Portal EaD: Uma Plataforma Educacional Baseada em Tecnologias de Big Data / Portal EaD: An Educational Platform Based on Big Data Technologies

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 83033-83056 oct. 2020. ISSN 2525-8761

Portal EaD: Uma Plataforma Educacional Baseada em Tecnologias de Big Data

Portal EaD: An Educational Platform Based on Big Data Technologies

DOI:10.34117/bjdv6n10-657

Recebimento dos originais:01/10/2020 Aceitação para publicação:29/10/2020

Elizieb Luiz Liberato Pereira

Formação acadêmica mais alta: Graduando em Tecnologia da Informação pela Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) – Pau dos Ferros, RN (UFERSA – Pau dos Ferros)

Instituição de atuação atual: Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) Endereço completo: Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA). Rodovia BR-226,

Km 405, s/n - São Geraldo, Pau dos Ferros - RN, Brasil, 59900-000. E-mail: [email protected]

Samara Martins Nascimento

Formação acadêmica mais alta: Doutora em Ciência da Computação pela Universidade Federal do Ceará (UFC)

Instituição de atuação atual: Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) Endereço completo: Departamento de Engenharias e Tecnologia (DETEC). Universidade Federal

Rural do Semi-Árido (UFERSA). Rodovia BR-226, Km 405, s/n - São Geraldo, Pau dos Ferros - RN, Brasil, 59900-000.

E-mail: [email protected] Thiago Pereira Rique

Formação acadêmica mais alta: Mestre em Informática pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB)

Instituição de atuação atual: Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) Endereço completo: Departamento de Engenharias e Tecnologia (DETEC). Universidade Federal

Rural do Semi-Árido (UFERSA). Rodovia BR-226, Km 405, s/n - São Geraldo, Pau dos Ferros - RN, Brasil, 59900-000.

E-mail: [email protected] RESUMO

A pandemia de Covid-19 impactou significativamente no cenário da educação. De forma emergencial, o processo de ensino e aprendizagem transformou-se, categoricamente, no que antes era presencial para agora remoto. As metodologias de ensino e as práticas pedagógicas precisaram ser adaptadas para se adequar a esta nova realidade. Especificamente, a ampliação de conhecimentos técnicos e científicos dividiu espaço com a construção e uso de novas ferramentas mais adequadas às mudanças emergentes. De forma geral, foi preciso utilizar soluções que minimizassem o distanciamento social e permitissem uma melhor interação entre docentes e discentes. Nesse sentido, as dificuldades percebidas para estruturar uma sala de aula remota foram inúmeras, envolvendo desde a disponibilização de conteúdos até o acompanhamento discente. Dentro desse contexto, foi possível perceber uma falta de soluções que atendessem às necessidades emergentes e ainda garantissem o processamento de grandes volumes de dados de forma eficiente e distribuída, tudo funcionando num mesmo ambiente. Dessa forma, este trabalho propõe uma nova Plataforma de Ensino (o Portal EaD), que visa tanto melhor atender a docentes, discentes e direção pedagógica, quanto garantir o armazenamento e processamento eficiente de grandes volumes de

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dados. A plataforma lida com streams de dados, variabilidade de informação e foi construída num contexto escalável, permitindo uma melhor interação entre os usuários envolvidos, tudo ocorrendo em tempo real. Espera-se contribuir para o acesso facilitado de conteúdos didáticos e melhorar a eficiência na comunicação dos alunos e professores.

Palavras-chave: Plataforma, Ensino Remoto, Covid-19 ABSTRACT

The Covid-19 pandemic has had a significant impact on the education scenario. In an emergency way, the teaching and learning process has been categorically transformed, turning from face-to-face classes to remote classes. Teaching methodologies and pedagogical practices needed to be adapted to this new reality. Specifically, the expansion of technical and scientific knowledge has shared space with the construction and use of new tools more appropriate to the emerging changes. In general, it has been necessary to use solutions that minimize the effects of social distance and allow a better interaction between teachers and students. In this sense, the perceived difficulties in structuring a remote classroom are numerous, ranging from the provision of content to student monitoring. Within this context, it was possible to perceive a scarcity of solutions that meet emerging needs and at the same time guarantee the processing of large volumes of data in an efficient and distributed manner, all functioning in the same environment. Thus, this work proposes a new teaching platform (Portal EaD) which aims at better serving teachers, students and pedagogical management, as well as ensuring an efficient storage and processing of large volumes of data. The platform deals with data streams, information variability and was developed in a scalable context, providing a better interaction among the users involved, all taking place in real time. It is expected to contribute to facilitated access to didactic content and to improve the efficiency of communication between students and teachers.

