exercise planning - uma ferramenta de apoio ao meio educacional
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Universidade Federal do Amazonas - Trabalho de conclusão de curso. Exercise planning é uma ferramenta focada na geração de exercícios didáticos com gabarito, para auxílio dos professores em sala de aula.TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
INTITUTO DE COMPUTAÇÃO
BACHARELADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
Exercise Planning
Uma ferramenta de apoio ao meio educacional
Marcos Felipe Paes Pessoa
Manaus – AM
Setembro 2013
Marcos Felipe Paes Pessoa
Exercise Planning
Uma ferramenta de apoio ao meio educacional
Monografia de Graduação apresentada ao
Instituto de Computação da Universidade
Federal do Amazonas como requisito parcial
para a obtenção do grau de bacharel em
Sistemas de Informação
Orientador(a)
Tayana Uchôa Conte
Universidade Federal do Amazonas – UFAM
Instituto de Computação – IComp
Manaus-AM
Setembro 2013
Monografia de Graduação sob o título Exercise Planning – Uma ferramenta de
apoio ao meio educacional apresentada por Marcos Felipe Paes Pessoa e
aceita pelo Instituto de Computação da Universidade Federal do Amazonas,
sendo aprovada por todos os membros da banca examinadora abaixo
especificada:
__________________________________________
Professora Dra. Tayana Uchôa Conte
Departamento de Ciência da Computação
Universidade Federal do Amazonas
__________________________________________
MSc. Davi Viana dos Santos
Programa de Pós Graduação em Informática (PPGI)
Universidade Federal do Amazonas
Manaus-AM, 26 de setembro de 2013
Em homenagem à minha família.
Agradecimentos
Agradeço a Deus acima de tudo, à minha família pelo apoio dado durante
toda a jornada, aos professores por me acompanharem durante toda a
minha formação, à minha namorada, aos meus amigos, e a todos que de
alguma forma contribuíram para que tudo isso fosse possível.
“Há três coisas que nunca voltam atrás: a flecha lançada, a palavra
pronunciada e a oportunidade perdida.”
Autor desconhecido
Exercise Planning
Uma ferramenta de apoio ao meio educacional
Autor: Marcos Felipe Paes Pessoa
Orientador(a): Professora Dra. Tayana Uchôa Conte
RESUMO
A educação sempre foi um fator muito importante no desenvolvimento de
uma sociedade. Este trabalho propõe o Exercise Planning, um sistema
voltado para professores, com módulos como o gerador de exercícios,
automatizando o processo de geração de exercícios com gabaritos. Com o
Exercise Planning, espera-se apoiar o docente a uma melhor preparação de
conteúdo para suas disciplinas.
Palavras-chave: informática na educação, gerador de exercícios, sistema de
apoio à educação.
Exercise Planning
A tool to support the educational environment
Author: Marcos Felipe Paes Pessoa
Advisor: Professora Dr. Sc. Tayana Uchôa Conte
ABSTRACT
Education has always been a very important factor in the development of a
society. This work proposes the Exercise Planning, a system designed for
teachers, with modules such as generating exercises, automating the
process of generating exercises with templates. With the Exercise Planning,
we expect to support the teachers in better preparing the content of their
disciplines.
Keywords: technology in education, exercises generator, education support
system.
8
Lista de figuras
Figura 1. Tela inicial do Exercise Planning. ................................................ 22
Figura 2. Tela de seleção de matéria. ......................................................... 23
Figura 3. Assuntos relativos à disciplina. ................................................... 24
Figura 4. Exercício Gerado. ........................................................................ 25
Figura 5. Módulo configurações. ................................................................ 26
Figura 6. Alterar cabeçalho. ....................................................................... 27
Figura 7. Criar nova questão. .................................................................... 28
Figura 8. Atualizar o Exercise Planning ...................................................... 29
Figura 9. Atualizar o Exercise Planning (nova versão). ................................ 30
Figura 10. Gerador de exercícios online. .................................................... 31
Figura 11. Gerador de exercícios online. .................................................... 32
Figura 12. Tempo da requisição do Gerador ............................................... 33
Figura 13. Exercise Planning em ambiente mobile ..................................... 37
Figura 14. Tempo da requisição do Gerador ............................................... 38
9
Lista de tabelas
Tabela 1. Funcionalidade e descrições. ...................................................... 17
10
Lista de abreviaturas e siglas
UFAM – Universidade Federal do Amazonas
Web – Abreviatura advinda de WWW, ou World Wide Web, que representa a
internet.
