ASA
Ambiente de Suporte à Aprendizagem

Coordenadora:

Resumo

• Oferecendo uma entrega on-demand e just-in-time de cursos completos e de conteúdos para a geração de novos cursos adaptados às necessidades de cada aprendiz. O ensino vai ao ambiente de trabalho com flexibilidade, sem limitação de tempo e lugar.
• Desenvolvendo uma plataforma para compartilhar conhecimento e aplicações entre os membros de equipes colaborativas situados em diferentes instituições, com diferentes habilidades e em diferentes países.
• Conhecimento, conteúdo e habilidades serão acessíveis onde quer que o estudante queira e de uma forma transparente.

O projeto tem duração prevista de 12 meses, a contar da data de recebimento dos equipamentos.

A interação entre a equipe da UFRGS e da UFG teve interações anteriores no segmento de tutores inteligentes em função de colaboração em projetos entre a Profª Rosa Viccari da UFRGS e o Prof. Weber Martins da UFG. A interação entre a UFRGS e a UFES teve início com a participação do Prof. Trazíbulo Henrique daquela instituição e que é aluno do programa de doutorado Informática na Educação da UFRGS.

As equipes da UFRGS e UFG atuarão no sub-projeto de tutores inteligentes desenvolvendo sistemas de tutoria adaptativos aos estudantes. A equipe da UFES desenvolverá um ambiente assíncrono para aprendizagem via Web com disponibilidade de apresentação sincronizada de vídeos e outros materiais . O subsistema consiste de três partes: um banco de dados dos cursos e alunos, um conjunto de páginas Web relacionadas aos cursos e as aulas propriamente ditas localizadas no servidor multimídia. O estudante acessa o sistema através de uma página Web que carrega uma applet Java. Esta applet acessa o banco de dados, provê uma interface visual ao usuário e controla a apresentação da aula. Três diferentes modos de apresentação foram concebidos para dar ao estudante o controle do processo de aprendizado:

• Fluxo contínuo, como numa aula convencional, com o adicional de possuir controles de videocassete para retroceder, avançar ou parar quando necessário.
• Fluxo interrompido, onde a apresentação faz uma pausa após o final de cada slide, permitindo reflexão após uma explanação ou até mesmo tomar notas.
• Somente slides, onde apenas os slides do curso são mostrados, sem nenhum áudio, permitindo ao estudante ter uma visão geral daquela aula ou revisar o conteúdo a posteriori.

Como resultado do projeto será disponibilizado um conjunto de aplicações de apoio para a educação a distância usando tutores inteligentes.

Informações Institucionais

A Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) desenvolve atividades de Educação apoiada na Informática desde 1978 e em 1995 criou um programa de Doutorado, denominado Informática na Educação (PGIE). Trata-se de um programa interdisciplinar que conta com pesquisadores do Instituto de Informática, da Faculdade de Educação e do Instituto de Psicologia.

O PGIE conta com 3 linhas de pesquisa:

• Teleinformática e Educação à Distância

• Ciência Cognitiva Aplicada

• Ambientes Informatizados de Ensino Aprendizagem

A equipe da UFRGS também participa de outros projetos interinstitucionais em desenvolvimento com apoio do CNPq e de outras agências:

• Projeto METROPOA - Rede Metropolitana de Alta Velocidade da grande Porto Alegre - Financiamento PROTEM/RNP coordenado por Liane M R Tarouco envolvendo 6 instituições parceiras: UFRGS, PUC/RS, UNISINOS, PROCEMPA, PROCERGS, CRT
• Projeto ARCA - Ambiente de Realidade Virtual Cooperativo de Aprendizagem - PROTEM/CC - coordenado por Liane M R Tarouco, com participação de Rosa Viccari e tendo como parceiros, UCPel e ULBRA.

A Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS) foi criada pela lei 2784 de 24/01/1970, autorizada a funcionar pelo Decreto Federal 77.496 de 27/04/1976, instalada em 31/05/1976 e reconhecida pela Portaria Ministerial n.º 874/86 de 19/12/1986. É mantida pelo governo do Estado da Bahia, sob o regime de autarquia.

A UEFS iniciou, há cerca de 10 anos, um processo de capacitação docente ambicioso, que incluiu o oferecimento de cursos de mestrado e doutorado interinstitucionais em convênio com instituições nacionais e estrangeiras. Na área de educação a distância, está sendo oferecido desde abril de 2000 em convênio com a Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC, o curso de mestrado em Mídia e Conhecimento com ênfase em Educação a Distância, com vistas à utilização de novas tecnologias educacionais para a formação de professores do ensino fundamental. Participam deste mestrado sete professores da UEFS, junto com outros 23 professores de outras universidades estaduais baianas. Este mestrado é oferecido à distância, através de um sistema de videoconferência, utilizando linhas digitais ISDN e equipamentos de última geração. Para se credenciar para o oferecimento deste mestrado, a UEFS realizou investimentos da ordem de R$250.000,00 para a montagem de uma sala de videoconferência com capacidade para 30 alunos.

Na área de informática na educação, a UEFS tem investido com a estruturação do Laboratório de Informática Educativa – LABINE. O mesmo possui hoje um parque computacional de 25 máquinas, que são utilizadas em atividades de ensino, pesquisa e extensão na área. Dentre estas atividades, incluem-se oficinas de Informática para a Universidade Aberta à Terceira Idade - UATI, atividades conjuntas com o Centro de Educação Básica da UEFS e pesquisas sobre a utilização da Informática nas escolas de ensino fundamental e médio de Feira de Santana. Por outro lado, uma das atividades mais relevantes desenvolvidas neste laboratório é o curso de especialização em Informática Educativa, que visa capacitar profissionais do ensino médio e fundamental em novas tecnologias educacionais que utilizam a informática como ferramenta. O oferecimento da segunda turma deste curso de pós-graduação tem favorecido a consolidação de atividades na área de informática na educação na UEFS, bem como tem despertado o interesse crescente da comunidade pela utilização destas tecnologias nas escolas.

