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Mac
499 - Trabalho de Formatura


iMática - Ambiente interativo de Apoio
ao Ensino de Matemática
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Índice

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Objetivo

O
objetivo final deste projeto é produzir ferramentas para
produção de páginas ligadas a um
ambiente de aprendizagem computacional voltado para o
ensino de Matemática com ênfase em Geometria
(em suas formas Euclidiana, Analítica e Descritiva), para
os ensinos fundamental, médio e superior.
Este ambiente deverá ser utilizado em larga escala
via Internet, permitindo o trabalho cooperativo, e fundamentado
em uma abordagem construtivista.
Este projeto está integrado ao "software"
-
iGeom (Software produzido por professores e alunos
da USP), uma plataforma de geometria dinâmica capaz
de trazer grandes benefícios para o ensino de matemática,
um aprendiz é capaz de criar uma infinidade de
construções geométricas, de forma
análoga às construções com
régua e compasso, porém permitindo que depois
o "desenho" seja manipulado quantas vezes o
aprendiz desejar (daí o nome dinâmico).
Com
a ferramenta iGeom apresentada acima, produziremos um
conjunto de páginas de Geometria com problemas de Geometria,
além de explicações e exposições mais teóricas (com a
colaboração de Roberta Ribeiro Altermann
e outras alunas de iniciação científica
do IME-USP). Isso irá permitir o estudo de geometria
plana à distância e fornecerá a todos
uma nova forma de aprender Matemática.
A
idéia central da criação de um ambiente
de aprendizagem é o empregado de atividades que
incentivem os alunos a descobrirem, eles próprios,
relações e propriedades matemáticas
(desconhecidas por eles até então). Para
isso, podemos destacar como pontos de apoio principais:
a resolução de problemas e o uso do computador
como "facilitador".
Em outras palavras: o aluno será incentivado a
trilhar os passos que um matemático segue em sua
busca por novos resultados, tendo a oportunidade de descobrir
na prática como "funciona" a Matemática
e de sentir o prazer das descobertas intelectuais.
O
papel do ambiente de aprendizagem neste processo, é
mais o de catalisador, permitindo maior agilidade nas
atividades de pesquisa e interação com os
alunos. Para isso é necessário selecionar
programas mais adequados às atividades propostas,
que efetivamente auxiliem o alunos em suas pesquisas e
descobertas.
Para
atingir este objetivo, este projeto irá focalizar
a criação de filtros (scripts de automatização)
para a geração e manutenção automática de páginas, nos
moldes das páginas de História, no site iMática,
e o desenvolvimento da interface que permite maior mobilidade
de informação, criando novas possibilidades
de interação humano-computador. Com estes
produtos, atenderemos um público amplo de alunos e professores
dos ensinos fundamental e médio, além dos alunos
de licenciatura e matemática aqui do IME-USP.
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Resumo

Com
a consolidação da Internet e dos meios interativos
de informação, podemos explorar fatores
como a automatização, interação
homem-computador e experimentação, na solução
de problemas de ensino, visando maior compreensão
da informação e um aprendizado mais rápido
e efetivo. No meu trabalho de formatura irei discutir
algumas destas idéias, particularizando-as para
o desenvolvimento de ferramentas para o ambiente World
Wide Web (Web), dentro de um projeto mais amplo. Do ponto
de vista computacional, no projeto mais amplo, estamos
atacando três problemas interligados: o desenvolvimento
de ferramentas para automatizar a publicação
e manutenção de páginas Web; o desenvolvimento
de aplicativos para aumentar a interatividade do site
com o usuário (p.e., via Applets, buscas e interface);
e a criação de um software que oferece auxílio
no aprendizado geométrico e matemático para
uso no ambiente Web ou fora dele. O objetivo destas ferramentas
são aumentar a interatividade e a experimentação
criando, dessa forma, uma interface natural para o aprendizado.
Parte das propostas que serão apresentadas ao final
deste ano já estão disponíveis no
site iMática http://www.matematica.br,
lançado em 24 de abril de 2000. |
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1.
Introdução

O projeto iMática teve início
em setembro de 1999 tendo como objetivo disponibilizar
um conjunto de páginas Web, com informações
gerais de Matemática para os ensinos fundamental,
médio e superior.
A partir de agosto de 2000 entrei para
o grupo de alunos e professores envolvidos neste projeto
iniciando o desenvolvimento e modificação
dos filtros (scripts), layout e estrutura do "site",
incluindo a seção de problemas, baseado
na correspondente seção da Revista do
Professor de Matemática (RPM).
Neste momento um número considerável
de páginas sobre história da matemática
estão disponíveis no Site iMática,
com isso o podemos auxiliar e contribuir para que o
conhecimento histórico na área seja mais
utilizado e difundido nos meios acadêmicos. Além
disso, uma grande quantidade de páginas interativas
de geometria estão em fase final de implementação,
permitindo que o Site crie problemas e soluções
dinâmicas em geometria plana.
Todo o desenvolvimento acima visa oferecer
mecanismos e conteúdos que permitam criar uma
conexão entre a abstração e o real.
Dessa forma, poderemos promover uma aprendizagem mais
construtiva, o que proporciona ao aluno referências
para reflexão e criação, tornando
o ensino da matemática mais atraente.
Esta monografia tem base no artigo publicado
por mim e pelo meu orientador no congresso da SBC em
2001 e tenta relatar alguns objetivos, atividades e
benefícios que este projeto tem à oferecer
para a comunidade.
O grupo de desenvolvimento do site iMática
nos dias atuais :
Professores:
Francisco Cesar Polcino Milies (MAT)
Leônidas de Oliveira Brandão (MAC)
Sérgio Muniz Oliva Filho (MAP)
Alunos:
Fernanda Bührer Rizzato (LIC)
Roberta Ribeiro Altermann (LIC)
Seiji Isotani (BCC)
Além de outros alunos e professores
que estão no desenvolvimento do Software iGeom.
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2.
O Uso da Internet no Apoio ao Aprendizado