Keywords: Platform, Remote Teaching, Covid-19

1 INTRODUC¸A˜O

A pandemia do coronavírus (Covid-19), causada pela Síndrome Respiratória Aguda Grave - SARS-CoV-2, trouxe desafios em escala mundial. Pesquisadores afirmam que a Covid-19 é a doença mais preocupante e letal dos últimos anos, com grande interesse internacional [Cascella et al. 2020]. Os primeiros relatos da doença no Brasil ocorreram a partir de fevereiro de 2020 [Rodriguez-Morales et al. 2020, Ministério da Saúde (MS) 2020, Worldometer 2020], levando ao início do distanciamento social. Tal medida trouxe graves consequências para o país, atingindo setores como economia, saúde e educação [Lemos et al. 2020, Croda and Garcia 2020].

No contexto educacional, os principais obstáculos enfrentados por alunos e professores estão relacionados às mudanças no ensino, antes presencial para agora remoto. Especificamente, a situação emergencial exigiu a aplicação de medidas que necessitaram de respostas eficazes e rápidas, as quais deveriam atender a demandas urgentes, como uso de tecnologias digitais e práticas inovadoras [Garcia et al. 2020]. Associado a isso, o planejamento estratégico precisava ser objetivo,

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claro e operacional, ou seja, o período pandêmico modificou, também, o setor administrativo da educação.

Em se tratanto do ensino, o material didático ou inexistência dele no formato online transformou a metodologia de trabalho da maioria dos professores. Já no contexto de aprendizagem, os alunos precisaram se adequar a práticas remotas, nunca antes vivenciadas. Os principais relatos docentes e discentes acerca do ensino vivenciado estão relacionados com altas cargas de trabalho, mudança no planejamento e preparação de aulas, falta de ferramentas adequadas que visem facilitar o processo de ensino e falta de preparo metodológico de professores [Garcia et al. 2020, Cordeiro 2020]. Como consequência, isto pode acarretar a desmotivação de docentes e discentes e também a evasão estudantil, dado que o aprendizado se tornou ainda mais desafiador.

No que se refere ao setor administrativo, foi preciso garantir preparo tecnológico, propiciando o uso de ferramentas adequadas, fáceis de usar e simples de entender, que conseguissem proporcionar a introdução de práticas inovadoras, como: possibilidade de uso de ambientes que permitissem disponibilizar material docente, possibilidade dos discentes interagirem com docentes e realização de controles administrativos, como pagamentos de mensalidades, tudo isto na mesma plataforma para Web, disponibilizada gratuitamente e com funcionamento em tempo real.

O principal impedimento na construção de sistemas que computam dados em tempo real está relacionado com o processamento das informações. Isso porque sistemas como estes lidam com o processamento de tipos de dados variáveis (i.e. estruturados, semiestruturados ou não estruturados) e velocidade de informação (i.e. que mudam continuamente, em pequenos períodos de tempo). Dessa forma, é natural o uso de tecnologias de Big Data, que permitam o processamento paralelo das informações e armazenamento distribuído dos dados [Taurion 2013, Magano]. Pesquisas emergentes indicam a necessidade de melhorias em produtos de software para uso pedagógico, possibilitando a manipulação de grandes volumes de dados e informações complexas, difíceis de serem manipuladas em processamentos triviais.

Outra questão importante diz respeito ao design instrucional no ensino remoto [Garcia et al. 2020], que se refere ao trabalho docente no sentido de criar condições de apresentação de conteúdos, bem como a sua organização, de modo a obter um aprendizado efetivo do corpo discente. Isso abrange desde a aquisição ou construção de conhecimentos pelo aluno, até o desenvolvimento de habilidades e atitudes que facilitem o processo de ensino e aprendizagem. Para a organização desse design instrucional, o professor precisa apresentar um domínio do ambiente de apresentação do seu conteúdo didático, o que reforça a necessidade de plataformas que levem em consideração um nível de usabilidade favorável por parte do professor.

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Buscando minimizar problemas relacionados ao uso de interfaces desafiadoras para o usuário final (que pode não ser especialista na área de tecnologia) e viabilizar o processamento adequado de grandes volumes de dados, uma plataforma de ensino remoto está sendo proposta. O Portal EaD visa tornar o processo de aprendizado simples e intuitivo, agrupando estratégias de visualização de dados relacionados às disciplinas cursadas por discentes ou ministradas por docentes, estendendo-se o seu uso também à direção das instituições. Assim, todo o controle pedagógico e funcional de uma Instituição de Ensino é disponibilizado em uma mesma infraestrutura para acompanhamento da situação acadêmica.

