Recursos avançados no WWW

Ao se avaliar a efetividade do uso do WWW no ensino à distância é imprescindível a realização de um estudo e avaliação das várias ferramentas disponíveis para prover recursos avançados no WWW, tais como interatividade, animações, simulações e mundos virtuais a este serviço. Assim, neste capítulo serão apresentados os Forms/CGI (Common Gateway Interface), bem como as linguagens Java, Javascript e VRML (Virtual Reality Modeling Language). Serão apresentados os fatores relevantes na avaliação destas ferramentas para verificar se o seu uso tem o potencial de prover um hiperdocumento interativo, eficiente e de alta de qualidade, e no final será apresentada a avaliação de cada ferramenta segundo estes fatores .

Apresentação das Ferramentas

FORM/CGI

Uma CGI (common gateway interface) é colocada em um servidor WWW para realizar a interface deste com programas externos. Assim uma CGI atua como um gateway entre o servidor WWW e bancos de dados, programas locais ou geradores de documentos.

O funcionamento de uma CGI é descrito abaixo:

• primeiramente o cliente WWW (browser) solicita uma URL ao servidor WWW ,

• a URL solicitada é referente a uma CGI, portanto o servidor WWW executa a CGI solicitada,

• a CGI trabalha interagindo com outras aplicações do sistema, recupera dados destas aplicações e retorna o resultado ao servidor WWW,

• o servidor WWW por usa vez envia os dados para o cliente WWW, que formata o resultado e o apresenta ao usuário.

A figura 1 ilustra o funcionameto básico de um programa CGI.

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Figura1. Common Gateway Interface

Os forms, juntamente com as CGI podem ser utilizados para a construção de tutoriais contendo testes para avaliação do aproveitamento do aluno. Para isto implementa-se um programa CGI para recuperar as respostas de um questionário, avaliar as respostas de acordo com um gabarito e gerar um documento HTML contendo o resultado da avaliação, a qual é disponibilizada instantaneamente para o aluno, funcionando como um auto-teste. Esse tipo de teste é bastante útil pois o aluno pode respondê-lo a qualquer hora, em qualquer lugar e de forma anônima, e também são facilmente distribuídas, modificadas e atualizadas pelo professor. Além disso, por serem geradas e corrigidas eletronicamente não há consumo de recursos como papel e tempo do professor/instrutor [HAR 96].

As figuras 2 e 3 abaixo apresentam um questionário implementado utilizando Forms/CGI.

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Figura2. Questionário escrito utilizando-se o elemento FORM

Click here for Picture Figura 3. Resultado do questionário gerado por um programa CGI

Como a implementação de um CGI exige programação em linguagens como C, Perl, Visual Basic, Unix Shell, ou outra compatível com o sistema, sua utilização é razoavelmente difícil para pessoas sem experiência em programação. Esse problema está sendo contornado através de ferramentas auxiliares na criação de CGIs específicas, como por exemplo para a correção de questionários. Na seção 4.2.2.4 são apresentadas algumas destas ferramentas.

JAVA

Com os applets escritos em Java, é possível desenvolver-se páginas Web incluindo animações, gráficos, computação, aplicações distribuídas e comunicação. No entanto o maior destaque desta linguagem é a possibilidade de criar páginas Web altamente interativas. Segundo December [DEC 96], o Java transforma a Web em um sistema de distribuição de software, onde o usuário tem "coisas para fazer" e não apenas "lugares para ir". O Java pode mudar comportamento dos usuários da Web, que deixarão de apenas "surfar" para também "jogar", "interagir" e "aprender" nos novos ambientes interativos.

Também acredita-se que a linguagem Java irá melhorar muito o suporte à cursos via Internet através do uso de simuladores escritos nesta linguagem, os quais auxiliarão no aumento do envolvimento dos alunos nas sessões de aprendizagem remota, ajudando-os a aprender através da experimentação e visualização[MIR 96].