Universidade Federal de Goiás

A Universidade Federal de Goiás é uma instituição pública federal de  ensino superior, criada pela Lei N.º 3834C, de l4 de dezembro de 1960, reestruturada pelo Decreto N.º 63.817, de 16 de dezembro de 1968, com sede em Goiânia, capital do Estado de Goiás, e goza de autonomia didático-científica, administrativa e de gestão financeira e patrimonial, conforme estabelece a Constituição Federal Brasileira.

Em 1998, criou-se o programa de Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação, interdisciplinar, reestruturado recentemente para conter apenas uma área de concentração em Engenharia de Informação e de Energia.  Neste contexto, o Grupo PIRENEUS (formado em 1994) desenvolve  intenso trabalho em Sistemas Inteligentes, envolvendo mestrandos e alunos de graduação, sob orientação do Prof. Dr. Weber Martins (mestrado e doutorado em Redes Neurais Artificiais). O Laboratório PIRENEUS conta atualmente com seis mestrandos e concentra todos os seus trabalhos em pesquisas relacionadas a Sistemas Tutores Inteligentes (STIs) combinados com Computação Flexível (Redes Neurais Artificiais, Algoritmos Genéticos, etc). Dentre seus objetivos, destaca-se o de promover ensino à distância, utilizando-se ambiente web orientado através da utilização de Redes Neurais Artificiais. A primeira dissertação de mestrado do Grupo nesta área foi recentemente defendida, estando relacionada à utilização de Redes MLP como meio da extração de padrões, permitindo navegação inteligente baseada no desempenho corrente de cada aprendiz

Objetivos

• Construir um ambiente de apoio à aprendizagem assíncrona tendo como população alvo professores e outras pessoas responsáveis de pontos de acesso aos serviços da Internet a serem disseminados no país no âmbito do programa de universalização de acesso e do programa Sociedade da Informação.
• Utilizar aprendizagem baseada em casos (CBL-Case Based Learning)
• Utilizar recursos de multimídia interativa para criar um cenário que represente os elementos de um conjunto discreto de áreas de conhecimento e suas características.
• Oferecendo uma entrega on-demand e just-in-time de cursos completos e de conteúdos para a geração de novos cursos adaptados às necessidades de cada aprendiz. O ensino vai ao ambiente de trabalho com flexibilidade, sem limitação de tempo e lugar.
• Desenvolver uma plataforma para compartilhar conhecimento entre os membros de equipes colaborativas situados em diferentes instituições, com diferentes habilidades e em diferentes países. Conhecimento, conteúdo e habilidades serão acessíveis onde quer que o estudante queira e de uma forma transparente.

Caracterização do problema e justificativas

Os sub-projetos a serem desenvolvidos são:

1. Tutores inteligentes - pelas equipes da UFRGS e UFG
2. Ambiente assíncrono multimídia para prendizagem pela Web como ferramenta para educação a distância - pelas equipes da UFES
3. Suporte aberto e padronizado para colaboração via rede - pela equipe da UFRGS

Os trabalhos desenvolvidos pelos integrantes das equipes foram agrupados no segmento das referências bibliográficas deste projeto.

a) Sub-projeto Tutores inteligentes

Pesquisadores participantes:

Se os estilos de aprendizagem dos estudantes são diferentes, então não podemos pensar em ensinar todos os estudantes da mesma forma (Pkington 97). Devemos tentar oferecer tipos diversos de atividades de aprendizagem que considerem todos os estudantes, em alguma tempo. Com este fim podemos usar os recursos que podem permitir diferentes enfoques para diferentes estudantes. Um dos recursos que se espera venha a ajudar, neste novo milênio, é a aprendizagem adaptada as necessidades dos estudantes suportadas por CLTE - Computerized Learning-Teaching Environment (Ambientes computadorizados de ensino/aprendizagem), ou simplesmente Programas Educacionais.

Nos Programas Educacionais o estudante tem diferentes possibilidades de manipular o conhecimento de uma área determinada e as diferentes habilidades cognitivas que serão adquiridas são levadas em conta. Estes ambientes podem incorporar aspectos que são tradicionalmente encontrados em programas educacionais tais como: recursos de simulação, interfaces com padrões de jogos educacionais, tutoriais hipermídia, técnicas de inteligência artificial (IA) e outras.

Com a vertiginosa evolução dos recursos computacionais e da popularização dos computadores, ocorrida basicamente devido a surgimento dos PCs, e a evolução dos programas (línguagens de programação mais poderosas e amigáveis para trabalhar), observamos que havia uma melhoria na qualidade das relações e em um aumento nas possibilidades de interação entre o usuário (estudante) e o programa educacional.

De acordo com Edgar 95, podemos fazer um paralelo entre o desenvolvimento da tecnologia computacional e o desenvolvimento do pedagogia educacional. Da mesma maneira que os sistemas computacionais observam uma evolução e permitem novas possibilidades para o projeto e o desenvolvimento de programas educacionais, a pedagogia tem considerado outras possibilidades de trabalhar no processo de ensino/aprendizagem.

A seleção do conjunto de estratégias de ensino que constituirão um programa educacional é um aspecto muito importante a fim de garantir a qualidade pedagógica do ambiente. A seleção de uma estratégia depende de muitos aspectos: o nível do conhecimento, o domínio, a motivação e as características afetivas do estudante. O uso da mesma estratégia não produz um efeito satisfatório para todos os estudantes. De acordo com Frasson (FRA97), cada estratégia tem vantagens específicas e é muito útil saber que estratégia reforçará adequadamente o processo de aquisição de um estudante. Bons professores apresentam o mesmo material em diferentes maneiras. As situações onde este fato pode ocorrer não são previsíveis (mesmo que o domínio o seja). O que pode ser feito deve tentar diversificar a ajuda oferecida ao estudante, levando em conta os indicadores se retiram dos trabalho precedentes dos estudantes.

A construção de programas educacionais com esta característica de estratégias múltiplas é muito útil a fim de aumentar a qualidade pedagógica de tais ambientes. Entretanto, a aquisição do conhecimento sobre as múltiplas estratégias pedagógicas separada da aquisição da habilidade do domínio é ainda um desafio grande para os projetistas de sistemas.

