa conceitual Com a estrutura da árvore montada encerra-se a terceira etapa tornando possível partir para a quarta etapa que irá gerar um arquivo chamado imanifest.xml, agregará os recursos (arquivos inseridos no mapa conceitual) e os arquivos de controle exigidos pelo SCORM. Para escrever o arquivo foi usada uma função myxmltextwriter, que auxilia a escrita em XML. Primeiramente é escrito o cabeçalho fixo na tag <manifest>: myxmltextwriter.writestartattribute("identifier", "") myxmltextwriter.writestring("aulaoo") myxmltextwriter.writeendattribute() myxmltextwriter.writeattributestring("version", "1.3") myxmltextwriter.writeattributestring("xmlns", "http://www.imsglobal.org/xsd/imscp_v1p1") myxmltextwriter.writeattributestring("xmlns:adlcp", "http://www.adlnet.org/xsd/adlcp_v1p3") myxmltextwriter.writeattributestring("xmlns:adlseq", "http://www.adlnet.org/xsd/adlseq_v1p3") myxmltextwriter.writeattributestring("xmlns:imsss", "http://www.imsglobal.org/xsd/imsss") myxmltextwriter.writeattributestring("xmlns:xsi", "http://www.w3.org/2001/xmlschemainstance") myxmltextwriter.writeattributestring("xsi:schemalocation", "http://www.imsglobal.org/xsd/imscp_v1p1 imscp_v1p1.xsd http://www.imsglobal.org/xsd/imscp_v1p1 imscp_v1p1.xsd http://www.adlnet.org/xsd/adlcp_v1p3 adlcp_v1p3.xsd http://www.adlnet.org/xsd/adlseq_v1p3 adlseq_v1p3.xsd http://www.imsglobal.org/xsd/imsss imsss_v1p0.xsd") Neste cabeçalho está a assinatura do arquivo para validação do formato imanifest.xml e os arquivos de controle que são inseridos no pacote. O arquivo também é composto por mais três tags <metadata>, <organizations> e <resources>. Este é considerado o momento mais importante da conversão, pois envolve a correta representação estrutural do mapa conceitual em um ambiente SCORM. A lógica da conversão considera que a cada árvore gera-se uma tag <organizations>. Caso houvesse mais de um nó topo no mapa conceitual haveria mais de uma árvore e por conseqüência mais de uma tag <organizations>. As atividades representadas em uma Organização de Conteúdos

podem consistir de outras atividades (sub-atividades) que também podem consistir de outras atividades, e assim consecutivamente. Não há limite para o número de níveis dos aninhamentos para atividades. Dentro da tag <organizations > é onde se escreve a estrutura organizacional a ser apresentada no ambiente SCORM e é representada por sintaxe XML descrita na especificação do SCORM, conforme exemplo abaixo: Para escrever a estrutura do mapa conceitual convertendo-o para o padrão SCORM é feito a leitura de cada nó da árvore obedecendo os níveis hierárquicos dos nós como no exemplo acima. O mais importante nesse momento é considerar a especificação do SCORM e abrir e fechar os itens de acordo com a hierarquia da árvore. Aninhando-se os nós filhos no item do nó pai antes de fechar o item do nó pai. Com este procedimento garante-se que a estrutura do mapa será corretamente exibida no ambiente SCORM. No exemplo a abaixo pode-se observar o conceito 1- Programação orientada a objetos com três itens aninhados, um corresponde ao recurso (arquivo) anexado a ele e os outros dois itens correspondem aos conceitos associados a ele originalmente no mapa conceitual e que são considerados na árvore nós filhos do conceito topo.

Se expandirmos os itens aninhados <item identifier="no_2"> e <item identifier="no_14"> veremos que existem outros itens aninhados correspondendo ao recurso associado ao item e aos conceitos associados como no exemplo abaixo. E por fim, a última tag necessária no arquivo é <resources>, que tem por objetivo listar e mostrar o caminho para os arquivos anexados aos conceitos e que agora serão considerados recursos a serem lançados pelo ambiente de EAD quando o aluno acessar algum item da tag <organizations>, como demonstrado no exemplo abaixo:

Para editar este arquivo usamos a informação armazenada na classe de dados conceito que informa o caminho ou localização do arquivo. O arquivo deve estar no local correto para que o programa de conversão possa juntar ele ao pacote de conteúdo. Figura 6 Exemplo de Conceito 4 CONCLUSÃO Através deste trabalho podemos então demonstrar que esta conversão de arquivos, partindo de Mapas Conceituais para Objetos de Aprendizagem, é uma missão de interpretação de sintaxes diferentes, mas que podem representar estruturas semelhantes. E este foi o objetivo alcançado neste trabalho de conversão, que foi provar que uma estrutura desenvolvida em um mapa conceitual pudesse ser exibida em um conteúdo em ambientes de EAD no padrão SCORM. É fato que existem restrições e cuidados a serem tomados na criação do Mapa Conceitual para que este possa ser exporta e posteriormente aproveitado como Objeto de Aprendizagem. Este trabalho está inserido em um projeto de pesquisa desenvolvido na Ulbra Guaíba, onde se esta desenvolvendo uma metodologia que prevê uma adequada concepção para elaboração de mapas conceituais no CMapTools para que estes possam ser exportados em XTM e depois apresentados em objetos de aprendizagem no padrão SCORM. Com o uso de uma ferramenta como a apresentada neste artigo, um autor de cursos a distância obteria muitas facilidades para elaborar, organizar e distribuir os conteúdos de seus cursos em plataformas de gerenciamento de cursos a distância que utilizem o padrão SCORM, pois os mapas conceituais são uma excelente técnica do ponto de vista metodológico e pedagógico para organização e estruturação de cursos. Sendo assim, o autor criaria seus cursos/conteúdos em mapas conceituais e depois poderia exportá-los diretamente para ambientes de EAD.

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMORETTI, Maria Suzana Marc. Protótipos e esteriótipos: aprendizagem de conceitos. Mapas Conceituais: uma experiência em Educação a Distância. Revista Informática na Educação. Teoria e Prática. V.4 n.2, Dezembro ERNANI, Terra, NETO, José De Nicola. 1001 dúvidas de português. 7. ed. São Paulo: Saraiva, 1999. 264p. HANA, Jaime Kenji; SILVA, Jaime Balbino G. da. 43- Objetos de Aprendizagem (Learning Objects). BoletimEAD Unicamp / Centro de Computação/ Equipe EAD, 2003. AUSUBEL, David; HANESIAN, Helen; NOVAK, Joseph. Psicologia Educacional. Editora Interamericana. New York, 1980 FERREIRA, Luis de França. Mapas Conceituais. Acessado em Maio de 2005. On-line. Disponível na Internet em: http://penta.ufrgs.br/~luis/ativ2/mapas2.html. FABRE, Marie-Cristine Julie Mascarenhas; DUTRA, Renato Luis de Souza. Curso de Extensão: Projeto e Reuso de Objetos de Aprendizagem. CINTED/UFRGS. SCORM (Sharable Content Object Reference Model) On-line. Capturado em 20 de março de 2005. Disponível na Internet em: http://www.cinted.ufrgs.br/files/tutoriais/scorm/scorm.htm.