Software - Software é uma sequência de instruções escritas para serem
interpretadas por um computador com o objetivo de executar tarefas
específicas
Mobile – Dispositivos móveis, tais como celulares e tablets.
IComp – Instituto de Computação
Framework - Estrutura de suporte definida em que um projeto de software
pode ser organizado e desenvolvido.
Yii Framework – Framework voltado para desenvolvimento em PHP.
Apache – Servidor Web que suporta a hospedagem de websites.
PHP – Linguagem de desenvolvimento.
Mysql – SGBD que suporta a linguagem SQL
Browser – Navegador que permite a visualização de páginas WEB
Android – Sistema operacional do Google, desenvolvido para mobile.
IOS - Sistema operacional da Apple, desenvolvido para mobile.
Windows phone – Plataforma mobile da Microsoft
Sql Server – SGBD da Microsoft
SGBD – Sistema gerenciador de banco de dados
.Net – Advém de “dot net”, tecnologia da Microsoft
.Net Framework – Framework que utiliza a tecnologia “dot net”,
Vb.Net – Linguagem Visual Basic, em conjunto com o framework .net
C# - Linguagem de programação
11
SVN – Subversion, ferramenta que auxilia no controle de versionamento.
GNU - Projeto GNU, em computação, é um projeto lançado em 27 de
setembro de 1983 por Richard Stallman.
Windows shell - O shell de comando é um software independente que
oferece comunicação direta entre o usuário e o sistema operacional.
Exercise Planning – Nome do sistema proposto neste documento.
12
Sumário
1 Introdução ..........................................................................................................13
1.1 Contextualização ou definição do problema ............................................................... 14
1.2 Objetivos ................................................................................................................................. 15
1.3 Organização do trabalho ................................................................................................... 15
2 Exercise Planning .............................................................................................16
2.1 Funcionamento ..................................................................................................................... 16
2.2. Descrição das Funcionalidades ..................................................................................... 16
3 Tecnologias .........................................................................................................18
3.1.1 - Tecnologia Web .............................................................................................................. 18
3.1.2 - Tecnologia Mobile .......................................................................................................... 18
3.1.3 - Tecnologia Desktop ....................................................................................................... 19
4 Ferramentas .......................................................................................................20
4.2. SQL Server ........................................................................................................................... 20
4.3. Visual Studio ...................................................................................................................... 20
4.4. Tortoise SVN ....................................................................................................................... 21
5 Interface do Exercise Planning ......................................................................22
6 Comparativo entre ferramentas ....................................................................31
6.1 Comparativo de usabilidade ............................................................................................. 32
6.2 Comparativo de portabilidade .......................................................................................... 33
6.3 Comparativo de eficiência ................................................................................................. 33
7 Considerações finais ........................................................................................35
Referências ............................................................................................................36
13
ANEXO A – Exercise planning em ambiente mobile .....................................37
ANEXO B – Exercise planning em ambiente mobile (tela inicial) .............38
14
1 Introdução
A educação é um processo contínuo que possibilita aos indivíduos
alcançarem a plenitude de suas potencialidades ao longo da vida [Saraiva,
2010]. Aprendizagem é um processo de mudança de comportamento obtido
através da experiência construída por fatores emocionais, neurológicos,
relacionais e ambientais [Alexandre, 2010].
A escassez de produtos de software direcionado para auxílio na educação,
aliado à dificuldade por parte dos discentes em reconhecer esses softwares
como ferramentas de apoio eficientes a nível educacional, cria uma barreira
que dificulta a ampla disseminação e utilização dos softwares educacionais
[Paganini, 2001].
1.1 Contextualização
Um dos problemas encontrados em sala de aula está caracterizado na
aplicação de exercícios. Esses exercícios muitas vezes são encontrados
avulsamente pela web, de forma a se tornarem repetitivos e conhecidos,
assim como seu gabarito.