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Figura4. Jogo Associativo implementado em Java

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Figura5. Chat implementado em Java

Funcionamento da linguagem Java

• Em primeiro lugar deve-se criar o código fonte Java, gerando um arquivo .java

• compila-se o código fonte, gerando um arquivo .class,o qual contém um formato de dado chamado bytecode, o qual posteriormente poderá ser interpretado por um cliente WWW com capacidade de interpretar Java

• cria-se um documento HTML, contendo a chamada da applet[1] JAVA, através da tag <APP>

• copia-se o arquivo .class para o mesmo diretório do documento HTML que faz a sua chamada

• quando um cliente WWW com capacidade de interpretar Java carrega este documento HTML e lê a tag <APP>, o cliente WWW gera um comando HTTP GET e faz o download do arquivo .class

• o cliente WWW então interpreta os bytecodes contidos no arquivo .class, e executa a applet na máquina do cliente.

O grande obstáculo no uso desta linguagem é que a geração do código fonte em Java exige uma grande experiência em programação, já que a utilização desta linguagem está longe de ser simples como a utilização da linguagem HTML.

Javascript

Um dos principais benefícios que o Javascript oferece é a capacidade de reduzir o tráfego da rede através da execução local de tarefas simples. Assim, ao invés do servidor executar as tarefas e retornar os resultados para o browser, este último pode manipular algumas tarefas localmente, com um menor tempo de resposta. A linguagem Javascript é interpretada pelos browsers Web que possuem este recurso (por exemplo o Netscape e Internet Explorer). O código da aplicação Javascript é recuperado pelo browser Web na forma de texto, juntamente com o documento HTML.

Com o Javascript pode-se facilmente implementar respostas a eventos do usuário, tais como cliques do mouse, movimentos do mouse sobre um link, e entrada de dados em um formulário. Dessa forma é de grande utilidade na criação de interfaces mais explicativas ao usuário. Também é possível criar-se páginas dinâmicas, cujo conteúdo muda de acordo com as requisições do usuário, ou mesmo disparar sons ou executar applets quando o usuário entra ou sai de uma página, permitindo assim uma maior interatividade com o usuário. Outra aplicação bastante comum da linguagem Javascript é a validação de formulários, ou seja a verificação dos dados que o usuário digitou no formulário, antes que estes sejam submetidos ao programa CGI, aumentando a performance do servidor e também diminuindo a frustração do usuário.

A linguagem Javascript é de aprendizado bem mais simples que a linguagem Java, no entanto exige um esforço consideravelmente maior do que a linguagem HTML, já que apesar de sua simplicidade a linguagem Javascript é baseada em linguagem de programação, o que a torna muito mais sofisticada do que a linguagem HTML.

VRML

VRML (Virtual Reality Modeling Language) é uma linguagem de descrição de simulações interativas com vários participantes se comunicando através da Internet. Espera-se que todos os aspectos referentes a apresentação, interação, internetworking de um mundo virtual possam ser especificados usando VRML. A intenção dos projetistas desta linguagem é torná-la padrão para a descrição de simulações interativas no WWW, assim como a linguagem HTML é o padrão para descrição de páginas Web.

A primeira versão (VRML 1.0) foi concebida em 1994, e foi projetada seguindo três requisitos principais: independência de plataforma, extensibilidade, e capacidade de trabalhar bem mesmo em conexões com pequena largura de banda (bandwidth) [BEL 95].

