Agrega: Repositorios de objetos de aprendizaje interoperables

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1 Agrega: Repositorios de objetos de aprendizaje interoperables Antonio Sarasa 1, Manuel Canabal 1, Juan Carlos Sacristán 1,Raquel Jimenez 1 1 Red.es, Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, Plaza Manuel Gómez Moreno. s/n, Madrid, España {JoseManuel.Canabal, Antonio.Sarasa, JuanCarlos.Sacristan, Raquel.Jimenez }@red.es Abstract. En el contexto digital impuesto en Internet, y potenciado con las ideas de la Web 2.0, la posibilidad de intercambiar información o servicios entre sitios localizados en Internet, se ha convertido en una necesidad. Agrega es una federación de repositorios de material educativo digital, con nodos distribuidos en cada una de las comunidades autónomas de España. Conforme a las necesidades de interoperabilidad antes mencionadas, el diseño de los nodos y de la federación se ha realizado de forma que se dispongan de herramientas que permitan ser interoperables. En este artículo se describe el concepto de interoperabilidad usado en Agrega, así como los servicios que se han implementado para conseguirlo. Keywords: Interoperabilidad, Repositorio digital, Objeto aprendizaje, IMS DRI 1 Introducción Red.es es una Entidad Pública Empresarial[5] adscrita al Ministerio de Industria, Turismo y Comercio a través de la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones y para la Sociedad de la Información que tiene, con carácter general, legalmente encomendadas una serie de funciones con el objeto de contribuir al fomento y desarrollo de la sociedad de la información en España. En el ámbito de la Educación se están desarrollando una serie de actuaciones que tienen como finalidad: a)definir una referencia estándar de catalogación, empaquetado y publicación de contenidos educativos digitales, b) Generar un núcleo de objetos digitales educativos, partiendo en algunos casos de contenidos ya existentes, que sirva para promover el entorno tecnológico creado, y c) Crear un entorno tecnológico donde residan los contenidos que sigan el estándar antes mencionado, de forma que sean accesibles para la comunidad educativa bajo distintos modelos de utilización. Para cubrir este último objetivo se ha implementado una federación de repositorios digitales con nodos instalados en cada una de las comunidades autónomas de España denominado Agrega[2,13]. Cada nodo permite almacenar objetos digitales SCORM 2004[14] etiquetados con metadatos LOM-ES (perfil de aplicación de la especificación de metadatos LOM[8]). Estos nodos permiten realizar diferentes operaciones a los usuarios en función de perfil que tengan definido tales como búsqueda, visualización o creación de nuevo material.

2 Por otro lado, al tratarse de una federación que usa Internet como medio de comunicación, en el diseño de los nodos se ha tenido en cuenta el contexto digital actual en Internet. Este contexto, muy influido por las ideas emergentes de la web 2.0, se impone la necesidad de ofrecer una interface externa interoperable que facilite que otros sitios web o instituciones la posibilidad de interaccionar compartiendo servicios o contenidos. En este artículo se describen las diferentes herramientas, protocolos y servicios que se han implementado en Agrega para conseguir ser interoperables. En la primera sección se describe el concepto de interoperabilidad usado en Agrega, a continuación se describe la interface de interoperabilidad basada en Servicios Web implementada en cada nodo, y se finaliza describiendo las herramientas Web 2.0 que ofrecen otro medio nuevo de interoperabilidad. El artículo finaliza exponiendo un conjunto de implementaciones futuras que se van a realizar para dotar a Agrega de nuevos medios de apertura al exterior. 2 Interoperabilidad. La wikipedia define interoperabilidad como: la condición mediante la cual sistemas heterogéneos pueden intercambiar procesos o datos. En el contexto de Internet, y concretamente en Agrega, el requisito de la interoperabilidad surge fundamentalmente debido a la necesidad de poder incorporar en la federación de repositorios propia, a otras federaciones de repositorios que existen en el mundo, y viceversa. Por otro lado un repositorio digital es una componente de construcción dentro de los sistemas complejos de educación online que se han desarrollado, de forma que otro requisito es la fácil integración con otras herramientas u entornos, con la finalidad de crear entornos de educación online complejos. En este sentido se tiene el siguiente conjunto de objetivos [7,12]: - Posibilidad de que otras entidades se puedan federar con Agrega, de forma que se comparta el material digital de ambas entidades. - Posibilidad de que otras entidades puedan incorporar en su funcionalidad algunos de los servicios implementados en los nodos, como si de servicios propios se tratara, y viceversa, usando el concepto de mashup (Aplicación web híbrida que usa contenido de otras aplicaciones Web para crear un nuevo contenido completo, consumiendo servicios directamente siempre a través de protocolo http). - Posibilidad de incorporar a los repositorios, material educativo digital recuperado de la red, de una forma sencilla. - Posibilidad de integración de Agrega con otras herramientas o sistemas de orden superior tales como LMS (Learning Management Systems) o bien portales educativos o de otra temática. - Posibilidad de extender Agrega para que gestione material otros formatos distintos a SCORM Para cumplir con cada uno de estos objetivos se han implementado en Agrega los protocolos y herramientas que se describen en las siguientes secciones.

