SA3C - Sistema de Avaliacão e Aprendizagem Assistido por Computador

SA3C - Sistema de Avalia¸c˜ao e Aprendizagem Assistido por Computador Rui Orlando Gomes Isidro 23 de Junho de 2003

2

Conte´ udo 1 Estado da arte 1.1

5

Introdu¸ca˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

1.1.1

Algumas raz˜ oes que levaram a` actualiza¸ca˜o do sistema. . . . . . . .

6

1.2

Uma vis˜ ao sobre o sistema de ensino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

1.3

Pesquisa de ferramentas semelhantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

1.4

Links u ´teis

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2 SA3 C - do modelo ` a aplica¸ c˜ ao final

17

2.1

Modelo

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.2

LRM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.3

Avalia¸ca˜o de modelos

2.4

Provas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3 Tecnologias usadas

25

3.1

Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.2

Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2.1

Suporte da plataforma ao n´ıvel de neg´ ocio . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2.2

Tecnologias de representa¸ca˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2.3

MathML

3.2.4

SVG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4 Descri¸ c˜ ao do trabalho desenvolvido

35

4.1

Levantamento dos requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2

Estudo das tecnologias necess´ arias a utilizar . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3

4.3

Modela¸ca˜o do sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.3.1

Estudo da plataforma a desenvolver para suporte da base de dados . 35

4.3.2

Estudo dos mecanismos de liga¸ca˜o de tecnologias . . . . . . . . . . . 35

4.3.3

Determina¸ca˜o das fronteiras dos servi¸cos . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5 Conclus˜ oes

37

4

Cap´ıtulo 1

Estado da arte 1.1

Introdu¸c˜ ao

O Projecto Matem´ atica Ensino1 (PmatE) desenvolveu e mant´em em desenvolvimento um conjunto de ferramentas que apresentam uma perspectiva inovadora sobre as tradicionais aplica¸co˜es de eLearning - uma componente l´ udica capaz de atrair os estudantes ao estudo. O trabalho desenvolvido neste dom´ınio teve in´ıcio em 1990/91, mas a plataforma tecnol´ ogica necessitou de uma profunda reestrutura¸ca˜o no sentido de acompanhar os recentes desenvolvimentos nas novas tecnologias da informa¸ca˜o e da comunica¸ca˜o. Esta tarefa foi iniciada em 2002. Este texto, pretende apresentar o trabalho desenvolvido no estudo e reformula¸ca˜o da nova plataforma base das aplica¸co˜es do PmatE.

Os sistemas de informa¸ca˜o desenvolvidos no aˆmbito das aplica¸co˜es de eLearning tˆem evolu´ıdo ao longo dos tempos no sentido de se aproximarem de aplica¸co˜es que disponibilizam muitas ferramentas num u ´nico pacote. Estas aplica¸co˜es, tentam emular os ambientes virtuais do dia a dia vivido nas salas de aulas. S˜ ao usualmente ferramentas alvo de acusa¸co˜es de tornarem o ensino despersonalizado que desmobiliza muitas vezes os alunos pela falta de um contacto pessoal.

1

O Projecto Matem´ atica Ensino (PmatE) ´e um Projecto de Investiga¸c˜ ao e Desenvolvimento do De-

partamento de Matem´ atica interagindo com Escolas de variados graus de ensino e integrado na UI&D ”Matem´ atica e Aplica¸c˜ oes”do Departamento de Matem´ atica da Universidade de Aveiro.

5

CAP´ITULO 1. ESTADO DA ARTE

6

Os sistemas de ensino ` a distˆ ancia tradicionais, ainda que apresentem grandes vantagens em alguns dom´ınios, apresentam, sob outros pontos de vista, dificuldades que podem comprometer a qualidade de ensino e a curva de crescimento das capacidades cognitivas dos alunos. Da´ı que um novo tipo de aplica¸co˜es surja como alternativa aos sistema puros de ensino ` a distancia, as aplica¸co˜es de apoio ao ensino. S˜ ao, usualmente, ferramentas com um objectivo muito espec´ıfico e direccionadas a resolver um problema muito restrito. O Sistema de Avalia¸ca˜o e Aprendizagem Assistida por Computador (SA3 C) ´e uma ferramenta que pretende preencher um pequeno nicho no mercado - aprendizagem e avalia¸ca˜o de conhecimentos muito em especial no que diz respeito a`s matem´ aticas escolares. A plataforma desenvolvida permite, no entanto, que o sistema cres¸ca noutros sentidos e possa corresponder igualmente em outras a´reas cient´ıficas.

O SA3 C ´e composto por um conjunto de ferramentas dispon´ıveis gratuitamente em http://pmate.mat.ua.pt. Estas ferramentas s˜ ao desenvolvidas em conjunto com escolas, universidades e professores directamente envolvidos com os utilizadores finais. O ex-libris asico destas aplica¸co˜es ´e a competi¸ca˜o EquaMat para alunos do 3o Ciclo do Ensino B´ versando mat´erias de matem´ atica adequadas a esses anos lectivos. Al´em do formato competi¸ca˜o, o PmatE tem tamb´em dispon´ıveis testes diagn´ osticos de avalia¸ca˜o de conhecimentos e fez j´ a algumas experiˆencias piloto de acompanhamento de alunos em disciplinas do ensino superior.

1.1.1

Algumas raz˜ oes que levaram ` a actualiza¸c˜ ao do sistema.

A op¸ca˜o de modificar a plataforma, de uma aplica¸ca˜o do tipo desktop para uma aplica¸ca˜o distribu´ıda, resulta de v´ arios factores. Por um lado, a utiliza¸ca˜o de um simples browser ´e muito interessante dado que n˜ ao implica a instala¸ca˜o de grandes pacotes de software e reduz as incompatibilidades entre m´ aquinas. Por outro lado, a aplica¸ca˜o passa a estar dispon´ıvel em qualquer computador com uma liga¸ca˜o a` Internet. As actualiza¸co˜es do sistema podem ser feitas com maior frequˆencia sem que o utilizador tenha de reinstalar qualquer tipo de software de upgrade. Estas actualiza¸co˜es podem ser feitas, inclusive, de forma 100% transparente para o utilizador, o que induz neste ultimo um maior grau de

˜ 1.1. INTRODUC ¸ AO

7

confian¸ca no sistema.

Um outro factor de peso ´e o crescimento vertiginoso da utiliza¸ca˜o da Internet nas escolas e nas residˆencias. Por exemplo, de acordo com n´ umeros disponibilizados pelo Instituto Nacional de Estat´ıstica sobre o tema Sociedade de Informa¸ca˜o e do Conhecimento na publica¸ca˜o Sociedade de Informa¸ca˜o e do Conhecimento, cap´ıtulo Sociedade da Informa¸ca˜o Escolas (Ensino n˜ ao Superior), o n´ umero de computadores dispon´ıveis nos estabelecimentos p´ ublicos no ano lectivo de 2001/2002 era de 43847, j´ a o n´ umero de escolas com liga¸ca˜o a Internet de 1997 a 2001 s˜ ` ao [INE, 2001]:

Anos

Escolas do 1o ciclo

Escolas do 5o ao 12o ano (escolas p´ ublicas e privadas)

No

Total acumulado

No

Total acumulado

2001

7226

8404

44

1795

2000

878

1178

62

1751

1999

191

300

36

1689

1998

69

109

94

1653

1997

40

40

1559

1559

Num outro inqu´erito levado a cabo pelo INE em colabora¸ca˜o com o Observat´ orio das Ciˆencias e das Tecnologias, especificamente o inqu´erito a` utiliza¸ca˜o das tecnologias de informa¸ca˜o e comunica¸ca˜o por parte das fam´ılias, pode-se ler “No caso concreto dos estudantes, a utiliza¸ca ˜o de computadores ´e feita, em percentagens muito pr´ oximas, na escola/universidade (48%) e em casa (45%). J´ a a liga¸ca ˜o ao World Wide Web estabelece-se nos locais de ensino - 51% dos estudantes fazem-na na escola/universidade e 37% em casa”. O mesmo estudo apresenta resultados que “indiciam um progressivo aumento da posse de computadores pelas fam´ılias, bem como a liga¸ca ˜o destas a ` Internet, neste caso com um crescimento mais acentuado”.

