UMA TAXOMONIA PARA O DOMÍNIO DA EDUCAÇÃO

ONTOLOGIA PARA O DOMÍNIO DA EDUCAÇÃO MEDIADA PELA WEB
Neide Santos
Departamento de Informática e Ciência da Computação
Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Brasil
[email protected]
Fernanda C. A. Campos
Departamento de Ciência da Computação
Núcleo de Pesquisa em Qualidade de Software
Universidade Federal de Juiz de Fora
Brasil
[email protected]
Regina M. M. Braga Villela
Colégio Técnico Universitário
Núcleo de Pesquisa em Qualidade de Software
Universidade Federal de Juiz de Fora
Brasil
[email protected]
ABSTRACT
Nowadays, software reuse is an important issue. We are developing software components in the
domain of Web-supported education in the context of OdysseyShare project. To reuse and to share
software components implies in appropriate software documentation. A current way of documenting
the development process adopts the notion of ontology. Ontology is generally considered to provide
definitions for the vocabulary used to represent knowledge in specific areas. To describe our domain,
we have built an ontology that is the core of the reusing and sharing process of the software
components. In this paper, we present the main features of the ontology and briefly explain how it
helps the process of component development.
Palavras-chave: Educação mediada pela Web. Ontologia de domínio. Ontologia e aprendizagem à
distância. Modelo de features.
INTRODUÇÃO
Par apoiar a reutilização de artefatos de software (modelos, diagramas, código fonte, programas ou
qualquer outro tipo de artefato utilizado ou produzido nas diferentes etapas do processo de
desenvolvimento), um ambiente cooperativo para o desenvolvimento de componentes, denominado
OdysseyShare, vem sendo construído no Programa de Engenharia de Sistemas e Computação da
Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/Sistemas/UFRJ). O desenvolvimento de componentes,
no contexto do OdysseyShare, envolve uma parceria de trabalho entre a COPPE/Sistemas/UFRJ e o
Núcleo de Pesquisa em Qualidade de Software da Universidade Federal de Juiz de Fora (NPQS/UFJF).
Para desenvolver componentes de software no domínio específico da educação mediada pela Web, a
estas duas equipes, juntou-se um professor/pesquisador do Departamento de Informática e Ciência da
Computação da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.
A importância da documentação do processo de desenvolvimento de software cresce face à necessidade
de reutilização de software. Uma das formas atuais de documentação emprega as ontologias, como
meio de descrever uma área do conhecimento, definindo os conceitos básicos, os relacionamentos entre
conceitos e fornecendo exemplos que clarifiquem o domínio descrito. Em trabalhos anteriores (Campos,
Santos e Braga, 2002; Santos e Campos, 2001; Coelho, Braga e Campos, 2000), usamos o conceito de
ontologia de domínio de Guarino (1998), ampliado por Braga, Werner e Mattoso (1999), para a
construção de uma ontologia nos domínios da educação mediada pela Web e da agropecuária. O
objetivo deste trabalho é detalhar a ontologia que estruturamos e mostrar como ela oferece decisões de
projeto para o desenvolvimento de componentes.
ONTOLOGIAS DE DOMÍNIO
Uma ontologia pode ser definida como um documento que define formalmente as relações entre os
termos. Com as ontologias, podemos descrever relacionamentos entre objetos, contendo informação
semântica dos mesmos para automatizar o processamento pelas máquinas. Para Berners-Lee, Hendler e
Lassila (2000), uma ontologia típica para a Web é composta de uma taxonomia e um conjunto de regras
de inferência. Uma taxonomia define as classes de objetos e as relações entre eles e quando
corretamente definida preserva o significado específico dos termos e expressões de um domínio do
conhecimento.
Para se criar uma taxonomia em uma área do conhecimento é preciso definir os conceitos mais usados
na área, os relacionando e representando em árvores hierárquicas. Algumas vezes, a tarefa não é trivial
e este é o caso da área de informática na educação. Além de ser relativamente nova e com poucos
conceitos consolidados, a área surgiu da união de outras áreas do conhecimento, entre elas, a ciência da
computação, a didática e a psicologia. Certamente é mais difícil compor uma taxonomia para uma área
interdisciplinar, pois os termos e seus relacionamentos podem não estar estruturados em classes claras e
universalmente aceitas.
Alguns autores contribuíram na tarefa de descrever a área de Informática na Educação, ou pelo menos,
parte da área (Taylor, 1980; Valente, 1991; Santos, 1999; Santoro, Borges e Santos, 1999; Santoro,
Borges e Santos, 2001, Valente, 2003). O primeiro talvez tenha sido Taylor (1980), que categorizou as
formas de uso dos computadores na educação em três grandes grupos: (a) o computador como tutor da
aprendizagem; (b) o computador como ferramenta de apoio ao estudante no desenvolvimento de
atividades escolares; e, (c) o computador tutelado pelo aluno, que ensina à máquina como resolver
problemas utilizando para tanto uma linguagem de programação. Outros autores deram prosseguimento
ao trabalho, entre eles Valente (1991), que ampliou os trabalhos existentes e clarificou os as bases
teóricas de aprendizagem que dão suporte às principais modalidades de uso do computador na
educação.
Os anos 90 viram a consolidação das aplicações educacionais de hipermídia e a explosão da Internet,
tornando incompletas as classificações até então disponíveis. Usando design patterns, Campos (1999)
construiu um sistema de padrões, documentando os problemas relacionados à gestão da informática na
educação, o contexto em que surgem tais problemas, as forças envolvidas e as soluções propostas.
Santos (1999) reuniu as principais formas de uso educacional da Internet em seis modalidades:
aplicações hipermídia para fornecer instrução distribuída, sites educacionais, sistemas de autoria, salas
de aulas virtuais, frameworks para aprendizagem cooperativa e ambientes de aprendizagem cooperativa.