3 3 La interface de interoperabilidad de Agrega. Servicios Web. 3.1 Arquitectura de un nodo Agrega Cada nodo se ha implementado sobre la plataforma tecnológica de Java (J2EE) y tiene una Arquitectura Orientada a Servicios (SOA)[11] donde el papel del proveedor de servicios lo interpretará el Nodo de Objetos Educativos Digitales y el papel consumidor lo interpretaran las Aplicaciones Clientes, según el esquema siguiente: Figura 1.Estructura de un nodo Agrega El Nodo de Objetos Digitales Educativos alberga un repositorio de contenidos que almacena contenidos empaquetados conforme a una extensión del esquema SCORM 2004 que permite referencias a recursos externos y con catalogación basada el perfil de aplicación LOM-ES. Además dispone de un conjunto de componentes funcionales de base: autenticación, autorización, etc, y publica un conjunto de servicios Web, en lo que se denomina Interfaz de Interoperabilidad, para facilitar la integración con otros sistemas. También incorpora un portal de administración que integra todas las herramientas de gestión. La arquitectura funcional del nodo está inspirada en el estándar IMS Digital Repository Interoperability (IMS DRI)[9]. Las búsquedas de contenidos se realizan con un sistema federal basado en la especificación Simple Query Interface (SQI)[15], que al estar promovido por la Comisión Europea, facilita la integración con otras redes europeas de repositorios educativos. 3.2 El estandar IMS DRI IMS DRI es una especificación de normas y recomendaciones, que facilita un esquema funcional de la arquitectura del sistema y un modelo de referencia completo para la interoperabilidad de repositorios. El esquema de funcionamiento se puede ver en la siguiente figura:

4 Figura 2.Esquema de funcionamiento de IMS DRI En este esquema se puede observar que la gestión del repositorio se basa en un conjunto de funciones, que la especificación agrupa en pares de funciones, las cuales se describen en la tabla siguiente: Pares de funciones Funciónalidad Search / Expose (Buscar / Exponer). Submit / Store (Enviar / Almacenar). Alert / Expose (Alertar / Exponer). Gather / Expose (Colectar/ Exponer). El usuario especifica los atributos que servirán para discriminar sobre los metadatos de los objetos de aprendizaje. La respuesta es un conjunto de metadatos. Esta funcionalidad hace referencia a la forma de almacenar un objeto en un almacén y la forma que tomará una vez almacenado para hacer posible su recuperación. El lugar desde el cual se coge el objeto para su almacenamiento puede ser otro repositorio, un sistema enseñanza, el disco duro del desarrollador, o cualquier punto de la red. La especificación contempla esta funcionalidad cómo un posible componente de un repositorio digital o un servicio intermedio encargado de mandar correos electrónicos. Corresponde a la activación periódica del mecanismo de búsqueda. Esta funcionalidad proporciona la forma de escribir los meta datos que van a servir para las búsquedas, la forma de agruparlos para facilitar los sondeos futuros y la manera en que se tienen que agregar para formar nuevos repositorios (estos almacenes estarán disponibles para las funciones de búsqueda y alerta). Esta funcionalidad interactúa con el repositorio de dos maneras diferentes. La primera