As estratégias pedagógicas são um conjunto de regras e/ou planos colocadas para alcançar objetivos específicos. Ohlsson (MUR97) e Keller (KEL87) sugeriram que o sistema deve ter dois níveis do planejamento: táticas pedagógicas e estratégias pedagógicas. As estratégias pedagógicas tem o conhecimento sobre como ensinar; e as táticas pedagógicas têm as ações para realizar a estratégia selecionada. Do ponto de vista psicológico e educacional temos que pensar sobre como os sistemas dirigirão as interações entre ensino/aprendizagem e como as sessões entre o tutor e o estudante serão feitas.

A outra categoria apresenta os ambientes cooperativos. Nesta categoria estão incluídos todos os programas educacionais que usam como a referência teórica o paradigma que enfatiza o trabalho cooperativo executado por mais de um estudante (humano e artificial), e controlado pelo próprio sistema. Isto é, o ambiente foi projetado a fim de permitir a interação de mais de um estudante e tudo é gerenciado dentro deste ambiente. A colaboração e a cooperação são realizadas/obtidas através dos recursos do ambiente. Esta categoria abrange versões dentro ou fora da Web.

Os programas educacionais podem ser tratados de uma maneira colaborativa ou cooperativa, independentemente de ser projetado para o ambiente da Web. No ambiente cooperativo encontramos o ILE (Intelligent Learning Environments - ambientes inteligentes da aprendizagem), ambientes de aprendizagem social que usam técnicas de IA em seus projeto e desenvolvimento. Eles se caracterizam por levar em consideração mais de um estudante ou mais de um tutor que trabalham no mesmo ambiente. Os ILEs são também conhecidos como Sistemas Tutoriais Cooperativos ou Sistemas Sociais de Aprendizagem, e combinam aspectos dos modalidades dos tutores e micro mundos e podem apresentar elementos da simulação (jogos educacionais). Com a ampliação dos recursos trazidos por Internet e pela WWW, observamos a chegada de versões para Web de todo tipo de programas educacionais, incluindo os ILEs.

Alguns dos softwares educacionais em suas versões WWW mantém suas características básicas encontradas em versões precedentes, porém incorpora os aspectos sociais da aprendizagem descritos por Vygotsky (VIG84) que são úteis e adequados a fim de modelar os novos ambientes distribuídos e inter-communicativos. Um sistema educacional na Web traz com ele importantes características sob o ponto de vista social da aproximação, uma vez que o desenvolvimento de uma linguagem individual acontece através de um espaço social. Dentro deste espaço o sujeito pode trocar experiências com seus pares e alcançar fontes de informação em diferentes tipos e organização. Cada estudante manipula o conhecimento no seu tempo e as suas necessidades são supridas/atingidas com uma simples ligação que não esteja ligada à limitação física. A única limitação que o estudante encontrará na Web é a linguagem usada para representar o conhecimento.

a.2 Detalhamento das atividades previstas no cronograma físico-financeiro relacionando-as aos recursos disponíveis

Recursos pleiteados:
UFRGS: cinco computadores pessoais (Pentium III, 500 Mhz ou similar)
UFG: 2 computadores pessoais (Pentium III, 500 Mhz ou similar)

As duas estações de trabalho solicitadas para a equipe da UFG serão utilizadas para realizar o desenvolvimento de sistemas tutores inteligentes onde redes neurais artificiais contribuam no sentido de modelar tanto o aluno quanto a navegação deste.

b1 - Objetivos

Prover um ambiente de baixo custo e com recursos avançados de multimídia para a transmissão assíncrona de conhecimento através da Internet, utilizando-se de protocolos e tecnologias padrão, e adaptado às tecnologias de acesso à Internet mais baratas como linhas discadas e modems de banda estreita.

Quatro objetivos primários devem ser contemplados neste ambiente:

• Acessível. O ambiente não deve ter custo algum para os usuários finais. O custo das ferramentas de autoria deve também ser mínimo.
• Baixo esforço extra. O esforço de instalação deve ser reduzido ou ausente, de preferência usando componentes já instalados no sistema do usuário. Idealmente, o trabalho de autoria não deve ser mais difícil que preparar uma aula normal presencial.
• Pequena largura de banda. O sistema deve ser capaz de operar em linhas discadas com modems de 28,8 Kbps, já que se prevê que o mesmo será usado em locais onde conexões dedicadas de alta velocidade à Internet não são disponíveis. O sistema deve ser capaz de usar largura de banda maior, caso disponível.
• Ferramentas e protocolos padrão. O sistema deve permitir o uso de software e protocolos para a Internet preexistentes.

b2.1 Introdução

A descentralização da produção e do consumo para cidades menores e outros centros urbanos não tradicionais, a crescente necessidade de educação continuada e a inconveniência da movimentação em grandes metrópoles estão favorecendo o crescimento no uso de técnicas de educação a distância, em vários países. Dentre eles no Brasil.

Existem dois modos de se apresentar material educacional através de redes de computadores: síncrono e assíncrono. O método síncrono cria a ilusão de uma sala de aula na tela do computador, onde professores e estudantes interagem através do computador. Por outro lado, o método assíncrono permite aos estudantes acessar sob demanda material educacional pré-armazenado. Em sistemas assíncronos, os estudantes seguem seu próprio ritmo e podem acessar o material do curso independente de outros estudantes e em horas diferentes.

Pretende-se neste projeto desenvolver um sistema que contribua para a solução de um aspecto do problema de educação assíncrona. Mais especificamente, ele deve explorar a transmissão eficiente via Internet de aulas multimídia previamente gravadas, onde os estudantes utilizam a interface padrão de um navegador da Web. Buscar-se-á prover um ambiente multimídia assíncrono mais flexível que os existentes atualmente para a transmissão de conteúdo educacional. A maior parte dos sistemas atuais não usa por inteiro todas as vantagens de um ambiente assíncrono combinado com uma rica variedade de fontes multimídia. A idéia é criar um ambiente onde o estudante tenha mais liberdade de escolha do conteúdo e do momento do aprendizado.

b.2.2 Streams de Multimídia

Streams de multimídia são uma maneira adequada de enviar material didático pré-gravado através da Internet. Atualmente existem basicamente três tecnologias concorrentes: Real Networks, Microsoft Windows Media e Apple Quick Time. Para escolher a tecnologia a ser usada, três áreas devem ser avaliadas: o servidor, o cliente e as ferramentas de autoria.