Por fim, a cria¸ca˜o de um sistema de informa¸ca˜o que centralizasse num u ´nico ponto todos os dados, de acesso universal quer para os utilizadores quer para a equipa de gest˜ ao

CAP´ITULO 1. ESTADO DA ARTE

8

Número de escolas com ligação à Internet de 1997 a 2001

9000 8404 8000

Escolas do 1º ciclo

7000

Escolas do 5º ao 12º ano (escolas públicas e privadas)

6000 5000 4000 3000 2000

1751

1689

1653

1559

1795

1178 1000 109

40

300

0 1997

1998

1999

2000

2001

Ano

Figura 1.1: N´ umero de escolas com liga¸ca˜o a` Internet ´e certamente uma raz˜ ao que por si s´ o justifica a sua cria¸c˜ao.

1.2

Uma vis˜ ao sobre o sistema de ensino

Num sistema de ensino pr´ oximo do ideal, os alunos deveriam poder efectuar avalia¸co˜es parciais ao longo do seu processo de aprendizagem. Al´em disso, se se der ao professor uma ideia dos conhecimentos reais adquiridos pelos alunos, este tem a possibilidade de agendar a forma¸ca˜o de acordo como os alunos est˜ ao a absorver os novos conhecimentos. Este processo deve come¸car o mais cedo poss´ıvel, eventualmente com um teste diagnostico. A figura 1.2 pretende representar estes conceitos.

1.3

Pesquisa de ferramentas semelhantes

Fala-se muito na nova Sociedade de Informa¸ca˜o e na necessidade de acompanhar a actual revolu¸ca˜o Social e Econ´ omica. A conota¸ca˜o desta nova sociedade com ensino tem tamb´em levado muita gente a pensar em novas solu¸co˜es e mecanismos para fazer chegar a informa¸ca˜o aos novos estudantes. Mas a verdade ´e que o problema da educa¸ca˜o ´e um

1.3. PESQUISA DE FERRAMENTAS SEMELHANTES

9

Objectivos a atingir Pré-avaliação ou Teste diagnóstico

Formação

Avaliação

Figura 1.2: Ciclo de forma¸ca˜o

problema antigo e que se repete ao longo da historia da nossa sociedade. O problema da transmiss˜ ao de conhecimentos n˜ ao ´e um problema moderno. O meio de transporte de informa¸ca˜o, esse sim, tem evolu´ıdo ao longo dos tempos e os novos meios digitais de comunica¸ca˜o e transporte de informa¸ca˜o tˆem de ser bem estudados e formatados no sentido de se retirar deles o maior proveito. A Internet vem-se afirmando como o meio por excelˆencia de transmiss˜ ao de informa¸ca˜o.

Este papel de meio de transporte tem sido amplamente usado e levou ao aparecimento de novas ferramentas de ensino ` a distancia. Dos sistemas de informa¸ca˜o estudados, podese concluir que o professor se mant´em como elemento chave no processo de aprendizagem, mas toma um papel necessariamente mais activo na pesquisa e at´e mesmo no desenvolvimento de novos conte´ udos electr´ onicos para disponibilizar aos alunos. Este novo papel poder´ a tornar-se num factor negativo se n˜ ao se adaptar a distribui¸ca˜o de trabalho dos do-

CAP´ITULO 1. ESTADO DA ARTE

10

centes a esta nova realidade. H´ a que contar com o tempo e o esfor¸co gasto na prepara¸ca˜o de conte´ udos neste novo paradigma de ensino. V´ arias quest˜ oes se podem aqui colocar: ser´ a poss´ıvel rentabilizar de forma mais eficiente o esfor¸co despendido pelos professores a editar novos conte´ udos, vezes e vezes sem conta, sempre que se fazem actualiza¸co˜es nos meios de comunica¸ca˜o? Ser´ a poss´ıvel evitar que os mesmos assuntos sejam escritos repetidamente por pessoas diferentes? Ser´ a poss´ıvel aproveitar os conte´ udos de outras pessoas?

A vis˜ao do PmatE sobre o SA3 C tenta de alguma forma resolver parte destas quest˜ oes. De facto, fez-se um levantamento exaustivo e faseado dos v´ arios assuntos abordados no 3o ciclo do ensino b´ asico e seguintes construindo-se um biblioteca de modelos que contava em Maio de 2003 com aproximadamente 350 modelos. A ideia ´e disponibilizar ferramentas que permitam a pesquisa e utiliza¸ca˜o f´ acil destes modelos na constru¸ca˜o de aplica¸co˜es de estudo, auto-avalia¸ca˜o e de avalia¸ca˜o de facto dos conhecimentos dos alunos em determinadas mat´erias.

Toda a interac¸ca˜o dos alunos e professores com estas ferramentas ´e convenientemente armazenada numa base de dados e posteriormente todos os dados s˜ ao tratados. Este tratamento final dos dados, pretende ser a base da determina¸ca˜o de perfis de conhecimento dos alunos. Pretende-se que todo este processo funcione em tempo real sem necessidade de qualquer tipo de interven¸ca˜o ao n´ıvel administrativo do sistema. Os dados s˜ ao constantemente capturados e a an´ alise de dados ´e executada em tempo real com base nesses mesmos dados.

Existe no mercado um conjunto elevado de ferramentas de gest˜ ao e apoio ao eLearning. Em geral, a maior parte destas ferramentas apresenta um leque elevado de funcionalidades. Algumas respondem apenas a um tipo de fun¸ca˜o. Nestes termos, ´e poss´ıvel classificar este tipo de aplica¸co˜es do seguinte modo:

• Ferramentas integradas de trabalho colaborativo (Integrated Collaborative Tools) Apresentam um conjunto elevado de funcionalidades quer para o aluno quer para o

1.3. PESQUISA DE FERRAMENTAS SEMELHANTES

11

docente ou tutor. • Ferramentas de conferencia (Text-based Conferencing) S˜ ao ferramentas que se baseiam nos sistemas de comunica¸c˜ao s´ıncrona ou ass´ıncrona. • Sistemas de gest˜ ao de cursos (Course Management Systems) S˜ ao aplica¸co˜es que permitem a gest˜ ao completa de conte´ udos e de utilizadores. • Question´ arios (Pooling) Permitem a constru¸ca˜o de testes usualmente a` custa de uma grande base de dados de quest˜ oes. O SA3 C insere-se neste u ´ltimo item. Das ferramentas observadas, conclui-se que a inser¸ca˜o de novas quest˜ oes ´e simples e feita atrav´es da utiliza¸ca˜o de formul´ arios onde o professor digita as quest˜ oes. Do ponto de vista da representa¸ca˜o de dados s˜ ao algo limitadas e utilizam como ve´ıculo de transmiss˜ ao de dados o HTML. Usualmente, o docente pode indicar links para p´ aginas relacionadas com as quest˜ oes, links para imagens ou material multim´edia.