5 Pares de funciones Funciónalidad consiste en solicitar meta datos del repositorio (pull), mientras que en la segunda ofrece al almacén meta datos para que sean almacenados (push). Request / Deliver (Solicitar / Entregar). La función Request es la petición de acceso a un recurso que realiza un usuario del sistema una vez lo ha localizado gracias a los meta datos que lleva asociados. Deliver se refiere a la respuesta que le da el repositorio, que le otorga o le niega el acceso al recurso. En Agrega se ha implementado la especificación IMS DRI a través de un servicio denominado DRI, cuya definición arquitectónica es la siguiente: Figura 3.Arquitectura de la implementación de IMS DRI En esta imagen se pueden distinguir los servicios internos utilizados por el subsistema DRI, así como los tres servicios de la especificación, que pone a disposición del exterior. En este sentido para que un nodo sea interoperable y cumpla el protocolo DRI debe al menos de permitir almacenar objetos en él, buscarlos y obtener un objeto. Para almacenar objetos se ha definido el método presentar_almacenar y para recuperarlos el método solicitar_entregar, cuya descripción funcional se puede ver en las tablas: Method name presentaralmacenar Return type Void Parameters Name Type sessionid String pif DataHandler Fault NO_SUCH_SESSION METHOD_FAILURE Method name presentaralmacenar Return type DataHandler

6 Parameters Name Type Fault sessionid mec String String NO_SUCH_SESSION METHOD_FAILURE La búsqueda y obtención de objetos se realiza a través de SQI. El servicio SQI expone todos los métodos necesarios para realizar desde el exterior cualquier tipo de consulta sobre la plataforma, y para interoperar con otros repositorios digitales. Para ello dispone de una serie de métodos definidos: Método Significado Query Parameter Configuration setquerylanguage Establece el formato en el que realizar la query al nodo. setresultsformat Este método permite definir el formato de resultados que se desea setmaxqueryresults Define el número máximo de resultados que una query puede devolver. setmaxduration Este método establece un tiempo de time-out, sólo en caso que se desee operar de forma asíncrona. Synchronous Query Interface setresultssetsize Define el máximo número de resultados que pueden devolverse en un conjunto simple de resultados. synchronousquery gettotalresultscount asynchronousquery setsourcelocation Emplaza una consulta en el target. Número total de resultados existentes de la última query realizada Asynchronous Query Interface Este método permite a la fuente enviar una query al target, mientras los resultados son retornados en un método asíncrono. Este método debe ser llamado antes de enviar una query en modo asíncrono. queryresultslistener Este método inicializa el target, enviando los resultados a la fuente Cuando se realiza una query desde un origen ya sea de forma síncrona o asíncrona el nodo destino debe devolver un conjunto de registros. La Query debe realizarse en un lenguaje previamente especificado mediante el método setquerylanguage. Los resultados deben devolverse en un formato que responda a un esquema previamente conocido establecido mediante el método setreultsformat. En caso de errores se

7 devolverá una excepción. En Agrega los lenguajes permitidos son: VSQI y LQS, y el formato de vuelta debe responder al esquema que da forma al LOM-ES. 3.3 Servicios Web Con el fin de facilitar la interoperabilidad, y que otros repositorios o sistemas puedan integrarse con Agrega, todos los servicios del subsistema DRI, se han publicado al exterior en forma de servicios web. Un servicio web[3] es un mecanismo basado en el uso de protocolos abiertos que facilita el que una entidad ofrezca servicios como procedimientos remotos y que los usuarios soliciten esos servicios llamando a estos procedimientos a través de la Web. El ciclo de vida es el que se muestra en la imagen: Figura 4.Esquema refuncionamiento de los Servicios Web Existe una aplicación cliente que solicita un servicio al servicio web, que ofrece sus servicios a través de Internet. En este proceso intervienen dos tecnologías fundamentalmente. Por una parte el protocolo SOAP (Protocolo Simple de Acceso a Objetos). Es un protocolo basado en XML, que permite la interacción entre varios dispositivos y que tiene la capacidad de transmitir información compleja a través de HTTP, SMTP, etc. En SOAP se especifica el formato de los mensajes, los cuales se componen de un envelope (sobre), cuya estructura está formada por un header (cabecera) y un body (cuerpo). Por otro lado está el WSDL (Lenguaje de Descripción de Servicios Web), que permite establecer una especie de contrato entre el proveedor y el que solicita un servicio. En el contrato se establece un acuerdo en lo que se refiere a los detalles de transporte de mensajes y su contenido, a través de un documento procesable cuya sintaxis y mecanismos de intercambio de mensajes especifica WSDL. En grandes aplicaciones se pueden definir servicios web en base a la composición de servicios web individuales. En Agrega cualquiera que quiera comunicarse con un nodo puede realizarlo utilizando los servicios Web que se han creado a partir de los métodos ofrecidos por el subsistema DRI. Los servicios Web son fácilmente accesibles ya que todos los módulos / subsistemas existentes en la plataforma los publican en la misma URL:

8 Figura 5.Captura de un Servicio Web publicado donde Nombre_Subsistema, es el nombre del modulo que se desea utilizar. En esta URL se listan todos los servicios disponibles y cuales son los métodos disponibles para cada servicio. Los web services disponibles, actualmente son: Protocolo DRI : Búsqueda federada: No obstante, los servicios Web de cualquier subsistema que se encuentre en un nodo podría hacerse disponible siempre que se solicite. 4 Otros medios de interoperabilidad: Herramientas de la Web 2.0. Otra gama de protocolos y herramientas implementados en Agrega que buscan la interoperabilidad están basados en la denominada Web 2.0[10]. La idea básica consiste en compartir contenidos, servicios o experiencias. En el caso concreto de la interoperabilidad, se ha implementado: - El protocolo OAI-PMH (Open Archives Iniciative Protocol for Metadata Harvesting)[16]. Facilita la publicidad de recursos digitales etiquetados que se encuentran disponibles en repositorios digitales. En este protocolo hay dos tipos de frameworks: por una parte están los sistemas que implementan la framework de exposición de metadatos y por otra los sistemas que implementan la framework de recolección de metadatos. Un requisito para que poder recolectar los metadatos, es que estén descritos usando Dublin Core. El protocolo de comunicación utilizado es http. La ventaja que ofrece disponer de este protocolo es la posibilidad de que los recursos de un repositorio dado(repositorio harvesteado) puedan formar parte de los resultados de búsquedas realizadas desde otros repositorios(repositorios que hacen harvesting), o desde buscadores como Google. En particular en Agrega se cubre el

