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)