Uma das aplica¸co˜es encontradas semelhante em termos de objectivos e at´e mesmo de funcionamento ´e o Usolv-IT [Usolv-IT, 2002]. As quest˜ oes tˆem normalmente associada de forma est´ atica a resposta correcta e s˜ ao tamb´em elas quase sempre est´ aticas. O u ´nico dinamismo em alguns casos prende-se com a possibilidade de sortear um determinado n´ umero de quest˜ oes a partir de uma grande base de dados previamente constru´ıda pelo docente.

A avalia¸ca˜o de resultados pode ser feita de forma autom´ atica ou n˜ ao dependendo da escolha do tipo de teste. Se o teste ´e de escolha m´ ultipla ou do tipo falso-verdadeiro, os sistemas avaliados permitem a obten¸ca˜o de resultados que n˜ ao v˜ ao muito al´em da contabiliza¸ca˜o do n´ umero ou percentagem de acertos.

Algumas destas ferramentas s˜ ao:

CAP´ITULO 1. ESTADO DA ARTE

12

Quiz Center http://school.discovery.com/teachingtools/teachingtools.html Quiz Master http://www.hallandales.com/quizmaster/ Advanced Survey http://www.advancedsurvey.com/ CGISpy http://www.cgispy.com/ Zoomerang http://www.zoomerang.com/ MisterPoll http://www.misterpoll.com/ USolv-IT http://www.kulak.ac.be/servlet/toets.servlets.Welkom?taal=EN

Das ferramentas encontradas pertencentes ao grupo dos Sistemas de gest˜ ao de cursos, algumas das mais conhecidas s˜ ao o Webct, Blackboard e AnlonTM (Academic e Corporate). Estas ferramentas s˜ ao muito completas e permitem a gest˜ ao de conte´ udos e cria¸ca˜o de v´ arios testes (avalia¸ca˜o, sumativos, etc.). Uma caracter´ıstica comum ´e a necessidade de inser¸ca˜o das quest˜ oes pelos docentes, tal como acontece nas ferramentas de cria¸ca˜o de question´ arios apresentadas antes.

Filtrando um pouco a vista desta aplica¸co˜es e analisando em mais detalhe esta perspectiva da cria¸ca˜o de testes, em seguida apresenta-se uma tabela com algumas das caracter´ısticas destas aplica¸co˜es:

1.3. PESQUISA DE FERRAMENTAS SEMELHANTES Tipos de quest˜ oes

13

O BlackBoard permite de-

O WebCT permite es-

senhar testes do tipo es-

colha m´ ultipla, encontrar

colha m´ ultipla, encontrar

a semelhan¸ca (matching),

a semelhan¸ca (matching),

c´ alculos, respostas curta,

falso-verdadeiro, preencher

par´ agrafo.

espa¸cos, resposta m´ ultipla,

falso e verdadeiro s˜ ao sim-

ordena¸ca˜o e respostas cur-

uladas usando quest˜ oes de

tas

escolha m´ ultipla com duas

As quest˜ oes

op¸co˜es verdadeiro e falso. Cria¸ca˜o de acervo de

Permite a cria¸ca˜o de um

Permite a cria¸ca˜o de uma

quest˜ oes

acervo de quest˜ oes, mas

base de dados de quest˜ oes

n˜ ao permite a importa¸ca˜o

e

de

quest˜ oes desenhadas em

quest˜ oes

de

outras

aplica¸co˜es.

´e

outras

poss´ıvel

importar

aplica¸co˜es

como

por exemplo do Microsoft Excel. Cria¸ca˜o com

de

testes

quest˜ oes

Ambas as aplica¸co˜es suportam a utiliza¸ca˜o de quest˜ oes sorteadas aleatoriamente.

aleat´ orias Avalia¸ca˜o

au-

As duas aplica¸co˜es permitem em qualquer tipo de

tom´ atica,

salva-

quest˜ oes, exceptuando as quest˜ oes do tipo resposta

guarda de dados e

curta e escrita de par´ agrafos, a auto classifica¸ca˜o. Se

reporting

o teste ´e composto a` custa de quest˜ oes que permitem a auto-classifica¸ca˜o, ent˜ ao ser´ a auto-classificado no momento de submiss˜ ao das respostas.

Os testes com

respostas curtas tˆem de ser posteriormente classificados pelo professor. O respons´ avel pela cadeira poder´ a ainda determinar se os resultados ser˜ ao afixados logo que os testes sejam classificados ou se existir´ a um atraso na apresenta¸ca˜o dos resultados.

CAP´ITULO 1. ESTADO DA ARTE

14 Alguns links e referencias ao acaso.

Apresenta compara¸ca˜o entre o Webct e Blackboard http://astro.ocis.temple.edu/ http://eu.knowledgepool.com/elearning/home.html

Neste site h´ a um inqu´erito sobre a utiliza¸ca˜o destas duas ferramentas. http://webpages.shepherd.edu/amihailo/survey.asp

Product Classifications — Conferencing on the World Wide Web cu-hearme.com Darryl L. Sink & Associates, Inc. Desire2Learn Ed Tech Tools eWebUniversity.com IHETS Internet Streaming Video Impatica Knowledge Platform Land Grant Training Alliance Online Lessons Lectra Lectora Mallard Module Zero The qform package Question Mark QuestWriter Remote Technical Assistance Serf Distance Education Environment Tegrity WebLearner The Tutorial Gateway Virtual University ViewletBuilder Web Based Instruction Resource Site WebCT World Wide Web Course Tools Web Educational Support Tools, Ltd. (WEST)

1.4

Links u ´ teis

Documenta¸ca˜o: http://www.webct.ulpgc.es/users/userlist.html http://ist-socrates.berkeley.edu/ fmb/articles/webct-glossary.html Links u ´teis: Gabinete de Apoio ao Ensino ` a Distˆ ancia http://www.up.pt/educontinua/ensdist/gaedist/index.html Universidade do Porto http://www.up.pt Katholieke universiteit Leuven http://www. kuleuven.ac.be/ CRE, Association of European Universities

´ 1.4. LINKS UTEIS

15

http://www.unige.ch/cre Europace 2000 http://www. europace.be/ http://projects.europace.be/tide/pdf/ttt009.pdf American Distance Education Consortium http://www.adec.edu/

Blackboard http://www.blackboard.com/

AnlonTM Academic 4.0 AnlonTM Corporate 4.0 http://www.anlon.com/

Selec¸ca˜o de artigos sa´ıdos em publica¸co˜es internacionais, sobre o ensino distˆ ancia atrav´es da Internet. Site sobre forma¸ca˜o, onde se pode encontrar uma vasta informa¸ca˜o sobre o assunto, nomeadamente: coment´ arios de revistas, artigos, estudos on-line (...), referentes ` a tem´ atica do ensino ` a distˆ ancia com recurso a`s novas tecnologias. Consider´ avel selec¸ca˜o de artigos, livros, conferˆencias e semin´ arios relacionados com o ensino a` distˆ ancia.

16

CAP´ITULO 1. ESTADO DA ARTE

Cap´ıtulo 2

SA3C - do modelo ` a aplica¸c˜ ao final 2.1

Modelo

O SA3 C, enquanto produto, enquadra-se nas aplica¸co˜es de avalia¸ca˜o de conhecimentos (muito frequentemente designadas na literatura inglesa de assessment tools). A unidade at´ omica deste sistema de informa¸ca˜o ´e o modelo [Vieira, 2001].