9 framework de exposición de metadatos implementando los métodos: GetRecord, Identify,ListIdentifiers, ListMetadataFormats, ListRecords y ListSets. En este sentido el sistema devuelve una lista de metadatos en formato Dublin Core[4], tras haber realizado la transformación desde LOM-ES (sólo devuelve los contenidos digitales públicos y que hayan cambiado desde la última vez que se solicitaron) - Gestión de RSS (Really Simple Syndication)[1]. Es un formato de datos que permite redifundir contenidos actualizado a los suscriptores de un sitio web sin necesidad de un navegador(se usan lectores de feeds o fuentes web). La ventaja que ofrece es que permite compartir información en formato xml, y usarla como fuente en otras aplicaciones o sitios web. Por otro lado los lectores o agregadores de fuentes RSS, facilitan recopilar de un único lugar información de diferentes sitios webs, que de lo contrario habría que ir visitando de uno en uno. En Agrega se generan un RSS único con los feeds publicados en el portal y con las últimas noticias publicadas, y al que pueden suscribirse los usuarios para mantenerse actualizados de los cambios que se producen en un nodo en cuanto a noticias, o feeds que se publican en el portal. Así se publican como feeds, algunas de las estadísticas internas que se obtienen de un nodo como objetos más visitados o valorados, objetos más descargados,etc. - Gestión de Folksonomías[6]. Se trata de una indexacion colaborativa por medio de etiquetas que no responden a especificaciones estándar. Los usuarios usan sus propias etiquetas para describir los recursos, y las comparten con el resto de usuarios. De esta forma se generan las denominadas nubes de tags que representan de una forma visual aquellas etiquetas que más se han usado para describir un recurso, y mediante las cuales se puede acceder a todos aquellos recursos que llevan asociadas dichas etiquetas. En Agrega, se da soporte en forma de enlaces a los sitios principales que ofrecen la posibilidad de realizar este tipo de etiquetado: del.icio.us, Flickr o Tecnorati. Y por otra parte se ofrece la posibilidad de generar nubes de tags con las palabras claves del LOM-ES, de manera que salgan las palabras más catalogadas, donde el tamaño de visualización esta directamente relacionado con el número de veces que se ha catalogado con esa etiqueta. 5 Conclusiones En Agrega se han implementado dos tipos de herramientas que tratan de facilitar la interoperabilidad con otros sistemas. Por una parte protocolos clásicos de interoperabilidad estándar, que cualquier repositorio digital debe tener implementados como es el caso de IMS DRI, y nuevos protocolos no tan difundidos como los primeros pero que ofrecen una nueva forma de compartir información e interoperar. Las ventajas de esta doble perspectivas son la posibilidad de interaccionar con una mayor diversidad de sistemas, sistemas más antiguos o clásicos y sistemas más modernos de última generación. Las principales dificultades que se han encontrado son la falta de repositorios digitales activos que implementen estos protocolos, dado que muchos de estos repositorios son proyectos académicos sin mantenimiento y con un número bastante reducido de recursos. Como línea futura se contempla la evolución de Agrega hacia un repositorio neutro que admita otros formatos de

10 recursos digitales así como otros protocolos de interoperabilidad que faciliten la interacción con los repositorios que disponen las bibliotecas digitales. Agradecimientos. Agrega es un proyecto desarrollado y financiado en el marco del Plan Avanza mediante el Programa Internet en el Aula, a través de un convenio de colaboración entre la entidad pública empresarial red.es, el Ministerio de Industria, Turismo, y Comercio, el Ministerio de Educación y las Comunidades Autónomas. Referencias 1. Ben Hammersley. Content Syndication With RSS. O'Reilly & Associates, Canabal M, Sarasa A, Agrega- Plataforma de Objetos Digitales Educativos,Spedece 2007, Bilbao. Available: 3. Curbera F. et al., Unraveling the Web Services: An Introduction to SOAP, WSDL, and UDDI IEEE Internet Computing, vol. 6, no. 2, Mar./Apr Dublin Core Metadata Initiative 5. Entidad Publica Empresarial red.es: 6. Hammond, T., Hannay, T., Lund, B., and Scott, J., Social Bookmarking Tools (I): A General Review, D-Lib Magazine 11(4), April Hatala M., Richards G., Eap T., and Willms J., The Interoperability of Learning Object Repositories and Services: Standards, Implementations and Lessons Learned, in Proceedings of the 13th World Wide Web Conference. New York City, USA, IEEE Learning Technology Standards Committee, IEEE LOM working draft 6.1, 9. IMS DRI: O'Reilly, T. (2005a). What Is Web 2.0: Design Patterns and Business Models for the Next Generation of Software. Retrieved May. 2, 2006, from 20.html. 11. Papazoglou M.P. and van den Heuvel W-J., "Service-Oriented Architectures: Approaches, Technologies and Research Issues, VLDB J., vol. 16, no. 3, 2007, pp Payette S., Blanchi C., Lagoze C. and Overly E. "Interoperability for Digital Objects and Repositories", D-Lib Magazine, May Available at Proyecto Agrega: SCORM. Sharable Content Object Reference Model: Simon B., Massart D., van Assche F., Ternier S., Duval E., Brantner S., Olmedilla D.A Simple Query Interface for Interoperable Learning Repositories. Workshop on Interoperability of Web-Based Educational Systems in conjunction with 14th International World Wide Web Conference (WWW'05). May, 2005, Chiba,Japan 16. Van de Sompel, H., Nelson, M.L., Lagoze, C., and Warner, S., Resource Harvesting within the OAI-PMH Framework, D-Lib Magazine, December 2004, 10(12):