Para o servidor, é desejável um produto que rode num grande número de plataformas, use protocolos padrão, tenha baixo custo e suporte uma grande variedade de formatos de mídias para streaming. Das tecnologias analisadas, a solução da Real Networks oferece a maior flexibilidade, exceto pelo suporte a várias plataformas, onde é superada pelo Apple Quick Time. Porém, ela suporta as plataformas mais comuns nas quais é possível rodar um servidor (Windows NT e Unix). A solução Quick Time, por outro lado, ainda está num estado incipiente, com vários servidores em versão beta.

Os clientes devem ser avaliados em cinco áreas: plataformas suportadas, navegadores suportados, protocolos suportados, facilidade de controle pelo navegador e custo. A facilidade de controle pelo navegador é um atributo preponderante, devido à necessidade de desenvolvimento de uma interface de usuário dentro de um navegador. Nesta área,  a única real diferença entre os sistemas concorrentes é o fato de que o Windows Media não tem uma interface de controle bem documentada para Java ou JavaScript. Nas demais, sobressai-se o produto da Real Networks, embora o Apple Quick Time esteja em evolução, podendo alcançar, no futuro, o produto da Real Networks caso o cliente passe a ser suportado por vários navegadores e plataformas.

Ferramentas de autoria são a área final de comparação. Avaliando-se as plataformas, percebe-se que Windows Media e Real Networks possuem ferramentas de autoria bastante eficientes e de simples utilização. Analisando-se apenas o custo, Windows Media seria a melhor solução, não fossem as deficiências nas outras áreas.

B2.3Interação baseada na Web e Multimídia Sincronizada

Uma diversidade de tecnologias está disponível hoje para a transmissão assíncrona de material didático pela Web com requintes de interatividade, acesso a conhecimento indexado e diversidade de mídias. Algumas destas tecnologias seriam as linguagens de descrição HTML e SMIL, JavaScript, applets Java e a interface padrão de conectividade a banco de dados de Java (JDBC).

Propõe-se o uso das duas linguagens de descrição: HTML, para permitir a incorporação de áudio, vídeo e animação, conectar estes vários componentes e prover a navegação entre eles; SMIL (Linguagem de Integração de Multimídia Sincronizada) (The World Wide Web Consortium, 1999), para sincronizar temporal e espacialmente os vários objetos multimídia. SMIL tem marcadores (ou tags) para controlar o conteúdo a ser apresentado (linguagem preferida, largura de banda disponível no reprodutor), o layout das imagens e do vídeo na tela, e para descrever os tipos de elementos de mídia (áudio, vídeo, imagens, texto, streams de texto e animação).Ela também tem marcadores para fazer hyperlinks e para lidar com temporização e sincronização. SMIL permite, junto com HTML, a criação de apresentações extremamente sofisticadas para a web.

JavaScript (Flanagan, 1998; Netscape Communications Corporation, 1999) está se tornando um padrão, já que é a única linguagem de scripts completamente suportada pelo Netscape e pelo Internet Explorer. A linguagem é um produto da Netscape, mas a Associação dos Fabricantes de Computadores Europeus (ECMA) a padronizou com o nome EcmaScript. Em JavaScript, existe um Modelo de Objetos Documento (DOM) que descreve todos os markups de uma página Web como objetos. Quando os markups são executados, scripts operam nos objetos associados dentro do navegador. O que é especialmente interessante em nesta linguagem é sua capacidade de interagir com qualquer objeto de uma página Web (e.g.: botões, áreas de texto, etc.), incluindo applets Java. Plug-ins para streams de multimídia tais como Real Player e Quick Time Player têm uma interface para programação de aplicativos (API) para a JavaScript, tornando bastante simples o controle de suas operações.

Pretende-se usar applets Java como uma espécie de "cola" entre os vários componentes de software. As applets abririam uma conexão TCP/IP para uma aplicação que gerencia um banco de dados que contém informações sobre estudantes e cursos. As applets também proveriam a interface com o usuário e controlariam a reprodução dos streams de multimídia através do LiveConnect.

b2.4 Proposta de um ambiente assíncrono para aprendizagem viaWeb

Um protótipo de subsistema de multimídia sincronizada já foi desenvolvido anteriormente. Entretanto, faz-se necessário modificar a arquitetura do mesmo para dar mais robustez e flexibilidade ao ambiente, além de facilitar a autoria de material didático para o mesmo.

O subsistema atual consiste de três partes: um banco de dados dos cursos e alunos, um conjunto de páginas Web relacionadas aos cursos e as aulas propriamente ditas localizadas no servidor multimídia. O estudante acessa o sistema através de uma página web que carrega uma applet Java. Esta applet acessa o banco de dados, provê uma interface visual ao usuário e controla a apresentação da aula. A figura 1 mostra uma visão geral do sistema.

Três diferentes modos de apresentação foram concebidos para dar ao estudante o controle do processo de aprendizado:

Fluxo contínuo, como numa aula convencional, com o adicional de possuir controles de videocassete para retroceder, avançar ou parar quando necessário.

Fluxo interrompido, onde a apresentação faz uma pausa após o final de cada slide, permitindo reflexão após uma explanação ou até mesmo tomar notas.

Somente slides, onde apenas os slides do curso são mostrados, sem nenhum áudio, permitindo ao estudante ter uma visão geral daquela aula ou revisar o conteúdo a posteriori.

Uma das características favoráveis deste sistema é a formatação do conteúdo em unidades de conhecimento. Separar o conteúdo em unidades permite indexá-lo e prover um aprendizado sob demanda. O usuário tem a liberdade de saltar para qualquer unidade de conhecimento utilizando botões de controle semelhantes a um CD player, um índice hierárquico do conteúdo ou uma ferramenta de busca.
 