Outro problema na busca e elaboração desses exercícios está na necessidade
de alocação de tempo para este tipo de tarefa. O tempo gasto para a tarefa
em questão poderia ser reduzido com a utilização de uma ferramenta
automatizada, capaz de localizar os exercícios já cadastrados e gerar uma
variedade de novos exercícios, trocando as alternativas (quando exercícios
objetivos), e assim, gerando novos gabaritos.
15
1.2 Objetivos
O objetivo deste trabalho é propor a criação de um sistema automatizado
capaz de armazenar exercícios previamente cadastrados que, com base nas
respostas e gabarito determinados, gere exercícios com diferentes gabaritos.
Como objetivo, também pode ser citada a possibilidade de criar atividades
diferentes de um mesmo assunto, com parâmetros como nível de dificuldade
da atividade, quantidade de questões de determinado assunto, dentre
outros.
1.3 Organização do trabalho
O presente trabalho está organizado da seguinte forma:
• Capítulo 2: descreve as funcionalidades do sistema proposto.
• Capítulo 3: apresenta o projeto de software e considerações relativas à
escolha da tecnologia para criação do sistema;
• Capítulo 4: descreve as tecnologias a serem utilizadas e suas
vantagens;
• Capítulo 5: descreve a interface do sistema, apresentando ilustrações
no ambiente mobile;
• Capítulo 6: exibe comparações entre o exercise planning e outras
ferramentas de software com focos semelhantes;
• Capítulo 7: apresenta as considerações finais e as propostas para
trabalhos futuros
16
2 Exercise Planning
2.1 Funcionamento
O sistema funciona com uma interface voltada para o professor, com telas
que possibilitam a geração de exercícios didáticos, assim como telas de
gerenciamento, aonde é possível inserir cabeçalhos da instituição e matéria.
Há também telas que possibilitam a entrada dos dados necessários para
cadastrar exercícios na base.
Também será possível criar vários exercícios de determinado assunto, porém
com gabaritos diferentes (para questões objetivas). Há parâmetros que
servem para classificar a questão quanto ao seu nível de dificuldade, e dessa
forma, permite-se gerar exercícios voltados para determinado nível
educacional (fundamental, médio e superior).
2.2. Descrição das Funcionalidades
Esta seção mostra todos os casos de uso formulados durante a fase de
projeto do sistema, apresentados com uma pequena descrição de seu
objetivo.
Os casos de uso e suas respectivas descrições podem ser visualizadas na
Tabela 1 deste referido documento.
17
Tabela 1 – Funcionalidades e descrições
Listar matérias
Permite ao usuário visualizar as
matérias disponíveis.
Gerar exercício
Permite ao usuário a geração do
exercício, dado a matéria, o
assunto, a quantidade de questões
e o nível de dificuldade.
Alterar cabeçalho
Permite ao usuário preencher um
cabeçalho padrão para ser
inserido nos exercícios gerados.
Criar Exercício
Permite ao usuário validado
inserir um novo exercício.
Atualizar exercícios
Permite ao usuário atualizar a
base de exercícios ou a versão do
programa.
18
3 Tecnologias
Neste capítulo há a avaliação das tecnologias necessárias para a criação do
sistema, assim como a decisão de sua utilização.
A fase aqui relatada foi onde ocorreu a avaliação das tecnologias disponíveis
para produção do sistema, assim como a verificação das plataformas mais
acessíveis.
Atualmente, as plataformas que mais crescem são Web e Mobile,
respectivamente. A seguir uma definição de cada uma dessas tecnologias, o
impacto das mesmas na construção do Exercise Planning e a decisão final
quanto à tecnologia a ser utilizada.
3.1.1 - Tecnologia Web
No caso da utilização de tecnologias Web, há frameworks disseminados no
mercado, assim como o Yii Framework, além das ferramentas e linguagens
como Apache e PHP.
A tecnologia Web possui algumas vantagens, como a portabilidade, o que
permite o aplicativo ser executado independentemente da plataforma,
apenas dependendo do browser do usuário.
3.1.2 - Tecnologia Mobile
Atualmente a tecnologia mobile tem ganhado grande destaque no mercado,
devido a sua ampla disseminação.
Além da tecnologia em questão, há programas governamentais que ajudam a
disseminar aparelhos como os tablets, criando assim um ambiente propício
19
para utilização da tecnologia em sala de aula. Android, IOS e Windows
Phone.