É notável que o ensino remoto provocou mudanças na forma de trabalho e nas estratégias pedagógicas adotadas [DE SOUSA OLIVEIRA et al. 2020]. Além disso, sabe-se que ele é bem diferente do ensino à distância (EaD). Enquanto no ensino remoto a equipe por trás de toda a preparação de aulas, conteúdos, escolhas de ferramentas de comunicação, entre outros aspectos, é o professor, na modalidade de ensino à distância (EaD) existe uma equipe para mediação de aulas, produção de material didático, mídias digitais e toda uma infraestrutura que possibilite a execução desse tipo de ensino. Nesse sentido, vale destacar que o Portal EaD, como o próprio nome sugere, foi inicialmente idealizado como uma plataforma a ser inserida dentro do contexto de ensino à distância (EaD), fazendo uso de tecnologias de Big Data. No entanto, entende-se que o panorama educacional delineado pela pandemia de Covid-19 é desafiador, exigindo novas tecnologias que consigam atender às demandas das Instituições de Ensino. Por esse motivo, o desenvolvimento da solução proposta foi realizado tendo em mente o ensino remoto, dada a necessidade de ferramentas educacionais no contexto da pandemia. Contudo, pretende-se futuramente estender a plataforma para o cenário do ensino à distância (EaD), razão pela qual o nome Portal EaD foi mantido.

O sistema proposto trata-se de um aplicação Web para viabilizar uma maior interação entre alunos e professores e pode funcionar como como uma sala de aula virtual, com a disponibilização de conteúdos de gravações de aulas e interações entre seus usuários. O sistema é dividido em três módulos principais: professor, estudante e administrador.

No módulo professor, o sistema permitirá que os docentes manipulem dados relacionados às suas turmas. Nesse caso, é possível disponibilizar videoaulas ou materiais com qualquer tipo de extensão. Além disso, o docente pode realizar o controle de presença de cada aluno, assim como o controle de notas, que podem ser utilizados para um melhor acompanhamento de cada turma vinculada a ele.

O módulo estudante permite que o discente acesse o Portal EaD com base na efetivação de um login previamente estabelecido. Nesse caso, cada aluno tem uma conta particular a partir da qual

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pode acessar materiais específicos das turmas das quais participa. Além de ter acesso ao material docente, o aluno tem acesso a um ambiente de resoluções de questões, que permite a interação com o professor sempre que necessário.

O módulo administrador possibilita o controle de toda a plataforma. Assim, o usuário Administrador é responsável por gerenciar o acesso a todos os participantes das turmas (i.e. discentes e docentes). Esse módulo permite o cadastro, edição e exclusão de pessoas ou turmas. Ademais, permite gerenciar o pagamento de mensalidades, indicando a possibilidade de realizar o controle financeiro de uma instituição.

O restante deste trabalho está estruturado da seguinte forma: na Seção 2 é apresentada a construção técnica do Portal EaD. A Seção 3 apresenta os resultados e discussões acerca das implementações realizadas, possibilitando o uso da plataforma tanto por Instituições de Ensino Públicas quanto Privadas. A Seção 4 discute os principais trabalhos relacionados a esta proposta e, finalmente, a Seção 5 aborda as conclusões e trabalhos futuros.

2 PROJETO DO PORTAL EAD

Analisando o cenário da Covid-19 no país, percebeu-se que havia uma demanda por ferramentas que atendessem às necessidades do setor educacional, tanto no que se refere a questões de ensino em um novo formato, quanto a questões relacionadas ao controle financeiro por parte da gestão das instituições. Com isso, iniciou-se o estudo para criação do que temos hoje como Portal EAD, uma plataforma que tem o objetivo de permitir o gerenciamento de disciplinas, disponibilização de materiais didáticos e acompanhamento burocrático de uma Instituição de Ensino. Este trabalho visa construir uma solução na forma de um sistema de software para problemas específicos na área de ensino, com ênfase no contexto remoto. Inicialmente foi definido o planejamento do trabalho, reconhecendo a necessidade de determinar um escopo para o projeto, visando limitar as funcionalidades que seriam previamente consideradas.

2.1 REQUISITOS DO SISTEMA

A definição dos requisitos é importante para delimitar o escopo do sistema e tem o objetivo de avaliar as necessidades dos usuários finais, definir os critérios mais relevantes para criação do sistema e reconhecer suas características e restrições. O sistema consiste em uma aplicação Web, que disponibiliza funcionalidades para acompanhamento geral de disciplinas e permite a disponibilização de materiais adequados para facilitar o processo de ensino e aprendizagem no período pandêmico.

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A definição dos requisitos ocorreu com base em entrevistas com os possíveis usuários do sistema. Essa fase foi chamada de diagnóstico, que contou com capturas dos requisitos através de histórias criadas para validação dos usuários. Todas as histórias foram construídas em ferramentas de mockup, as quais buscaram descrever como seria o passo a passo de uma ação dentro do sistema. A coleta e análise dos dados, importantes para construção deste projeto, foram executadas no período de junho a julho de 2020, contando com entrevistas realizadas com o usuário final. O instrumento de coleta de dados permitiu obter informações sobre: 1) público-alvo a ser alcançado; 2) necessidade de módulos que computem streams de dados no perfil docente e discente; 3) disponibilidade de funcionalidades que indiquem o quantitativo de faltas e notas; 4) ambiente específico para controle de pagamento, caso a instituição seja privada. Todos os resultados obtidos serão mostrados na Seção 3.