Santoro, Borges e Santos (1999) propuseram um framework, reunindo as teorias de aprendizagem que
sustentam os ambientes de aprendizagem cooperativa apoiada por computador, os domínios da
aprendizagem cooperativa, os tipos de tarefa desenvolvidos nos ambientes, as funcionalidades e
requisitos que eles atendem e as tecnologias que dão suporte à sua construção. Santoro, Borges e
Santos (2001) estenderam o trabalho e apresentaram um sistema de process patterns sobre a
aprendizagem cooperativa apoiada por computador.
Percebe-se, no entanto, que estes trabalhos ou enfocam somente uma das vertentes da educação
mediada pelas redes de computadores ou não sofreram atualizações e se tornaram incompletos.
Estamos trabalhando em uma proposta mais abrangente, criando uma ontologia para o domínio da
educação e Web, buscando definir os termos acerca de uma das suas principais vertentes: a infraestrutura oferecida pela Web para criar suporte educacional para formas on-line de educação. Elegemos
uma das principais vertentes da educação mediada pela Internet - a infra-estrutura oferecida pela Internet
para criar suporte educacional - para descrever o domínio. Nesta visão, a Internet permite a criação de
ambientes de educação baseada na Web e de aprendizagem cooperativa. Estudando a literatura da área,
observa-se que estes tipos de ambientes são tratados como partes separadas, que se contrapõem, mas
as abordagens podem ser complementares e muitas vezes interdependentes.
A educação baseada na Web
Esta parte da educação mediada pela Internet refere-se basicamente ao uso das ferramentas de
comunicação da Internet e da plataforma Web para a entrega de material didático e para o suporte aos
estudantes. A expressão é usada quase sempre como sinônimo de educação a distância e boa parte dos
conceitos envolvidos são oriundos da literatura sobre o tema. Preferimos, entretanto, o termo educação
baseada na Web por ser mais preciso e significar claramente os tipos de mídia utilizada.
A educação baseada na Web pode ser definida como um processo educacional que ocorre em um
ambiente diferente do ambiente tradicional da escola e onde professores e estudantes encontram-se
separados geograficamente e/ou temporalmente, e trocam informações à distância através das mídias
disponíveis na Internet. Os vários modelos de educação baseada na Web são construídos em torno dos
componentes centrais do processo educacional: (1) a apresentação de conteúdos; (2) a interação
estudante-professor, estudante-estudante e estudantes-recursos didáticos; (3) as aplicações práticas; e
(4) as avaliações do desempenho.
Esta modalidade de educação visa atender a pessoas isoladas pela distância geográfica; alcançar
populações não tradicionais de estudantes; trazer especialistas para as salas de aula; e ligar salas de
aula remotas de forma que os estudantes aprendam colaborativamente. Para dar suporte a educação
baseada na Web há uma série de sistemas e ferramentas desenvolvidos para este fim. Mas, observa-se,
na literatura consultada, que não há padronização de termos. Com base nos termos mais empregados
em trabalhos disponíveis, classificamos o suporte existente em: (a) sistemas integrados e distribuídos, (b)
sistemas de gerenciamento de cursos, (c) sistemas de autoria de cursos, (d) salas de aula virtuais, (e)
cursos virtuais, (f) sites de estudo, (g) portais educacionais, (h) bibliotecas virtuais e (i) universidades
virtuais. Os suportes listados de (a) a (e) referem-se de um modo geral a um mesmo conjunto de
funcionalidades, visando atender a uma mesma modalidade de ensino, cuja metáfora mais comum é a
sala de aula presencial.
Os sites de estudo, os portais educacionais e as bilbiotecas virtuais têm características semelhantes,
reunindo um conjunto de funcionalidades, tais como biblioteca de software, espaços para comunicação
(listas de discussão e fóruns), software para download, links para outras páginas Web, jornais e
newletters. A metáfora adotada seria a metáfora de uma enciclopédia dinâmica. As universidades virtuais,
apesar de bastante citadas na literatura, ainda carecem de uma definição. Estas universidades têm
somente existência virtual e todas as etapas do processo educacional ocorrem à distância. A metáfora
utilizada logicamente é a da universidade presencial.
A aprendizagem cooperativa
É uma técnica com a qual os estudantes se ajudam no processo de aprendizagem, atuando como
parceiros entre si e com o professor, para adquirir conhecimento sobre um dado objeto. O suporte dado
por computadores à aprendizagem cooperativa visa o processo, através de sistemas que implementam
um ambiente de cooperação, e possuem papel ativo na análise e controle desta. Os ambientes
cooperativos habilitam os indivíduos a se engajarem na atividade de produção de conhecimento
compartilhado ou de novas práticas comunitárias. Várias questões de ordem educacional e tecnológica
estão envolvidas na construção e implementação destes ambientes. Estas questões são relacionadas
entre si para, por exemplo, determinar o tipo de tecnologia de comunicação a ser empregada em um
ambiente dependerá dos objetivos educacionais apontados pela teoria de aprendizagem adotada no
ambiente. Os aspectos mais importantes que a serem observados em ambientes de aprendizagem
cooperativa são as teorias de aprendizagem, os tipos de tarefas, as atividades e os domínios da
aprendizagem, as tecnologias que dão suporte à atividade cooperativa e designação de papéis (Santoro,
Borges e Santos, 1999).
Existe uma série de sistemas e ferramentas desenvolvidos com o propósito de dar suporte à
aprendizagem cooperativa. Mas, observa-se também, na literatura consultada, que não há padronização
de termos. O suporte oferecido depende da forma de cooperação utilizada (síncrona ou assíncrona), na
ferramenta empregada (fóruns, e editores cooperativos), ou ainda no tipo de tarefa cooperativa
(resolução de problemas, desenvolvimento de projeto, discussão de textos, aprendizagem de conceitos).
Nesta vertente de educação mediada pela Internet, encontram-se também as comunidades virtuais de
aprendizagem, abrangendo as comunidades apoiadas por chats e por mundos virtuais. O suporte
acomoda uma visão construtiva e/ou sócio-interacionista do processo de aprendizagem e utiliza as
funcionalidades presentes em sistemas de groupware.