Entre as atividades planejadas para o aprimoramento do subsistema atual neste projeto, estariam:

• Modificações no projeto do subsistema de multimídia sincronizada (interface e núcleo do subsistema)

Responsável: Prof. Roberto Almeida Bittencourt
• Teste do sistema em situações reais (cursos acima de 10 h), avaliação do projeto do ambiente, e avaliação da aprendizagem

Responsável: Prof. Mário Sérgio da Silva Brito
• Desenvolvimento de Ferramentas para Facilitar a Criação de Cursos

Responsável: Aluno de Iniciação Científica 1 (supervisão do Prof. Roberto A. Bittencourt)
Detalhes: interfaces de autoria(banco de dados e indexação temporal) e ferramenta de busca
• Adição de novas ferramentas ao ambiente (Fórum Web, Bate-papo e Quadro-Branco)

Responsável: Aluno de Iniciação Científica 2 (supervisão do Prof. Roberto A. Bittencourt)
• Além das atividades planejadas acima, far-se-á necessária a integração dos componentes de software desenvolvidos pela UEFS com os sistemas desenvolvidos pelos demais membros do projeto (UFRGS, UFG).

Roberto Almeida Bittencourt (Coordenador pela UEFS)
Formação: Engenheiro Eletricista
Mestre em Ciências de Engenharia em Comunicação e Interatividade,  Universidade de Linköping, Suécia, 2000.
Experiência prévia na área:  Análise, projeto, desenvolvimento e teste de um subsistema protótipo de multimídia sincronizada para o envio de palestras pela Web (tese de mestrado).

Mário Sérgio da Silva Brito (Pesquisador)
Formação:  Analista de Sistemas
Especialista em Informação em Saúde, Instituto de Saúde Coletiva, Universidade Federal da Bahia
Mestrando em Saúde Coletiva, Universidade Estadual de Feira de Santana.
Experiência prévia na área:  Participação em Projetos Multinstitucionais

1 Projeto: Adolescente, Comunidade e Saúde: Iniciativa de Promoção, Prevenção e   Intervenção em Saúde
Coordenador: Maria Conceição Oliveira Costa
Sub-projeto: A informática na prevenção da saúde bucal: Software educativo para educadores, crianças e  adolescentes de Emaús
Pesquisadores: Mário Sérgio da Silva Brito e Valéria Souza Freitas
Caracterização: Projeto interinstitucional de promoção de saúde bucal com a participação da Universidade Estadual de Feira de Santana, do Movimento República de Emaús e do Centro de Ensino Superior do Pará.
Objetivo: Desenvolver um software educativo bem como uma metodologia de ensino de forma a favorecer a disseminação dos conhecimentos sobre a prevenção das doenças bucais e permitir a inserção desta prática no currículo básico escolar, contribuindo para a melhoria das condições de saúde bucal dos escolares.

Resultados: Premiação Recebida – 1º lugar - Categoria Design em Multimídia -Concurso Bahia Design
Financiamento:  Fundação Kellog

2 Título: A informática no processo de promoção da socialização e saúde: Uma abordagem psico-educativa
Coordenador: Marc Bigras, Ph.D.
Pesquisadores: Marc Bigras , Denis Bédard, Lílian Carla Lopes Wanderley, Valéria Souza Freitas e Mário Sérgio da Silva Brito
Caracterização: Projeto de interinstitucional a ser desenvolvido entre a Universidade Estadual de Feira de Santana, na Bahia (UEFS) com a cooperação da Universidade de Sherbrooke (U.S), no Canadá.
Objetivos: Capacitar professores e preparar jovens de 7 a 14 anos de escolas da rede pública de ensino para a utilização do computador (tratamento de texto, comunicação e programação), sob os enfoques da aprendizagem de linguagens, socialização, saúde e auto-estima, de modo a ampliar e  melhorar os serviços existentes nessas escolas, favorecendo o exercício  da cidadania.
Situação do Projeto: Em andamento, enviado para financiamento pelo CADCT

Atribuições dos membros da equipe

Abaixo, estão detalhadas as responsabilidades dos membros da equipe na execução do subprojeto.
 

Atividade	Responsável
Modificações no projeto do subsistema de multimídia sincronizada (interface e núcleo do subsistema)	Prof. Roberto A. Bittencourt
Teste do sistema em situações reais (cursos acima de 10 h), avaliação do projeto do ambiente, e avaliação da aprendizagem	Prof. Mário Sérgio S. Brito
Desenvolvimento de Ferramentas para Facilitar a Criação de Cursos (interfaces de autoria para o banco de dados e para a indexação temporal, mais ferramenta de busca)	Aluno de Iniciação Científica 1 (supervisão do Prof. Roberto A. Bittencourt)
Adição de novas ferramentas de cooperação e interatividade ao ambiente (Fórum Web, Bate-papo e Quadro-Branco)	Aluno de Iniciação Científica 2 (supervisão do Prof. Roberto A. Bittencourt)

Recursos pleiteados

Equipamentos e Material Permanente
 

Código	Especificação	Quantidade	Valor(R$)
			Unitário	Total
C1	Servidor Netfinity 3000 ou similar com configuração mínima: Pentium III 700 MHz, 256 MB RAM, controladora SCSI, HD SCSI 18.2 GB, monitor color 15", rede 10/100 Mbps	01	5.500,00	5.500,00
C2	Computador Pentium III 500MHz ou similar com configuração mínima: 128 MB RAM, HD IDE 10 GB, Monitor color 17", vídeo 8 MB, rede 10/100 Mbps, kit multimídia 56X, WebCam com interface USB	03	2.700,00	8.100,00
C3	Computador Pentium III 500MHz ou similar com configuração mínima: 128 MB RAM, HD IDE 20 GB, Monitor color 17", rede 10/100 Mbps, placa vídeo 32 MB com captura de vídeo, kit multimídia 56X com áudio 4 canais simultâneos, WebCam com interface USB, gravador de CD 32x10x4	01	4.000,00	4.000,00
	Subtotal

Justificativa para os equipamentos e material permanente

O computador de código C1 é um servidor que será utilizado para armazenar todo o conteúdo dos cursos multimídia e para enviar os cursos através de um servidor web e de um servidor de multimídia RTSP/RTP da Real Networks. Os computadores C2 serão usados no projeto e desenvolvimento do software do ambiente pelos professores e alunos de iniciação científica. O computador C3 será usado para a aquisição e digitalização do vídeo e áudio das aulas, gravação de CDs com o material digitalizado, além de prover uma plataforma confiável para a comunicação com as outras equipes da UFRGS e da UFG através de videoconferência via H.323, além de ser usado também para o desenvolvimento do software do ambiente.

b.7 Contra-Partida da Universidade Estadual de Feira de Santana

Na elaboração do orçamento, não foram consideradas as despesas referentes à obras e instalações e manutenção, visto que, será utilizado o espaço físico da UEFS para o desenvolvimento das atividades do projeto.