2.2 REQUISITOS FUNCIONAIS

Os requisitos funcionais podem ser organizados de forma particular ou por ações em conjunto. Das ações em comum, é possível citar o requisito funcional construído para os usuários Administrador e Professor, o qual é mostrado na Tabela 1.

Tabela 1. Requisitos Funcionais - Módulos Administrador e Professor

Identificador Tipo do usua´rio Requisito Descric¸a˜ o

RF010 Admin/Professor Listar Alunos por Turma

Permite a visualizaçaõ dos alunos que estaõ matriculados em uma turma

Tabela 2. Requisitos Funcionais - Módulo Administrador

RF002 Admin Gerar

Matrícula

Possibilita que o administrador tenha o controle de quem vai se cadastrar no

sistema

RF006 Admin Cadastrar

Turma

Realiza o cadastro de turmas

RF007 Admin Atualizar

Turma

Atualiza dados cadastrais de turmas

RF008 Admin Adicionar

Aluno a Turma

Possibilita a inserc¸a˜o de um determinado aluno em uma turma

RF009 Admin Listar

Usua´rios

Possibilita a visualizac¸a˜o de todos os usua´rios cadastrados no sistema

RF011 Admin Listar Pro-

fessores por Turmas

Visualiza todas as turmas e os res- pectivos professores responsa´veis

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A Tabela 2 mostra os requisitos criados para o tipo de usuário Administrador, que opera sobre a maior parte da execução do sistema. Esse usuário é responsável por toda a estratégia de manipulação de dados e criação de novos usuários, os quais poderão acessar fucionalidades específicas. Já os requisitos funcionais criados especificamente para os usuários Aluno e Professor são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3. Requisitos Funcionais - Módulos Aluno e Professor

RF003 Aluno/Professor Cadastra-se Possibilita o cadastro de usua´rios no sistema para acesso a`s funcionalidades, dado

seu perfil

RF004 Aluno/Professor Edic¸a˜o Cadastro Possibilita que os usua´rios editem seus dados

RF005 Aluno/Professor Visualizac¸a˜o do Perfil

Possibilita a visualizac¸a˜o dos dados cadastrados

RF012 Aluno/Professor Visualizac¸a˜o de Turmas

Possibilita a visualizac¸a˜o de todas as turmas nas quais estejam inseri- dos

RF013 Professor Cadastrar

Notas

Possibilita que o professor cadastre as notas dos alunos

RF014 Aluno Visualizar

Notas

Possibilita que os alunos visualizem as suas notas nas respectivas disciplinas

RF015 Professor Cadastrar

M´ıdias mídias para acesso dos alunos ao conteu´do Possibilita que os professores cadastrem

RF016 Aluno/Professor Visualizar Mídias

Possibilita que os alunos visualizem as mídias cadastradas pelos professores de

determinada turma.

RF017 Aluno Baixar

Mídias

Permite que os alunos fac¸am down-

load das mídias cadastradas.

2.3 REQUISITOS NA˜O FUNCIONAIS

A Tabela 4 indica os requisitos não funcionais do sistema, os quais são responsáveis por disponibilizar e validar questões acerca da qualidade da aplicação.

2.4 RECURSOS E TECNOLOGIAS UTILIZADAS

A construçaõ do Portal EaD contou com a utilizaçaõ de diferentes tecnologias e recursos computacionais. O sistema foi desenvolvido para Web e realiza modificaço˜es em tempo real, computando dados de streams (i.e. que mudam continuamente). Dentro desse contexto, o Portal EaD foi constru´ıdo a partir de tecnologias emergentes que envolvem Big Data Analytics, permitindo o

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uso de estrate´gias sofisticadas para processamento da informaçaõ, a exemplo de map reduce. O produto de software constru´ıdo utiliza tecnologias que apoiam o paralelismo e distribuiçaõ dos dados na nuvem, devido ao esforço computacional que realiza para acesso das informaço˜es.

O sistema foi desenvolvido em JavaScript e sua construção contém frameworks e bibliotecas como o Adonis e o ReactJS. O banco de dados usado para armazenamento e processamento de informações foi o Amazon Web Services, também conhecido como AWS. O propósito principal do Amazon AWS é a computação na nuvem, cujos serviços disponíveis atuam em uma rede de servidores que dividem, alocam e otimizam o uso de recursos com um sistema totalmente distribuído e escalonado. A linguagem JavaScript foi escolhida pelo fato de ser amplamente utilizada no desenvolvimento de sistemas de processamento em tempo real [Flanagan 2004].

