iPH: Uma Aplicação para Compartilhamento e Co-Edição de Apresentações em Sala de Aula *

iPH: Uma Aplicação para Compartilhamento e Co-Edição de Apresentações em Sala de Aula∗ Marcelo G. Malcher, Markus Endler 1

Departamento de Informática – PUC-Rio R. Marquês de São Vicente, 225 – 22453-900 – Rio de Janeiro – RS – Brasil {marcelom,endler}@inf.puc-rio.br

Abstract. The iPH is a distributed application that supports the sharing and coedition of presentations among an instructor and students ina classroom. This application can be executed on different types of devices, such as tablets, notebooks and handhelds (palmtops or smartphones), and uses the device’s context information to adapt itself to improve the interaction with the user. Resumo. O iPH é uma aplicação distribuída que suporta o compartilhamento e a co-edição de apresentações entre o instrutor e os alunos em uma sala de aula. Esta aplicação pode ser executada em diferentes tipos de dispositivos como tablet PCs, notebooks e handhelds (palmtops ou smart phones), como também pode acessar informações de contexto computacional do dispositivo para realizar auto-adaptações de modo à melhorar a interação com o usuário.

1. Introdução Vários trabalhos de pesquisa ([Nilson and Weaver 2005], [Waite et al. 2003]) sugerem que o uso de dispositivos computacionais móveis em uma sala de aula contribui para o interesse e motivação dos alunos. Ao utilizar uma ferramenta que possibilite o compartilhamento e co-edição do conteúdo ministrado, os alunos tendem assumir uma postura mais ativa, o que torna a aula mais dinâmica e o aprendizado mais efetivo. Uma sala de aula deve ser tratada como um ambiente computacional heterogêneo, visto que o instrutor e os alunos podem utilizar diferentes tipos de dispositivos conectados à rede sem fio disponível. Estes dispositivos podem variar de tamanho, poder computacional, capacidade de armazenamento, entre outras. É importante que, independente do dispositivo utilizado, todos os alunos devem ter acesso às mesmas funcionalidades, de modo que suas experiências em sala de aula sejam similares [Anderson et al. 2007]. O iPH - Interactive Presenter for Handhelds [Malcher and Endler 2008] é uma aplicação distribuída que permite o compartilhamento e co-edição de apresentações, que pode ser executada em diferentes dispositivos, como tablet PCs, notebooks, handhelds palmtops e smart phones. A aplicação é também sensível ao contexto, e pode realizar auto-adaptações de acordo com informações de contexto computacional (por exemplo, nível de energia do dispositivo, memória disponível, qualidade do enlace da conexão sem fio, entre outras) e de localização do usuário. Este artigo tem como objetivo descrever os conceitos que permearam o desenvolvimento do iPH e o seu funcionamento em uma sala de aula. Antes, na seção 2, são ∗

Trabalho financiado pela Microsoft Research e pelos projetos CNPq 479824/2004-5a e 474188/2007-8.

descritas ferramentas relacionadas ao iPH, onde são destacadas suas diferenças. A seção 3 descreve sucintamente os conceitos que basearam a aplicação. A seção 4 fornece informações sobre como utilizar o iPH. Na seção 5 são apresentadas algumas considerações finais e são descritas possíveis evoluções da aplicação.

2. Trabalhos relacionados Vários trabalhos pesquisam como melhorar a interação entre usuários de dispositivos móveis. Estes projetos possuem características semelhantes como o compartilhamento de uma área virtual e o suporte à captura de tinta digital. O Classroom Presenter [Anderson et al. 2004] é uma aplicação para compartilhamento de apresentações distribuídas desenvolvida pela Universidade de Washington, tendo sido testada em diversos cursos de graduação com altos níveis de aceitação. Seus modos de interação e comunicação entre usuários são bastantes similares aos do iPH descritos na seção 3. Contudo, o fato do Classroom Presenter não ser executado em handhelds, torna seu uso restrito a dispositivos mais poderosos. O sistema DyKnow Vision [Berque et al. 2004] é um produto comercial, e possui inúmeras funcionalidades além do compartilhamento e co-edição de apresentações, como a troca de mensagens instantâneas e a co-navegação de páginas web. Este sistema também possibilita o acesso à apresentação compartilhada através de um browser, o que implica na utilização e configuração de um servidor. O DyKnow Vision também não possui versão para handhelds. É válido mencionar projetos que suportam o uso de dispositivos mais limitados, como o IdeaLink [Salber et al. 2001] e o SharedPad [Kadous and Sammut 2004]. Porém, estes sistemas foram criados como protótipos dos middlewares utilizados para interação entre os dispositivos e são bastante limitados em relação a questões de compartilhamento e comunicação. A sensibilidade a informações contexto é uma característica ortogonal à uma aplicação. Contudo, não encontramos ferramentas relacionadas ao iPH que possuam tal característica para poder efetuar comparações.

