Biblioteca para desenvolvimento de aplicações OBAA em Java

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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
ANEXO ZE – Biblioteca para desenvolvimento de aplicações OBAA em Java
Biblioteca para desenvolvimento de aplicações
OBAA em Java
Versão 2.1-SNAPSHOT
Título do projeto: Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente
para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
Sigla do Projeto: OBAA-MILOS
Referência: 2336/09
Número: 01.10.0299.00
Executores: UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UNISINOS- Universidade do Vale do Rio dos Sinos
Coordenador Geral: Rosa Vicari
Coordenador (UNISINOS): João Carlos Gluz
Proponente: FAURGS – Fundação de Apoio a UFRGS
Data: 12 de abril de 2014
Autores: Luiz Henrique Longhi Rossi e Marcos Nunes
Projeto Infraestrutura OBAA-MILOS
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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
1. Introdução
5
1.1. Objetivo
5
1.2. Escopo
5
1.3. Estrutura do Documento
5
2. Biblioteca OBAA para Java
7
2.1. Dependências da biblioteca
7
2.2. Aplicação no projeto FEB
8
2.3 Aplicação no Repositório Cognix
8
2.3.1 Conteúdo dos Objetos de Aprendizagem
9
2.3.2 Apresentação no tablet educacional
10
2.4. Concretização dos metadados
12
2.5. Notas da última release
15
3. Condições de Uso
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Período (mm/aa até mm/aa)
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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
LISTAS DE ABREVIATURAS
API
DCMI
FEB
FIPA
IA
IDE
IEEE
IEEE-LOM
IEEE-LTSC
ILO
JADE
JAR
JASON
LOM
MAS
MILOS
MPEG
MPEG-7
NS
OA
OAI-PMH
OBAA
POM
RNP
SE-FEB
SMA
SQL
XML
XSD
JSON
LGPL
Applications Programmers Interface
Dublin Core Metadata Initiative
Federação Educa Brasil
Foundation for Intelligent Physical Agents
Inteligência Artificial
Integrated Developer Environment
Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEEE Learning Object Metadata
IEEELearning Technology Standard Comitee
Intelligent Learning Objects
Plataforma de Agentes que suporta o padrão FIPA
Java Archive
Ambiente de Desenvolvimento de SMA para a linguagem AgentSpeak(L)
Learning Object Metadata
Multiagent System
Multiagent Infrastructure for Learning Object Support
Moving Picture Experts Group
MPEG Multimedia Content Description Interface standards
Name Space
Objetos de Aprendizagem
Open Archives Initiative - Protocol for Metadata Harvesting
Objetos de aprendizagem Baseados em Agentes Artificiais
Project Object Model
Rede Nacional de ensino e Pesquisa
Serviço Experimental Federação Educa Brasil
Sistema Multiagente
Structured Query Language
Extensible Markup Language
XML Schema Definition
JavaScript Object Notation
Lesser General Public License
Projeto Infraestrutura OBAA-MILOS
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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
1. Introdução
Concordando com o objetivo geral do projeto Infraestrutura OBAA-MILOS, que é de criar
as bases tecnológicas para a adoção da proposta de metadados, foi desenvolvido uma
biblioteca para uso do OBAA em Java e XML.
A biblioteca foi desenvolvida com o intuito de facilitar que aplicações desenvolvidas na
linguagem Java adotem o padrão OBAA, isso é de suma importância para difundir o
padrão. Por não ser um padrão pequeno, sem o aporte de ferramentas como essa fica bem
dificultada a adoção do OBAA em diversas ferramentas pelo tempo de desenvolvimento
que é adicionado quando se tem que implementar o padrão inteiro.
A linguagem Java foi escolhida por ser uma linguagem portável, assim como o padrão,
para diversos dispositivos1. Além disso, é uma linguagem extremamente difundida, bem
documentada, com muitos recursos de bibliotecas, inclusive para sistemas multiagente2.
Foi desenvolvida também, uma interface XML para a biblioteca, pode-se então importar e
exportar XML para a concretização dos metadados em Java.
Além disso, a biblioteca contempla traduções de metadados entre inglês, português e os
valores canônicos do padrão, sem a necessidade do desenvolvedor que usar essa biblioteca
fazer suas próprias traduções.
Na última versão a biblioteca traz outra opção de interface para os dados, conversão no
formato JSON (JavaScript Object Notation), com isso, é muito facilitada a interface para
uso com a web, como em HTML ou JSP.
1.1. Objetivo
Este anexo tem como propósito descrever em linhas gerais como a biblioteca OBAA/Java
foi desenvolvida e como é feito o seu uso.
1.2. Escopo
A biblioteca Java é essencial para a popularização do padrão entre os desenvolvedores de
software.
1.3. Estrutura do Documento
O relatório está organizado da seguinte forma:
1
2
http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/vm/index.html
http://jade.tilab.com/
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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
•
O capítulo 1 apresenta a introdução deste relatório;
•
O capítulo 2 apresenta como foi desenvolvida a biblioteca Java, sua interface XML
e seu uso;
•
O capítulo 3 apresenta as condições de uso da biblioteca.
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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
2. Biblioteca OBAA para Java
Uma biblioteca de uma linguagem orientada a objetos é um conjunto de classes
(atributos e métodos) com funcionalidades específicas, com o intuito de reutilização de
código-fonte. Neste caso a funcionalidade da biblioteca é possibilitar a instância de um
objeto OBAA em um programa Java.
Essa coleção possibilita a criação de diversas aplicações OBAA, como um validador
de metadados, a biblioteca já disponibiliza a possibilidade de validar os metadados de
acordo com os vocabulários restritos de certos metadados. Além disso ela já está sendo
usada no projeto SE-FEB da RNP, onde é utilizada a interface XML da biblioteca.
Esta aplicação é compactada no formato jar, que facilmente pode ser utilizado por
diversas IDEs.
2.1. Dependências da biblioteca
A biblioteca possui algumas dependências, porém todas são resolvidas se for criado um
projeto Maven3, são elas:

J Uint
o Versão 4.10
o Apenas para os pacotes de testes

Simple XML
o Versão 2.6.4
o Usado para as conversões XML – Classes Java

Hamcrest
o Versão 1.1
o Usado apenas nos pacotes de teste

Commons IO
o Versão 2.3
o Usado apenas nos pacotes de teste

Log4J
o Versão 1.2.16
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http://maven.apache.org/
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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
o Usado para registro de atividades (log)

Cloning
o Versão 1.9.0
o Usado para criar cópias de objetos OBAA

Commons Codec
o Versão 1.9
o Também usado para criar clones de objetos OBAA

Cardme
o Versão 0.3.6
o Usado para criar os V-cards contidos no padrão

Saxon e Saxon-dom
o Versão 8.7
o Usado para serializar e deserializar XMLs

Apache commons lang
o Versão 3.1
o Usado para o sistema de traduções

Google Gson
o Versão 2.2.4
o Usado para criar JSon a partir de objetos Java
2.2. Aplicação no projeto FEB
O projeto FEB consiste numa federação de repositórios, onde os OAs são convertidos
a partir de diversos padrões, DC ou LOM, por exemplo, para o padrão OBAA. Essa
tradução depois de feita é utilizada no FEB sob forma de um objeto OBAA dessa
biblioteca aqui descrita, depois de processadas as informações, os dados são gravados na
base no formato XML também aqui definido em linhas gerais.
2.3 Aplicação no Repositório Cognix
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Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
Foi desenvolvido um aplicativo para o tablet educacional do MEC com planos de aula
interativos para o uso com alunos do ensino fundamental nas matérias de ciências, língua
portuguesa e matemática. O aplicativo foi baseado em um repositório de objetos de
aprendizagem chamado COGNIX que utiliza o padrão OBAA para catalogar os objetos e
prover os meta-dados dos mesmos.
2.3.1 Conteúdo dos Objetos de Aprendizagem
Todos os materiais que foram desenvolvidos tem em seus dados catalográficos de acordo
com o padrão OBAA:







Título;
Nível de ensino;
Ano do ensino fundamental;
Componente curricular (ciências, língua portuguesa ou matemática);
Tema;
Duração da aula;
Modalidade de ensino;
E o plano de aula é separado organizado da seguinte forma de apresentação:











Objetivos: O que se pretende atingir ao final das aulas;
Pré-requisitos: O que é necessário que o aluno saiba para executar as atividades dessa aula, em geral vinculados a familiaridade com os sistemas do
computador educacional;
Recursos / materiais de apoio: Descrição dos materiais ou espaços necessários para a realização dessas atividades propostas;
Glossário: Definição de alguns termos usados nas aulas;
Questões problematizadoras: Temas para debate com os alunos;
Leis, princípios, teorias, teoremas, axiomas, fundamentos, regras, ...: Onde
está o conteúdo propriamente dito;
Para refletir com os alunos: Temas para intrigar os alunos e gerar reflexões;
Atividades desenvolvidas pelo professor: É uma sugestão do formato pelo
qual pode ser apresentado o material aos alunos;
Tarefas dos alunos: É a descrição das atividades a serem desenvolvidas, em
geral com o uso dos computadores educacionais;
Para saber mais: Material ou sugestões de assuntos complementares a essa
matéria;
Avaliação: Os critérios para a avaliação da absorção do conhecimento por
parte dos alunos;
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
Exercícios de fixação: Exercícios complementares para melhorar a absorção
do conhecimento dos alunos, em geral, com o uso do computador educacional;
Exercícios para avaliação: São questões sobre o conteúdo trabalhado, que são resolvidas no
próprio objeto educacional;
2.3.2 Apresentação no tablet educacional
Após a conversão de alguns os OAs foram publicados em um servidor que contém apenas
os objetos, ainda não catalogados.
Para o tablet educacional foi desenvolvido um cliente para o repositório em HTML5 onde
estão catalogados todos os OAs, separados por disciplina entre português, matemática e
ciências. Por meio de uma conexão a internet através dessa aplicação é possível acessar a
lista de todos os objetos de cada disciplina e executar cada um deles.
A opção por um repositório é útil para manter as propriedades interessantes de um objeto
de aprendizagem como: reuso, adaptabilidade, versionamento, entre outros. Mantendo os
objetos em um servidor, qualquer modificação, adição ou remoção de OAs é possível de
ser feita. Portanto, caso o projeto tenha continuidade é possível ir adicionando objetos a
essa plataforma de forma descentralizada e que seu conteúdo seja redistribuído em todos os
tablets educacionais, inclusive em outros computadores normais.
Exemplos:
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Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
Esta tela mostra um dos objetos transformados pela ferramenta GoogleSwiffy e a sua disposição
na tela do tablet.
Nesta tela está apresentado um dos objetos substituídos por um similar que seria a batalha naval.
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Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
Por fim, apresentamos a tela com um OA que foi totalmente desenvolvido durante a
execução do projeto mantendo a necessidade inicial do objeto que não pode ser transformado. O
objeto foi desenvolvido totalmente em HTML5 e oferece a pintura de maneira intuitiva em um
tablet pois basta clicar na cor escolhida e preencher o espaço em branco.
2.4. Concretização dos metadados
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Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
Os metadados foram concretizados em uma classe denominada Obaa, essa classe,
como todas as outras da biblioteca, possuem um construtor e setters e getters para seus
atributos, sendo assim, para se saber um valor de um determinado atributo usa-se o método
de get, e para atribuir o método de set para ele.
obaa.getTechnical().getLocation().get(0).getText();
Assim como o padrão existem classes que compreendem mais de um atributo de
mesmo nome, por exemplo general.keywords um documento pode ter mais de uma
palavras-chave, nesses casos usa-se uma lista desses atributos. Como pode-se perceber no
exemplo o objeto pode ter mais de uma Location, portanto o que retorna do get é uma lista,
e por isso é necessário dar um novo get, utilizando a sua posição get(0), neste caso retorna
o primeiro elemento da lista. O exemplo responde o valor textual (String) da primeira
localização do objeto.
A classe Obaa contém onze atributos: general, lifeCycle, metametadata, technical,
educational,
rights,
relation,
anootation,
classification,
assessibility
e
segmentInformationTable. Para cada um desses atributos foi criado sua respectiva classe
com todos os seus metadados também representados.
Os metadados valorados (aqueles que não são containers de outros) são
implementados estendendo uma classe que foi denominada TextElement, onde pode-se
somente gravar ou ver o valor de seu texto (set e get); já variáveis com vocabulário restrito
aceita por padrão qualquer valor, porém pode ser verificado usando o método validate que
caso o valor esteja correto, nada faz, caso não pertença ao domínio do valor é disparada
uma exceção do tipo IllegalArgumentException, que é uma classe padrão de exceções Java,
mas com uma mensagem informando qual é o vocabulário de determinado metadado.
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: LearningContentType must be one of: fatual, conceitual,
procedimental, atitudinal at cognitivabrasil.obaa.Educational.LearningContentType.validate(LearningContentType.java:61)
Um Interface em XML também foi desenvolvida, usando a biblioteca SimpleXML 4
onde anotações no código-fonte são adicionadas fazendo a coerência entre os nomes dos
atributos da classe java com elementos, atributos ou valores de um XML.
O XML foi padronizado no formato camel case, onde todas as tags começam por
letras minúsculas e letras iniciais de novas palavras se iniciam por maiúsculas (lifeCycle,
resourceDescription, …), o name space (NS) usado é obaa (todo em letras minúsculas) e
todos os campos criam novos elementos e atributos não são usados, como mostra o
exemplo seguinte. Na definição do XSD (schema) e do NS que esses ainda estão em
desenvolvimento e estão sendo usados os definidos pelo padrão LOM.
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http://simple.sourceforge.net/
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Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
<obaa:obaa xsi:schemaLocation="http://ltsc.ieee.org/xsd/LOM http://ltsc.ieee.org/xsd/obaav1.0/lom.xsd"
xmlns:obaa="http://ltsc.ieee.org/xsd/LOM" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
<obaa:general>
<obaa:title>Trocas de calor</obaa:title>
<obaa:keyword>Trocas de calor</obaa:keyword>
<obaa:keyword>Condução</obaa:keyword>
<obaa:keyword>Convecção</obaa:keyword>
<obaa:keyword>Irradiação</obaa:keyword>
<obaa:description>Esse objeto destina-se a identificar as trocas de calor.</obaa:description>
</obaa:general>
<obaa:lifeCycle>
<obaa:status>Final</obaa:status>
<obaa:contribute>
<obaa:entity>Bulegon, Ana Marli</obaa:entity>
<obaa:role>author</obaa:role>
<obaa:date></obaa:date>
</obaa:contribute>
</obaa:lifeCycle>
<obaa:rights>
<obaa:cost>no</obaa:cost>
<obaa:copyright>yes</obaa:copyright>
</obaa:rights>
<obaa:educational>
<obaa:interactivityType>active</obaa:interactivityType>
<obaa:learningResourceType>exercise</obaa:learningResourceType>
<obaa:typicalAgeRange>16 anos</obaa:typicalAgeRange>
<obaa:description>Esse objeto de aprendizagem pode ser utilizado pelos alunos e/ou professores na escola e/ou fora
dela.</obaa:description>
</obaa:educational>
<obaa:technical>
<obaa:location>http://hdl.handle.net/123456789/31</obaa:location>
<obaa:size></obaa:size>
</obaa:technical>
<obaa:relation>
<obaa:kind>ispartof</obaa:kind>
<obaa:resource></obaa:resource>
</obaa:relation>
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Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
<obaa:relation>
<obaa:kind>isversionof</obaa:kind>
<obaa:resource></obaa:resource>
</obaa:relation>
</obaa:obaa>
O quadro acima é um exemplo de um objeto que teve seu XML gerado usando essa
biblioteca no projeto FEB.
Para definir o idioma que a biblioteca estará operando basta utilizar o método
setLocale da classe principal OBAA:
OBAA exemplo = new OBAA();
OBAA.setLocale(“pt-BR”);
A partir de definida a localização como português do Brasil, os metadados devem ser
usados todos nesse idioma, o mesmo acontece com o inglês, ou qualquer outro idioma que
venha a ser implementado pelo padrão.
2.5. Notas da última release