A contra-partida da UEFS diz respeito à manutenção de recursos humanos integrantes ao projeto (pesquisadores e bolsistas), equipamentos e material permanente e contratação de serviços de terceiros.

Pessoal
 

Especificação	Quantidade	Valor(R$)
		Unitário	Total
Vencimentos de Professor Assistente	01	1450,00 x  12 meses	17.400,00
Vencimentos de Professor Auxiliar	01	1200,00  x 12 meses	14.400,00
Bolsistas	02	134,37 x  12 meses	3.224,88
Passagem aérea Salvador- P. Alegre- Salvador	02	1.170,40	2340,80
Diárias para reuniões com integrantes do projeto	14	123,71	1.731,94
Subtotal			39.097,62

Equipamentos e Material Permanente
 

Especificação	Quantidade	Valor(R$)
		Unitário		Total
Cadeira giratória	05	80,00		400,00
Mesa para computador	05	52,00		260,00
HUB 16 portas	01	180,00	180,00
Ar Condicionado 18000 btu	01	1066,00		1066,00
Subtotal				1906,00

Contratação de Serviços de Terceiros
 

Especificação	Quantidade	Valor(R$)
Referentes a Instalação da Rede		Unitário	Total
Pontos de rede	05	150,00	750,00
SUBTOTAL			750,00

 

RESUMO DO ORÇAMENTO
 

n.º de ordem	Especificação	Valor (R$)	CNPq	UEFS
01	Pessoal	39.097,62	-	39.097,62
02	Equipamentos e Material Permanente	19506,00	17.600,00	1906,00
03	Contratação de Serviços de Terceiros	750,00	-	750,00
	TOTAL	59.353,62	17.600,00	41.753,62

c- Subprojeto: Suporte aberto e padronizado para colaboração via rede

Marie-Christine Julie Mascarenhas Fabre (Bacharel) - bolsista DTI UFRGS
Rodrigo dos Santos Keller (Bacharel)  - bolsista DTI UFRGS
Fabricio Tamusiunas - Analistas de Suporte - UFRGS
Alexei Korb - aluno mestrado Ciência da Computação - PGCC/UFRGS

O conceito de conectividade introduzido pela Internet, permitiu que os indivíduos e as organizações pudessem se comunicar a partir de computadores conectados a esta rede, estando eles localizados em qualquer lugar do mundo.  A expansão extraordinária da Internet o surgimento da multimídia – combinação de informações de áudio, vídeo e dados no mesmo meio – e a convergência dos meios, que conseguiu integrar o transporte de sinais multimídia através do mesmo meio de comunicação, começou a mudar o conceito de comunicação entre os indivíduos. A rede mundial de computadores vêm mudando drasticamente processos e atividades que até então eram feitas de modo tradicional. O comércio eletrônico, a educação a distância o teletrabalho, todas estas são atividades que hoje podem ser desempenhadas remotamente sem perda de qualidade no resultado e ainda trazendo benefícios aos seus usuários.

A comunicação entre as pessoas também está sendo afetada por causa destas profundas modificações. O conceito de comunicação e colaboração visual, vem sendo difundido cada vez com mais força entre os indivíduos e organizações. A colaboração visual oferece uma maneira para que pessoas ou grupos de indivíduos que estejam separados pela distância, possam trabalhar juntos adicionando valor e aumentando os ativos de suas empresas e reduzindo o tempo e a distância que as separam. A colaboração visual é construída em cima de diversas ferramentas, na qual estão incluídos: vídeoconferência, video streamming, compartilhamento e transferência de informações e imagens (colaboração em cima de dados) e muito mais.

O grande avanço tecnológico da década de 90 trouxe também o conceito de redes múltimídia. Esta nova geração de redes de serviços, é capaz de entregar através do mesmo meio de transmissão, os diversos tipos de mídia existentes – que combinam comunicação, computação e uma mistura de conteúdos entre os quais estão 3D e realidade virtual, textos e imagens tradicionais, sons, dados, vídeo, gráficos, etc. Esta capacidade também ficou conhecida como a convergencia dos meios. Criar um ambiente de suporte à aprendizagem usando esta convergência de meios é a meta deste projeto.

Para acomodar todas estas novas necessidades em termos de transmissão de informações através de redes, grandes investimentos foram feitos no sentido de aprimorar os backbones que dão suporte para a transferência de informações multimídia. O backbone da RNP- Rede Nacional de Pesquisa já oferece às universidades brasileiras uma infra-estrutura de alta perforemance inclusive com conexão com o projeto Internet2 nos Estados Unidos. Busca-se agora o desenvolvimento de aplicações de alta performance que, usando estes recursos de redes de alta velocidade, ofereçam serviços inovadores.

Combinando o poder dos computadores, vídeo, voz, imagens e documentos, um sistema de colaboração visual oferece todas as ferramentas necessárias para otimização dos recursos das organizações na busca pela resposta rápida as mudanças que ocorrem no ambiente empresarial com um grau de interação que antes só poderia ser obtido em reuniões face-a-face,. Estas ferramentas podem ser utilizadas para:

• Educação: treinamentos, cursos de línguas estrangeiras, participações em seminários ou congressos, entre outras atividades que visam o desenvolvimento intelectual dos colaboradores da organização.
• Atendimento a clientes: Neste caso, com a popularização dos serviços através da Internet, é possível montar uma central de atendimento, onde os atendentes passam a resolver os problemas dos clientes como se estivessem ao lado do mesmo, evitando o deslocamento até o local e economizando tempo necessário para isto.
• Desenvolvimento de projetos: é possível reunir pessoas dispersas em diversos lugares do mundo no desenvolvimento de um projeto, sem a necessidade de reuniões presenciais.
• Telemedicina: Será possível a realização de diagnósticos complicados muito mais rapidamente, através da discussão conjunta entre os maiores especialistas sobre um assunto da medicina, economizando tempo, reduzindo custos e salvando mais vidas.

