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Análise da Contribuição da Realidade Virtual para a Educação através do Sistema ConstruiRV Ana Paula Piovesan Melchiori Peruzza 1,2 , Marcelo Knörich Zuffo 1 1 Laboratório de Sistemas Integráveis – Depto de Engenharia de Sistemas Eletrônicos Escola Politécnica – Universidade de São Paulo – Av. Prof. Luciano Gualberto, 158 – Trav. 3 – CEP 05508-900 – São Paulo – SP – Brasil. 2 Centro Universitário Eurípides de Marília (UNIVEM) Fundação de Ensino “Eurípides S. da Rocha” Av. Hygino Muzzi Filho, 529 – CEP 17525-901 – Marília – SP – Brasil. {anapaula,mkzuffo}@lsi.usp.br, [email protected] Resumo. Este artigo apresenta uma análise da utilização do ConstruiRV como complemento à aula tradicional, enfatizando a melhora do aprendizado. O Sistema Educacional ConstruiRV é caracterizado por um Sistema de Realidade Virtual Distribuído desenvolvido para a área Educacional. É baseado no modelo construtivista e está estruturado de maneira Modular, onde se torna possível inserir novos Módulos Educacionais a qualquer momento. O ConstruiRV permite inserir características imersivas, além de representar o usuário por avatares humanóides. Permite também cooperar no aprendizado de outros usuários da rede, mesmo estando distantes fisicamente. Para a melhora da interação inserem-se humanos virtuais, para suprir a ausência de usuários nas salas onde existem poucos usuários em busca do conhecimento. 1. Introdução Atualmente vemos uma tendência em se usar de forma intensiva novas tecnologias para propiciar melhores condições para aquisição e construção do conhecimento. Isto está possibilitando uma expansão incrível na utilização de tecnologias como a Realidade Virtual. A Realidade Virtual tem o potencial de modificar a forma como as pessoas aprendem, através da exploração de ambientes, processos ou objetos. Esta exploração não é feita em livros, fotos ou filmes, mas sim através da manipulação e análise virtual do próprio alvo de estudo. A Realidade Virtual aplicada ao ensino vem sendo encarada como um fator de mudança e que traz inúmeros desafios aos pesquisadores. Os Sistemas de Realidade Virtual vem apresentando uma aceitabilidade alta por parte dos educadores e vem se difundindo de forma muito rápida na educação. As Experiências com Realidade Virtual aplicada a área Educacional vêm propiciando ampliar os horizontes da forma de ensinar, modificando a tradicional “sala de aula” e propiciando novas formas de aprendizado, trazendo benefícios a todos.

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Análise da Contribuição da Realidade Virtual para a Educação através do Sistema ConstruiRV

Ana Paula Piovesan Melchiori Peruzza1,2, Marcelo Knörich Zuffo1

1Laboratório de Sistemas Integráveis – Depto de Engenharia de Sistemas Eletrônicos Escola Politécnica – Universidade de São Paulo – Av. Prof. Luciano Gualberto, 158 –

Trav. 3 – CEP 05508-900 – São Paulo – SP – Brasil.

2 Centro Universitário Eurípides de Marília (UNIVEM) Fundação de Ensino “Eurípides S. da Rocha”

Av. Hygino Muzzi Filho, 529 – CEP 17525-901 – Marília – SP – Brasil. {anapaula,mkzuffo}@lsi.usp.br, [email protected]

Resumo. Este artigo apresenta uma análise da utilização do ConstruiRV como complemento à aula tradicional, enfatizando a melhora do aprendizado. O Sistema Educacional ConstruiRV é caracterizado por um Sistema de Realidade Virtual Distribuído desenvolvido para a área Educacional. É baseado no modelo construtivista e está estruturado de maneira Modular, onde se torna possível inserir novos Módulos Educacionais a qualquer momento. O ConstruiRV permite inserir características imersivas, além de representar o usuário por avatares humanóides. Permite também cooperar no aprendizado de outros usuários da rede, mesmo estando distantes fisicamente. Para a melhora da interação inserem-se humanos virtuais, para suprir a ausência de usuários nas salas onde existem poucos usuários em busca do conhecimento.

1. Introdução Atualmente vemos uma tendência em se usar de forma intensiva novas tecnologias para propiciar melhores condições para aquisição e construção do conhecimento. Isto está possibilitando uma expansão incrível na utilização de tecnologias como a Realidade Virtual.

A Realidade Virtual tem o potencial de modificar a forma como as pessoas aprendem, através da exploração de ambientes, processos ou objetos. Esta exploração não é feita em livros, fotos ou filmes, mas sim através da manipulação e análise virtual do próprio alvo de estudo.

A Realidade Virtual aplicada ao ensino vem sendo encarada como um fator de mudança e que traz inúmeros desafios aos pesquisadores. Os Sistemas de Realidade Virtual vem apresentando uma aceitabilidade alta por parte dos educadores e vem se difundindo de forma muito rápida na educação. As Experiências com Realidade Virtual aplicada a área Educacional vêm propiciando ampliar os horizontes da forma de ensinar, modificando a tradicional “sala de aula” e propiciando novas formas de aprendizado, trazendo benefícios a todos.

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Aliando a Realidade Virtual e a Educação à Distância, conseguimos diminuir a heterogeneidade do ensino no nosso país. A “Educação à Distância é uma área que vem crescendo nos últimos anos, modificando a relação de aprendizado do modelo de escola comum, centralizado, para um modelo mais descentralizado e flexível. Assim se torna possível levar a escola, ao aluno; ao invés do aluno à escola”. (Pinho, 1996).

O uso destas novas tecnologias está possibilitando às instituições de ensino melhorar a qualidade do ensino atual e possibilitar que estas novas formas de ensino estejam disponíveis a comunidades onde a qualidade do ensino é precária.