3.1.3 - Tecnologia Desktop
A tecnologia desktop é uma das mais antigas desde o advento da interface
gráfica e, com o advento dos ambientes Web e Mobile, seu uso vem decaindo
ao longo do tempo. Apesar desses fatores limitadores, o que inclui
portabilidade, a referida tecnologia ainda possui relevância no mercado.
Esta tecnologia foi escolhida durante a elaboração do projeto devido à sua
maior integração com o sistema operacional, diferentemente da tecnologia
Web que necessita de plug-ins para obter acesso direto à máquina. Além
disso, a tecnologia desktop não possui o fator limitante que é o acesso à
internet.
20
4 Ferramentas
Nesta seção são descritas as ferramentas que foram utilizadas para a
criação da aplicação.
4.2. SQL Server
O SQL Server é um SGBD da Microsoft, criado em parceria com a
Sybase, em 1988, inicialmente como um complementar do Windows NT,
sendo que depois passou a ser aperfeiçoado e vendido separadamente. A
parceria com a Sybase terminou em 1994, e a Microsoft continuou a
melhorar o programa após isto [Sql Security, 2013].
Sua escolha deve-se ao fato de possuir integração com a IDE do Visual
Studio, facilitando o processo de desenvolvimento.
4.3. Visual Studio
O Microsoft Visual Studio é um pacote de programas da Microsoft para
desenvolvimento de software especialmente dedicado ao .NET Framework.1
Também é um grande produto de desenvolvimento na área web, usando a
plataforma do ASP.NET. As linguagens com maior frequência nessa
plataforma são: VB.NET (Visual Basic.Net) e o C♯.
1 A ferramenta Visual Studio pode ser encontrada em: http://www.microsoft.com/visualstudio/eng/
21
4.4. Tortoise SVN
TortoiseSVN é um cliente do Subversion para Microsoft Windows. Com
código aberto, está licenciado sob GNU General Public License.
Entre suas funcionalidades estão integração com o Windows Shell,
independência de ambiente de desenvolvimento integrado, 34 línguas
disponíveis e suporte a diferenciação e integração de arquivos de aplicativos.
O motivo de sua escolha deve-se ao fato de sua interface de fácil
compreensão, além de conhecimento prévio na ferramenta.2
2 A ferramenta Tortoise SVN pode ser encontrada em: http://tortoisesvn.tigris.org/
22
5 Interface do Exercise Planning
O Exercise Planning possui uma interface desktop, construída na
ferramenta Visual Studio. Abaixo, na Figura 1, é possível visualizar a tela
inicial de carregamento da aplicação em ambiente desktop.
A interface está disposta de forma a facilitar o acesso às funcionalidade do
sistema. Dentre as funcionalidades que podem ser acessadas na tela inicial,
encontram-se a de listar matérias, e as configurações do sistema.
Figura 1. Tela inicial do Exercise Planning
23
No módulo listar matérias, é possível visualizar as matérias disponíveis na
aplicação (ver Figura 2). Quando esta opção é selecionada, o sistema exibe
uma tela com ícones e descrições relacionados às matérias.
Figura 2. Tela de seleção de matéria
24
Após a disciplina ser selecionada, é possível visualizar os assuntos relativos
à disciplina (ver Figura 3). Também é possível visualizar outros parâmetros
como nível das questões e quantidade a ser gerada.
Figura 3. Assuntos relativos à disciplina
Caso a quantidade de questões selecionadas exceda a quantidade
cadastrada na base de dados, uma mensagem de alerta é exibida, de forma a
informar o usuário de que a quantidade selecionada extrapola o limite de
questões cadastradas.
25
Após o exercício ser gerado, será exibida uma tela com o exercício da
matéria, assuntos selecionados. Também serão exibidos a quantidade de
questões relativas ao que foi selecionado na tela da Figura 3.
Abaixo do exercício, há outra tela relativa ao gabarito do exercício gerado.
Caso a opção Salvar seja selecionada, o exercício e o gabarito serão salvos
em arquivos distintos, no seguinte formato: “Exercício + hh:mm:ss”. O
gabarito é salvo no formato: “Gabarito + hh:mm:ss”, sendo (hh) horas, (mm)
minutos e (ss) segundos.
