[pt] Este trabalho apresenta uma proposta para utilizar a tecnologia de banco de dados para o armazenamento e a gerência de objetos de aprendizado em uma federação de banco de dados (banco de dados distribuído). A crescente evolução no uso de aprendizado eletrônico trouxe o foco para a produtividade na elaboração e gerência do conteúdo dos módulos educacionais. Este conteúdo compreende hoje de vídeos, áudios e de outros dados relacionados, além de textos. Este material é normalmente armazenado pelos instrutores sem maiores preocupações quanto ao compartilhamento. Como membro do projeto PGL (Partnership in Global Learning) - uma organização virtual voltada para pesquisa, desenvolvimento e disseminação do aprendizado através de novas tecnologias - o laboratório de banco de dados da PUC-Rio - TecBD, tem pesquisado a adoção do enfoque de banco de dados para a gerência de objetos de aprendizado (Learning Objects) armazenados em locais interligados formando um ambiente de banco de dados heterogêneos distribuído. Este trabalho visa: 1) utilizando produtos de BD comercialmente disponíveis; 2) adotando os atuais padrões existentes para definição de objetos de aprendizado; 3) considerando objetos de aprendizado armazenados em locais separados e autônomos; 4) desenvolver uma aplicação (protótipo) com esses objetos de aprendizado. O modelo de dados adotado estabelece uma estrutura de objetos de aprendizado compostos, via relacionamentos com elementos atômicos e também com elementos compostos. Diferentes abordagens como, por exemplo, Web Services, Java/Servlets e Web Application Servers, foram estudadas para o problema da autonomia e distribuição geográfica. Um protótipo foi construído utilizando o produto IBM DB2 com seus recursos suplementares tais como extensores para dados de áudio, vídeo, imagens, XML e suporte para gerenciamento federado. A exploração dos dados armazenados, via navegador (browser), foi realizada utilizando a camada IBM Net.Data que embora não obrigatória, permitiu realizar a tarefa de um modo simples e disponibilizou uma solução bem integrada com o IBM DB2 e seus complementos. / [en] This work presents a proposal to utilize database technology for storing and managing learning objects in a database federation (distributed database). The evolution of e-learning has brought the focus over the productivity to make and to manage the content of learning modules, which today comprises videos, audio, among other related data, besides the text data. Instructors normally store this material without worry about sharing. As a member of PGL - Partnership in Global Learning - a virtual organization for research, development and dissemination of learning through new technologies - TecBD - the PUC-Rio`s Database Laboratory is researching the use of database approach for managing learning objects stored on interconnected sites composing a heterogeneous distributed database environment. This work intends: 1) using market ready DB products; 2) adopting the actual standards for defining of learning objects; 3) considering learning objects stored on separated and autonomous sites; 4) to develop an application (a study case) with these learning objects. The learning object`s model establishes a structure for composing learning objects by linking atomic elements and also linking composed elements. Different approaches as Web Services, Java/Servlets and Web Application Servers were considered for the geographically distributed problem. A study case was build using the product IBM DB2 with the provided extenders for audio, video, image, XML data and the Federated System Support. The web browser`s explore of the stored data was build using the IBM Net.Data software. Although not exclusive, it provided an easy way to perform this task and also enabled an easy integration with IBM DB2 and its extenders.

[pt] Objetos de Aprendizagem ou Learning Objects (LOs) são porções de material didático tais como textos que podem ser reutilizados na composição de outros objetos maiores (aulas ou cursos). Um dos problemas da reutilização de LOs é descobri-los em seus contextos ou documentos texto originais tais como livros, e artigos. Visando a obtenção de LOs, este trabalho apresenta um processo que parte da extração, tratamento e carga de uma base de dados textual e em seguida, baseando-se em técnicas de aprendizado de máquina, uma combinação de EM (Expectation-Maximization) e um classificador Bayesiano, classifica-se os textos extraídos. Tal processo foi implementado em um sistema chamado SQLLOMining, que usa SQL como linguagem de programação e técnicas de mineração de texto na busca de LOs. / [en] Learning Objects (LOs) are pieces of instructional material like traditional texts that can be reused in the composition of more complex objects like classes or courses. There are some difficulties in the process of LO reutilization. One of them is to find pieces of documents that can be used like LOs. In this work we present a process that, in search for LOs, starts by extracting, transforming and loading a text database and then continue clustering these texts, using a machine learning methods that combines EM (Expectation- Maximization) and a Bayesian classifier. We implemented that process in a system called SQLLOMining that uses the SQL language and text mining methods in the search for LOs.