Quando
uma nova técnica de aprendizagem é apresentada,
difícilmente será aceita sem o questionamento
necessário, porém muitas vezes, este questionamento
torna-se excessivo por parte dos professores e educadores
em geral. Mas graças ao empenho e persistência
de diversas pessoas, hoje podemos dizer que o uso da
internet pode auxiliar no ensino de praticamente todas
as matérias, inclusive às de ensino fundamental
e médio.
A
Internet nos permitiu criar, pelo menos em teoria, um
mundo sem fronteiras onde os computadores assumem o
papel de ferramenta auxiliar no processo de ensino,
abrindo portas para a criação de novas
metodologias no ensino. A presença dessa tecnologia
em instituições de ensino e sua utilização
como ferramenta de auxílio e pesquisa foram amplamente
discutidos em no artigo Pesquisa científica e
os novos ambientes eletrônicos[3]. Nesta pesquisa,
são apresentados muitos fatores positivos da
Internet, entre eles o acesso imediato da informação
atualizada e a interface gráfica facilmente reconhecível
e maleável surgida com a criação
do sistema World Wide Web.
Essa nova tecnologia torna possível oferecer
uma grande quantidade de informação, com
maior qualidade, devido a diversos fatores: promove
a motivação; permite múltipla visões
de objetos dentro do ambiente, ou seja, oferece maior
dinamismo na resolução e explicação
de problemas; permite que o aprendiz imprima seu próprio
ritmo de aprendizado[25]; possibilidade de obter mais
informação através de material
online, mostrando os relacionamentos entre os assuntos
apresentados[33]; sistema de busca que permite localizar
informações de forma mais eficiente.
Apenas
memorizar um conjunto de informações não
é uma forma de ensino adequado para os dias atuais
e através da hipermídia (hipertexto e
da multimídia) podemos obter uma forma lógica
e ativa (interação) de apresentação
de dados que facilita o usuário a assimilar (entender
e só então "memorizar") a informação
desejada de modo motivador e eficiente.
Na Internet, com sua clara estrutura de rede interconectada,
o hipertexto procura simular o processo de associação
realizado pela mente humana, sendo um de seus objetivos
melhorar estratégias de aprendizado existentes[19].
Além
dos fatores acima, a utilização da Internet
no ensino oferece diversos outros benefícios
tornando-se um dos principais mecanismos de apoio ao
ensino. Vale destacas algumas vantagens[37] que
esta técnica, ainda em pleno desenvolvimento,
nos oferecer:
- O ensino centralizado no aluno.
- O ensino é centralizado no aluno e não
no professor, o que fomenta a colaboração
entre os estudantes e proporciona um método
menos rígido de aprendizagem, tornando-a
mais interativa e mais interessante.
- Flexibilidade.
- Os horários de trabalho e o local de ensino
são bastante flexíveis permitindo
o desenvolvimento de atividades paralelas por parte
do aluno, como por exemplo, exercer uma profissão
e, nas horas vagas, fazer o seu curso sem ter problemas
de incompatibilidades .
- Ferramentas fáceis de se utilizar.
- As ferramentas (computador, navegador de páginas
HTML, etc), normalmente utilizadas para o apoio
do aluno, são extremamente simples de utilizar
e permitem uma rápida ambientação
às mesmas.
- Desenvolvimento e distribuição de material
de forma mais acelerada.
- A criação do material on-line é
muito mais rápido devido as novas ferramentas
de edição e catalogação
de conteúdo, além da publicação
via Internet, muito mais rápida que no sistema
convencional utilizando a impressão em papel
e a distribuição sequencial do material
para cada aluno.
- Aproveitamento de recursos já existentes.
- A grande quantidade de recursos atualmente disponível
na Internet permite que o estudo de um determinado
tema se possa reduzir a uma série de links
para material já existentes, o que poupa
imenso tempo. A facilidade de encontrar os mesmos,
também aumenta de dia para dia com a implementação
de poderosos motores de procura gratuitos, destinados
a todos os usuários em nível mundial.
- Fácil
alteração da interface.
- Com a criação de ferramentas adequadas
podemos alterar, sem muitas dificuldades, a interface
de todo o material disponível pela internet
sem perdermos o conteúdo principal da informação.
O
professor Leônidas de Oliveira Brandão
é o criador e um dos incentivadores do projeto
iMática. Uma parte do público alvo do
projeto foram os alunos da disciplina MAC118 - Noções
de Ensino de Matemática Usando o Computador,
oferecida no curso de Licenciatura em Matemática,
e os participantes do LEM (Laboratório de Ensino
de Matemática), pois com a criação
desde ambiente de aprendizagem via internet e os mecanismos
de interação poderiam obter uma nova abordagem
de aprendizado mais construtiva, além das exposições
teóricas dadas em aula.
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3
.O Desenvolvimento