A disponibilidade deste tipo de ferramenta em ambiente de software aberto, com base em software livre, grátis e compatível com padrões que permitam a interoperação com as soluções atualemnte existentes no mercado é muito interessante, porque para diferentes tipos de encontros remotos são necessários diferentes soluções de comunicação e colaboração, que vão desde videoconferências, e conferência de dados até diferentes combinações com outras funcionalidades, como compartilhamento de desktop e transferencias de arquivos, como ilustrado na figura abaixo:

Como mostrado acima, quanto maior for o nível de interação entre os participantes de uma conferência, que é obtido, através da quantidade e qualidade das ferramentas disponíveis no sistema, melhor será o resultado final do encontro remoto, em termos de construção de relacionamento e troca de informações, de modo a eliminar cada vez mais, o ruído que afeta a comunicação remota, adicionando qualidade na interação entre pessoas separadas pela distância.

No âmbito deste sub-projeto pretende-se estudar o protocolo T.120, definido pela União Internacional de Telecomunicações (ITU-T), que oferece suporte para o estabelecimento de conferências multimídia em uma arquitetura multiponto e em tempo real, permitindo o compartilhamento de aplicativos, interação via chat, transferências de arquivos entre outras funcionalidades. Este estudo será feito a partir dos documentos de descrevem os padrões inerentes e da monitoração de interações entre clientes e servidor (Netmeeting e MCUs existentes na UFRGS) . Para esta monitoração será usado o software de monitoração LanExplorer da Intellimax que permita a captura e decodificação dos dados intercambiados entre as máquinas cliente e o servidor. Pretende-se projetar e desenvolver um sistema de suporte à colaboração visual que permita o compartilhamento de aplicações, com base nos protocolos da série T.120, capaz de permitir o acesso colaborativo aos demais módulos desenvolvidos no âmbito deste projeto, como por exemplo o de tutores inteligentes.

Serão aproveitados os servidores MCU existentes na UFRGS para intermediar a comunicação multiponto e serão usadas as pilhas de software H.323 oferecidas pelo projeto OpenH323 (http://www.us1.openh323.org/ ) para implementar um sistema que permita o compartilhamento de aplicações por múltiplos usuários com controle, usando os protocolos definidos na série de recomendações T.120 do ITU. Este sistema será usado para viabilizar o compartilhamento de aplicações desenvolvidas pelos demais sub-projetos e será executável em ambiente Linux.

c.2. Fundamentação técnica

Entre as partes fundamentais para o oferecimento de comunicação de dados em tempo real em uma base multiponto, o T.120 apresenta três componentes fundamentais:

• MCS - O MCS é um serviço genérico, projetado para suportar a comunicação multiponto full-duplex entre um número arbitrário de entidades de aplicação, sobre uma variedade de tecnologias de rede, conforme especificado na recomendação T.123. Enquanto a recomendação T.122 define os serviços multiponto disponíveis aos desenvolvedores, a recomendação T.125 define o protocolo para a transmissão dos dados.
• GCC - A recomendação T.124 define o Controle Genérico de Conferência (GCC), uma estrutura voltada para o gerenciamento e controle dos terminais audiográficos ou audiovisuais e de MCU (Multipoint Control Unit)  que são os servidores controladores de videoconferência.
• Infra-estrutura e interfaces de rede- A recomendação T.123 define as pilhas de protocolos para os terminais e MCUs, especificando os aspectos específicos de rede da série T.120

Como software cliente tem sido usados o Netmeeting (Microsoft), CuSeeMe-Pro e as ferramentas Mbone Vic e Rat (para interação com o VRVS).

O projeto OpenH323 é apoiado pela Equivalence Pty Ltd uma companhia australiana que disponibiliza os fontes que implementam a pilha de protocolos definidos na recomendação H.323 (sistemas de videoconferência sobre redes de pacotes) da International Telecommunication Union (ITU), série H.323 e T.120.

Entre as aplicações presentes em ambientes de colaboração visual, tais como o produto Netmeeting da Microsoft, e que são compatíveis com a recomendação T.120 do ITU-T estão:

• Quadro Branco – recomendação T.126 do ITU-T.
• Transferência de Arquivos – recomendação T.127 do ITU-T.
• Compartilhamento de Programas - recomedação T.128.
• Compartilhamento Remoto de Desktop – Também utiliza a recomendação T.128 como implementação e permite que usuários remotos possam obter o controle do seu desktop de forma que você possa utilizar o desktop do trabalho a partir de seu computador em casa;

c.3 A Recomendação T.120 – Protocolos de dados para conferência multimídia

A recomendação T.120, é um guarda-chuva que compõe uma série de recomendações que oferecem suporte para o estabelecimento de conferências multimídia em uma arquitetura multiponto e em tempo real. Ela, introduz um conjunto de protocolos de comunicação e aplicação (T.121, T.122, T.123, T.124, T.125, T.126, T127 e T.128), que são coletivamente referenciados como a Série T.120.

Especificamente, a recomendação, T.120 descreve completa e funcionalmente todas as recomendações que compõe a serie - e por isso ela é um guarda-chuva -, explicando também como elas se relacionam entre si para o estabelecimento de conferências e ainda, a arquitetura proposta para a troca de dados em um ambiente de conferência multimídia.

A recomendação T.120 especifica como deve acontecer o estabelecimento e o gerenciamento de comunicações interativas de dados, em uma configuração multiponto, que pode envolver uma infinidade de redes diferentes. Os protocolos definidos nas recomendações devem permitir que os participantes de uma conferência possam se comunicar entre si em qualquer combinação ou ordem de precedência, depois que a conferência foi iniciada.