Na versão 1.0 optou-se pelo suporte a comportamentos interativos limitados. Assim sendo a interatividade ainda se restringe a inserção de hiperlinks. Segundo [SCOT 96], as quatro principais melhorias esperadas para a versão 2.0 são:

• Interatividade: em um mundo interativo, espera-se por exemplo poder abrir portas, andar entre os móveis de um apartamento virtual, trocar objetos de lugar entre outras coisas. No entanto certamente este recurso aumentará significativamente o tamanho dos arquivos;

• Comportamentos: na versão 1.1 a capacidade de animação é ainda muito limitada, na versão 2.0 espera-se poder criar comportamentos, tal que os objetos possam ter um pouco de "vida", através de movimentos limitados, e também ações que afetem outros objetos. Possivelmente a implementação dos comportamentos será realizada através de uma interface entre uma API Java como o browser VRML, no entanto este mecanismo de interface ainda não foi definido;

• Som 3D : o som é uma característica chave na criação de um bom ambiente emersivo. Considera-se que uma pequena melhora na qualidade do som é percebida mais significativamente pelo usuário do que uma pequena melhora na qualidade da imagem;

• Multiusuário: o suporte inicial a multiusuário possivelmente será através de código em Java, que na realidade envia sinais contendo a posição e velocidade dos avatares. Algumas questões que têm que ser trabalhadas incluem o logging das pessoas que estão atualmente no mundo, detecção de colisão para impedir que dois avatares estejam no mesmo espaço num dado momento. Estas e muitas outras questões ainda estão sendo discutidas.

Para visualizar um mundo virtual criado em VRML é necessário usar-se um browser VRML. Este pode comunicar-se com o browser HTML, de tal forma que quando seleciona-se um link para um arquivo html de dentro de um mundo virtual, o browser HTML carregará a URL. No caso inverso o browser HTML reconhecerá o MIME type e passará a URL para o browser VRML. Alguns browsers HTML como o Netscape (versão gold 3.0) possui um plug-in VRML (Live3D), que permite que o arquivo VRML seja apresentado no browser HTML, na mesma janela onde são apresentados os arquivos HTML. Atualmente os arquivos HTML podem ser enviados usando o mesmo servidor HTTP usado para enviar arquivos HTML.

A configuração mínima necessária para se utilizar o VRML inclui um computador 486/50 com 8 MB de memória RAM e uma conexão à Internet através de um modem de 14.400 [SCO 96].

Figura6. Exemplos de VRML

Avaliação das ferramentas de implementação de recursos avançados no WWW

Quanto ao usuário final

Hardware mínimo necessário

Forms/CGI computador 386DX ou compatível modem 9.600 bps

Java computador 486DX2 ou compatível modem 14.400 bps placa de som (recursos de áudio)

Javascript computador 386DX ou compatível modem 9.600 bps VRML computador 486DX2 ou compatível modem 14.400 bps

Tabela2. Hardware mínimo para o usuário final

Analisando na tabela acima pode-se notar que todos os recursos avançados considerados podem ser executados utilizando uma configuração de hardware que atualmente é bastante comum.

Software mínimo necessário

Softwares necessários para o usuário final executar os recursos avançados em questão.

Forms/CGI browser WWW com capacidade para visualizar FORMS, por exemplo: Netscape Navigator - http://www.netscape.com Microsoft Explorer - http://www.microsoft.com/ie

Java browser WWW com capacidade de interpretar código em Java, por exemplo: Hot Java - http://www.javasoft.com/ Netscape 2.0 ou superior - http://www.netscape.com Microsoft Explorer3.0 - http://www.microsoft.com/ie

Javascript browser WWW com capacidade de interpretar a linguagem Javascript,por exemplo: Netscape2.0 ou superior - http://www.netscape.com Microsoft Internet Explorer 3.0 - http://www.microsoft.com/ie

VRML Browsers VRML: WebFX (Paper Software) - http://www.paperinc.com WebSpace (Silicon Graphics) - http://webspace.sgi.com WorldView (Intervista) - http://www.intervista.com Plugins: Live3D 2(plugin do Netscape Navigator) - http://www.netscape.com Director3D (plugin do Microsoft Explorer - http://www.microsoft. com / ie

Tabela3. Software mínimo para o usuário final

Como pode-se observar na tabela acima, caso o usuário final já esteja usando a versão 2.0 ou superior do browser Netscape Navigator, ou a versão 3.0 do browser Microsoft Internet Explorer, não necessitará de nenhum software adicional para visualizar Forms, Java e Javascript. Este fator é de grande importância na efetividade do uso destes recursos, já que a integração desses novos recursos torna-se praticamente transparente ao usuário, que passa a recebê-los, sem ter que se preocupar com a instalação de plugins ou helper applications.