A utilização de hiperlinks
e de programas interativos, usando ilustrações
gráficas, deve levar em conta características
formais e de conteúdos, como qualquer instrumento
de ensinoaprendizagem. Do ponto de vista Piagetiano,
ao se analisar um programa, devem ser levados em conta
aspectos formais, verificando se "ele está
ajudando a criança a desenvolver a sua lógica,
a raciocinar de forma clara, objetiva, coerente, criativa''
e aspectos em relação a conteúdo,
ou seja, "a temática deste programa tem
um significado atraente para a realidade de vida desta
criança''. Devese sempre conjugar forma
e conteúdo, sintaxe com semântica[8].
Além disso, por causa da grande
quantidade e rotatividade de informação
que existe na Internet é necessário uma
maneira rápida de criar e remover qualquer conteúdo
existente no Site. Os programas de automação
e manutenção que serão expostos
nesta monografia visam atender as necessidades de otimizar
a preparação das diversas páginas,
em HTML, existentes no Site de modo homogêneo
e com uma interface adequada e consistente.
Nesse
contexto, os sistemas hipermídia encontrados
na Internet, podem ser extremamente abertos e possuir
um grau muito mais elevado de interatividade contribuindo
em dois níveis: no nível perceptivo e
no nível da memória. Com isto, estes sistemas
podem ajudar a desenvolver a atividade em pesquisa,
a autonomia, enfim, a inteligência do aluno, e
consequentemente sua autoconfiança[8].
Baseado
nos aspectos citados acima propomos a criação
de técnicas utilizando os recursos da internet
(hiperlinks, interação homem-computador,
etc) e programas interativos para o ensino da matemática
via Internet.
Para
atender o requisitos apresentados acima o desenvolvimento
do Site iMática contou com a criação
de programas de criação, atualização
e automação do Site. Além de trabalhar
em conjunto com o Projeto iGeom e a preocupação
com a geração de uma interface mais atraente
e amigável para seus usuários.
Nos
tópicos abaixo iremos mostrar parte do trabalho
desenvolvido durante minha iniciação científica.
Os tópicos abragem a criação e
desenvolvimento de geradores automáticos de arquivos
HTML e de indexação baseado em protocolo
de entrada padrão em todos os documentos. E também
o desenvolvimento de uma interface mais intuitíva
que auxilie o usuário em suas buscas por informações.
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3.1
Método de Geração e Manutenção
do Site iMática

Ao
pensar em construir um método de automação e gerenciamento
de uma página HTML devemos tentar abstrair ao máximo
cada elemento que á compoem, assim podemos subdividir
a página em blocos independentes. Além disso, devemos
levar em conta, onde as páginas, suas imagens e outros
elementos relacionados a ela (applets, folhas de estilo,
etc) serão armazenados e como serão armazenados.
Um
dos grandes problemas da abstração é que, se por um
lado ganhamos a liberdade de conteúdo na página, por
outro perdemos o poder de relacionar e agrupar conteúdos
iguais de forma coerente. O mesmo acontece para qualquer
outra forma de relacionamento pois perdemos totalmente
a "excência" da informação contida dentro da página.
A
partir do parágrafo acima vem a questão : Do que
adianta uma informação se não conseguimos acha-la ?.
Na Internet, é muito comum perder horas fazendo
buscas na Internet, o que causa a frustração
dos usuários devido a "sobrecarga de informações"
disponíveis para consulta na Internet. Ela ocorre
quando o usuário tem muita informação
ao seu alcance, mas não tem condições
de tratá-la ou de encontrar o que realmente deseja
ou lhe interessa.
Visando
a solução para o problema de busca/recuperação
de informação, foram desenvolvidos técnicas
de indexação nos geradores (scripts) de
páginas do Site iMática. Esta solução
visa uniformizar e ampliar os acessoa às informações
contidas nas páginas (principalmente através
de multiplos índices). O gerador de páginas do
Site iMática, cria índices para que as páginas não sejam
apenas mais uma informação perdida no
meio da Internet. Na seção de história o gerador constroi
índices por assunto, autor e cria uma linha do tempo
contendo a ordem cronológica de cada assunto disponível.
Dentre as vantagens desde método de desenvolvimento
utilizando scripts geradores estão a rapidez, o dinamismo
e a flexibilidade que esse mecanismo apresenta facilitando
o processo de abstração na criação
das páginas HTML. Um exemplo de facilidade é
a mudança de layout (cores, fontes, etc.) independe
do conteúdo que a página contém,
pois está implementada no filtro (no mês
de setembro de 2002 alteramos o "layout" do
Site todo). Além disso, com a liberdade de entrada/saída
de diretórios que os scripts oferecem, podemos
organizar de forma coerente o conteúdo do Site
e gerar facilidades de indexação. A soma
dos itens anteriores, mostram que as atualizações
são muito mais eficientes e os erros são
mais facilmente detectados.
Agora
podemos apresentar o método para o produção
das páginas HTML das seções que
requerem um grande volume de geração de
páginas, atualização e indexação
no Site iMática.
O
processo de produção das páginas
segue algumas definições iniciais como
:
-
Definição do protocolo (cabeçalho)
de entrada dos arquivos textos no formato ASCII ou
Unicode.
- O cabeçalho deve seguir o seguinte formato
:
TITULO: Ângulo
de 30º
PERÍODO: 495
MATEMÁTICA: Ângulos:Construções
SUBTPC: arquivo.txt
BIOGRAFIA:?
BIBLIOGRAFIA:?
DATA:18/06/2001
AUTOR: Roberta R. Altermann |
- O cabeçalho irá guiar o programa
gerador para que posso indexar as páginas
corretamente e apresenta-las de forma mais dinámica.
A seção de História por exemplo
utiliza-se do período, matematica e biografia
para indexar as páginas.
- Abstração das páginas HTML.
- Todas as páginas HTML deverão seguir
o mesmo formato pré determinado utlizando
um arquivo cabeçalho e outro arquivo rodapé.
Estes dois arquivos devem estar no formato HTML
para serem inseridos diretamente na página
final. O conteúdo principal, após
ser interpretado pelo gerador, será inserido
como mostra a figura 1. As páginas no Site
são divididas em 4 ou 3 partes : cabeçalho,
texto, menu e rodapé. Algumas das páginas
não precisam de menu lateral e portanto são
dividas em apenas 3 partes.
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Figura
1: Divisão de uma página HTML. |
- Definições de Tags ou palavras reservadas
:
- Para que o gerador possa criar imagens usando
latex, fazer referências a outros textos,
inserir applets de forma versátil, criar
subpáginas a partir desta página,
etc, temos que definir algumas tags. As tags que
criamos seguem o formato HTML, ou seja, iniciam
com '<' e terminam com '>'. As tags existentes
no momento são:
- imag - insere uma imagem.
- link - insere um link.
- rotulo - cria rótulo da página
- igeom - insere uma applet com construções
existentes em outros arquivos.
- resp - cria uma página de resposta
e faz um link para página que a chamou.
- << >>- este comando especial cria
imagens usando o latex de tudo que esta entre
as tags.
- Definições de fontes, cores e formatação
das páginas.
- Padronização dos nomes das imagens geradas.
A partir de todas as definições
podemos montar um algoritmo para produzir as páginas
HTML:
- Criação dos textos no formato adequando.
- Criação de arquivos no formato iGeom
(se necessário).
- Criação do cabeçalho e rodapé
no formato HTML.
- passagem do texto para o gerador
- Criação das páginas para
o formato HTML.
- Criação de um processo paralelo
que cria as imagens a partir do latex.
- Insere o iGeom na página com o conteúdo
especificado. (se necessário)
- Resolve as tags e faz as ligações
necessárias.
- Criação dos índices.
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3.2
O Gerador