´ precisamente este conceito de modelo, o principal respons´ E avel por duas das mais importantes caracter´ısticas do SA3 C: a flexibilidade e a modularidade. Sendo a aplica¸ca˜o essencialmente uma ferramenta de avalia¸ca˜o, ´e natural esperar que na sua base residam quest˜ oes.

Estas quest˜ oes, pelo papel importante que assumem, revestem-se de um conjunto de caracter´ısticas importantes, uma delas prende-se com o tipo de quest˜ ao. Escolheu-se o tipo Quest˜ oes de Resposta M´ ultipla do tipo Falso-Verdadeiro-Generalizado, o que significa que todas as respostas podem ser falsas ou verdadeiras ou coexistirem de modo aleat´ orio respostas falsas e verdadeiras.

Algo mais caracteriza as quest˜ oes usadas no SA3 C, nomeadamente o facto de todas elas serem geradas dinamicamente em tempo de execu¸ca˜o. Ao contr´ ario da grande maioria das ferramentas existentes para este tipo de aplica¸ca˜o, o SA3 C possui a capacidade de ap17

` APLICAC ˜ FINAL CAP´ITULO 2. SA3 C - DO MODELO A ¸ AO

18

resentar ao cliente, em cada interac¸ca˜o deste com o primeiro, uma concretiza¸ca˜o diferente de uma quest˜ ao. Isto ´e poss´ıvel porque em vez de de se armazenarem quest˜ oes est´ aticas numa base de dados, armazenam-se geradores de quest˜ oes. O gerador de quest˜ oes ´e o modelo.

Com um elemento at´ omico de informa¸ca˜o com as caracter´ısticas do modelo, obt´em-se um elevado grau de liberdade para a constru¸ca˜o das aplica¸co˜es finais. Por exemplo, um formato de competi¸ca˜o em que ´e apresentada uma quest˜ ao ao aluno que s´ o avan¸ca se acertar `as quatro op¸co˜es de resposta. Outra aplica¸ca˜o poss´ıvel ´e, por exemplo, o formato pr´ oximo do teste cl´ assico em que s˜ ao apresentadas v´ arias quest˜ oes ao utilizador. Neste formato, o utilizador ´e livre de responder ao teste pela ordem que mais lhe aprouver.

Cada modelo envolve um grande trabalho de pesquisa e cataloga¸ca˜o que s´ o ´e poss´ıvel se criado por uma equipa coesa e altamente qualificada na a´rea cient´ıfica a` qual o modelo diz ´ um trabalho duplo, por um lado exige uma pesquisa exaustiva de conte´ respeito. E udos, por outro lado a sua cataloga¸ca˜o num sistema multidimensional. Tema, subtema, objectivo principal, objectivo secund´ ario e n´ıvel de dificuldade, s˜ ao algumas das dimens˜ oes presentes neste sistema.

As op¸co˜es de resposta inclu´ıdas num modelo, s˜ ao normalmente associadas aos erros mais comuns cometidos pelos alunos. A forma mais simples de apresentar a modela¸ca˜o de conte´ udos ´e apresentando um caso concreto. Tome-se como exemplo as equa¸co˜es do 1o grau em Q. Considere-se a express˜ ao geradora

(±)ax = [±]b, a ∈ Q\{0}, b ∈ Q

(2.1)

Escusando-me de demonstra¸co˜es mais complexas que o leitor pode encontrar em [Vieira, 2001], a express˜ ao 2.1 depois de processada d´ a origem a 9 concretiza¸co˜es:

2.1. MODELO

19

R2,1

−b − a

F

R2,2

(−b)a

F

R2,3

b+a

F

R2,4

a−b

F

R2,5

- ab

V

R2,6

−b a

V

R2,7

b −a

V

R2,8

b a

F

R2,9

kb , k ∈ A ⊆ Q\{0} (±) ka

F (se +)

Tabela 2.1: Tabela de concretiza¸co˜es Deste conjunto de concretiza¸co˜es, ser˜ ao sorteadas quatro em tempo de execu¸ca˜o. Para minimizar a resposta ` a sorte, o modelo cont´em ainda um sistema que permite aumentar as hip´ oteses de formula¸ca˜o dos enunciados poss´ıveis. Este sistema designou-se de sistema de caixas. Atente no seguinte enunciado para o modelo apresentado anteriormente:

Se ax = −b, a 6= 0, ent˜ ao x ´e igual a •R2,j1 •R2,j2 •R2,j3 •R2,j4

´ f´ E acil perceber que, no lugar de “...ent˜ ao x...” se pode escrever “...ent˜ ao −x...”. Al´em disso podemos ainda construir a frase na negativa usando “...n˜ ao ´e igual a” no lugar de “...´e igual a”.

O sistema de caixas mais n˜ ao ´e que uma quest˜ ao de sistematiza¸ca˜o de procedimentos em rela¸ca˜o a este conceito de varia¸ca˜o na formula¸ca˜o das quest˜ oes. No caso apresentado temos as caixas:

` APLICAC ˜ FINAL CAP´ITULO 2. SA3 C - DO MODELO A ¸ AO

20

X=

x

(caixa inc´ ognita) e

−x P =

´e

(caixa predicado)

n˜ ao ´e Devido ao facto do sistema ser t˜ ao rico e aleat´ orio, e depois de se concretizarem as quest˜ oes, a aplica¸ca˜o avalia a possibilidade de repeti¸co˜es (que podem ter ocorrido devido a` varia¸ca˜o de alguns parˆ ametros) e elimina as quest˜ oes que possam n˜ ao interessar do ponto de vista pedag´ ogico-did´ atico.

atico. Depois do modelo constru´ıdo, inicia-se o processo de introdu¸ca˜o no sistema inform´

2.2

LRM

A complexidade inerente aos modelos exige que o processo de transcri¸ca˜o para o sistema informatizado obede¸ca a crit´erios muito claros, de forma a que qualquer um dos elementos da equipa de transcri¸ca˜o possa facilmente perceber o alinhamento l´ ogico do c´ odigo informatizado do modelo.

Por forma a estabelecer um conjunto de regras elementares de programa¸ca˜o desenvolveuse uma Linguagem de Representa¸ca˜o de Modelos (de ora em diante designada por LRM).

ao transcritos do papel para a LRM e armazenados na base de dados. Os modelos s˜ Al´em da linguagem LRM foi tamb´em desenvolvido um processador de LRM. A LRM utiliza um conjunto de s´ımbolos com fun¸co˜es distintas para representa¸ca˜o e concretiza¸ca˜o. Para iniciar uma express˜ ao dinˆ amica, usa-se a seguinte locu¸ca˜o:

\\F orm.. express˜ ao a processar..

(2.2)

A express˜ ao a processar ´e tamb´em uma frase escrita em LRM. A LRM tem v´arios construtores para a defini¸ca˜o de frac¸co˜es, potˆencias, ra´ızes, m´ odulos, etc. S˜ ao tamb´em

˜ DE MODELOS 2.3. AVALIAC ¸ AO

21

definidas as caixas do sistema de caixas e ainda vari´ aveis que s˜ ao substitu´ıdas por valores de acordo com as restri¸co˜es impostas no modelo. O processador de LRM interpreta as instru¸co˜es passadas e posteriormente, caso necess´ ario, converte a express˜ ao final em MathML.