ONTOLOGIA PARA A EDUCAÇÃO MEDIADA PELA WEB
Diversos autores têm se dedicado ao estudo e uso de ontologias para soluções computacionais que
envolvem o software educacional em diversas áreas como pesquisa de informações na Web (Rigo,
Vieira, 2002, Melcop, 2002), construção de ontologias (Araújo, et al. 2002) e uso de editores (Goñi et al.,
2002). Para representar os termos ontológicos capturados em nosso domínio, especificamos um modelo
para o setor. Este modelo de domínio, que engloba termos e funcionalidades comumente usados pela
comunidade permite a reutilização e o compartilhamento de um vocabulário comum entre
desenvolvedores e usuários de softwares das mais diversas origens, permitindo assim uma classificação
mais precisa dos mais diversos tipos de software relacionados ao domínio e conseqüentemente de
componentes de software a serem reutilizados em novas aplicações. O modelo que especifica os termos
do domínio, formando uma rede semântica de termos, é denominado, no contexto do OdysseyShare
(Werner et al, 2002) em particular e na área de reutilização em geral, de modelo de features. Um modelo
de features (Cohen, 1994) é um modelo que captura as características (features) gerais das aplicações
desenvolvidas em um domínio. Assim, as similaridades e diferenças entre as aplicações são explicitadas
através das features, classificadas de forma hierárquica no modelo.
O modelo de features foi criado de maneira que novos termos possam ser adicionados de acordo com o
surgimento de componentes de software em áreas não cobertas no plano original. Ao relacionar os
componentes de software com os termos do domínio, os desenvolvedores de software (reutilizadores de
componentes), poderão selecionar os componentes a serem reutilizados em suas aplicações de maneira
mais facilitada, uma vez que esta seleção parte de termos comumente utilizados no domínio.
No contexto do projeto OdysseyShare, o modelo de features é subdividido em dois modelos: conceitos e
funcionalidades. Na área de educação mediada pela Web, o modelo de conceitos é denominado de
modelo de categorias, uma vez que este termo é mais condizente com as características do domínio.
Desta forma podemos definir os dois sub-modelos utilizados: Categorias, onde se encontram os
principais conceitos relacionados ao domínio e Funcionalidades, onde estão as funcionalidades gerais
do domínio. Os conceitos mais específicos encontram-se em uma ordem decrescente, em Setores e SubSetores, e as Funcionalidades, em Sub-Funcionalidade e em Funcionalidade Específica. O domínio
estudado abrange dois grandes subdomínios: Educação Baseada na Web e Aprendizagem Cooperativa
Apoiada por Computador. O quadro 1 mostra os setores e subsetores das categorias.
Quadro 1. Subdomínios do domínio Educação Mediada pela Web
SUB-DOMÍNIOS
Educação Baseada na Web
Processo educacional que ocorre em ambiente
diferente do ambiente tradicional da escola e
onde professores e estudantes encontram-se
separados geografica e/ou temporalmente, e
trocam informações a distância através de
tecnologias disponíveis na Web. Componentes
centrais: apresentação de conteúdos, interação
com professores, com outros estudantes e com
os recursos didáticos, aplicações práticas e
avaliação.
Aprendizagem Cooperativa Apoiada por
Computadores.
Sub-área de CSCW, que estuda como a
tecnologia pode apoiar os processos de
aprendizagem promovidos pelos esforços
colaborativos de estudantes trabalhando juntos.
Aprendizagem cooperativa é uma técnica na qual
estudantes se ajudam no processo de
aprendizagem, atuando como parceiros entre si e
com o professor, com o objetivo de adquirir
conhecimento sobre um dado objeto
SETORES E SUBSETORES
Sistemas integrados e distribuídos
Sistemas de gerenciamento de cursos
Sistemas de autoria
Salas de aula virtuais
E-learning
Cursos virtuais
Educação online
Cursos a distância
Material online
Sites de estudo
Portais educacionais
Bibliotecas virtuais
Universidades virtuais
Modelos de educação a distância
Ambientes de aprendizagem cooperativa
Ambientes baseados em fóruns
Ambientes MOO
Ambientes para resolução de problemas
Ambientes de desenvolvimento de
projeto
Ambientes para discussão de textos
Ambientes para edição compartilhada
Ambientes
de
aprendizagem
de
conceitos
Ferramentas de aprendizagem cooperativa
Ferramentas síncronas
Ferramentas assíncronas
Comunidades virtuais de aprendizagem
Comunidades apoiadas por chats
Mundos virtuais
O próximo passo é descrever os termos do domínio. Para efeito de exemplo, neste artigo descrevemos,
somente, o setor Sistemas integrados e distribuídos e alguns dos seus subsetores, funcionalidades, subfuncionalidades e funcionalidades específicas (Quadro 2). Por questões de espaço, e visibilidade,
apresentaremos os termos na forma de tabelas e apenas aqueles relacionados aos componentes já
especificados. No entanto, todos os termos foram modelados e detalhados utilizando a infra-estrutura
Odyssey, como primeiro passo para a especificação de componentes do domínio.