Os
programas de automação e manutenção do iMática foram
desenvolvidos na linguagem Perl [12] em ambiente Linux
[27]. Tal escolha está relacionada a portabilidade da
linguagem (executa em praticamente todos os sistemas
operacionais) e as facilidades que a sintaxe do programa
oferece para trabalhar com expressões regulares. Além
disso, o sistema operacional Linux oferece grande quantidade
de softwares gratuitos que auxiliam no trabalho de desenvolvimento
e manipulação de texto e imagem.
Os
programas implementados recebem parâmetros que
indicam o diretório dos arquivos que devem ser
incluídos na página, o diretório
das imagens geradas e o diretório das páginas
geradas. Assim podemos indicar quaisquer diretórios
que possuam o conteúdo que deverá ser
inserido no Site e gerar suas respectivas páginas
HTML (padronizadas pelo Cabeçalho e pelo Rodapé)
no local de destino.
O conteúdo da página que o script recebe
inicialmente é um arquivo no formato ASCII que
pode ter estruturas do tipo HTML, LaTeX[11] ou documento
Unicode (.txt).
Para
interpretar o protocolo inicial dos textos e as palavras
reservadas (tags) foi necessário bons conhecimentos
em expressões regulares, e consequentemente de
autômatos, para interpretar cada tipo de estrutura
citada sem ocorrer erros ou perda de dados. Cada padrão
encontrado é inserido em um vetor ou um hash
e depois tratado da forma adequada.
Após
definido as expressões regulares, podemos criar
estruturas matemáticas complexas (via LaTeX),
inserir links dinâmicos dentro do conteúdo
final da página (via HTML), anexar as applets
do iGeom com conteúdo variado, além de
inserir a informação padrão necessária.
Para
inserir as applets do projeto iGeom dentro das páginas
HTML do site de forma dinâmica, ou seja, podendo
inserir as applets com qualquer conteúdo (construções
geométricas), é nessário criar
arquivos no formato lido pelo iGeom e armazena-lo em
um diretório. Assim o gerador poderá utlizar
qualquer arquivo no diretório escolhido e inserir
as applets nas páginas HTML de forma adequada.
Para
tentar exemplificar como o gerador funciona montei o
diagrama de fluxo de dados que pode ser visto abaixo
:
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Figura
2: Diagrama de fluxo de dados. |
Todas as imagens geradas de fórmulas são
expressões matemáticas que inserimos usando
a estrutura LaTeX. O programa principal cria um processo
filho que com a ajuda do programa "latex"
existente no linux, converte as fórmulas escritas
no formato texto em um arquivo Dvi. Após a conversão
para o formato Dvi, fazemos nova conversão para
o formato PostScript(.ps) e para cada imagem,
executamos os programas gs, pnmcrop e convert para,
gerar um arquivo .ppm, reduzir a imagem para a equação
desejada e converter o arquivo para jpg, respectivamente
(figura 3: Geração de imagens).
Depois deste procedimento de conversão usando
as ferramentas disponíveis no sistema Linux as
imagens Jpeg são inseridas nas páginas
HTML.
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figura
3: Gerador de Imagem. |
A
partir desde ponto temos todas as informações
necessárias mas não temos como acessá-las
de forma adequada, rápida e coerente. Pensando
nisso o gerador provê uma estrutura de dados montada
para armazenar várias informações
sobre as páginas criadas recentemete, inclusive
uma referência para que possamos indexar-las de
3 formas diferentes: índice cronológico,
por autor ou por assunto.
O pragrama cria algumas páginas
de índices em HTML com links para os textos principais,
assim criamos uma forma mais eficaz para se utilizar
e encontrar o conteúdo das páginas no
Site.
Os
resultados de alguns geradores (scripts) implementados
podem ser vistos no Site iMática. Um exemplo
é a seção de História da
Matemática (material de pesquisa de Valéria
Ostete Jannis Luchetta e Fernanda Bührer Rizzato)
onde podemos obter informações sobre a
história e a vida de muitos matemáticos
desde o período 2600 a.C. até 1889 d.C..
Tópicos como História da matemática
na Babilônia, Euclides e Os Elementos, Tales de
Mileto, Pitágoras de Samos, entre outros, foram
construídos e catalogados a partir dos script
implementados.
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Design
e Interface