Tabela 4. Requisitos Não Funcionais

Identificador Nome do Requisito Descric¸a˜ o

RFN001 Confiabilidade - Recuperabilidade

O sistema deverá ter a capacidade de persistir e recuperar os dados, ainda que ocorra uma falha RFN002 Funcionalidade-

Adequação

O sistema deverá prover um conjunto de funcionalidades para realizar as tarefas e objetivos especificados pelo

usuário RFN003 Funcionalidade-

Segurança de acesso

O sistema deverá proteger informações e dados, de forma que outros usuários não tenham acesso a

informações importantes do sistema

RFN004 Usabilidade -

Atratividade

O sistema deverá ser atrativo e fácil de usar pelo usuário

RFN005 Usabilidade -

Operabilidade

O sistema deverá possibilitar ao administrador operá-lo e controlá-lo

A biblioteca do framework ReactJS foi utilizada. Dessa forma, foi possível unir o JavaScript com o HTML, possibilitando o uso do JSX (JavaScript + XML). Como o HTML é baseado no XML, o ReactJS pôde estender definições, que permitem desenvolver interfaces mais amigáveis para o usuário, trazendo o dinamismo do JavaScript à aplicação [Fedosejev 2015]. No desenvolvimento de interfaces, é possível destacar conceitos como o desenvolvimento declarativo, que permite a criação de interfaces para os diferentes estados da aplicação, não sendo necessário modificar toda a interface do usuário, o que demandaria um maior tempo de processamento. Assim, o ReactJS atualiza os componentes apenas quando há uma mudança nos dados [ReactJS 2019].

O Portal EaD também utilizou o framework AdonisJS, que possibilita o uso de diversas funcionalidades, as quais estão previamente prontas, todas elas baseadas em frameworks como Laravel, Rails e Django. O Adonis, assim que instalado, permite computar uma estrutura

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previamente pronta. Nesse caso, o desenvolvedor utiliza a estrutura de organização, que já contém um agrupamento de funcionalidades, como: autenticação, ORM, validação, envio de e-mail e logging [Pope et al. 2000].

Para criar uma aplicação, é preciso trabalhar no desenvolvimento dos recursos e regras de negócio que a compõem, e na interface, que é o mecanismo por meio do qual o usuário faz a interação com as funcionalidades que ele usa. De forma simplificada, o módulo de desenvolvimento das regras de negócio corresponde ao Back-End. Já o contexto visual da aplicação é responsabilidade do Front-End. As divisões construídas visam melhorar os aspectos de manutenção e divisão de responsabilidades sobre o sistema. Assim, utilizou-se o React JS para implementação do Front-end, e o AdonisJS para o Back-end.

3 RESULTADOS

Esta seção apresenta os resultados alcançados neste trabalho. A ferramenta construída visa atender a necessidades emergenciais de Instituições de Ensino que vivenciam a educação remota no período pandêmico. Assim, foram investigadas as principais necessidades para construção de plataformas que melhor atendessem a instituições públicas e privadas, com o objetivo de elencar os requisitos considerados relevantes para uma aplicação nesse contexto.

Dos critérios considerados para implementação do Portal EaD, destaca-se a necessidade de desenvolvimento de um sistema para Web, com processamento em nuvem, escalável e com possibilidade de extensão para android. A seguir serão apresentados conceitos acerca da arquitetura construída, os modelos seguidos para implantação do Portal EaD e, por fim, serão mostrados os resultados acerca da interface gráfica.

3.1 ARQUITETURA

A arquitetura proposta para o Portal Ead indica a representação do funcionamento do software a ser construído, dada uma regra de negócio previamente estabelecida. Essa arquitetura é documentada e segue um template definido segundo o interesse do usuário final.

Os resultados do Portal Ead foram obtidos a partir da execução de um conjunto de processos, como mostrado na Figura 1, que exemplifica a interação entre os componentes envolvidos em um cenário de uso da plataforma. Especificamente, neste ambiente da ferramenta, existe um indicativo de como ocorre o armazenamento e processamento de mídias, que podem ser disponibilizadas por um professor.

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Figura 1. Arquitetura do funcionamento de mídias

De forma geral, a Figura 1 indica o envio de arquivos relacionados às disciplinas que um professor ministra. Esse envio pode ocorrer a partir de uploads realizados para que a aplicação comunique-se, através de estratégias de implementações do Back-end, com o banco de dados, que está disponível em nuvem. Nesse caso, foi usada uma estratégia de URL remota, que desobriga a realização de downloads de arquivos para o disco de armazenamento local. Estratégias como esta são importantes porque diminuem o tempo de processamento da aplicação, indicando uma melhor performance para obtenção dos dados que podem ser acessados pelo usuário aluno.