Setores da Categoria Educação Baseada na Web
a) Sistemas integrados e distribuídos
Aplicações cliente/servidor que usam o protocolo padrão Internet e são designados para aplicações
educacionais. É um ambiente multi-usuário, e o uso de ferramentas permite a oferta de condições
síncronas e assíncronas de aprendizagem, que podem ser combinadas com ferramentas do sistema
presencial, permitindo combinação de grande flexibilidade e eficiência na aprendizagem final. O setor é
composto dos seguintes subsetores: Sistemas de gerenciamento de cursos, Sistemas de autoria,
Salas de aula virtuais, E-learning, Educação on-line, Cursos a distância e Material on-line.
b) Sites de estudo
Aplicações cliente/servisor que reúnem um conjunto de funcionalidades, tais como biblioteca de
software educacional, espaços para comunicação, máquina de busca, recursos de bookmarks, software
para download, links para outras páginas Web e newsletters.
c) Portais educacionais
Conjunto de sites que reúnem em um mesmo espaço virtual informações selecionadas sobre um
determinado assunto ou campo do conhecimento, oferecendo formas de comunicação entre seus
usuários e podendo dispor serviços de busca, de FAQ (Frenquently Asked Questions) e de bookmarks.
d) Bibliotecas virtuais
Conjuntos de sites com informações/software sobre uma gama muito variada de tópicos curriculares e
de interesse geral. É dotada de uma interface amigável. Os mecanismos de orientação dos usuários,
tais como marcos de navegação, mapas, pathfinders, entre outros, evitam a desorientação do usuário e
tornam as consultas seguras. A biblioteca virtual deve ter interface e conteúdos customizados para os
diferentes tipos de usuários. Estas bibliotecas podem ter banco de dados próprio ou ser uma coleção
de links para sites armazenados em outros domínios.
e) Universidades virtuais
Ambiente de ensino e de auto-aprendizado a distância, desenvolvido a partir da investigação e uso das
tecnologias da informação, educação, computação e telecomunicações. Reúne recursos didáticos
como disciplinas online, meios de comunicação entre alunos, professores e administradores, bancos de
imagens, bancos de teses, bases de dados, bibliotecas, dicionários, enciclopédias, jornais e revistas.
As universidades virtuais, apesar de bastante citadas na literatura, ainda carecem de uma definição.
Algumas universidades têm somente existência virtual e todas as etapas do processo educacional
ocorrem à distância. A metáfora utilizada logicamente é a da universidade presencial.
f) Cursos virtuais
Aplicações hipermídia distribuídas para a entrega de cursos a distância. Encontram-se basicamente
duas modalidades de cursos: (1) cursos multimídia com objetivos educacionais definidos, tarefas a
serem realizadas pelos alunos, formas de avaliação e suporte para comunicação com pares e com o
professor; e (2) cursos no formato hipertexto, compostos de páginas Web, seguindo o modelo de livro
texto, normalmente sem tutoria. A imensa maioria dos cursos existentes na Internet pertence ao
segundo enfoque.
g) Modelos de educação a distância
Os vários modelos de educação à distância são construídos em torno dos componentes centrais do
processo educacional: apresentação de conteúdos, interação com professores, com outros alunos e
com os recursos didáticos, aplicações práticas e avaliação do desempenho. Cada modelo de educação
à distância usa as tecnologias de várias formas para apoiar cada um destes componentes. Estes
modelos diferem entre si não só pelo tipo de tecnologia empregada mas também pelo nível de controle
exercido sobre o processo educacional. Em alguns casos, o professor e a instituição educacional têm o
controle principal, como no caso dos ambientes de sala de aula tradicionais. Em outros casos, o
controle cabe ao estudante.
Sistemas Integrados e Distribuídos: Subsetores
Como exemplo, detalhamos os subsetores do setor Sistemas Integrados e Distribuídos.
a) Sistemas de gerenciamento de cursos
Aplicações cliente/servidor que usam protocolos da Internet voltadas para aplicações educacionais. É
um ambiente mulit-usuário que fornece recursos que auxiliam no gerenciamento dos cursos. Os
sistemas de gerenciamento dispõem de ferramentas que permitem: a definição de estrutura
organizacional da instituição virtual, por exemplo: campus, departamentos ou secretarias, cursos,
classes; a definição de níveis gerenciais: diretor, chefe de departamento, coordenador de curso,
professor etc.; o controle de usuários: inscrição e senhas de acesso; a geração de estatísticas e
relatórios de controle sobre o acesso, os hábitos de navegação dos usuários (por exemplo, tempo de
acesso); a disponibilização e informações sobre os cursos, com download de arquivos, catálogo dos
cursos, quadro de avisos, perfis de alunos e professores etc.
b) Sistemas de autoria
Aplicações cliente/servidor que usam protocolos da Internet voltadas para aplicações educacionais. É
um ambiente mulit-usuário que fornece recursos que auxiliam na criação ou desenvolvimento dos
cursos. Os principais recursos embutidos nos sistemas de autoria possibilitam a execução das
seguintes tarefas: elaboração do layout das páginas, com a possibilidade de manipulação do
background, ícones, fontes, cores, janelas, barras de rolagem, textos, imagens, sons etc.; instrumentos
para edição de texto, hipertexto, glossário, bibliografia, índice, avaliação; importação de arquivos
elaborados em outros programas, como por exemplo, arquivos elaborados no Word, PowerPoint, Excel;
comunicação, interatividade e pesquisa, através de correio eletrônico, chat, lista de discussão, quadro
de avisos, FAQ, videoconferência, ferramentas de busca, pesquisa de opinião, banco de dados
multimídia.
c) Salas de aula virtuais
Aplicações cliente/servidor que usam protocolos da Internet voltadas para aplicações educacionais.
Estas aplicações oferecem um espaço para o armazenamento e distribuição de cursos à distância. Os
principais recursos dos sistemas de salas de aula virtuais permitem o gerenciamento de cursos, a
elaboração e entrega de material didático, a avaliação de alunos, bem como a oferta de ferramentas de
comunicação (e-mail, fórum de discussão e chat, entre outros).
d) E-learning
Conjunto de ferramentas para prover, de forma rápida, treinamento a profissionais. É a forma de
entregar conteúdo via todo tipo de mídia eletrônica, incluindo Internet, intranets, extranets, salas
virtuais, fitas de áudio/vídeo, TV interativa, chat, e-mail, fóruns, bibliotecas eletrônicas e CD-ROM,
visando o treinamento baseado em computador e na Web. E-learning é caracterizado pela velocidade,
transformação tecnológica e suporte às interações humanas.
e) Educação on-line
Conjunto de ferramentas e sistemas cliente/servidor que inclui material didático com textos e gráficos,
exercícios, e testes. Um programa de educação online sofisticado inclui animações, simulações,
seqüências de áudio e vídeo, grupo de discussão, tutor online, links para materiais na web ou intranet.
