A finalidade deste projecto de doutoramento era explorar a aplicação das tecnologias para a Web Semântica no contexto educativo. Recorrendo a um estudo de campo, este projecto teve como propósito propor uma arquitectura para a recuperação de conteúdos educativos e, com base nela, implementar um protótipo experimental e determinar a influência de um conjunto de variáveis associadas (especificações para os metadados e para as ontologias e mecanismos para a inferência) num determinado contexto educativo – os sistemas de e-Learning e os repositórios de objectos de aprendizagem.
Concretamente, pretendíamos avaliar se a utilização de metadados para descrever objectos de aprendizagem e o recurso a ontologias para orientar a localização e recuperação de informação permitiriam pesquisas mais rápidas, precisas e em conformidade com as necessidades do utilizador.
Para tal, definiram-se como objectivos principais os seguintes:
a) Definir uma arquitectura para um sistema de pesquisa de conteúdos educativos baseada nas tecnologias para a Web Semântica, nas tecnologias para o e-Learning e nas tecnologias para a computação distribuída, que permitisse procurar objectos de aprendizagem em servidores de sistemas de e-Learning, de repositórios de objectos de aprendizagem ou noutros servidores Web de conteúdos educativos;
b) Desenvolver um protótipo do sistema proposto capaz de efectuar pesquisas mais precisas e profundas (baseadas em metadados e orientadas por ontologias), devolvendo informação o mais próxima possível das necessidades do utilizador;
c) Projectar um componente para relacionar a informação devolvida, gerando informação adicional que fosse de encontro aos requisitos das comunidades educativas em geral e dos professores e alunos em particular;
d) Identificar e implementar módulos, que favorecessem a indexação, classificação ou anotação de conteúdos educativos ou objectos de aprendizagem através de metadados e ontologias, destinados aos sistemas de e-Learning, repositórios de objectos de aprendizagem e páginas Web educativas;
e) Implementar um mecanismo de pesquisa baseado em metadados para um sistema de e- Learning, com vista a melhorar as estratégias actuais de pesquisa e de filtragem de conteúdos educativos;
f) Avaliar a receptividade dos professores e formadores na adição de metadados aos recursos educativos;
g) Projectar soluções alternativas para garantir a geração de metadados (geração automática de metadados, integração com outros módulos de um sistema de e- Learning, etc);
h) Comparar a utilização do mecanismo de pesquisa baseado em metadados com outros mecanismos de pesquisa disponíveis no sistema de e-Learning;
i) Usar linguagens, tecnologias e ferramentas recomendadas pelo W3C para o desenvolvimento de uma página educativa de um professor para a Web Semântica; j) Validar a arquitectura do sistema proposto e o protótipo desenvolvido, bem como os
módulos e mecanismo de pesquisa para um sistema de e-Learning.
Genericamente, os objectivos principais explicitam o que pretendíamos obter através de um conjunto de actividades de investigação laboratorial. Para a concretização desses objectivos, foram realizadas actividades que permitiam alcançá-los e que podem ser especificadas através dos seguintes objectivos específicos:
a) Identificar e analisar as recomendações, linguagens e tecnologias para a Web Semântica;
b) Identificar e analisar as infra-estruturas de suporte ao desenvolvimento de aplicações baseadas em agentes;
c) Identificar e analisar as diferentes arquitecturas de ensino a distância ou plataformas de e-Learning;
d) Instalar e configurar duas plataformas de e-Learning, uma para o contexto do Ensino Básico e Secundário, outra para o contexto do Ensino Superior para corroborar a aplicabilidade do sistema WSE proposto;
e) Instalar e configurar duas plataformas de gestão de conteúdos para confirmar a validade do sistema WSE proposto;
f) Estudar as normas e as especificações para descrever e classificar o conteúdo das páginas Web educativas;
g) Seleccionar as linguagens de programação, tecnologias de base de dados e outras tecnologias que melhor se adeqúem à solução proposta;
h) Comparar a arquitectura proposta ou os seus componentes com projectos existentes ou que entretanto viessem a surgir;
i) Apresentar linhas de trabalho futuro decorrentes das actividades de desenvolvimento realizadas.
A inovação neste projecto de doutoramento reside na apresentação de um modelo de integração e partilha de informação educativa, na definição de uma metodologia para a organização, estruturação e tratamento semântico da informação educativa, sugerindo o uso de disciplinas ou cursos de formação de elevada granularidade, cujos objectos de aprendizagem sejam automaticamente descritos com metadados, e na construção de um mecanismo de pesquisa educativo, baseado em metadados e ontologias, capaz de devolver informação semanticamente correcta, contornando algumas das principais limitações dos motores de busca e sistemas de e-Learning actuais.
As actividades de concepção e desenvolvimento orientadas pelos objectivos acima referidos resultaram, essencialmente, num sistema de recuperação de objectos de aprendizagem para a Web Semântica. Em termos práticos, os contributos deste projecto de investigação foram os seguintes:
• Uma arquitectura para um sistema de pesquisa de objectos de aprendizagem baseado nas tecnologias para a Web Semântica, nas tecnologias para o e-Learning e nas tecnologias para o desenvolvimento de aplicações baseadas em agentes móveis e inteligentes. As características principais desta arquitectura são:
Ser um ambiente onde agentes estacionários coexistem com agentes móveis, tornando a gestão destes transparente para os responsáveis pela administração da infra-estrutura distribuída;
Oferecer os serviços necessários para que os utilizadores solicitem a localização e recuperação de conteúdos educativos, sem que se apercebam da complexidade do processo de pesquisa de objectos de aprendizagem remotos;
Disponibilizar as funcionalidades para melhorar o desempenho das pesquisas, evitando que os agentes móveis permaneçam no servidor para o qual se deslocam, seguindo o seu percurso enquanto a inferência é realizada nesse servidor remoto; Fornecer os serviços para submeter ou editar ontologias e mapas de tópicos com vista a anotar semanticamente os sistemas remotos e externos, orientar os agentes na pesquisa de conteúdos educativos dispersos e apoiar a navegação semântica, organizando os objectos de aprendizagem no plano de curso ou plano de aprendizagem seleccionado (mapa de tópicos).
• Um protótipo computacional do sistema proposto, provisoriamente denominado “Web Semântica Educativa (WSE)”, baseado em agentes móveis e inteligentes, orientados por ontologias ou mapas de tópicos para pesquisar conteúdos de aprendizagem devidamente descritos por metadados e armazenados em servidores remotos de sistemas de e- Learning, repositórios de objectos de aprendizagem ou Websites educativos.
• Dois módulos para a geração (semi)automática de metadados destinados a uma plataforma de e-Learning, em conformidade com as principais especificações de metadados;
• Um bloco de pesquisa e um motor de inferência de objectos de aprendizagem baseados em metadados e ontologias desenvolvidos para uma plataforma de e-Learning;
• Uma página Web do professor desenvolvida totalmente com tecnologias para a Web Semântica, demonstrando as potencialidades das linguagens, tecnologias e ferramentas no âmbito dos metadados e ontologias e das linguagens de consulta.
Face à dimensão deste projecto de investigação em termos de tecnologias envolvidas, decidimos seguir uma abordagem generalista com vista à integração das camadas e tecnologias para a Web Semântica e sua aplicação no e-Learning, não menosprezando a especificidade de cada uma dessas camadas e tecnologias, sempre que necessário.