"A
tecnologia oferece potencial para tornar nossa vida
mais simples e agradável, e a cada nova tecnologia
traz mais benefícios. E ao mesmo tempo que
adiciona tamanha complexidade que faz aumentar nossa
dificuldade e frustração. A mesma tecnologia
que simplifica a vida provendo um maior número
de funcionalidades em um objeto, também a complica
tornando muito mais difícil aprender e usar."[28]
Ao
iniciar meus estudos para criar uma nova interface para
o Site iMática me deparei com o problema acima.
A Internet nos oferece tantas ferramentas e possibilidades
que, muitas vezes ao invés de facilitar seu uso,
acabamos dificultando o seu entendimento.
Norman[21], partindo da experiência de observar
e vivenciar as frustrações que as pessoas
experimentam com objetivos do cotidiano identificou
alguns princípios básicos para um bom
design, que segundo ele, são a visibilidade e
"affordance", bom modelo conceitual, bons
mapeamentos e feedback. Na realidade, todos esse conceitos
estão interligados e dificilmente podemos tratálos
de forma independente.
O uso inadequado desse conjunto de princípios
na Internet embora não seja sentida pelos projetistas,
atingem diretamente os usuários que não
conseguem localizar simples informações
dentro de uma página na Web.
É
essencial nós dias atuais, devido a grande profusão
de páginas Web, oferecermos uma interface "amigável''
que torne o aprendizado de matemática mais eficiente.
Para isso, devemos avaliar todos os itens citados para
que o usuário fique livre das preocupações
com o funcionamento do ambiente WorldWide Web.
Os recursos apresentados no Site devem ser usados de
maneira que o usuário possa identificar todas
as funcionalidades do sistema facilitando a leitura
e a interação. A criação
de links, cores e ícones devem levar em conta
além da funcionalidade, o impacto junto ao usuário,
a usabilidade, a consistência, a visibilidade
e flexibilidade.
Algumas
dessas características foram implamentadas no
site e podem ser visivelmente observadas como a indexação
das informações na seção
de história, botões que voltam a página
anteriormente visitada independentemente do navegador
usado, barras de atalhos para seções principais
no rodapé de todas as páginas, link para
a página principal na parte superior de todas
as páginas, menu interativo construído
de forma a facilitar a sua expansão, cores e
fontes escolhidas para facilitar a leitura, etc.
Essa interface nasceu do estudo e implementação
de várias outras interfaces e idéias que
surgiram durante vários meses de pesquisa de
artigos e de campo (opinião dos membros do grupo).
Nesse tempo foi "forçado" a aprender
Corew Draw que é uma ferramenta poderosa na construções
de imagens vetoriais, assim as mudanças na interface
e layout poderiam ser feitas de forma rápida
e com menos complicações. A
seguir vou deixar os links mostrando a evolução
:
Versão |
Idéia
por tras da criação do layout |
Layout
1: |
Manter as cores existentes no site antigo, deixar
a interface limpa, criar um menu usando curvas.
- Problema:
O menu não é expansível.
Para um Site de conteúdo dinâmico
isso é inconveniente.
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Layout
2: |
Criar
um menu com possibilidade de expansão utilizando
idéias de cortes e chapas de circúitos.
- Problema:
Cores e desenho não refletem o conteúdo
da página.
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Layout
3: |
Com
o menu adequado agora podemos brincar com os cortes
e inserir novas idéias.
- Problema:
O desenho do circúito a esquerda não
é mais adequado.
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Layout
4: |
Mudança
no desenho de fundo, dando a idéia de conteúdo
matemático.
- Problema:
Perdemos uma parte da página por causa
da cor preta do fundo.
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Layout
5: |
Mudança
da cor de fundo utilizando constrante branco para
facilitar a leitura.
- Problema:
Ligotipo superior.
|
Layout
6: |
Mudança
no logotipo e de desenhos de fundo com forma de
grafos usados tanto em matemática quanto
em computação. |
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Atividades
já realizadas

- Estudo
do Filtro desenvolvido inicialmente pelos alunos Tatiana
Anholeto e Maurício Rapchan Andretta.
- Estudo
de expressões regulares em Perl.
- Alteração
nos procedimentos de geração de imagens
do filtro.
- Gerador
de páginas HTML na área de história.
Para cada ítem abaixo foram criados protocolos
e expressões regulares para a conversão
automática dos textos.
- Criação
de índices e subíndices cronológicos.
- Implementação
do gerador de páginas cronologia com possibilidade
de expansão.
- Definição
e processamentos iniciais das páginas de
geometria.
- Integração
com "software" iGeom.
- Atualização
da página de Problemas.
- Interface
- Pesquisa
na área de interação humano-computador.
- Desenvolvimento
do design e layout.
- Atividade
Extra para publicação de um artigo
- Pesquisa
e leitura de Artigos sobre Computadores na Educação.
- Pesquisa
e leitura de Artigos sobre Softwares Educativos.
- Pesquisa
e leitura de Artigos sobre os novos meios de comunicação
(Mídia e hipermídia).
- Desenvolvimento
de um artigo para publicação. Vale ressaltar
a dedicação por parte do orientador
para a revisão e inserção de
idéias no texto.
-
O artigo foi publicado nos anais do XXI Congresso
da Sociedade Brasileira de Computação
- área de Informática na Educação(WIE).
O artigo publicado foi "iMática -
Ambiente Interativo de Apoio ao Ensino de Matemática".
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Dificuldades
Encontradas