Educação online é, às vezes, referenciado como sinônimo de aprendizado baseado na web (Webbased Learning).
f) Cursos a distância
Coleções de material didático. Material didático multimídia ou não com objetivos educacionais
definidos, tarefas a serem realizadas pelos alunos, formas de avaliação e suporte para comunicação
com pares e com o professor.
g) Material on-line
Site Web contendo material didático no formato textual ou em outro formato, normalmente usado como
apoio a aulas presenciais.
Com exemplo de detalhamento da ontologia do domínio estudado, identificamos e descrevemos as
funcionalidades do Setor Sistemas integrados e distribuídos, com suas Funcionalidades, Subfuncionalidades e Funcionalidades Específicas (Quadro 2).
Quadro 2 - Educação Baseada na Web - Setores e Subsetores
Setor: Sistemas integrados e distribuídos
Aplicações cliente/servidor que usam o protocolo padrão Internet e são designados para
aplicações educacionais. Ambiente multi-usuário, e o uso de ferramentas permite a oferta de
condições síncronas e assíncronas de aprendizagem, que podem ser combinadas com
ferramentas do sistema presencial, permitindo combinação de grande flexibilidade e eficiência
na aprendizagem final.
Subsetor: Sistemas de gerenciamento de cursos
Aplicações cliente/servidor que usam protocolos da Internet voltadas para aplicações
educacionais. Ambiente multi-usuário que fornece recursos que auxiliam no gerenciamento dos
cursos. Dispõem de ferramentas que permitem: a definição de estrutura organizacional da
instituição, como: campus, secretarias, cursos, classes; a definição de níveis gerenciais: diretor,
chefe de departamento, coordenador de curso, professor etc.; o controle de usuários: inscrição
e senhas de acesso; a geração de estatísticas e relatórios de controle sobre o acesso, os
hábitos de navegação dos usuários (por exemplo, tempo de acesso); a disponibilização e
informações sobre os cursos, com download de arquivos, catálogo dos cursos, quadro de
avisos, perfis de alunos e professores etc.
Funcionalidades
Sub-funcionalidades
Funcionalidades Específicas
Suporte à administração do Política de acesso
Ferramentas do
sistema
Níveis de segurança
administradorConjunto de
funcionalidades que
Segurança de login
permite que este ator do
Suporte à administração de Suporte para instalação sistema
sistema gerencia o sistema cursos
Suporte para recuperação de falhas
como um todo e suas
ferramentas.
Ferramentas de
gerenciamento dos cursos
Subsetor: Sistemas de autoria
Aplicações cliente/servidor que usam protocolos da Internet voltadas para aplicações
educacionais. É um ambiente mulit-usuário que fornece recursos que auxiliam na criação ou
desenvolvimento dos cursos. Os principais recursos embutidos nos sistemas de autoria
possibilitam a execução das seguintes tarefas: elaboração do layout das páginas, com a
possibilidade de manipulação do background, ícones, fontes, cores, janelas, barras de rolagem,
textos, imagens, sons etc.; instrumentos para edição de texto, hipertexto, glossário, bibliografia,
índice, avaliação; importação de arquivos elaborados em outros programas, como por exemplo,
arquivos elaborados no Word, PowerPoint, Excel; comunicação, interatividade e pesquisa,
através de correio eletrônico, chat, lista de discussão, quadro de avisos, FAQ, videoconferência,
ferramentas de busca, pesquisa de opinião, banco de dados multimídia.
Funcionalidades
Sub-funcionalidades
Funcionalidades Específicas
Suporte planejamento de
Modalidade de cursos
erramentas do professor
Conjunto de
cursos
Aula expositiva
funcionalidades que
Aula prática
permite que um dos atores
Tópicos de ensino
do sistema planeje,
Seminário;
confeccione e aplique
Laboratório
cursos a distância.
Capacidade multimídia
Suporte confecção do curso Ferramenta geração de glossário
Ferramenta geração de índice
Capacidades importação
/Exportação
Customização pelo instrutor
Links HTML
Suporte aplicação do curso Suporte administração de cursos
Suporte atualização de curso
Suporte para personalizar curso
para estudante ou grupos de
estudantes
Ferramentas monitoramento
Ferramenta busca de material
Formas de tutoria
Mecanismos de monitoramento do
estudante, Armazenamento das
interações dos estudantes,
Ferramenta de dados acesso e
progresso dos estudantes
Suporte para Avaliação
Ferramentas acompanhamento
atividades cooperativas
Formas de comunicação
Formas de avaliação
Formativa, somativa, dos pares.
auto-avaliação.
Instrumentos de avaliação:
Monografias, Provas, Portfolios,
Relatórios, Testes objetivos.
Comunicação assíncrona.
Fóruns de discussão
Listas de discussão
E-mail
QUADROS DE AVISOS
WHITEBOARDS.
Comunicação síncrona
Salas de chat
Videoconferência
Comunicação mista
Fóruns de discussão
Listas de discussão
E-mail
QUADROS DE AVISOS
WHITEBOARDS.
Salas de chat
Videoconferência
Subsetor: Salas de aula virtuais
Aplicações cliente/servidor que usam protocolos da Internet voltadas para aplicações
educacionais. Estas aplicações oferecem um espaço para o armazenamento e distribuição de
cursos à distância. Os principais recursos dos sistemas de salas de aula virtuais permitem o
gerenciamento de cursos, a elaboração e entrega de material didático, a avaliação de alunos,
bem como a oferta de ferramentas de comunicação (e-mail, fórum de discussão e cha, entre
outros).
Funcionalidades
Sub-funcionalidades
Funcionalidades Específicas
Suporte à administração do Política de acesso.