[pt] O desenvolvimento de conteúdos instrucionais utilizando as novas tecnologias de informação é um processo caro, demorado e complexo, que aponta para o estabelecimento de novas metodologias. É neste contexto que surge o conceito de Objeto de Aprendizagem (LO), cujo enfoque está em promover a reutilização do conteúdo. Entretanto, ao considerar o reuso de conteúdo, também se observa uma necessidade de seqüência - lo para formar conteúdos mais elaborados ou mais complexos. Nesta tese adota-se uma estratégia de representar LOs cada vez menores, representando separadamente conteúdo e prática, aqui denominados Objetos Componentes (OCs). Para a estruturação do conteúdo, adaptou-se uma proposta já existente e definiu-se um esquema conceitual adequado à representação de atividades (ou práticas) de aprendizagem. Com vista à composição dos OCs, foi igualmente definido um esquema conceitual envolvendo conteúdos e práticas. Assim, com base em um algoritmo de seqüenciamento de OCs, um professor pode compreender melhor a forma de implementar um objeto complexo, como uma aula ou um curso, reduzindo erros e eventuais omissões na implementação da solução. Este seqüenciamento deve seguir uma metodologia e deve ser especificado de modo não ambíguo. É neste contexto que também é apresentada uma linguagem para especificação de seqüências de objetos de aprendizagem, com uma sintaxe adequada à descrição das possíveis formas de seqüenciamento de LOs. Finalmente, descreve-se um estudo de caso ilustrando a utilização dos esquemas conceituais desenvolvidos, do algoritmo proposto e da linguagem de especificação de seqüências OCs. / [en] The development of instructional content using new Information Technologies is an expensive, time-consuming and complex process that leads to the development of new methodologies. It was in this context that the concept of Learning Objects (LOs) was proposed as an approach that promotes content reuse. However, if content is expressed as small LOs, it is also necessary to sequence them in order to build more elaborated and complex content. In this thesis we adopt a strategy to represent smaller LOs, modeling not only content but also practice, called Component Objects (COs) herein. In order to structure content we adapted an existing proposal and defined a conceptual schema to structure learning practices (or activities). We also defined a conceptual schema for composing these COs. Then, based on these conceptual schemas it was possible to propose an algorithm for sequencing COs, which supports a teacher/professor to better control the implementation of a complex content such as a class or a course, thus reducing errors and eventual omissions in its implementation. The sequencing process must follow a methodology and must be specified in a nonambiguous way. It is in this context that we also present a specification language for sequences of LOs, with a syntax that is adequate to the description of the possible ways of sequencing LOs. Finally, we describe a case study that shows the conceptual schemas that were proposed and the use of the sequencing algorithm and the specification language.

[pt] Com o uso generalizado das tecnologias de informação no apoio ao ensino, é comum disponibilizar conteúdos digitais, seja através de Sistemas de Bibliotecas Digitais (DLMS) ou de Sistemas de Gerência de Aprendizagem (LMS). No entanto, estes sistemas funcionam de forma independente, têm características diferentes e manipulam tipos diferentes de materiais, sendo seus repositórios com dados e metadados heterogêneos e distribuídos. Os conteúdos destes repositórios seriam melhor aproveitados se estivessem integrados a um ambiente comum, ou fossem acessados de modo integrado a partir dos ambientes de de DLMS e LMS. Nesta tese é apresentada uma visão homogênea dos conteúdos de DLMS e LMS. Para esta homogeneização utilizou-se uma extensão da arquitetura de mediadores e tradutores que trata a integração de metadados, assim como ontologias para tratamento semântico. Foram consideradas ontologias locais para descrever os metadados de cada repositório e uma ontologia global para a integração. No entanto, os documentos dos repositórios dos DLMS tendem a ser monolíticos e não têm um enfoque na reutilização( reuso). Assim, foram definidas regras para extração dos conteúdos mais importantes destes documentos, o que possibilita a reutilização. Esta extração envolve técnicas de mineração de texto e utiliza regras para descobrir as definições contidas nos documentos. Foi desenvolvido um protótipo que demonstra a viabilidade do processo. Para facilitar o entendimento do trabalho, é apresentado um estudo de caso que utiliza a técnica proposta e o protótipo desenvolvido. O trabalho facilita e enriquece o desenvolvimento de materiais de aprendizagem, uma vez que torna os conteúdos de documentos das