O
Site iMática é um projeto extenso, o que
implica em trabalho contínuo e atenção
ao todo do projeto, para evitar conflitos e inconsistências.
Além
disso como o projeto tem ligação direta
com alunos de dois departamentos MAC e MAT, muitas vezes
a produção de conteúdo e de manutenção
dos scripts não foi constante pela dificuldade
de achar os erros nos geradores e a indisponibilidade
dos membros em fazer reuniões.
Para
criar a interface tive que aprender a mexer em ferramentas
gráficas como Corew Draw e Photo Shop, porém
essa não foi a dificuldade encontrada, a dificuldade
maior foi o trabalho "artístico" de
confecção da nova página do iMática
(de setembro de 2002). Vários livros, artigos
e revistas que consultei sobre o desenvolvimento de
layout falam sobre ambiguidade e técnicas de
contrastes, clareza de conteúdo, etc, mas nenhum
deles falavam de como criar realmente o layout.
Falando
com pessoas da arquitetura descobri algo interessante:
para criar um novo design devemos esquecer os problemas
e impecilhos, apenas rabiscar idéias e cores
de forma a tornar o design atraente. A partir deste
ponto, com todas as cores e idéias definidas
podemos nos ater aos problemas e utilizar das técnicas
propostas nos livros e artigos. Foi através de conversas
e rabiscos junto com o Prof. Leônidas na lanchonete
do Instituto que surgiram algumas idéias muito interessantes
para a interface final.
O
desenvolvimento para Web não é uma tarefa
simples.No caso do gerador de páginas HTML, antes
de cada inserção no Site é necessário
um conjunto mínimo de testes com resultados satisfatórios.
Seguidos dos testes uma nova baterias de problemas e
melhorias são apresentados para implementações
da nova versão do gerador.
Uma
grande dificuldade encontrada também foi verificar
o funcionamento do gerador. Como o gerador foi feito
em Perl, a dificuldade de encontrar erros é incrivelmente
grande, pois a criação de expressões regulares pode
ser bem complexa, as declarações de variáveis
não precisam ser explícitas e o conteúdo
de qualquer estrutura (variáveis, vetores, hashs)
independe de tipo (int, char, etc).
Além disso, parte do gerador
foi implementado por outros alunos do BCC e sem a documentação
do código. Por causa disso para tive que literalmente "decifrar" algumas das expressões regulares para entender o funcionamento de uma função ou partes da implementação.
Ao iniciar minha "viagem"
no programa fui documentando cada função
e expressão regular encontrada para que futuros
alunos do grupo iMática tenham menos dificuldades
de entender o programa.
Mesmo com grandes dificuldades conseguimos
prosseguir no andamento do projeto e até publicar
um artigo sobre este assunto nos anais do congresso da SBC. A criação
deste artigo consumiu meses de estudos e a dificuldade
de escrever de forma formal foi grande. Mas o que mais
dificulta a produção de um artigo é
seguir as normas do texto e de fazer referências
a outros artigos.
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IME no Projeto

Quando começamos a cursar computação
sempre perguntamos: "para que isso vai servir ?"
ou "será que esta matéria vai ter
alguma utilidade ?". Ao inicar um projeto como
este ou qualquer outro projeto que envolve muito além
da programação, percebemos a importância
das matérias, tanto obrigatórias como
não obrigatórias oferecidas no na graduação
em Bacharelado em Ciências da Computação.
O crescimento intelectual que o IME
oferece não pode ser medido com os métodos
convencionais (provas, trabalhos escolares, etc). Porém
essa diferença é sensível quando
precisamos estudar e entender livros, algoritmos ou
assuntos que nunca estudamos anteriormente.
O nosso poder de crítica tornou-se
muito grande, pois desde o primeiro ano somos obrigados
a entender programas e documentar nossas tarefas.
Essa formação foi fundamental
para dar andamento a este projeto e mais do que isso,
ajudou a todos os alunos a crescerem na área
intelectual, profissional e pessoal.
Vou listar abaixo algumas matérias
que achei realmente importante na concretização
deste projeto :
- MAC 110 e 122 Matérias base
em Computação.
- MAC 242 Laboratório de Programação
II .
- Uso de expressões regulares
e da linguagem Perl.
- MAC 323 Estrutura de Dados.
- Armazenamento de informação
em pilhas, listas, árvores, etc.
- MAC 332 Engenharia de Software
- Para estruturar o programa de forma adequada,
definição de testes, descrição
dos dados, etc.
- MAC 414 Linguagens Formais e Autômatos
- Produção de Linguagens
Regulares que identificam as tags necessárias.
- MAC 424 O Computador na Sociedade
a na Empresa
- Leitura e discussão de
artigos importantíssimos para formação
do BCC
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Perspectiva
e Trabalhos Futuros