O formato padrão para o nome do exercício pode ser modificado no momento
em que o diálogo para salvar os arquivos é exibido.
Figura 4. Exercício Gerado
26
No módulo configurações, são disponibilizadas algumas opções que
possibilitam inserir novas questões, inserir cabeçalho, ou atualizar a base de
dados de exercícios. Nessa mesma tela (ver Figura 5), também é possível
atualizar a versão do sistema como um todo.
Quando a aplicação é iniciada, o módulo de atualizações verifica no servidor
se existe alguma versão mais recente do que a que está funcionando no
momento. Caso afirmativo, uma mensagem de alerta é exibida, a fim de que
o usuário tenha conhecimento da nova versão.
A pop-up aberta possibilita ao usuário instalar a atualização quando
existente, ou ignorá-la.
Figura 5. Módulo configurações
27
Figura 6. Alterar cabeçalho
No módulo cabeçalho (conforme Figura 6), é possível inserir o texto que
constará em todos os exercícios gerados. Se este campo for deixado em
branco, os exercícios gerados posteriormente serão gerados sem cabeçalho.
28
Figura 7. Criar nova questão
O módulo que permite a criação de exercícios possui a interface com campos
que possibilitam selecionar a matéria, o assunto e o nível da questão. Após
selecionados, basta preencher o campo questão e suas respectivas respostas
nos campos que vão de Resposta A à Resposta E.
Em seguida, é possível selecionar o gabarito da questão, que após salvo,
ficará armazenado de forma a ser exibido a cada novo exercício gerado. Este
módulo também conta com um verificador que funciona de forma a não
permitir a inserção de exercícios duplicados.
Para realizar essa verificação, após o usuário pressionar a opção salvar, o
verificador lê os caracteres da questão e das respostas, e verifica na base se
a questão e/ou as respostas são semelhantes. Dessa forma, o mesmo atribui
uma porcentagem de semelhança. Caso a semelhança ultrapasse 50%, uma
mensagem de alerta é exibida, informando que o exercício possivelmente já
se encontra cadastrado na base.
29
A tela exibida na Figura 9 permite ao usuário executar a atualização do
sistema ou somente da base de exercícios. Quando selecionados, esses
módulos executam procedimentos de verificação de versionamento no
servidor, verificando se a versão atual é menor que a versão de software
disponível.
Em seguida, uma pop-up aparecerá ao usuário, confirmando ou não a
existência da atualização. Caso exista uma atualização, será exibida uma
mensagem com a opção de efetuar ou não a referida atualização.
Figura 8. Atualizar o Exercise Planning
30
Figura 9. Atualizar o Exercise Planning (nova versão)
31
6 Comparativo entre ferramentas
Para a realização de comparações entre outras ferramentas de software
disponíveis no mercado, foram feitas pesquisas em mecanismos de busca
online. Dentre os resultados obtidos, o que mais se assemelha ao que se
propõe o exercise planning é a seguinte ferramenta:
Gerador de lista de exercícios
Disponível em: http://www.profcardy.com/exercicios/gerador-listas-exercicios.php
Figura 10. Gerador de exercícios online
As demais ferramentas encontradas se limitam à geração de exercícios na
área lógica-matemática, ou possuem escopos distintos, inviabilizando a
comparação entre ferramentas.
Para efeito de comparação, foram utilizados alguns critérios como:
Usabilidade
Portabilidade
32
Eficiência na atividade em que se propõe
Dado os critérios para a comparação entre as ferramentas, inicia-se pela
usabilidade.
6.1 Comparativo de usabilidade
A ferramenta online Gerador de Lista de Exercícios possui problemas no
quesito usabilidade, pois a mesma exibe não somente a ferramenta para
geração de exercícios, mas também outros contextos visuais desnecessários.
Dentre eles, podemos citar a presença de propagandas, e a presença de
elementos como iframes, o que pode impactar na usabilidade dependendo da
versão do navegador utilizada.
Figura 11. Gerador de exercícios online
O Exercise Planning propõe uma ferramenta totalmente focada para a
geração de exercícios, com a ausência de propagandas e outros dispositivos
visuais que podem prejudicar a experiência do usuário.