Este sistema permite ` a equipa de programa¸ca˜o de modelos um ritmo de trabalho muito elevado e acima de tudo uma coerˆencia muito grande ao n´ıvel do estilo de programa¸ca˜o. Naturalmente existem alguns casos especiais dif´ıceis de expressar directamente na LRM. Estes casos s˜ ao resolvidos ao n´ıvel da programa¸ca˜o sem recorrer, portanto, a` LRM.

Todo o processamento ao n´ıvel dos modelos ´e encapsulado num componente ActiveX escrito em Visual Basic. Embora simples, o Visual Basic cont´em todos os recursos de programa¸ca˜o necess´ arios para o efeito pretendido. O facto do componente ser compilado traz grandes vantagens em termos de velocidade de processamento. A velocidade de processamento ´e tanto mais importante porquanto o sistema ser´ a utilizado por dezenas ou at´e mesmo centenas de utilizadores em simultˆ aneo.

2.3

Avalia¸c˜ ao de modelos

Uma vez programados, os modelos tˆem de ser avaliados. A sua avalia¸ca˜o deve ser feita idealmente pelo autor do modelo dado que ´e quem melhor o conhece. Para o efeito e para tornar o processo mais expedito, criou-se uma p´ agina web para avalia¸ca˜o de modelos. Ali, est˜ ao dispon´ıveis todos os modelos existentes no sistema. Esta p´ agina faz parte da a´rea de administra¸ca˜o do sistema ` a qual apenas os utilizadores com perfil de administra¸ca˜o tˆem acesso.

O processo de avalia¸ca˜o e programa¸ca˜o de modelos ´e um procedimento recursivo e s˜ ao necess´ arias algumas itera¸co˜es at´e o modelo atingir um n´ıvel est´ avel pronto para entrar em ac¸ca˜o.

` APLICAC ˜ FINAL CAP´ITULO 2. SA3 C - DO MODELO A ¸ AO

22

Todo o percurso do modelo ´e registado. Devido a` necessidade de escrever frequentemente f´ ormulas matem´ aticas, optou-se pelo LATEX para o registo dos movimentos efectuados pelo modelo. Todos os passos pelos quais o modelo passa s˜ ao registados. Os ficheiros DVI (formato de impress˜ ao) dos modelos est˜ ao tamb´em dispon´ıveis na Internet na aplica¸ca˜o de gest˜ ao do SA3 C.

2.4

Provas

Quando o modelo atinge a maturidade necess´ aria para entrar em produ¸ca˜o passa para uma Base de Dados definitiva. A partir desse instante pode ser utilizado em provas. As provas podem variar no formato, objectivos, destinat´ arios, etc mas tˆem em comum o sistema de gera¸ca˜o de quest˜ oes.

ao armazenados numa base de dados e a sua l´ ogica Tal como j´ a foi dito, os modelos s˜ de neg´ ocio ´e programada num componente ActiveX. Este componente est´ a instalado no servidor da aplica¸ca˜o e ´e o respons´ avel pela constru¸c˜ao em tempo de execu¸ca˜o das quest˜ oes apresentadas ao cliente. Uma das grandes vantagens deste sistema ´e a possibilidade de actualizar os dados sempre que necess´ ario e garantir que os clientes tˆem constantemente acesso a uma aplica¸ca˜o livre de erros e sempre actualizada. Uma outra vantagem ´e a separa¸ca˜o dos modelos da l´ ogica da aplica¸ca˜o final.

As aplica¸co˜es finais resolvem todas as quest˜ oes que se prendem com a identifica¸ca˜o das provas, dos utilizadores, valida¸ca˜o das respostas dadas, armazenamento na base de dados das quest˜ oes apresentadas aos clientes, etc. S˜ ao tamb´em elas que invocam o componente ActiveX, atrav´es da sua interface publica e mandam gerar um modelo. Al´em do modelo tamb´em s˜ ao devolvidos os parˆ ametros gerados, sinais, etc.

Uma prova, usualmente cont´em um conjunto de dados gerais que indicam o nome da prova, o tipo, o autor, o tipo de equipa, etc. Associada a uma prova existe sempre uma grelha de modelos. A grelha de modelos associa a cada n´ıvel da prova um conjunto de

2.4. PROVAS

23

ao apresentados. A um n´ıvel modelos. Os n´ıveis constituem a ordem pela qual os modelos s˜ podem estar associados um ou mais modelos. No caso de existir mais do que um modeloa aplica¸ca˜o final faz o sorteio de um modelo para esse n´ıvel. Este ´e um outro mecanismo que permite assegurar que os utilizadores a cada interac¸ca˜o com o sistema encontram sempre novas quest˜ oes. Para tal, ´e necess´ ario um cuidado redobrado ao seleccionar modelos para a prova, pois pode dar-se o caso de um mesmo n´ıvel conter modelos muito diferentes em n´ıvel de dificuldade, tema, objectivos, etc.

O cliente ao entrar em prova introduz os seus dados de acesso e uma nova prova ´e criada. O que acontece depois varia de prova para prova. Se ´e uma prova do tipo desafio o utilizador entra no n´ıvel 1. A aplica¸ca˜o sorteia um modelo para esse n´ıvel dos modelos existentes na grelha de modelos e invoca o componente ActiveX com esse modelo. O componente processa o modelo e devolve o texto gerado para a quest˜ ao, as quatro op¸co˜es de resposta, os parˆ ametros gerados, os operadores gerados, as solu¸co˜es e ainda um conjunto de observa¸co˜es gerais. O passo seguinte consiste em compor o ecr˜ a a apresentar ao cliente.

Se a prova ´e do tipo teste diagnostico todos os modelos desde o primeiro n´ıvel at´e ao ultimo s˜ ao sorteados, gerados e armazenados na base de dados. Posteriormente a aplica¸ca˜o constr´ oi o ecr˜ a a apresentar e envia os dados para o browser do cliente.

As aplica¸co˜es finais s˜ ao compostas por duas partes, a interface funciona ao n´ıvel do cliente e todas as fun¸co˜es de interac¸ca˜o e algumas de valida¸ca˜o s˜ ao executadas no browser do cliente, os acessos ` a base de dados, a gera¸ca˜o de modelose a restante l´ ogica de processamento ´e executada no lado do servidor.

No sentido de optimizar a gest˜ ao dos recursos entre o servidor e cliente, parte da l´ogica da aplica¸ca˜o ´e executada no lado do cliente. Note-se que a plataforma do SA3 C serve tamb´em alguns dos eventos do PmatE como por exemplo a EquaMat, ou a Mat12. Ambos tˆem picos de carga bastante elevados, por exemplo durante as 3 horas de prova da EquaMat s˜ ao gerados perto de 1000 provas. A ser utilizado por uma boa parte das escolas do pa´ıs, o SA3 C poder´ a atingir picos de v´ arias centenas de utilizadores em simultˆ aneo.

` APLICAC ˜ FINAL CAP´ITULO 2. SA3 C - DO MODELO A ¸ AO

24

Delegar parte do c´ odigo ao cliente introduz no sistema um problema adicional - seguran¸ca. Existem essencialmente dois grandes problemas, um ´e o refrescamento da p´ agina a ser visualizada o outro prende-se com a necessidade de enviar para o cliente as solu¸co˜es da quest˜ ao que est´ a a visualizar. Note que se se enviarem as solu¸co˜es para o cliente economizam-se alguns pedidos ao servidor para validar as hip´ oteses de resposta sugeridas pelo utilizador.