Com
o recente desenvolvimento de aplicações
baseadas na Internet, tornouse claro que o computador
não é mais uma máquina cujo principal
propósito é conseguir que uma tarefa de
cálculo complexo seja feita. O computador é
uma máquina que provê novos meios para
as pessoas se comunicarem com outras pessoas[28] e aprenderem
de modo mais cooperativo e interativo.
A
partir dessa perspectiva propomos a criação
de novos programas que possam facilitar o desenvolvimento
e manutenção do Site, interagir com o
usuário, facilitar a procura de informação
e finalmente tornar o ambiente Web mais agradável.
Os
principais tópicos que pretendemos abordar em
futuras implementações são :
-
Atualização de Problemas.
- Propomos
a criação de um script que deve
mostrar o conteúdo da última publicação
oferecida pela Revista do Professor de Matemática
(RPM). Dessa forma, o script a ser desenvolvido
terá como objetivo a construção/atualização
das páginas em HTML a partir de um documento
Word (formato usado pela RPM) com as seções
Problemas, Probleminhas e Respostas de problemas
anteriores
- Sistema
de Busca.
- A
construção de um mecanismo de busca
consiste na criação de um algoritmo
eficiente para buscas variadas e a otimização
das buscas mais usadas.
- Problemas
matemáticos.
- O
desenvolvimento de programas de cálculo
de funções permitirá que
o usuário forneça qualquer tipo
de função da forma "y = a +
bx + cx2 + dx3 .... " (outras funções
conhecidas também podem ser implementadas)
e caso a função permita, temos o
retorno gráfico da curva que a função
determina. Dessa forma o usuário pode fazer
suas próprias experiências o que
incentiva a pesquisa e aumenta a capacidade de
interpretação matemática.
- Versão
Final do iGeom.
- A
plataforma iGeom será um software para
ser utilizado no estudo de geometria e de matemática
que irá complementar as aulas expositórias
sendo fundamental para o sucesso do processo de
aprendizagem.
O Site iMática pretende tornarse uma referência
para professores e alunos que procuram uma forma fácil
e interessante de obter conteúdo matemático(em
língua Portuguesa, podendo mais tarde ser estendido)
e aprender um pouco mais sobre a história da matemática.
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Conclusões

Este trabalho apresentou o ambiente iMática,
um Site, em contínuo desenvolvimento, de apoio
ao estudo da matemática utilizando scripts que
automatizam a criação e a manutenção
das páginas em HTML. Esse ambiente é acessado
via Internet (http://www.matematica.br)
e pretende fornecer grande quantidade de conteúdo
sobre matemática utilizando algumas das ferramentas
da WorldWide Web que possibilitam o auxílio
no aprendizado.
Todas as implementações feitas e propostas
foram baseadas em experiências no LEM (Laboratório
de Ensino de Matemática), artigos, livros e conceitos
amplamente pesquisados de modo que o resultado final
possa atingir efetivamente sua meta no ensino de matemática.
A experiência de participar de um projeto tão
extenso como este expandiu meus horizontes e mesmo com
o encerramento do ano e conseqüentemente do trabalho
de formatura, tenho certeza que o iMática tem
força suficiente para continuar em desenvolvimento
com o apoio de outros alunos e professores interessados
no assunto.
Mesmo tendo muito ainda para desenvolver considero
que o Projeto iMática atingiu seus primeiros
objetivos e os meus também. Conseguimos desenvolver
um Site com boa interface, conteúdo diversificado
e programas que dão mais interatividade aos problemas
matemáticos e geométricos.
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Comentários
Gerais

A
criação de um Site que oferece conteúdo
acadêmico sempre me fascinou pelo simples fato de
poder difundir o conhecimento não só no
núcleo universitário, mas em todo território
nacional ou mesmo internacional. Foi por causa desse sentimento
solidário que participei durante mais de 2 anos
no Projeto iMática.
O
trabalho em grupo junto com o professor Leônidas
e alunos do MAC e MAT foram de grande valia na minha formação.
Aprendi a trabalhar em grupo, a discutir, a pensar e o
mais importante : aprendi a lidar com as pessoas de forma
adequada, pois cada pessoa é única e deve
ser tratada como tal.
Atualizar
um gerador (script) de páginas HTML produzido por
outros alunos me mostrou a importância da documentação
do código. Como o gerador não tinha documentação
para atualizar/implementar algumas funções
era necessário ler praticamente o programa inteiro
para inserir algumas linhas.
A
produção do Artigo foi muito interessante,
acho que de tanto ler artigos e livros de pessoas tão
inteligentes, acabei "absorvendo" um pouco da
inteligência contidas nos subtextos.
Após
a aprovação do artigo no congresso da SBC
(em 2001) eu não pude participar do mesmo devido
a falta de verba que o IME possui e as regras que o foram
impostas pelo Instituto. A primeira regra imposta foi
que eu deveria ir de ônibus, sendo que levaria dois
dia e meio para chegar no local do congresso em Fortaleza.
A segunda regra seria que eu deveria pagar tudo primeiro
e depois o Instituto tentaria arranjar a verba gasta na
viagem. Foi inviável para mim participar do congresso
em tais condições, pois nem ao menos teria
a garantia da devolução dos gastos feitos
na viagem.
Ao
final deste trabalho gostaria de agradecer ao meu orientador
o prof. Leônidas, a minha família e aos meus
amigos que cultivei aqui no IME. Principalmente aqueles
que não acreditaram em todas as bobagens que os
jornais escrevem de vez em quando.
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Trabalhos
Correlatos

Os trabalhos apresentados nessa seção
serviram também para enriquecer a bibliografia
desta monografia.
- Infraestrutura de Suporte à Editoração
de Material Didático Utilizando Multimídia.
[2]
- Astral: Um Ambiente para Ensino de Estrutura de Dados
Através de Animações de Algoritmos.
[7]
- Gerador Automático de Arquivos HTML de Ajuda
para Aplicação em Educação
a Distância (GAAHA).[37]
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Bibliografia