Ferramentas do
sistema
Níveis de segurança
administradorConjunto de
funcionalidades que
Mecanismo de autenticação com
permite que este ator do
Suporte à administração de login e senha Suporte para
sistema gerencia o sistema cursos
instalação sistema
como um todo e suas
Suporte para recuperação de falhas
ferramentas
Modalidade de cursos
Suporte planejamento de
Ferramentas do professor
Conjunto de
Aula expositiva
cursos
funcionalidades que
Aula prática
permite que um dos atores
Tópicos de ensino
do sistema planeje,
Seminário;
confeccione e aplique
Laboratório
cursos a distância.
Editor HTML
Suporte confecção do curso Links HTML
Capacidade multimídia
Ferramenta geração de glossário
Ferramenta geração de índice
Capacidades importação
/Exportação
Customização pelo instrutor
Suporte aplicação do curso Suporte administração de cursos
Suporte atualização de curso
Suporte para personalizar curso
para estudante ou grupos de
estudantes
Ferramentas monitoramento
Ferramenta busca de material
Formas de tutoria
Mecanismos de monitoramento do
estudante, Armazenamento das
interações dos estudantes,
Ferramenta de dados acesso e
progresso dos estudantes
Ferramentas acompanhamento
Suporte para Avaliação
atividades cooperativas
Formas de avaliação
Formativa, somativa, dos pares.
auto-avaliação.
Formas de comunicação
Instrumentos
de
avaliação:
Monografias, Provas, Portfolios,
Relatórios, Testes objetivos.
Comunicação assíncrona.
Fóruns de discussão
Listas de discussão e e-mail
Quadros de avisos
Whiteboards.
Comunicação síncrona
Salas de chat
Videoconferência
Comunicação mista
Fóruns de discussão
Listas de discussão e e-mail
Quadros de avisos
Whiteboards.
Salas de chat
Videoconferência
Ferramentas do estudante Ferramentas comunicação
Fóruns de discussão
Conjunto de
Listas de discussão e e-mail
funcionalidades que
Salas de chat
permite que um dos atores
Quadros de avisos
do sistema assista cursos a
Whiteboards.
Suporte para anotação
distância.
Ferramentas de cooperação Fóruns de discussão
Listas de discussão
E-mail
Salas de chat
Quadros de avisos
Whiteboards.
Suporte para anotação
Download e Upload de arquivo
Ferramentas gerais
Avaliação on-line
Ajuda on-lin
Marcação de progresso
Auto-avaliação
Formas de comunicação
Comunicação assíncrona
Comunicação síncrona
Comunicação mista
Formas de cooperação
Ferramentas
comunicação
Ferramentas de
cooperação
Ferramentas de
coordenação
Comunicação assíncrona
Comunicação síncrona
Comunicação mista
de Fóruns
Listas de discussão.
E-mail.
Chat.
Quadros de avisos.
Whiteboards
Fóruns
Listas de discussão.
E-mail.
Chat.
Quadros de avisos.
Whiteboards
Monitoramento online.
Agentes.
Quadros de avisos.
Analisando nosso modelo, verificamos que o sub-setor Salas de aula virtuais é um caso típico da
categoria estudada. A grande maioria dos sistemas computacionais do setor Sistemas integrados e
distribuídos e de alguns de seus sub-setores é desenvolvida em torno de três usuários: o administrador
do sistema, o professor e o aluno. Julgamos, então, que seria importante desenvolver alguns
componentes de software relacionados a estes usuários para reutilização por futuros desenvolvedores
deste tipo de sistema..Como exemplo, apresentamos as funcionalidades, sub-funcionalidades e
funcionalidades específicas do Setor Sistemas integrados e distribuídos, Subsetor Salas de aula
virtuais. O setor, em todas as fontes consultadas, engloba o maior conjunto de setores e funcionalidades.
Desta forma, sua apresentação como exemplo parece interessante.
Ferramentas do administrador
Conjunto de funcionalidades que permite que este ator do sistema gerenciar o sistema como um todo e
suas ferramentas. Estas funcionalidades subdividem-se nas sub-funcionalidades:
Suporte à administração do sistema, composta de funcionalidades específicas como mecanismos de
software para política de acesso, níveis de segurança (com ferramentas de segurança usadas para
prevenir o acesso desautorizado e/ou modificação de dados), instalação do sistema (com ferramentas
de instalação de software e instalações de serviços fornecidos pelo vendedor), recuperação de falhas
(facilidades para recuperar a partir de comunicações ou servidor as falhas de hardware ocorridas sem
perda de dados). Estas são ferramentas adicionadas a aquelas oferecidas pelo sistema operacional.
Suporte à administração de cursos composta de sub-funcionalidades que prescrevem acessos e
outros privilégios para usuários específicos ou grupos de usuários, como por exemplo, mecanismos
de software para autenticação com login e senha.
Ferramentas do professor
Conjunto de funcionalidades que permite que um dos atores do sistema planeje, confeccione e aplique
cursos a distância, composto das sub-funcionalidades:
Suporte para planejamento de curso - suporte para planejar diferentes modalidades de cursos. As
funcionalidades específicas dos sistemas de salas de aula virtuais devem conter facilidades que
permitam ao professor planejar e trabalhar seu conteúdo curricular segundo um dos seguintes
modelos: aula expositiva, aula prática, tópicos de ensino, seminários e aula de laboratório.