Cap´ıtulo 3

Tecnologias usadas Para suportar a plataforma do SA3 C, s˜ ao necess´ arias v´ arias tecnologias nos diversos est´ agios de desenvolvimento.

3.1

Hardware

O desenvolvimento de um sistema de informa¸ca˜o com a envergadura do SA3 C ocorre, necessariamente, em v´ arias fases. Este faseamento, obriga a pensar em estrat´egias que permitam desenvolver novos servi¸cos e reformular os servi¸cos dispon´ıveis sem afectar o funcionamento normal das aplica¸co˜es entretanto j´ a dispon´ıveis. Para garantir a qualidade de servi¸co e um sistema de manuten¸ca˜o da aplica¸ca˜o sem interrup¸co˜es, utilizam-se duas m´ aquinas. Uma essencialmente para o desenvolvimento da aplica¸ca˜o e a outra para a disponibiliza¸ca˜o dos servi¸cos.

A m´ aquina que disponibiliza os servi¸cos para o exterior trata-se de um servidor DELL com duplo processador Pentium a 1GHz e de alto desempenho. Disp˜ oe de 1512MB de RAM e dois discos SCSI de 40GB.

A m´aquina de desenvolvimento utiliza um processador Pentium 4 a 2GHz, 512 MB de mem´ oria RAM e disco de 80GB.

25

CAP´ITULO 3. TECNOLOGIAS USADAS

26

Al´em destas duas m´ aquinas existe tamb´em um parque de m´ aquinas utilizadas no desenvolvimento dos v´ arios componentes da aplica¸ca˜o.

3.2 3.2.1

Software Suporte da plataforma ao n´ıvel de neg´ ocio

A plataforma de desenvolvimento da aplica¸ca˜o escolhida foi a plataforma Microsoft. Deste modo, ao n´ıvel do sistema operativo usam-se o Windows 2000 Advanced Server e o Windows 2000 Server nas duas m´ aquinas principais de desenvolvimento da aplica¸ca˜o.

Utilizam-se do Internet Information Services (IIS) os servi¸cos de WEB server, FTP e SMTP. Al´em destes, usam-se o Indexing Service para indexa¸ca˜o e pesquisa da documenta¸ca˜o dos modelos, o SQL Server 2000 como sistema de gest˜ ao de bases de dados e o Visual Studio 6.0 para o desenvolvimento propriamente dito da aplica¸ca˜o. Como complemento ao servi¸co de FTP usa-se ainda o servi¸co de Remote Desktop Sharing recorrendo ao servi¸co Terminal Services Web. Este u ´ltimo permite a gest˜ ao remota da m´ aquina de desenvolvimento garantindo desta forma a gest˜ ao eficiente de provas a partir do exterior do Campus Universit´ ario.

3.2.2

Tecnologias de representa¸c˜ ao

Para a representa¸ca˜o de dados no lado cliente s˜ ao utilizadas v´ arias tecnologias. Como linguagem de defini¸ca˜o de documentos e especifica¸ca˜o de hiperlinks usa-se o HTML. Para a representa¸ca˜o de texto matem´ atico usa-se a MathML (Mathematical Markup Language) e para o desenho de gr´ aficos vectoriais a 2 dimens˜ oes ´e utilizado o SVG (Scalable Vector Graphics) [SVG]. A escolha destas tecnologias resulta de um estudo inicial sobre os requisitos principais da aplica¸ca˜o e de um estudo das v´ arias tecnologias dispon´ıveis que permitissem o desenvolvimento da aplica¸ca˜o e respondessem aos seus requisitos.

3.2. SOFTWARE

27

Pretendia-se que a aplica¸ca˜o permitisse a representa¸ca˜o de texto matem´ atico de alta qualidade num browser. Al´em disso, decorrente da elevada aleatoriedade dos modelos, o sistema deveria de ser capaz de representar uma formula matem´ atica em qualquer parte do ecr˜ a e num n´ umero desconhecido de ocorrˆencias. Isto ´e, deveria ser poss´ıvel ter um n´ umero vari´ avel de “ilhas” de texto matem´ atico espalhados numa disposi¸ca˜o perfeitamente aleat´ oria.

3.2.3

MathML

A representa¸ca˜o de texto matem´ atico num sistema inform´atico sempre foi uma tarefa complicada. Uma das tecnologias mais utilizadas por matem´aticos e cientistas em todo o mundo para a escrita de f´ ormulas matem´ aticas ´e o LATEX. Os resultados obtidos s˜ ao excelentes, mas o LATEX apenas descreve o aspecto gr´ afico das f´ ormulas. Cientes deste problema e devido ao facto do LATEX n˜ ao ter sido criado especificamente para funcionar na Internet, o World Wide Web Consortium (W3C) pegou na ideia e desenvolveu uma nova tecnologia baseada no XML, a MathML [MathML].

Esta nova tecnologia foi desenhada para permitir descrever informa¸ca˜o matem´ atica e cient´ıfica de tal forma que fosse facilmente transport´ avel na World Wide Web. A MathML apresenta ainda algumas caracter´ısticas muito interessantes tais como a possibilidade de representar as f´ ormulas matem´ aticas em dois formatos: PresentationMathML e ContentMathML. Isto significa que, com a MathML, ´e poss´ıvel representar graficamente as f´ ormulas matem´ aticas, ou o aspecto semˆ antico das mesmas, permitindo a sua interpreta¸ca˜o por software cient´ıfico ou por sistemas de reconhecimento e s´ıntese de voz.

A especifica¸ca˜o 1.0 da MathML data de 07 de Abril de 1998. A recomenda¸ca˜o actual (2.0) ´e de 21 de Fevereiro de 2001. A maior parte dos fabricantes de software v˜ ao aderindo a esta nova tecnologia e existem j´ a alguns um browsers capaz de fazer a interpreta¸ca˜o da MathML. S˜ ao estes o Mozilla e o Amaya. Por outro lado, a Microsoft e a Netscape j´ a anunciam ` a anos que as vers˜ oes futuras dos seus browsers v˜ao possuir motores internos para interpretar nativamente a MathML. S´ o n˜ ao o fizeram ainda, certamente por motivos

CAP´ITULO 3. TECNOLOGIAS USADAS

28

econ´ omicos, dado que a utiliza¸ca˜o desta tecnologia se confina quase exclusivamente aos meios cient´ıficos que infelizmente ainda n˜ ao tˆem o mesmo poder por exemplo que os meios econ´ omicos.

Existem alguns componentes de visualiza¸ca˜o capazes de interpretar o LATEX embora a tendˆencia ao n´ıvel mundial seja a utiliza¸ca˜o da MathML. Um dos componentes mais est´ aveis na interpreta¸ca˜o do LATEX ´e o IBMTechExplorer. Este componente interpreta tamb´em parcialmente a MathML. A IBM - empresa respons´ avel pelo desenvolvimento deste componente - suspendeu os desenvolvimentos do IBMTechExplorer e deixou de dar suporte aos seus utilizadores.

A utiliza¸ca˜o da MathML neste momento ´e poss´ıvel gra¸cas a` utiliza¸ca˜o de componentes de visualiza¸ca˜o, de tecnologias de transforma¸ca˜o de documentos XML (XSLT) ou ainda utilizando os browser Mozzila e Amaya. Posto isto, pode-se perguntar qual ser´ a a tecnologia que melhor se adapta ` as necessidades do SA3 C?