Como esta monografia tem base no artigo iMática,
nada mais justo do que colocar também a bibliografia
que usei para escrever o artigo.
[1] Arnold, Ken; Gosling, James The Java Programming
Language. AddisonWesley, 1996.
[2] Castro, Maria. A. S.; Goularte, Rudinei; Reami, Elderclei
R.; Moreira, Edson S. Infraestrutura de Suporte à
Editoração de Material Didático Utilizando
Multimídia. Revista Brasileira de Informática
na Educação, 1997.
[3] Castro, Maria A. S. Pesquisa científica e
os novos ambientes eletrônicos, 1996.
[4] Cormen, Thomas. H.; Leiserson, Charles E.; Rivest,
Ronald L. Introduction to Algorithms. MIT Press &
McGrawHill, 1992.
[5] Deep, John; Holfelder, Peter Developing CGI Applications
with Perl. John Wiley & Sons, 1996.
[6] Flemming, Diva V.; Luz, Elisa F.; Coelho, C. Online:
disponível na internet via http://www.abed.org.br/congresso2000/texto12.htm
Consulta feita em 01/08/2002.
[7] Garcia, Islene C.; Resende, Pedro J.; Calheiros,
Felipe C. Astral: Um Ambiente para Ensino de Estrutura
de Dados Através de Animações de
Algoritmos. Revista Brasileira de Informática na
Educação, 1997.
[8] Gladcheff, Ana P.; Oliveira, Vera B.; Silva, Dilma
M. O Software Educacional e a Psicopedagogia no Ensino
de Matemática Direcionado ao Ensino Fundamental.
Anais do Simpósio brasileiro de Engenharia de Software,
1999.
[9] Harrison, M. A. The essential elements of hypermedia.
In Earnshaw, R. A., & Vince, J. A. (Ed.), Multimedia
systems & applications (pp. 7999). San Diego:
Academic Press, 1995.
[10] Knuth, D. E. The Art of Computer Programming: Sorting
and Searching. Addison Wesley, 1973.
[11] Lamport, Leslie LaTeX A Document Preparation System.
Addison Wesley, 1999.
[12] Lindstron, R. L. Guia business week para apresentações
em multimídia. São Paulo: Makron Books,
1995.
[13] Linguagem de Programação Perl. Online:
disponível na internet via http://www.perl.com/pub.
[14] Linguagem de Programação Java. Online:
disponível na internet via http://java.sun.com/.
[15] Gravina, Maria A., Geometria Dinâmica
Uma Nova Abordagem para o Aprendizado da Geometria. Anais
do VII Simpósio Brasileiro de Informática
na Educação, p 113, 1996.
[16] Martins, Arsélio. Adaptação
do artigo de Guichard, Jean P. Online: disponível
na internet via http://www.mat.uc.pt/~jaimecs/indexhm.html.
Consulta feita em 04/08/2002.
[17] Melo, L. B.; Ferreira, J. M.; Pontes, J. D. A.,
Um software Educacional para o descobrimento de Propriedades
Matemáticas. Anais do XX Congresso da Sociedade
Brasileira de Computação, 2000.
[18] Mendes, Iran A. Histórica no ensino de Matemática:
O caso da Trigonometria, 2000.
[19] Nielsen, J. Hypertext & hypermedia. Boston:
Academic Press, 1990.
[20] Nielsen, J. Design Web Usability. New Riders Publishing,
1999.
[21] Norman, A. D. The Psychology of Everyday Things.
Basic Books, 1988.
[22] Norman, A. D.; Spohrer, J. C. Learnercentred
education. Communications of the ACM, 39 (4), 2427,
1996.
[23] Norman, K. L. Teaching in the switched on classroom:
An introduction to electronic education and hypercourseware,
1997. Online: disponível na internet via http://www.lap.umd.edu/SOC/sochome.html.
Consulta feita em 30/03/2001.
[24] Norman, D. A. The Invisible Computer. The MIT Press,
1998.
[25] Pantelidis, V. S. Reasons to Use Virtual Reality
in Education, 1995. Online: disponível na internet
via http://eastnet.educ.ecu.edu/vr/reas.html. Consulta
feita em 28/03/2001.
[26] Papert, S., Mindstorms: children, computer, and
powerful ideas. Second Edition New York: Basic Books,
1999.
[27] RichterGebert, J.; Kortenkamp, U. H., The Interactive
Geometry Software Cinderella. Berlin: Springer, 1999.
[28] Rocha, Heloisa V.; Baranauskas, Maria C. C.; Design
e avaliação de interfaces humanocomputador.
Escola de Computação, 2000.
[29] Santos, Eduardo T., Novas Tecnologias no Ensino
de Desenho e Geometria. Anais doI Encontro Regional do
Vale do Paraíba de Profissionais do Ensino da Área
de Expressão Gráfica, p 7181, 2000.
[30] Siever, Ellen; Spainhour, Stephen; Patwardban,
N. Perl in a Nutshell. O'Reilly, 1999.
[31] Silva, Jaime C. A História da Matemática
e o Ensino da Matemática, 1995. Online: disponível
na internet via http://www.mat.uc.pt/~jaimecs/pessoal/histmatprogr1.html.
Consulta feita em 04/08/2002.
[32] Sistema Operacional Linux Debian, Online: disponível
na internet via http://www.debian.org/.
[33] Skillicorn, D. B. Using distributed hypermedia
for collaborative learning in universities. The Computer
Journal, 39, 471482, 1996 .
[34] Thomas, Michael D.; Patel, Pratik R.; Hudson, Alan
D.; Ball, Donald A. Jr. Programando em Java para Internet.
Makron Books, 1997.
[35] Wall, Larry; Christiansen, Ton; Schwartz, Randal
Programming Perl. O'Reilly, 1996.
[36] King, J.; Shattschneider, D., Geometry Turned On
dynamic software in learning, teaching and research.
Washington : Mathematical Association of America, 1997.
[37] Sá, Paulo S. S., Moreira, Dilvan de A. Gerador
Automático de Arquivos HTML de Ajuda para Aplicação
em Educação a Distância (GAAHA). Online:
disponível na internet via http://java.icmc.sc.usp.br/dilvan/papers/
wtdc_icmc2001/PauloSa.pdf
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