3.2 MODELOS

O Portal Ead também foi construído com base em um conjunto de modelos. Especificamente, o modelo relacional, mostrado na Figura 2, mostra todas as tabelas e relacionamentos existentes no banco de dados criado em nuvem. De forma geral, foram criadas tabelas específicas para o cadastro de cada tipo de usuário, com suas respectivas permissões para acessos aos conjuntos de dados e as disciplinas vinculadas aos mesmos. Para cada tabela criada, foram definidos atributos específicos, com restrições previamente definidas na documentação do projeto.

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Figura 2. Modelo Relacional do Banco de Dados

Além do modelo relacional, foi criado o diagrama de classes, que indica todas as construções de classes necessárias para entregar ao usuário final as funcionalidades elencadas na aplicação. A Figura 3 indica como cada funcionalidade e tipo de informação foi organizada no sistema. As classes representam quais dados serão salvos e quais funções a mesma pode executar. Na classe Disciplines, são computados conjuntos de dados, como: nome, carga horária e ela está diretamente ligada com Classes, que representa o ambiente de sala de aula, responsável por disponibilizar funcionalidades que permitam a interação entre professor, aluno, e disciplina. A classe Contents processa o conteúdo

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disponibilizado pelo professor, como materiais em PDF ou imagens e, ainda, vídeos. Associada à classe Contents está Types, que indica o tipo de arquivo a ser computado. A classe Notas é responsavel por salvar e/ou manipular as notas dos alunos em cada disciplina. Finalmente, a classe Users é indicada como um controlador geral do sistema. Ela define os tipos de usuários e suas ações, que são modificadas dada a permissão de cada um deles.

A Figura 4 apresenta o diagrama de casos de uso, o qual indica como ocorrerá a interação entre cada tipo de usuário com as funcionalidades construídas. Especificamente, o usuário do tipo Administrador, após a realização do login, será capaz de visualizar e modificar informações acerca das turmas, professores, alunos e pagamentos disponibilizados pela ferramenta. Já o usuário do tipo Professor terá acesso especificamente às informações das turmas e alunos vinculados a elas, podendo, ainda, compartilhar diferentes tipos de materiais na plataforma. Por fim, o usuário do tipo Aluno poderá visualizar suas informações, como dados pessoais e notas de disciplinas, assim como realizar a visualização ou download de materiais de aulas.

3.3 INTERFACE GRÁFICA

Esta seção mostra cada funcionalidade desenvolvida e suas interfaces aplicadas ao sistema. A primeira construção realizada quanto às criações de interfaces se refere à tela de login, que gerencia o controle de usuários, limitando os acessos a determinadas funcionalidades. A regra de negócio utilizada no sistema permite computar o valor da matrícula como chave de busca. Assim, o cadastro de cada usuário participante da ferramenta será definido a partir deste valor.

A Figura 5 mostra a tela de perfil do sistema, possibilitando que o usuário tanto realize o acesso ao Portal EaD, quanto se cadastre como novo usuário. Ao cadastrar-se na plataforma de ensino, e após a sua validação (que será realizada pelo usuário Administrador), é possível acessar as demais funcionalidades.

De forma geral, existem três diferentes tipos de usuários, todos eles com diferentes características. O usuário Administrador tem funções de controle para todo o sistema, com acesso a todas as funcionalidades. Já o usuário Professor pode ter controle de seus dados, acessando suas disciplinas e manipulando informações relacionadas às mesmas. E, por fim, o usuário Aluno tem acesso à visualização de notas, conteúdos, podendo baixar materiais e acessá-los quantas vezes quiser.

Para se obter um ambiente onde tanto o aluno quanto o professor estivessem relacionados, criou-se a funcionalidade Cadastrar Turma, que só pode ser acessada pelo administrador. Ademais, é possível alterar e excluir uma turma, caso seja necessário. Na criação da turma, o administrador a

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associa diretamente a um professor e os alunos apenas são adicionados após serem cadastrados no sistema. A ferramenta ainda permite a visualização de uma lista de usuários, sejam eles alunos ou professores.

Figura 3. Diagrama de Classes

A funcionalidade Cadastro do Usuário permite que professores e alunos possam se cadastrar no sistema, conforme mostrado na Figura 6. Ademais, é possível realizar edições nas informações do usuário, caso seja necessário. Dessa forma, por se tratar de um sistema multiusuário, diferentes

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tipos de cadastros podem ser realizados, desde um novo perfil administrador, até perfis de aluno e professor. Em todos os casos, o valor da matrícula do usuário continua sendo gerado pelo sistema e, a partir dessa informação, é possível reconhecer o tipo de usuário que efetuou o login na plataforma.

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Figura 5. Funcionamento da tela de login do sistema

A Figura 7 mostra a tela de edição de perfil. Nesse caso, o usuário pode modificar dados específicos, previamente cadastrados de maneira incorreta.

Figura 6. Funcionamento da tela de cadastro de usuários no sistema.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 83033-83056 oct. 2020. ISSN 2525-8761 A seguir, será abordado cada módulo contruído individualmente.