3. Conceitos do iPH O iPH permite o compartilhamento de apresentações utilizando o modelo de sala de aula, onde um dos participantes exerce o papel de instrutor e os demais são alunos. O instrutor é o usuário que controlará a apresentação, selecionando e enviando os slides, e solicitando aos outros participantes - os alunos - que contribuam em determinados momentos da apresentação. Por exemplo, o instrutor pode apresentar um slide com uma questão a ser respondida pelos alunos. Cada aluno responderá a questão realizando contribuições no slide apresentado, e enviará ao instrutor - o iPH suporta a inserção de texto e desenhos (digital ink). Ao receber as respostas com as contribuições dos alunos, o instrutor poderá avaliá-las e escolher quais disponibilizará para todos. Para criação de apresentações, o instrutor pode utilizar uma aplicação auxiliar chamada iDeck, que permite a importação de apresentações do PowerPoint ou de qualquer outra ferramenta de apresentação que gere imagens JPEG. O iDeck também permite a inserção de slides em branco, sendo esta opção também disponível durante o uso do iPH. Para cada slide, o instrutor pode alterar a cor de fundo - caso seja um slide em branco, editar o título e inserir observações sobre o slide.

O iPH está disponível em duas versões: uma para dispositivos com maior poder computacional, como tablet PCs e notebooks, compatível com Windows XP/Vista, chamada iPH Desktop; e outra destinada a dispositivos com capacidade limitada, como PDAs e smart phones, que utilizem o sistema operacional Windows Mobile, chamada iPH Mobile. O desenvolvimento teve como foco a criação da mesma experiência de usuário para participantes utilizando diferentes versões do iPH, ou seja, não somente cada funcionalidade existe em ambas as versões, mas seus modos de uso são similares e consistentes. A única diferença entre as duas versões está no design da interface gráfica. Na versão Desktop - para dispositivos mais capacitados, disponibilizamos simultaneamente o conjunto de slides da apresentação e o slide atual. Já na versão para handhelds, estas visões foram separadas em diferentes telas. Devido ao limitado tamanho de display dos handhelds, alguns botões estão em diferentes lugares se comparado à versão Desktop. A figura 1 ilustra as versões iPH Desktop e iPH Mobile, respectivamente.

Figura 1. Versões do iPH

O iPH tem como base três características: colaboração síncrona baseada em multicast, inserção de texto e desenhos sobre slides, e sensibilidade a informações de contexto. Para funções de colaboração, como a conexão em uma sessão colaborativa ou o envio e recebimento de mensagens contendo slides e contribuições, o iPH foi desenvolvido utilizando o Compact Conference XP (CCXP), adaptação de alguns componentes do ConferenceXP [Research 2008] para o .NET Compact Framework [Microsoft 2008]. O ConferenceXP é um middleware para comunicação ponto-a-ponto e sincronização que permite que desenvolvedores criem aplicações distribuídas sem ter de lidar com detalhes de baixo-nível de comunicação e conectividade. Para a inserção de desenhos e texto nós desenvolvemos um componente independente chamado LAC.Contribs, que controla as contribuições realizadas em um componente visual e pode ser usado em ambas as plataformas .NET. O LAC.Contribs permite a formatação da largura e cor das linhas desenhadas e alteração da fonte dos textos inseridos, além de possuir a funcionalidade de borracha, para apagar as contriubições. Em relação a sensibilidade ao contexto, o iPH acessa informações de contexto computacional (por exemplo, a energia disponível do dispositivo, memória livre, qualidade da conexão sem-fio, etc.) e informações sobre localização simbólica (por exemplo, dispositivo entrou/saiu de determinado prédio/sala) a partir da MoCA [Sacramento et al. 2004], um middleware baseado em serviços que suporta o desenvolvi-