Correção de bugs;

Melhora na interface de métodos que usam constantes;

Criação de testes e exemplos de uso;

Migração para o controle de versões do GitHub;

Inferência de valores padronizados:
o Alguns métodos tem vocabulários restritos bem abrangentes, como o
“format”, que seu vocabulário são os Mime Types, se é passado o valor
“pdf” para esse campo, ele é inferido “application/pdf”, por exemplo.
3. Condições de Uso
A biblioteca foi desenvolvida pela empresa Cognitiva Brasil – Tecnologias Educacionais
LTDA, uma empresa criada e composta por um mestre e dois doutorandos do programa de
pós-graduação em computação pela UFRGS, Marcos Freitas Nunes, Paulo Schreiner e
Projeto Infraestrutura OBAA-MILOS
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18/08/201
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Relatório de Acompanhamento Técnico de Projetos
Nº do Contrato / Convênio (01.23.4567.89)
0
1
.
1
0
.
0
2
Referência FINEP (1234/56)
9
9
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0
0
2
3
3
6
/
Beneficiário (a) / Conveniente
Período (mm/aa até mm/aa)
FAURGS
07/2010 até 06/2013
0
9
p. 15/15
Título do projeto
Infraestrutura OBAA-MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem OBAA
Luiz Henrique Longhi Rossi, e está incubada no Centro de Empreendimentos em
Informática, também da UFRGS.
A empresa disponibiliza essa biblioteca sob licença LGPL5.
A biblioteca está disponível para uso e pode ser baixada diretamente pelo Git Hub 6,
com seu código fonte e arquivos de testes com exemplos de uso, ou utilizando o repositório
maven7 adicionando os seguintes dados no arquivo POM do projeto:
<distributionManagement>
<repository>
<id>cognitiva</id>
<name>Cognitiva Brasil Repository</name>
<url>scpexe://143.54.83.93/var/www/maven/</url>
</repository>
</distributionManagement>
<dependency>
<groupId>cognitivabrasil</groupId>
<artifactId>obaa</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
5
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7
http://www.gnu.org/licenses
https://github.com/cognitivabrasil/obaa
http://maven.apache.org
Projeto Infraestrutura OBAA-MILOS
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