33
6.2 Comparativo de portabilidade
Neste quesito, o Gerador de Lista de Exercícios possui vantagem por ser uma
ferramenta Web, o que significa que pode ser acessada por vários
dispositivos de plataformas diferentes. No caso do Exercise Planning, com a
interface proposta, o mesmo fica limitado a plataforma da Microsoft.
6.3 Comparativo de eficiência
Para este comparativo, foram utilizados parâmetros como tecnologia
utilizada e suas limitações, além do tempo de resposta das ferramentas.
No caso do Gerador de Lista de Exercícios, por ser uma ferramenta online, o
mesmo possui como requisito uma conexão com a internet. Pelo fato de
possuir propagandas e outros elementos visuais, este está sujeito a possuir
como pré-requisito uma conexão razoável.
Figura 6. Tempo da requisição do Gerador
34
Em contrapartida, o Exercise Plannig possui uma interface desktop, o que
faz com que o mesmo possua como limitação somente os recursos da
máquina em que está executando.
Além do fator relacionado ao tempo de execução, há fatores ligados à
possibilidade de inserção de novas questões. O Gerador de Lista de
Exercícios não permite o cadastro de novos exercícios pelo usuário, enquanto
no Exercise Planning, esta opção está inserida em Configurações, como pode
ser visto na Figura 5 deste documento.
35
7 Considerações finais
A abordagem aqui demonstrada é de um sistema voltado para o corpo
docente, com ferramentas capazes de facilitar diversos processos, dentre
eles, a capacidade de gerar exercícios em tempo hábil, assim como a geração
dos gabaritos.
O Exercise Planning se diferencia no ramo das ferramentas educacionais por
ser uma aplicação com um público alvo bem focado, e que atende algumas
das necessidades do corpo docente.
A proposta para trabalhos futuros relacionados ao Exercise Planning são
melhorias relacionadas às plataformas atingidas. Pretende-se utilizar a
plataforma Mobile como novo nicho, utilizando-se de adaptações na
interface, para que a aplicação possa funcionar de forma à agregar valor no
ramo educacional.
As imagens exibidas nas Figuras 11 e 12 do anexo A e anexo B deste
documento demonstram como a ferramenta será em ambiente mobile.
Outra melhoria se relaciona à forma em como os exercícios são gerados.
Envolvendo conceitos baseados em estilos de aprendizagem, será possível
criar exercícios focados na particularidade de cada discente.
A proposta para melhoria do sistema utilizará os conceitos dos Estilos de
aprendizagem de Kolb [Batista, 2010] e a teoria de múltiplas inteligências de
Gardner [Gardner, 1983], aplicando estes campos de conhecimento no
módulo gerador de exercícios do Exercise Planning.
36
Referências
Paganini, Aplicabilidade dos softwares educativos na educação de jovens e
adultos. Disponível em:
http://www.abed.org.br/congresso2011/cd/262.pdf, Acessado em:
18/07/2013.
Alexandre, aprendizagem e suas implicações no processo educativo.
Disponível em:
http://www.slmb.ueg.br/iconeletras/artigos/volume6/aprendizagem-e-
suas-implicacoes.pdf. Acessado em: 20/09/2013
Saraiva, Papel da Educação. Disponível em:
http://iarj.org.br/blog/?p=330. Acessado em: 20/09/2013
Sql Security, História do SQL Server. Disponível em:
http://sqlserversecurity.blogspot.com/2009/07/historia-do-sql-server.htm
Acessado em: 21/09/2013
GARDNER, Howard. Estruturas da mente: a Teoria das Múltiplas
Inteligências. Porto Alegre: Artes Médicas, c1994. Publicado originalmente
em inglês com o título: The frams of the mind: the Theory of Multiple
Intelligences, em 1983
Batista, ESTILOS DE APRENDIZAGEM KOLB. Disponível em:
http://www.fucamp.edu.br/wp-content/uploads/2010/10/11%C2%AA-
GUSTAVO-E-M%C3%81RCIA.pdf Acessado em: 20/09/2013
37
ANEXO A – Exercise planning em
ambiente mobile
Figura 7. Exercise Planning em ambiente mobile
38
ANEXO B – Exercise planning em
ambiente mobile (tela inicial)
Figura 8. Exercise planning em ambiente mobile (tela inicial)