mento de aplicações colaborativas sensíveis a contexto. A seguir, explicamos de forma mais detalhada cada um dos conceitos que basearam as características colaborativas do iPH. 3.1. Sessão Todo usuário deve ingressar em uma sessão colaborativa para poder compartilhar e estar apto a adicionar contribuições à apresentação atual. Devido ao uso do Compact Conference XP, o conceito de sessão no iPH está fortemente ligado ao endereço de multicast usado para distribuir eventos e dados aos usuários. Para ingressar em uma sessão, basta ao usuário informar o endereço de multicast, o número de porta, um nome de usuário, e especificar seu papel na sessão. O papel define as funções que estarão habilitadas na sessão para cada usuário. Se necesário, o usuário pode informar um chave para proteger as mensagens transmitidas. Cada mensagem é enviada por um usuário contendo esta chave. Quando o iPH recebe uma mensagem, esta será processada caso a chave utilizada no momento da conexão à sessão ser igual a chave contida na mensagem. Caso contrário, a mensagem será descartada. Apesar do uso de comunicação via multicast facilitar a implantação do iPH, visto que não é necessário qualquer tipo de configuração inicial, não é amigável solicitar ao aluno que saiba e informe explicitamente o endereço de multicast e a porta da sessão desejada. Para melhorar a usabilidade do iPH, fizemos esta ação - conectar a uma sessão - ser sensível a contexto, mais especificamente, à localização do usuário. Quando o iPH percebe - através da interação com os serviços da MoCA - que o usuário entrou em uma nova região simbólica - por exemplo, uma sala de aula, o sistema automaticamente acessa um servidor central com o objetivo de descobrir o endereço de multicast e a porta associada a sessão ativa na região correspondente. Assim, o iPH informa ao usuário que pode se conectar a uma sessão através dos endereços e porta descobertos. A figura 2 ilustra ambas as formas de se conectar em uma sessão colaborativa.

Figura 2. Conectando-se a uma sessão colaborativa

3.2. Papéis Existem três papéis disponíveis a serem exercidos pelos usuários no iPH: mestre (instrutores), contribuidor (alunos) e visualizadores (computadores conetados a um projetor de vídeo ou alunos-ouvintes).

O visualizador atua de modo passivo e não pode selecionar nem editar a apresentação. É usado para disponibilizar o painel de visualização do slide do instrutor, com exceção dos slides particulares. O papel de contribuidor permite que o usuário visualize o conjunto de slides; determine qual slide deseja visualizar; adicione texto e desenhos; envie suas contribuições para o mestre, alterne a forma de sincronização com o mestre; e acesse suas próprias informações de contexto. O papel do mestre é o mais completo, onde, além das funcionalidades do contribuidor, é o mestre que escolhe a apresentação e envia a mesma para os demais usuários. O mestre também recebe as contribuições enviadas pelos contribuidores, requisita a re-sincronização dos mesmos, pode criar novos slides públicos e particulares, e controla a sincronização com os visualizadores. 3.2.1. Sincronização O iPH trata de forma diferente a sincronização do mestre com visualizadores e contribuidores. A sincronização mestre-visualizadores determina quando e o quê os visualizadores exibirão em suas telas. Este controle é de responsabilidade do instrutor. Na interface gráfica, existem opções para habilitar ou desabilitar a sincronização dos visualizadores. Sobre a sincronização entre mestre e contribuidores, o iPH garante que, quando um aluno inicia a criação de uma contribuição (por exemplo, começa desenhar um grafo em um slide), a sincronização do mestre com este aluno é desabilitada. Isto garante qe o aluno não será interrompido durante o processo da produção de uma contribuição. Contudo, a qualquer momento, o aluno pode re-sincronizar com o mestre. Esta perda da sincronização também pode ser feita de forma explícita pelo aluno. Quando o mestre e os contribuidores não estão sincronizados, o mestre pode somente solicitar que os alunos habilitem a sincronização. Este pedido aparece aos alunos através do surgimento de um ícone na interface gráfica dos seus dispositivos, e pode ser atendido ou ignorado pelos mesmos. A figura 3 exibe uma típica configuração de uso do iPH, onde o mestre está no centro, e as setas vermelhas representam que o mestre controla a sincronização com os visualizadores, e os contribuidores definem individualmente o estado de sincronização com o mestre.