bibliotecas digitais reutilizáveis e integrados aos Objetos de Aprendizagem (LO) existentes. / [en] With the widespread use of Information Technology for teaching support, it is usual to made digital content available through Digital Library Systems (DLMS) or Learning Management Systems (LMS).These systems, however, work independently, have different characteristics and manipulate different types of materials, and their data and metadata repositories are heterogeneous and distributed. The content of repositories would be better used if it was integrated in the same environment or accessed in an integrated way from DLMS and LMS. This thesis presents a homogeneous view of DLMS and LMS content. In order to provide such homogenization, it is proposed an extension of the mediator and wrapper architecture for dealing with metadata integration and ontologies for treating semantics. Local ontologies are used for describing each metadata repository, and a global ontology for the integration. As documents of DLMS repositories tend to be monolithic and not to follow a reuse approach, rules for extracting the most important content from these documents were developed in order to make them reusable. This extraction includes text mining techniques as well as rules for discovering definitions embedded in the documents. A prototype was developed which implements the extraction and proves the feasibility of this approach. In order to make the work easier to understand, it is presented a case study that uses the proposed technique and the prototype. The work described in this thesis facilitates and enriches the development of learning material by making the content of digital library documents reusable and integrated to existing learning objects.

[pt] Na educação baseada na Web há uma grande preocupação em relação ao compartilhamento de materiais instrucionais devido à complexidade do processo de desenvolvimento de materiais com boa qualidade. Isto leva a uma tendência em adotar a abordagem de orientação a objetos no desenvolvimento destes materiais, originando os chamados Objetos de Aprendizagem. Além disto, instituições e empresas interessadas na educação baseada na Web vêm formando parcerias no sentido de promover o compartilhamento de tais objetos. De modo a contribuir para estes esforços desenvolvemos uma arquitetura de mediadores e tradutores enriquecidos pelo uso de ontologias, que é implementada como serviços Web de modo a permitir a autonomia local com uma visão integrada. O uso de mediadores possibilita que uma consulta seja redefinida em sub-consultas que são distribuídas às fontes de dados e o resultado integrado. Os tradutores permitem que as sub-consultas sejam entendidas pelas fontes de dados e as respectivas respostas sejam entendidas pelo mediador. A implementação dos componentes da arquitetura como serviços Web possibilita uma maior flexibilidade e interoperabilidade entre os participantes da rede. O tratamento da heterogeneidade semântica faz uso do formalismo de ontologias para descrever os conceitos existentes nos metadados de cada repositório participante na rede e encontrar as possíveis equivalências entre eles. Desta forma, o desenvolvimento desta arquitetura resultou em LORIS, um sistema de integração de repositórios de objetos de aprendizagem. O LORIS está sendo aplicado no PGL, um projeto de cooperação internacional entre instituições de ensino e pesquisa para promover a educação baseada na Web. / [en] In web-based education there is an emphasis on reusing and sharing instructional content due to the complexity of the development process of highquality learning materials. It leads to the learning objects orientation as well as to partnerships among institutions to promote sharing of these objects. In order to contribute to these efforts, we proposed an architecture based on the mediators and wrappers for integrating learning objects repositories. The components of this architecture were implemented by the use of web- services and the integration processes were enriched by ontologies. The use of mediators allows a query to be redefined as sub-queries that are distributed to the data sources and the results to be integrated. The wrappers allow the data sources to understand the sub-queries and the mediator to understand the respective answers. The implementation of the architecture components as web services allows more flexibility and interoperability among the participants of the community. The formalism of ontologies is used to deal with the semantic heterogeneity as the metadata concepts of each repository are described and the equivalences are established. The development of this architecture is called LORIS, an integration system of learning objects` repositories. LORIS is being adopted by PGL, an international partnership project for promoting web-based education.