3.4 MÓDULO ADMINISTRADOR

Para o perfil administrador, o comportamento do sistema muda, dado que este perfil de usuário pode ter acesso a qualquer funcionalidade desenvolvida, como mostrado na Figura 8. Assim, o administrador pode modificar e distribuir as informações tanto para os demais usuários, quanto para outras funcionalidades, como mostrado na Figura 9, que ilustra a inserção de novas turmas, que serão vinculadas a um determinado professor. Além do cadastro, o Portal EaD também permite a edição e exclusão de turmas.

O administrador pode ter uma visão geral de quem acessa o sistema. Dessa forma, listagens sobre os dados de qualquer tipo de usuário são mostradas. Assim, é possível utilizar filtros que permitem mostrar especificamente listagens de alunos, alunos por turma, pagamentos efetuados, professores, e professores por turma (este último mostrado na Figura 10).

3.5 MÓDULO PROFESSOR

O módulo professor permite que este tipo de usuário tenha acesso específico a um ambiente personalizado. Dessa forma, o sistema possibilita que este usuário visualize todos os alunos cadastrados no sistema e vinculados às disciplinas, que serão ministradas pelo docente. Ademais, o professor pode usar a plataforma para atribuição de notas.

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Figura 9. Funcionamento da tela de cadastro de turmas.

Figura 10. Funcionamento da tela de listagem de professores por turma

A interface inicial do usuário professor é mostrada na Figura 11, a qual apresenta a lista de todas as disciplinas sob sua responsabilidade. Em cada disciplina, é possível inserir arquivos de materiais didáticos, como videoaulas, conforme mostrado na Figura 12. O grande desafio ao lidar com este tipo de dado refere-se ao tamanho do arquivo, dado que o mesmo pode ser variável, ao armazenamento, que precisa ser em nuvem, dado que o espaço será ocupado sob demanda, e ao processamento, que lida com o paradigma map reduce, garantindo um bom desempenho na exibição deste tipo de arquivo.

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Figura 11. Funcionamento da tela home de professores

Além do upload do material de mídia, é possível que o professor insira informações sobre o arquivo, realize modificações ou o exclua do banco de dados.

Figura 12. Funcionamento da tela de mídias.

O Portal EaD permite, ainda, que funcionalidades específicas para visualização e controle das suas turmas sejam acessadas. Dessa forma, foram desenvolvidas funções como: visualização de turmas, listagem de alunos por turma (Figura 13), permitindo que as notas relacionadas a uma disciplina sejam mostradas ou alteradas. As notas de todos os alunos também podem ser mostradas sob outra perspectiva, agora agrupadas, conformevisto na Figura 14. Neste ambiente, é possivel também realizar alteração dos dados disponibilizados.

3.6 MO´DULO ALUNO

Este módulo descreve as funcionalidades do usuário do tipo aluno, cujo perfil tem restrições diferentes das que apareceram nos demais perfis. O aluno pode visualizar as disciplinas que ele esteja cursando ou já cursou (Figura 15), observar as possíveis notas atribuídas em cada uma delas (Figura 16) e fazer o download dos materiais disponibilizadas pelos professores, sejam eles de

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qualquer tipo (Figura 17). Observa-se que todas as funcionalidades definidas anteriormente são disponibilizadas no modo de visualização, ou seja, o perfil aluno não tem permissão para cadastrar ou editar informações sobre turmas, notas e materiais disponibilizados na ferramenta.

Figura 13. Funcionamento da tela de listar alunos por disciplina

Figura 14. Funcionamento da tela listar notas.

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Figura 16. Funcionamento da tela notas.

Figura 17. Funcionamento da tela mídias.

Vale destacar que o Portal EaD é um sistema de propósito geral, que visa auxiliar o ensino remoto, tanto no contexto de Instituções Públicas, como de Instituições Privadas. Assim, pensando em instituições que usariam a plataforma inseridas no contexto privado, foi construído um ambiente que possibilitasse o gerenciamento de mensalidades. Assim, as informações acerca dos pagamentos dos alunos e características específicas do setor financeiro, como geração de boletos, acompanhamento dos pagamentos já realizados e cobranças nos possíveis atrasos, também foram disponibilizadas, conforme mostrado na Figura 18. O aluno pode visualizar as informações sobre os pagamentos já realizados, em atraso ou a vencer. Esse ambiente visa tornar transparente o processo de pagamento de mensalidades tanto para a instituição, quanto para o aluno, que consegue acompanhar numa mesma ferramenta questões burocráticas junto à instituição.

A única funcionalidade que este tipo de usuário consegue acessar para realizar alterações relaciona-se com a atualização de seus dados. Assim, apenas informações como endereço, telefones e dados pessoais estarão habilitadas para possíveis edições, mas não exclusões, sendo este procedimento adotado como um dos critérios de segurança da plataforma.