Sendo a MathML uma recomenda¸ca˜o do W3C e conhecidas as caracter´ısticas da pr´ opria linguagem, n˜ ao restam d´ uvidas quanto a` sua escolha face ao LATEX. Resta perceber qual das formas de distribui¸ca˜o escolher. A utiliza¸ca˜o do Mozzila ou Amaya ´e uma hip´ otese de descartar quase de imediato, dado que se tratam de browsers pouco conhecidos, dif´ıceis de instalar que certamente obrigariam a um esfor¸co muito grande para convencer os utilizadores a adopt´ a-los. N˜ ao se pode esquecer que grande parte dos utilizadores do SA3 C tˆem parcos conhecimentos inform´ aticos pelo que, idealmente, a aplica¸ca˜o deve obrigar a um m´ınimo de opera¸co˜es de instala¸ca˜o para o seu correcto funcionamento.

A forma mais universal para a interpreta¸ca˜o da MathML ´e a utiliza¸ca˜o da MathML inlined num documento XHTML. Posteriormente utiliza-se a capacidade de transforma¸ca˜o no cliente recorrendo a ficheiros XSLT que o pr´ oprio W3C fornece. O mecanismo ´e em tudo semelhante ` a transforma¸ca˜o de documentos XML usando XSL. A figura 3.1 mostra a utiliza¸ca˜o desta tecnologia.

3.2. SOFTWARE

29 Browser

Documento fonte formula.xml

Output

GET

4 5

1

ax2+bx+c=0 2 Folha de estilo mathml.xsl

XSL Transformer

REQUEST

3 GET

Figura 3.1: Inser¸ca˜o de express˜ ao MathML usando XSLT no cliente.

O processo inicia-se quando o cliente indica que quer visualizar o documento for` mula.xml. Este ´e um documento no formato XHTML com express˜ oes MathML inlined. A medida que o documento come¸ca a ser processado no lado do cliente, o browser reconhece um pedido a uma folha de estilo e executa esse pedido (passo 2). O servidor reconhece o pedido e serve o cliente com o ficheiro mathml.xsl. Os passos 2 e 3 podem n˜ ao ser executados se o browser tiver em cash o ficheiro XSL. Quando os dois ficheiros est˜ ao no cliente inicia-se o processo de transforma¸ca˜o e os resultados s˜ ao finalmente apresentados (passos 4 e 5).

Em geral, os resultados obtidos s˜ ao satisfat´ orios, mas insuficientes para o n´ıvel de exigˆencia que se pretende alcan¸car. De facto, existem uma s´erie de pequenos pormenores que inviabilizam a utiliza¸ca˜o deste m´etodo. A qualidade gr´ afica est´ a longe da obtida, por exemplo, com o MathPlayer, tal como se pode constatar na figura 3.2. Al´em disso, a necessidade de elevada aleatoriedade nos documentos a apresentar ao cliente exige que, sempre que o documento seja alterado no servidor, o browser no cliente fa¸ca o download da nova p´ agina, o que nem sempre acontece com documentos XML. Na realidade s´ o quando se inicia uma nova sess˜ ao ´e que o novo documento XML ´e carregado pelo cliente. Este facto inviabiliza por completo este m´etodo de representa¸ca˜o de texto matem´ atico para o

CAP´ITULO 3. TECNOLOGIAS USADAS

30

SA3 C, dado que os documentos produzidos s˜ ao todos gerados em tempo real no servidor. Quando em prova, o utilizador interage com as p´ aginas e o servidor vai gerando novas quest˜ oes dinamicamente. Este m´etodo, ainda que a qualidade gr´ afica n˜ ao seja a melhor, ´e excelente para documentos cient´ıficos est´ aticos porque ´e universal.

A utiliza¸ca˜o de componentes espec´ıficos para o processamento da MathML num browser depende essencialmente das caracter´ısticas do componente e da interface de programa¸ca˜o oferecida. Experimentaram-se dois componentes de visualiza¸ca˜o o IMBTechExplorer e o MathPlayer.

Numa primeira fase de desenvolvimento da aplica¸ca˜o utilizou-se o IBMTechExplorer que mais tarde veio a revelar-se insuficiente devido a`s limita¸co˜es que apresentava em alguns aspectos, nomeadamente na limita¸ca˜o que impunha ao n´ umero de ilhas de texto matem´ atico poss´ıveis de inserir nas quest˜ oes. No contexto particular da aplica¸ca˜o, o m´etodo de inser¸ca˜o da MathML levanta alguns problemas dado que n˜ ao se conhecem a` partida quantas ilhas de MathML teremos.

Potencialmente cada pergunta ou resposta pode ser constitu´ıda por texto e uma ou mais f´ ormulas matem´ aticas. O IBMTechExplorer apenas permite o processamento de MathML usando um ficheiro embebido, i.e., n˜ ao interpreta MathML directamente por exemplo de uma vari´ avel do tipo String contendo a express˜ ao em MathML. Al´em disso o ficheiro deve ter extens˜ ao mml. Este tipo de mecanismos imp˜oem limita¸co˜es severas nos resultados finais ating´ıveis. As dimens˜ oes do marcador < embed > tˆem de ser sempre definidos o que dificulta sobremaneira a escrita com um aspecto natural de qualquer tipo de texto. Para contornar esse efeito usou-se o marcador < mtext > ... < /mtext > para a representa¸ca˜o de texto simples dentro das ilhas de MathML e passou-se a ter apenas 5 elementos de MathML, um para a pergunta e 4 para as respostas. Uma das dificuldades encontradas foi a incapacidade da vers˜ ao freeware representar mais do que uma linha de texto, ou da n˜ ao interpreta¸ca˜o de HTML embebido em texto matem´ atico. Esta limita¸ca˜o obriga a escrever as perguntas e respostas com um n´ umero limitado de caracteres o que ´e particularmente dif´ıcil uma vez que a` partida n˜ ao se conhece o texto final que ´e sempre

3.2. SOFTWARE

31

constru´ıdo dinamicamente.

A cria¸ca˜o das v´ arias p´ aginas das provas ´e feita num componente no lado do servidor. Este componente retorna uma string com uma express˜ ao no formato MathML. Esta string ´e ent˜ ao colocada em sess˜ ao e um ficheiro math.mml recolhe a vari´ avel de sess˜ ao. Desta forma temos um ficheiro com MathML dinˆ amico e interpret´ avel pelo IBMTechExplorer, mas temos um potencial problema de estrangulamento da rede. Se cada p´ agina cont´em 5 elementos de MathML ent˜ ao o ficheiro math.mml ´e chamado pelo cliente 5 vezes e o tr´ afego aumenta na rede com a entrada de mais e mais clientes. O IBMTechExplorer corre nos dois browsers mais utilizados pelos utilizadores, mas necessita do Explorer 5.0 e Nescape 4.7.

Para resolver estes problemas, optou-se por pesquisar outros plug-ins existentes capazes de interpretar ilhas de MathML directamente num ficheiro HTML ou numa ASP. A pesquisa efectuada resultou na escolha do MathPlayer da Design Science. Este componente apresentava-se inicialmente numa fase de desenvolvimento, mas rapidamente chegou a uma fase final pronta para a distribui¸ca˜o. A Design Science convidou-nos inclusive para sermos beta testers da aplica¸ca˜o, demonstrando assim o interesse desta empresa em manter o desenvolvimento do componente.