[pt] No contexto de e-learning, o desenvolvimento de material de aprendizagem é um fator de sucesso. Entretanto, estes processos são caros e demorados de modo que se procura promover o reuso de materiais e estabelecer parcerias entre instituições para compartilhar conteúdo e serviços. Assim, o uso conjunto de Objetos de Aprendizagem (LOs) e respectivos metadados tem sido amplamente adotado. Entretanto, apesar do uso de padrões de descritores para LOs tornar sua aceitação mais ampla, muitos desenvolvedores demonstram uma grande dificuldade em usar e reusar LOs. Portanto, continua a haver interesse em prover meios que promovam o reuso destes LOs e a tendência atual é que estes LOs se tornem cada vez menores, estruturados conforme uma hierarquia de nós interconectados. Algumas abordagens atuais consideram o uso de mapas de tópicos (topic maps), ontologias e bases de conhecimento para trabalhar com os conteúdos contidos nos materiais educacionais. Esta tese apresenta um modelo para estruturar e representar o conteúdo contido nos materiais educacionais a partir dos tipos de informações e de unidades conceituais envolvidas. Além da proposta de modelagem é também apresentada uma arquitetura que possibilita a implantação dos diferentes níveis semânticos de informação a serem considerados em um ambiente de e-learning. Esta arquitetura se baseia em trabalhos relacionados a integração de dados e estabelece um contexto para a utilização do modelo proposto para a representação do conteúdo educacional, contribuindo para a sua adoção. / [en] In e-learning, the development of multimedia educational content material has been a success factor. However, as these processes are expensive and timeconsuming, there is a need for making the content reuse easier and institutions are establishing partnerships in order to share content and services. In this context, Learning Objects (LO) and standard metadata have been grown in acceptance. In spite of this, several developers have found it difficult to use and reuse LOs. Then there is still a need for providing mechanisms that promote LO reuse. The current trend is on making these LO even smaller, structured according to a hierarchy of interconnected nodes. Some recent approaches are based on the use of topic maps, ontology and knowledge bases in order to work with the content that are embedded into the educational material. This thesis presents a model for structuring and representing this content according to the involved information and conceptual unities. In addition, we also present an architecture that allows the different semantic levels of information to be considered in an e-learning environment. This architecture is based on related work on data integration and it establishes a context for the proposed modeling approach for representing educational content and therefore contributes for its acceptance and use by the e-learning community.

[pt] As tecnologias da informação e comunicação (TICs) vêm avançando de forma continuada e se amalgamando à cultura de uma grande parcela da juventude mundial, inclusive a brasileira. Nessa pesquisa, citamos o processo pelo qual está passando os espaços de ensino-aprendizagem, do qual, aos poucos, estão acolhendo a demanda desse público-alvo, de jovens estudantes, que desejam estar conectados durante suas atividades escolares. Contudo, muitos games com suas habilidades e competências têm contribuído para o aprendizado e podem cumprir muitas tarefas, inclusive a de reaproximar estudantes que estejam desestimulados com o ensino do dia-a-dia. A sociedade, por sua vez, vem acompanhando esse processo e, nesse documento, apresentamos um histórico de como evoluímos com os games desde os arcades até chegarem aos celulares. Como consequência dessa evolução tecnológica, há uma profusão de títulos de games para os dispositivos móveis, muitos deles educativos, o que vem de encontro com a necessidade de crianças e jovens em idade escolar. Em seguida, apresentamos um estudo dos artifícios que fazem desses games tão atrativos a esse público. Com todo esse subsídio, a pesquisa propõe a formatação de uma taxonomia para games educativos, a fim de oferecer subsídios para que alunos, seus pais e professores tenham facilidade em identificar games que possam contribuir para o seu aprendizado. / [en] Information and communication technologies have been consistently moving forward and impacting a segment of the youth population across cultures, including Brazil. In this research paper we examine the transformations occurring in the field of education, both from a teaching and a learning perspective. These two arenas have gradually been taking on current demands from their target audience, the youth, who desire to stay connected while performing their typical school work. As a result, many educational games emphasizing particular skills contribute to learning and can end up playing a number of roles, one of wich is to reengage demotivated students in their day to day learning activities. Meanwhile, society as a whole has been paralleling this transformation. This paper presents a history of the evolution of games, from the arcades to the latest cell phone platforms, and how the myriad of mobile educational games has been meeting the academic needs of school age children. We present a closer look at the tools and devices that make them so attractive to this particular age segment of the population. Our research proposes the implamentation of taxonomy exclusively of educational games, aiming to facilitate their identification of games that contribute to learning for students and their parents and teachers.