Suporte para confecção de curso - facilidades que capacitam os professores/instrutores a apresentar
material didático, incluindo suporte para formatação, entrega e exibição do material do curso. Pode
haver ferramentas que dêem suporte ao projeto instrucional dos cursos, com facilidades para ajudar
os instrutores a criar seqüências de aprendizado ou lições. O suporte para a construção de lições
deve incluir facilidades que auxiliam o desenvolvimento e emprego de seqüências instrucionais
menores do que um curso completo, tais como tarefas, módulos, tópicos, etc. Pode também incluir
facilidades para a reestruturação do curso, com suporte para mudar a estrutura do curso e suas
tarefas, exames, etc. Inclui também facilidades para links, apresentação multimídia, ferramenta de
geração de glossário, ferramenta de geração de índice, capacidades de importação e/ou exportação
de arquivos e capacidade de customização de cursos pelo instrutor (facilidade para mudar a
estrutura do curso e suas tarefas, exames)
Suporte para aplicação do curso - facilidades para o monitoramento do curso, com recursos que
proporcionam informação sobre o uso dos recursos do curso pelos estudantes e grupos de
estudantes. Inclui suporte para atualização de curso, suporte para personalizar curso para estudante
ou grupos de estudantes, ferramentas de monitoramento, ferramenta de busca de material, suporte
para diferentes formas de tutoria (incluindo mecanismos de monitoramento do estudante,
armazenamento das interações dos estudantes, ferramenta para acessar o progresso dos
estudantes, ferramentas de acompanhamento atividades cooperativas).
Suporte para Avaliação - facilidades para que o professor elabore testes objetivos, provas
discursivas, e formas de auto-avaliação, com problemas práticos e outras ferramentas de avaliação
de estilo inspeção que podem ou não ser contabilizados on-line. Inclui suporte para diferentes formas
de avaliação do aluno, como avaliação formativa formativa, somativa e diagnóstica. Pode prover
suporte para avaliação pelos pares. auto-avaliação e suporte para confecção e envio de diferentes
instrumentos de avaliação, tais como monografias, provas, portfolios, relatórios e testes objetivos.
Formas de comunicação - facilidades para que o professor defina as formas e ferramentas de
comunicação. A comunicação fornecida pelo suporte de software pode ser síncrona (troca de
informação em tempo real) ou assíncrona (refere-se à troca de dados e arquivos nos quais os
correspondentes não estão on-line). As ferramentas para suporte à comunicação síncrona são os
fóruns de discussão, as listas de discussão e e-mail (correio eletrônico usando protocolos Internet), e
quadros de avisos. As ferramentas para suporte à comunicação assíncrona são os whiteboards
(facilidade que inclui uma janela de texto compartilhado, podendo também dar suporte para gráficos e
desenhos compartilhados), as salas de chat (facilidades tais como Internet Relay Chat – IRC e trocas
de texto similares) e as videoconferências (difusão de vídeo para aqueles sem um dispositivo de
entrada de vídeo). A comunicação entre alunos e entre alunos e professor pode mista, incluindo
formas síncronas e formas assíncronas. Como a funcionalidade Formas de Comunicação faz parte de
uma infra-estrutura básica para educação mediada pela Web, consideramos que os componentes
ligados a esta funcionalidade sejam os mais adequados para serem desenvolvidos inicialmente.
Desta forma, os primeiros componentes desenvolvidos foram o chat, fórum de discussão e quadro de
aviso e webmail, os quais serão detalhados na próxima seção.
Ferramentas do estudante
Conjunto de ferramentas e facilidades usadas pelo estudante em sua locação, do lado do cliente da
educação mediada pela Web. Inclui aplicações que suprem as necessidades especiais dos alunos.
Subdividem-se nas sub-funcionalidades:
Suporte para acesso aos materiais do curso - facilidades, normalmente multimídia, para acesso ao
material didático e aos demais recursos oferecidos.
Ferramentas de comunicação – facilidades para troca de mensagens, para realização de tarefas
comuns e para trabalho cooperativo, tais como fóruns de discussão, listas de discussão e webmail,
salas de chat, quadros de avisos, whiteboards. É interessante observar que conjunto de componentes
são ligados a mais de uma funcionalidade. O que garante a adequabilidade de cada componente a
uma dada funcionalidade são suas interfaces providas e requeridas, como veremos na próxima
seção.
Ferramentas gerais – facilidades para anotações individuais, download e upload de arquivo, autoavaliação, avaliação on-line, ajuda on-line, marcação de progresso (suporte para o estudante checar
marcas em tarefas e testes), e ferramentas de busca (facilidades para localizar partes dos materiais
do curso em bases de palavras).
Especificação dos componentes para Educação mediada pela Web
Nosso trabalho é fundamentalmente um trabalho de pesquisa cooperativa voltado para o
desenvolvimento de alguns componentes reutilizáveis de software, visando seu compartilhamento. Assim,
uma das finalidades da construção da ontologia é apontar as funcionalidades típicas dos sistemas para
educação mediada pela Web para serem detalhadas, modeladas e desenvolvidas como componentes de
software para o OdysseyShare. Os primeiros componentes especificados segundo esta abordagem foram
os relacionados à funcionalidade de ferramentas de comunicação e cooperação: chat, fórum de
discussão, quadro de aviso e webmail. Para o detalhamento dos componentes, utilizamos o processo de
desenvolvimento com reutilização Odyssey-DE (Braga et al. 1999).
Este processo é voltado para a especificação de modelos de domínio em diferentes níveis de abstração,
sendo composto de quatro etapas: estudo de viabilidade do domínio, análise do domínio, projeto do
domínio e implementação do domínio. O processo conta com o suporte da infraestrutura Odyssey
(Werner et al, 2000) para o suporte automatizado à construção de seus modelos. A partir da experiência
de utilização do Odyssey-DE e infraestrutura Odyssey em alguns projetos pioneiros (Werner et al., 1999),
outros atualmente em fase final de desenvolvimento (Procaci et al, 2002).
No desenvolvimento de componentes do domínio de educação mediada pela Web, verificamos que o
suporte provido pelo Odyssey-DE e Odyssey era maior nas etapas iniciais do processo de ED e ainda um
pouco limitado nas etapas de especificação de componentes. Desta forma, adotamos como estratégia a
utilização do Odyssey-DE nas etapas iniciais de definição dos modelos de domínio, através da
especificação do modelo de features do domínio, casos de uso do domínio e classes relacionadas e nas
etapas posteriores utilizamos algumas fases da metodologia UML Components (Chessman e Daniels,
2001).