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Figura 18. Funcionamento da tela de pagamentos.

4 TRABALHOS RELACIONADOS

Tendo em vista a importância do desenvolvimento de soluções para o enfrentamento da pandemia de Covid-19 no contexto educacional, são apresentados a seguir trabalhos relacionados à proposta apresentada neste artigo. De modo geral, os trabalhos trazem contribuições tanto em termos de ferramentas educacionais, ou seja, uma solução na forma de um produto de software, quanto em termos de discussões e diretrizes para a elaboração e disponibilização do ensino em um novo formato.

Em um contexto específico, plataformas educacionais podem ser desenvolvidas para possibilitar o ensino de diversas disciplinas. [Fiori and Goi 2020] avaliam a capacidade dos estudantes de aprenderem por meio de conteúdos online fazendo uso de uma plataforma digital para o ensino de Química. Os autores verificaram que, apesar das dificuldades relatadas pelos estudantes, o uso de uma plataforma digital para apoiar o ensino durante a pandemia teve impactos positivos, o que pode indicar uma tendência do uso desse tipo de ferramenta como suporte ou complemento híbrido no contexto das instituições de ensino. Já [Martins et al. 2019] realizaram um estudo com o objetivo de investigar plataformas educacionais que pudessem apoiar o ensino de ciências (com foco em Matemática, Química, Física e Biologia). O estudo concluiu que as plataformas selecionadas oferecem um conjunto satisfatório de funcionalidades que podem aprimorar o ensino de ciências. Os autores vêem o uso dessas plataformas como uma oportunidade de democratização do acesso ao conhecimento, destacando ao mesmo tempo a existência de grandes desafios para docentes e discentes no contexto do ensino-aprendizagem por meio de ferramentas online.

O trabalho proposto por [Paula 2019] fornece uma plataforma para o cadastro e compartilhamento de atividades relacionadas à Educação Básica para o ensino de Computação seguindo as diretrizes da Sociedade Brasileira de Computação (SBC). Na aplicação Web desenvolvida, é possível a inserção de novas atividades por diversos colaboradores com o objetivo

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de desenvolver as competências elencadas pela SBC em suas diretrizes para a Educação Básica. Assim como neste trabalho, na plataforma proposta por [Paula 2019] são levados em consideração aspectos relacionados a ferramentas Web, perfis de acesso, gerenciamento de conteúdo, entre outros. Levando em consideração o panorama educacional, [Moreira et al. 2020] destacam as consequências da chegada abrupta do coronavírus, que surpreendeu até mesmo professores que já faziam uso de ambientes online em suas práticas pedagógicas. Com a situação delineada pela pandemia, ficou ainda mais evidente como a tecnologia contribui para o desenvolvimento de novos paradigmas e contextos de ensino-aprendizagem. Nesse sentido, e tendo em vista o caráter emergencial com que as instituições de ensino tiveram que implantar o ensino remoto sem condições suficientes para um planejamento adequado, os autores propõem um conjunto de princípios básicos que podem ser aplicados no design de um ambiente online, como é o caso do Portal EaD.

5 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS

Com o objetivo de amenizar os impactos da pandemia de Covid-19, foi proposta uma aplicação Web, visando simular o ambiente escolar em uma plataforma virtual, aproximando as pessoas mesmo em locais distintos. Neste trabalho, descreveu-se cada etapa para o desenvolvimento da solução, desde a definição do seu escopo, a fase de elicitação dos requisitos funcionais e não funcionais da aplicação, as tecnologias utilizadas, até a implementação de uma nova plataforma de apoio ao ensino e aprendizagem: o Portal EaD.

Essa plataforma mostra que é possível utilizar diferentes perspectivas de aplicações, para tipos de usuários variados, tudo em um mesmo ambiente. Nesse caso, o ambiente de ensino construído permite que alunos e professores utilizem funcionalidades facilitadoras, e enfrentem os desafios inerentes ao ensino remoto emergencial. O ambiente construído utiliza recursos computacionais simples e fáceis de compreender. Ademais, as tecnologias adotadas buscam minimizar problemas relacionados à falta de espaço físico (no contexto de armazenamento) e deficiências relacionadas ao tempo de processamento da aplicação, quando se lida com streams de dados.

Como trabalhos futuros, busca-se aumentar o leque de funcionalidades para os diferentes tipos de usuários, agregando mais valor à aplicação. Percebe-se também a necessidade de melhorar a documentação do projeto e criar diferentes casos de testes para identificar possíveis defeitos no sistema construído. Finalmente, de acordo com a ideia inicial do projeto, vale mencionar o interesse em estender a plataforma para o contexto do ensino à distância (EaD), que apresenta aspectos

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peculiares que o diferenciam do ensino remoto emergencial, para o qual a solução apresentada neste trabalho foi proposta.

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