Caso o usuário esteja usando a versão 3.0 Gold do browser Netscape Navigator, o usuário também poderá visualizar VRML, já que esta versão do Netscape já vem com o plugin Live3D incluído, caso contrário o usuário terá que instalar um plugin VRML para o seu browser Netscape Navigator 2.0+ ou Internet Explorer 3.0, ou então instalar um browser VRML.

Quanto ao programador

Facilidade de acesso a documentação on line

Para a pessoa que irá implementar os recursos avançados é de grande importância a facilidade de acesso a documentações on line (tutoriais, especificações, exemplos) que auxiliem em sua tarefa, tais como os apresentados a seguir:

Forms/CGI Diversos Tutoriais sobre FORMS/CGI: Criando Formulários no WWW http://penta2.ufrgs.br/edu/forms/tut1.html Carlos' FORMS Tutorial http://robot0.ge.uiuc.edu/~carlosp/cs317/ft.4-5.html The Common Gateway Interface http://hoohoo.ncsa.uiuc.edu/cgi/ Introduction to The Common Gateway Interface http://www.utirc.utoronto.ca/CGI/cgi1.html Learn to Write CGI-Forms http://www.catt.ncsu.edu/~bex/tutor/ CGI Test Cases http://hoohoo.ncsa.uiuc.edu/cgi/examples.html HTML & CGI Unleashed - C-Base Scripting Home Page http://www.enterprise.net/wisdom/wdg/ C Source Code for CGI http://iel.ucdavis.edu/code/cgi/ CGI in C http://www.he.net/%7Esearsbe/ScriptingInC.html

Java Encontra-se um grande número de tutoriais e exemplos sobre Java on line: Sun's Java Site http://www.javasoft.com/ Gamelan http://www.gamelan.com/ Java SunTutorial http://java.sun.com/tutorial/TOC.html The Java HUJI Course Home Page http://www.cs.huji.ac.il/course/java/ The Java TAU Course Home Page http://www.math.tau.ac.il/~java/JavaCourse/index.html The Java tutorial forjava programming http://www.neca.com/~vmis/java.html Brewing Java: A Tutorial http://sunsite.unc.edu/javafaq/javatutorial.html

Javascript Encontra-se um grande número de tutoriais e exemplos sobre Javascript on line nos seguintes endereço: Netscape Communications, Inc. http://www.netscape.com/comprod/products/navigator/version_2.0/script /script_info/index.html Sun Microsystems, Inc. http://java.sun.com Live Software http://www.livesoftware.com Gamelan http://www.gamelan.com/

VRML Encontra-se a documentação básica sobre VRML: Especificação VRML - Versão 1.0 http://vag.vrml.org/www-vrml/vrml.tech/vrml10-3.html VRML Frequently Asked Questions http://www.oki.com/vrml/VRML_FAQ.html The VRML Forum http://vag.vrml.org/www-vrml/ The Virtual Reality Modeling Language Technical Forum http://vag.vrml.org/www-vrml/vrml.tech/

Tabela4. Documentação on line

Como pode ser analisado na tabela acima existe um grande número de documentação on line sobre todos os recursos em questão, o que facilita bastante a implementação dos mesmos.