No entanto, a infra-estrutura Odyssey já conta com suporte automatizado para a especificação de
componentes (Teixeira, 2003) e a integração de novas etapas ao processo Odyssey-DE é um trabalho
que será brevemente desenvolvido.
CONCLUSÕES
Este artigo apresentou uma ontologia para o domínio da educação mediada pela Web. A ontologia é a
primeira etapa para o desenvolvimento de componentes de software para o projeto OdyseeyShare. O
trabalho também delineou as principais etapas da documentação e desenvolvimento dos componentes
consolidando a proposta de nosso projeto de pesquisa que é testar idéias, modelos e ferramentas
disponíveis na plataforma de desenvolvimento de software Odyssey. Para representar a ontologia, foi
adotado o modelo de features e para o desenvolvimento de componentes festamos utilizando as
metodologias Odyssey-DE e UML Components.
Uma das dificuldades encontradas para a construção da ontologia foi a pouca estruturação do domínio
estudado. Mas, ao longo de todo o processo, contamos com as parcerias do grupo de reutilização da
COPPE/UFRJ e especialistas do domínio. O repositório de componentes está em constante evolução.
Juntamente com a ajuda de nossos parceiros estamos definindo novas linhas de atuação, através da
escolha de novos componentes a serem desenvolvidos ou evoluídos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Araújo, M. et alli. Em direção a uma metodologia para construção de ontologias. Workshop de
Ontologias.
Simpósio Brasileiro de Informática na Educação. Unissinos.2002.579-582.
Berners-Lee, T.; Hendler, J. & Lassila, O. (2001). The Semantic Web. Scientific American.
http://www.sciam.com/2001/0501issue/0501berners-lee.html. Maio.
Braga, R.; Werner, C. & Mattoso, M. (1999). Odyssey: A Reuse Environment based on Domain Models.
Proceedings of IEEE Symposium on Application-Specific Systems and Software Engineering
Technology (ASSET'99), Richardson, Texas, Março.Campos, F. C. A. (1999). Tese de Doutorado.
COPPE/Sistemas/UFRJ. Abril.
Campos, F., Santos, N., Braga, R.. Ontologias para Domínio da Educação Mediada pela Web.
Workshop de Ontologias. Simpósio Brasileiro de Informática na Educação. Unissinos.2002. 612-615.
Cheesman, J., Daniels, J., (2001), UML Components – A simple Process for Especifying ComponentBased Software. Addison Wesley Longman.
Coelho, F.M.; Campos, F.; Braga, R.. metodologia de avaliação de software agropecuário - proposta
de uma ontologia para o setor. In: INFOAGRO 2000, 2000, Anais do Infoagro 2000. 2000. v. 1.
Goñi, J. L. et alli. Geração de Ontologias usando Protege-2000 para reuso de conteúdos
Educacionais numa arquitetura Multiagente. . Workshop de Ontologias. Simpósio Brasileiro de
Informática na Educação. Unissinos.2002.571-574
Guarino, N. (1998). Formal Ontology in Information Systems. Proceedings of FOIS’98, Trento, Italy,
June. Amsterdam, IOS Press, pp. 3-15.
Melcop, T. Et alli. Uma ferramenta para recuperação e categorização de paginas Web para domínios
específicos. . Workshop de Ontologias. Simpósio Brasileiro de Informática na Educação.
Unissinos.2002. 599-601
Procaci, A.; Alves, J.W.; Braga, R.M.M.; Campos, F. C., SBS-Agro: Sistema de Busca Utilizando
Ontologias e Retorno do Usuário, XXVIII Conferência Latino Americana, Uruguai, novembro 2002.
Rigo, S., Vieira, R. Busca de Informações auxiliada por ontologia. Workshop de Ontologias. Simpósio
Brasileiro de Informática na Educação. Unissinos.2002.. 596-598.
Santoro, F.; Borges, M. e Santos, N. (2001). Cooperação para Aprendizagem Baseada em Projetos:
Um Sistema de Padrões. Relatório de Pesquisa de Tese de Doutorado, COPPE/Sistemas/UFRJ,
Maio. 42 pp.
Santoro, F.M., Borges, M.R.S. & Santos, N. (1999). A Framework for Study of Computer-Supported
Cooperative Learning Environments. Proc. of ED-MEDIA’ 99. Seattle, June.
Santos, N. & Campos, F. (2001). Uma Taxonomia para o Domínio da Educação Mediada pela
Internet. Anais do XI SBIE. Vitória. Novembro.
Santos, N. (1999). Estado da Arte em Espaços Virtuais de Ensino e Aprendizagem. Revista Brasileira
de Informática na Educação. Florianópolis, no 4, Abril.
Taylor, R. (1980). The computer in the school: tutor, tool, tutee. (ed). New York: Teachers College
Press.
Texeira, H., Geração de componentes de negócio a partir de modelos de análise. Dissertação de
Mestrado - Engenharia de Sistemas e Computação - Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2003.
Valente, J.A. (1991). Usos do Computador na Educação. Liberando a Mente. Campinas: Graf. Central
da UNICAMP,pp. 16-31.
Valente, R. (2003) Educação a Distância no Ensino Superior – Paradigmas e Conceitos; disponível
em www.mec.gov.br/sesu/ftp/ead.pdf. Acessado em junho 2003.
Werner, C. M. L.; Braga, R. M M.; Matttoso, M. L. Q.; Murta. Infra-estrutura Odyssey: Estágio atual.
SBES’2000. Caderno de Ferramentas, pp. 366-369, João Pessoa, 2000.
Werner, C., et alli. OdysseyShare: um ambiente para o desenvolvimento cooperativo de componentes
In: XVI Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software, 2002,Gramado/RS., Caderno de Ferramentas
do XVISBES. SBC, 2002. p.444 – 449.