Para que a troca de informações multiponto através de uma conferência T.120 ocorra, apenas as recomendações T.122, T.123, T.124 , T.125 são obrigatórias e devem ser implementadas nos aplicativos ou dispositivos de hardware. Desta forma, os produtos que seguem estas recomendações, estão aptos a:

• Estabelecer e manter conferências multimídia independente de plataforma e fabricantes de hardware ou software;
• Gerenciar os múltiplos participantes e programas que compõe as conferências;
• Trocar dados, de forma segura, entre os dispositivos ou aplicações que compõe a conferência

O nó de controle, é o elemento que cuida do gerenciamento T.120, tanto nos terminais quanto no MCU. Ele direciona comandos para o GCC que têm o poder de iniciar e controlar as sessões. Entretanto o nó de controle não é alvo da serie T.120 e suas interfaces foram rigorosamente definidas somente onde ele deve interagir com o GCC, pois sua interação com o GCC deve ser extremamente precisa. A conexão entre os nós que compõe a conferência pode acontecer em um ambiente composto de qualquer combinação de redes de pacotes ou de comutação por circuitos. Esta infra-estrutura de comunicação é composta por três elementos padronizados: O GCC (controle genérico de conferência), o MCS (serviço de comunicação multiponto) e perfis de protocolos de transporte associados com cada uma das tecnologias de redes suportadas. O GCC é descrito na recomendação T.124 e define um conjunto de serviços para o estabelecimento e o gerenciamento de conferencias multiponto. O GCC mantém e controla uma base de informações sobre o estado de cada conferencia as quais ele esta servindo. Através do GCC é possível consultar um determinado MCU e encontrar uma conferencia específica. Desta forma, as aplicações criam, se juntam ou convidam outros para participarem de uma conferência.

c.4 Detalhamento das atividades previstas no cronograma físico-financeiro relacionando-as aos recursos disponíveis

Recursos pleiteados:
- um servidor (Netfinity ou similar)
- quatro computadores pessoais (Pentium III, 500 Mhz ou similar)

Obs.: O servidor será usado para instalação dos serviços a serem oferecidos pelo sub-projeto de tutores inteligentes e os computadores pessoais serão usados na captura e análise dos protocolos T.120, projeto e desenvolvimento do software de compartilhamento de aplicações bem como para teste dos resultados e documentação do trabalho desenvolvido.

c.5 Qualificação da equipe da UFRGS

A equipe de pesquisadores da UFRGS tem atuado na área de colaboração via rede com sistemas desenvolvidos (vide referências bibliográficas) em projetos de pesquisa bem como em dissertações no mestrado em Ciência da Computação e teses no programa de doutorado Informática na Educação.

Adicionalmente a implantação e operação dos servidores de videoconferência baseados em H.323 (Meeting Point, CISCO 3510 e VRVS) na UFRGS, que estão sendo usados para atividades de ensino a distância também são operados pelos integrantes da equipe. Outros serviços projetados e desenvolvidos ou cedidos por terceiros, que foram implantados e são operados pela equipe incluem servidores AulaNet, Learning Space, Equitext, Mapas conceituais, servidor de chat Microsoft e The Palace.

A coordenadora deste projeto coordenou dois projetos PROTEM/CC: METROPOA (do edital PROTEM/RNP RMAV-Redes Metropolitanas de Alta Velocidade) e ARCA (do edital  PROTEM de Projetos de Pesquisa para Informática na Educação). O projeto METROPOA encerrou em dezembro de 2000.

A coordenadora do projeto é orientadora nos programas de pós-graduação Ciência da Computação e de Informática na Educação na UFRGS.

Organização e Gerenciamento

No caso da UEFS, existe um aluno de doutorado daquela instituição no PGIE. Esta interação será permanente dutrante a duraç`ao deste projeto.

Além disso, para a dicussão deste texto foram utilizados mecanismos de video conferência. Sempre que necessário o grupo poderá utilizar esta tecnologia para facilitar o contato.
 
 

Contrapartida

A UFRGS recebeu através de convênios e adquiririu recentemente, com recursos próprios e recursos advindos de projetos financiados pela CAPES, Comite Gestor Internet/BR e do próprio CNPq, diversos tipos de software para apoiar atividades de educação a distância, incluindo-se servidores e software para a produção de material de apoio os quais serão usados no presente projeto:

• Servidor Real Pro com capacidade para 50 usuários acessando simultaneamente
• Servidor de videoconferência Meeting Point com capacidade para até 500 participantes quando usando o software CuSeeMe e até 50 participantes em conexões H.323
• Servidor de chat
• Servidor de EAD, Learning Space da Lotus
• Servidor de EAD AulaNet da PUC-Rio
• Equitext - Servidor de texto colaborativo
• Servidor CMaps para construção de mapas conceituais colaborativamente (software da Univ West Florida)
• Servidor VRVS - Virtual Room Videonference System da CALTECH e CERN
• VideoStudio 4.0 (software de edição de vídeo)
• VideoWave III (software de edição de vídeo)
• LanExplorer - software de monitoração de rede local com decodificação de protocolos

Em termos de recursos humanos a UFRGS envolverá neste projeto 4 pesquisadores doutores, 2 alunos de doutorado e mestrado e 3 bolsistas DTI.

Contrapartida da UFG:

• Máquinas de desenvolvimento de sistemas baseados em redes  neurais
• Trabalho de seis alunos de mestrado
• Pesquisa do Prof. Weber Martins

Curriculum Vitae da Equipe no Sistema Lattes

• Profa. Dra. Liane Margarida Rockenbach Tarouco - UFRGS - coordenadora
• Profa. Dra. Rosa Maria Viccari - UFRGS
• Ademir da Rosa Martins (MSc) - bolsista DTI UFRGS
• Marie-Christine Julie Mascarenhas Fabre (Bacharel) - bolsista DTI UFRGS
• Rodrigo dos Santos Keller (Bacharel)  - bolsista DTI UFRGS
• Profa Dra. Carmem Barbos D'Amico - UFRGS
• Patricia Jacques - Aluna doutorado UFRGS
• Rafael Bordini  (Dr) - bolsista UFRGS
• Roberto Almeida Bittencourt - UEFS
• Mário Sérgio da Silva Brito - UEFS
• Weber Martins - UFG