Software mínimo necessário

Forms/CGI

Compilador/interpretador usado para gerar o CGI C/C++ Fortran PERL - http://fohnix.metronet.com/1h/perlinfo/perl5/manual/perl.html TCL qualquer shell Unix Visual Basic editor html ou editor ascii para criar os formulários e escrever o código fonte do CGI browser WWW (que suporte Forms) para poder visualizar a aplicação (é necessário colocar o documento html e o cgi em um servidor WWW que se encarregará de executar o cgi) - ver endereços na seção 4.2.1.2.

Java JDK (Java Development Kit) é o kit básico para o desenvolvimento de programas em Java. O JDK inclui, entre outros recursos: um interpretador de runtime, compilador, depurador, visualizador de applets, código fonte de todas as classes que formam a API (Application Programming Interface) do Java. Pode ser encontrado no endereço http://www.javasoft.com/ um browser que suporte applets Java (Hot Java, Netscape 2.0 ou superior, Microsoft Explorer3.0) - ver endereços na seção 4.2.1.2.

Javascript editor html ou editor ascii para escrever o código fonte em Javascript browser WWW (que suporte Javascript) para poder visualizar a aplicação (pode ser testado off line pois é interpretado diretamente pelo browser) - ver endereços na seção 4.2.1.2.

VRML editor ascii para especificar o mundo virtual browser VRML ou plugin VRML para testar o mundo virtual - ver endereços na seção 4.2.1.2.

Tabela5. Software necessário para implementação

Os softwares necessários para a implementação dos recursos avançados no WWW não se apresentam como fatores limitantes pois são bastante comuns, como é o caso do editor ascii ou podem ser facilmente encontrados gratuitamente na rede, como é o caso dos browser, plugins, o JDK e alguns compiladores e interpretadores para gerar CGI.

Dificuldade de aprendizagem e uso

É importante se avaliar o grau de dificuldade envolvido na aprendizagem e uso da ferramenta de implementação, em função do conhecimento básico exigido.

Forms/CGI Dificuldade média/alta na implementação dos CGI's, dependendo da linguagem escolhida para implementá-los, e da complexidade do CGI a ser implementado. No entanto em todos os casos é necessário uma experiência em programação.

Java Dificuldade alta, exigindo conhecimento em linguagem de programação orientada a objetos.

Javascript Dificuldade baixa, exige conhecimentos básicos de programação, com a vantagem da aplicação poder ser visualizada diretamente no browser, sem compilação, já que é interpretada pelo browser.

VRML Dificuldade média a alta, dependendo da complexidade do mundo virtual a ser implementado.

Tabela6. Dificuldade de implementação

Como pode ser analisado, o grande obstáculo na efetividade da integração de recursos avançados no WWW é a sua dificuldade de implementação. Este fator se torna bastante limitante quando se considera que pessoas com pouco conhecimento em linguagens de programação desejem utilizar estas ferramentas. Esse problema pode ser contornado através do uso de ferramentas auxiliares na implementação de tais recursos (veja o item 4.2.2.4).

Existência de ferramentas auxiliares

Devido a dificuldade de implementação encontrada em alguns destes recursos, é importante a verificação da existência de ferramentas auxiliares que facilitem tal implementação.

Forms/CGI Ferramentas auxiliares na criação de CGI: http://www.oac.uci.edu/X/W6/forms/zot-dispatch/ZD-Doc.html http://www.penta2.ufrgs.br/questoes/teste.html http://www.nsdu.nodak.edu/~wwwinstr/tools/quiz/index.html

Java Ambientes de desenvolvimento Symantec Espresso: http://www.symantec.com/lit/dev/javaindex.html Borland Latte http://www.borland.com/Product/java/java.html Java Maker http://net.info.samsung.co.kr/~hcchoi/javamaker.html Silicon Graphics Cosmo http://www.sgi.com/Products/cosmo/