O MathPlayer ´e um componente bastante eficiente e que cumpre com mestria a sua ´ capaz de interpretar correctamente a MathML escrita de acordo com a esfun¸ca˜o. E pecifica¸ca˜o da W3C, consegue processar rapidamente um elevado conjunto de f´ ormulas matem´ aticas, permite escrever HTML entre f´ ormulas e ´e gratuito. Sobretudo permite inserir um qualquer n´ umero de ilhas de MathML dentro de um documento HTML. As ilhas de MathML s˜ ao destacadas do resto do documento recorrendo a` defini¸ca˜o de um namespace.

A figura 3.2 apresenta uma compara¸ca˜o entre os resultados obtidos usando o MathPlayer (f´ormula assinalada com a letra A) e usando o XSLT.

CAP´ITULO 3. TECNOLOGIAS USADAS

32 A

B

Figura 3.2: Compara¸ca˜o do resultado final usando o MathPlayer e XSLT no cliente.

3.2.4

SVG

Outra das necessidades das v´ arias aplica¸co˜es do PmatE, incluindo o SA3 C, ´e a representa¸ca˜o de figuras dinamicamente. Pretendia-se construir um sistema que permitisse a constru¸ca˜o de figuras completamente distintas umas das outras. Estas figuras podem representar fun¸co˜es matem´ aticas, objectos geom´etricos ou at´e representar uma pequena paisagem.

Os sistemas j´ a existentes, s˜ ao de alguma forma limitados, dado que usualmente respondem a um problema muito espec´ıfico. Quase sempre s˜ ao sistemas de desenho de gr´ aficos de barras, gr´ aficos circulares ou at´e de fun¸co˜es matem´ aticas.

Construir um sistema de representa¸ca˜o gr´ afica de raiz seria incomport´ avel, a solu¸ca˜o passou por encontrar uma aplica¸ca˜o que permitisse construir uma biblioteca de objectos reutilizando-os em figuras mais complexas.

Uma hip´ otese ponderada inicialmente foi a utiliza¸ca˜o do Flash da Macromedia [Flash]. O Flash tem uma linguagem pr´ opria (ActionScript) pr´ oxima do JavaScript, mas ´e muito fechado em termos de desenvolvimento. A aprendizagem de Flash obriga a dominar as ferramentas da Macromedia e a perceber o seu m´etodo muito pr´ oprio de funcionamento. Usualmente os resultados finais, embora excelentes, s˜ ao conseguidos a` custa de um grande esfor¸co de desenvolvimento. O SVG ´e um formato alternativo ao Flash para o desenho de gr´ aficos vectoriais. Tal como a MathML, o SVG ´e um standard recomendado pelo W3C e ´e capaz de excelentes resultados. Al´em disso o SVG ´e tamb´em uma extens˜ ao do XML o que resulta numa grande facilidade de desenvolvimento e essencialmente num formato muito f´ acil de editar

3.2. SOFTWARE

33

em qualquer editor ascii. A curva de aprendizagem ´e muito curta dado que muitos dos conceitos inerentes ao SVG s˜ ao f´ aceis de apreender para quem j´ a conhece outras linguagens de mark-up.

O SVG ´e um formato vectorial, o que significa que os objectos s˜ ao todos definidos vectorialmente e n˜ ao perdem qualidade nas opera¸co˜es de redimensionamento. O SVG tal como o Flash necessita de um componente de visualiza¸ca˜o. A ADOBE desenvolveu um componente de visualiza¸ca˜o muito est´ avel, o SVGViewer. Este componente ´e gratuito e a sua instala¸ca˜o muito simples.

O SVG pode ser inserido num documento HTML de duas formas, por embeding ou inlined. O primeiro resulta da utiliza¸ca˜o do marcador < embed >. Necessita portanto de um ficheiro de extens˜ ao SVG com a figura. A outra forma de o fazer ´e recorrendo ao ActiveX desenvolvido pela Adobe e inserir directamente o texto XML da figura no documento. O segundo m´etodo resulta muito flexivel e permite a inser¸ca˜o r´ apida de figuras em qualquer ponto do ecr˜ a. O m´etodo inline tem a desvantagem de n˜ ao deixar fazer zoom sobre as imagens permitido no caso de fazer-se o embeding das imagens. Esta desvantagem acaba por jogar a nosso favor dado que se pretende que as figuras apresentadas ao cliente sejam imut´ aveis. Mesmo do ponto de vista de usabilidade funciona melhor pois poderia-se correr o risco de deixando o utilizador manipular livremente a imagem alter´ a-la de tal forma que a sua interpreta¸ca˜o poderia ser condicionada por esse facto.

34

CAP´ITULO 3. TECNOLOGIAS USADAS

Cap´ıtulo 4

Descri¸c˜ ao do trabalho desenvolvido 4.1

Levantamento dos requisitos

4.2

Estudo das tecnologias necess´ arias a utilizar

4.3

Modela¸c˜ ao do sistema

4.3.1

Estudo da plataforma a desenvolver para suporte da base de dados

4.3.2

Estudo dos mecanismos de liga¸ c˜ ao de tecnologias

4.3.3

Determina¸c˜ ao das fronteiras dos servi¸ cos

Servi¸ cos Obrigat´ orios Servi¸ cos Desej´ aveis Servi¸ cos Adiados

35

36

˜ DO TRABALHO DESENVOLVIDO CAP´ITULO 4. DESCRIC ¸ AO

Cap´ıtulo 5

Conclus˜ oes O sistema desenvolvido pode, numa perspectiva mais lata, ser muito importante como factor estabilizador do n´ıvel de exigˆencia no ensino. Em Portugal de certa forma isto j´ a ´e uma realidade, ` a custa do elevado envolvimento dos alunos que, para vir a` final, devem adquirir um conjunto de conhecimentos pr´evios. Em pa´ıses que apresentam dificuldades ao n´ıvel do pessoal docente, este factor toma um peso muito maior. Isto mesmo foi constatado em 2002 aquando da realiza¸ca˜o da EquaMat@moz e do primeiro encontro EquaMat de professores na mesma altura em Mo¸cambique.

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38

˜ CAP´ITULO 5. CONCLUSOES

Bibliografia [Horton, 2000] Horton, W., Designing Web-Based Training, Wiley (2000). [Sussman, 2000] Sussman, D., ADO 2.6 Programmer’s Reference, Wrox (2000). [Vieira, 2001] Vieira, J., Carvalho, M., Anjo, A., SA3 C Sistema de Avalia¸ca˜o e aprendizagem assistida por computador”in ”Proceedings of the International Conference on New Technologies in Science Education (II) [INE, 2001] V´ arios inqu´eritos do INE, http://www.ine.pt, visitado em 03 de Maio de 2003 [webMathematica, 2003] webMathematica

2

http://documents.wolfram.com/webmathematica/,

Documentation, visitado em 05 de Junho

de 2003 [Usolv-IT, 2002] de Clerck, F., Igodt, P., Usolv-IT: a web platform for self-assessment by, and management of, a problems database, Newsletter of European Mathematical Society, Issue 46 [MathML] MathML recomendation, http://www.w3.org/math, visitado em 2001 [SVG] Scalable Vector Graphics (SVG), http://www.w3.org/Graphics/SVG/Overview.htm8, visitado em 2003 [SVG is Real Flash] Schonefeld, Peter, http://www.digitalcraft.com.au/svg/blurbs/blurb001.asp, ultima vez visitado em 9 de Junho de 2003 [Flash] http://www.macromedia.com/software/flash/, visitado em 9 de Junho de 2003

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