Figura 3. Controlde sincronização do iPH entre diferentes papéis

3.3. Apresentação e Contribuições Uma apresentação é uma sequência de slides que são distribuídos pelo mestre para os outros usuários. Cada slide contém um identificador único, como também informações a respeito de sua posição na sequência. Durante a sessão de colaboração, o mestre pode criar e introduzir novos slides em branco em qualquer posição da apresentação. Uma contribuição é qualquer texto ou desenho inseridos por um mestre ou por um contribuidor. Estas contribuições podem ser realizadas somente na janela de visualização do slide atual. No iPH, as contribuições em um slide são persistidas e disponibilizadas na ordem exata a qual foram criadas. Deste modo, não há sobreposição errada de contribuições. Quando um aluno começa a desenhar em um slide, isto se torna sua contribuição local, até que o aluno explicitamente submeta o slide modificado para o mestre. Porém, quando o mestre começa a desenhar ou insere algum texto, esta contribuição é enviada automaticamente para os demais usuários. 3.4. Sensibilidade ao contexto Além de utilizar informações de contexto para auxiliar usuários a descobrir e se conectar a sessões de colaboração, cada participante pode acessar suas informações de contexto de seu próprio dispositivo (por exemplo, recursos computacionais disponíveis, como nível de energia e conectividade, e localização simbólica) a qualquer momento. Já o mestre pode acessar informações de todos os usuários da sessão. O iPH realiza adaptação de acordo com mudanças específicas de contexto computacional e de localização do usuário. Estas adaptações são disparadas de acordo com métodos baseados em regras de contexto criadas pelo mestre. Por exemplo, o mestre deseja evitar receber contribuições de alunos que não estejam fisicamente presentes na sala de aula, permitindo que somente alunos que estejam na sala possam contribuir com a apresentação. Com este propósito, o mestre pode criar uma regra associando o estado de contexto "dispositivo dentro da sala RDC512" com a funcionalidade de submeter contribuições ao mestre. Então, assim que o dispositivo detecta que está fora da sala RDC 512 (através do serviço da MoCA de inferência de localização simbólica, o LIS [Nascimento et al. 2006]), o botão de submissão de contribuições é desabilitado, e só retornará ao estado habilitado quando o dispositivo detectar que está novamente na sala RDC 512. A figura 4 ilustra a interface do iPH em ambas as versões com a opção de submissão desabilitada.

Figura 4. Funcionalidade desabilitada devido uma regra de contexto

4. Uso do iPH Ambas as versões do iPH foram desenvolvidas em Visual .NET CSharp, tendo como requisitos as diferentes versões da plataforma .NET da Microsoft - .NET Framework para a

versão Desktop, e .NET Compact Framework para a versão Mobile. Para que o iPH acesse informações de contexto e possa realizar ações reativas e auto-adaptações, é necessária a presença da MoCA. Como este middleware foi desenvolvido em Java, o iPH acessa estas informações através do MoCA/WS, um web service criado para tornar possível a utilização da MoCA através de outras linguagens de programação. As versões do iPH - Desktop e Mobile, assim como instruções para uso - requisitos, instalação, implantação e forma de utilização do sistema - podem ser encontradas no endereço http://www.lac.inf.puc-rio.br/iph.

5. Conclusão e Trabalhos Futuros O iPH oferece suporte ao compartilhamento e co-edição de apresentações, é sensível a informações de contexto computacional e está disponível em duas versões, já disponíveis para download e uso: uma para dispositivos como notebooks e tablet PCs, e outra versão para dispositivos mais limitados como palmtops e smartphones. Com o objetivo de evoluir constantemente o iPH, desejamos melhorar a interface gráfica de ambas as versões e suas funções colaborativas. Para isto, pretendemos realizar intensivos testes de usabilidade em salas de aula. Também pretendemos estender o uso de informações de contexto no iPH e criar outras formas de adaptação. Por exemplo, a versão atual do iPH não reage a desconexão e re-conexão de usuários. Acessando a MoCA, o mestre poderia automaticamente enviar os slides e contriubições a usuários que estiveram momentaneamente desconectados. Outras evoluções poderiam ser realizadas através de do uso de informações contexto, como permitir a associação de regras de contexto com outras funcionalidades de colaboração, realizar a adaptações na interface gráfica dependendo do tamanho do display do dispositivo do usuário, como também descartar slides já visualizados e discutidos em sala de aula para liberar memória no dispositivo, e assim, aumentar a performance da aplicação.

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