VRML Ferramentas de Autoria : Webspace Author - http://webspace.sgi.com Home Space Builder (PC) -http://www.us.paragraph.com/whatsnew/homespace.htm Instant Home World Fountain (PC)- http://www.caligari.com Portal -http://www.well.com/user/jack/ Ez3d-VR - http://www.radiance.com/~radiance Conversores : Keith Rule (conversão de diversos formatos para VRML) http://www.europa.com/~keithr (freeware) Interchange for Windows (conversos que suporta mais de 30 formatos de arquivos 3D, incluindo o VRML) sydesis@beta.inc.net

Tabela7. Ferramentas auxiliares

As ferramentas auxiliares na criação de CGI's são bastante úteis, permitindo que usuários sem conhecimento em programação possam inserir este recurso em suas páginas. No entanto estas ferramentas ainda são pouco genéricas, geralmente permitindo apenas a criação de formulários e CGI's para atender a um objetivo específico.

As ferramentas auxiliares na criação de applets Java ainda se restringem a ambientes de desenvolvimento, os quais facilitam o trabalho dos programadores, mas está longe de solucionar o problema das pessoas com pouco ou nenhum conhecimento em programação.

Quanto ao VRML, existem as ferramentas de autoria de documentos VRML, que são semelhantes às ferramentas de autoria de documentos HTML, no entanto ainda estão em suas versões preliminares e ainda devem melhorar muito. Os conversores permitem a criação de documentos VRML usando CAD ou softwares de modelagem 3D, no entanto, segundo [SCO 96], estes conversores tendem a gerar arquivos VRML grandes e ineficientes.

Recursos que podem ser implementados

Forms/CGI Permite a criação de formulários usados para a entrada de dados que são processados pelo programa CGI. Alguns exemplos do uso dos Forms e CGI's são: criação de avaliação on line (como descrito na seção 4.1.1) Exemplos: http://www.cs.rit.nodak.edu/exercise.html http://penta2.ufrgs.br/tp951/protocolos/ entrada de dados para simulações em Java criação de fichas de sugestões e críticas que podem ser posteriormente enviadas por correio eletrônico ao professor. O interessante é que como a mensagem é enviada através de um programa CGI, a identidade do autor real da mensagem permanece desconhecida.

Java Permite o desenvolvimento de páginas multimídia interativas, incluindo animações, gráficos, computação, simulações, aplicações distribuídas e comunicação. Tem a vantagem de ser executado diretamente no cliente WWW, diminuindo o tráfego na rede. Exemplos: Simulação da Transformação de Fourier (http://www.virtual-inn.co.uk/orbital/beta/fft/fft.html) Simulador de Balística (http://jersey.uoregon.edu/vlab/Cannon2/#Fire) Demonstração de uma Usina Nuclear (http://www.ida.liu.se/~her/npp/demo.html#instructions) Jogo de casamento de palavras em diferentes idiomas (http://java.sun.com/applets/applets/WordMatch/index.html) Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) (http://jersey.uoregon.edu/vlab/Voltage/) Representação Gráfica de Equações (http://www.geom.umn.edu/~worfolk/apps/Lorenz/) Chat Touring (http://www.cs.princeton.edu/~burchard/www/interactive/chat/ express.html)

Javascript Permite a validação da entrada de formulários, janelas de ajuda, aplicações interativas mais simples que as implementadas com a linguagem Java. Exemplos: http://jrc.livesoftware.com/ip/ http://jrc.livesoftware.com/frames/ http://jrc.livesoftware.com/cookies/ http://jrc.livesoftware.com/clock/ http://www.lisite.com/cgi-win/livesite.exe/modifypage http://www.netscape.com/comprod/products/navigator/version_2.0/script/ script_info/index.html http://206.13.98.97/loancalc/

VRML Permite a criação de mundo virtuais interativos e simulações. Exemplo: A Guide to VR World Demos http://www.graphcomp.com/vrml/pics.html#gallery

Tabela8. Recursos Possíveis

Custo da Ferramenta

A Microsoft também possui uma lista de produtos que podem ser adquiridos gratuitamente, e que podem ser encontradas em http://www.microsoft.com/msdownload/