O ConstruiRV é um sistema baseado nestas novas tecnologias e que ainda tem a pretensão de aprimorar as formas de interação destes sistemas educacionais, humanizando o ambiente. Na maior parte dos ambientes Educacionais existentes, os usuários não possuem uma representação realista dentro dos mesmos, ele apenas interage como mero espectador, não vivendo as experiências que estão sendo transmitidas. É aqui que a nossa pesquisa se insere, criando esta representação dentro do sistema educacional, tornando-o mais realista.

O projeto e implementação de um sistema como este, não é algo trivial. Nos vemos cercados de problemáticas que vão desde aspectos educacional, sociais, chegando até a restrições tecnológicas. Algumas características são abordadas e outras deverão ser repensadas neste projeto. Temos o objetivo de disponibilizar um Sistema Educacional que seja robusto, prático, econômico e forte, com grande potencial de reusabilidade, generalidade, adaptabilidade e escalabilidade.

2. Considerações sobre Realidade Virtual na Educação A Realidade Virtual, sem sombra de dúvidas, está propiciando diversas mudanças no processo educacional. Como um ambiente de apoio à construção do conhecimento, os ambientes virtuais disponibilizam aos educadores, a oportunidade de possibilitar aos alunos o aprendizado por experimentação, pois o aluno poderá se movimentar, ouvir, ver e manipular objetos, como se tivesse no mundo real.

Como já foi dito, a Realidade Virtual é um fator de mudança e que vai exigir uma mudança significativa no papel dos educadores, exigindo novas competências. A princípio este pode ser um fator de resistência a utilização das novas tecnologias. Caberá às instituições de ensino propiciar a reciclagem destes educadores, para que os mesmos se adaptem aos novos tempos.

Outro fator importante será motivar os educadores a recorrer ao uso destas novas tecnologias. Acredito que isso será possível à medida que as pesquisas comprovem que esta é uma alternativa viável e que contribui para a melhoria do aprendizado.

3. Trabalhos relacionados Embora o ConstruiRV seja multidisciplinar, escolhemos a área de Física para implementar os experimentos para testes, pois é uma das áreas do conhecimento que mais se presta ao aprendizado por experimentação e observação de fenômenos.

Um dos projetos mais importantes nesta área é desenvolvido pelos pesquisadores Chris Dede e R. Bowen Loftin da Universidade de Houston, em parceria com o John Space Center da NASA e com a Universidade George Mason. Este projeto

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chama-se VETL - Virtual Environment Technology Laboratory e está subdividido em vários subprojetos.

Um destes subprojetos é o ScienceSpace, que trata-se de uma espécie de "Laboratório Virtual de Física", no qual a idéia é testar se a Realidade Virtual realmente pode ser usada no ensino de física. Segundo Loftin, coordenador do projeto, "…não basta acreditarmos que Realidade Virtual pode ser útil, é preciso provar, e isto só será possível após inúmeros testes e uma rigorosa comparação entre os benefícios da Realidade Virtual em relação a outros métodos tradicionais". A avaliação do projeto está sendo realizada pelo Departamento de Psicologia da Universidade George Mason.

Existe também uma experiência pequena aplicada no ensino de física e que foi desenvolvida aqui no Brasil. É o Projeto Templo do Saber (Pompeu 1999), que defende uma proposta de apoio ao ensino de Resistência dos Materiais via internet. Inclui uma aula sobre esforços simples, passeio por mundo virtual e uma galeria de artes virtual 3D. Desenvolvido em linguagens VRML e HTML.

4. Arquitetura do ConstruiRV O Sistema Educacional ConstruiRV é baseada no modelo Construtivista, possibilitando que os alunos aprendam os conceitos da disciplina através de experiências virtuais vividas no ambiente desenvolvido, tornando o aprendizado muito mais duradouro. Além disso, ela foi desenvolvida para a internet e permite a cooperação de outros usuários da rede, para a construção do conhecimento, possibilitando uma melhora no aprendizado, através de troca de experiência de culturas diferentes.

Com estes objetivos traçados, verificamos que precisávamos criar módulos que serão elementos de um novo tipo de instrução e para isso precisávamos de nos basear no paradigma de orientação a objetos para que fosse viável o desenvolvimento deste sistema.

Dividimos o Sistema Educacional em salas, onde cada sala representa um experimento sendo desenvolvido, como pode ser constatado no diagrama apresentado na Figura 1. Esta estruturação abre espaço para que o projeto abranja aspectos multidisciplinares, pois podemos ter experimentos desde a pré-escola até a faculdade, criando as Ferramentas Didáticas, que podem ser utilizadas com todo o controle que o ConstruiRV disponibiliza ou isoladamente por um professor em sala de aula.

Sala 01

Mecânica

Sala01

Sala02

Sala03

Sala04

Dinâmica

Sala01

Sala02

Eletromagnetismo

Módulo de Física

Sala01

Sala02

Assunto 1

Sala01

Sala02

Sala03

Sala04

Assunto 2

Módulo

Sistema Educacional

Figura 1. Estrutura do ConstruiRV

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O ConstruiRV foi desenvolvido através de um Sistema de Realidade Virtual Distribuído baseado na arquitetura do modelo distribuído, sendo que o núcleo principal do sistema está concentrado em um Servidor do Sistema.

Este sistema utiliza a internet para fazer a comunicação dos clientes com o servidor, possibilitando a transmissão de pacotes através de Corba, sockets ou RMI com Java. No servidor está todo o controle do Ambiente Virtual Compartilhado, sendo que partes do ambiente são copiadas para o Cliente, dependendo do módulo do sistema em que este cliente está navegando.

Os Clientes poderão fornecer novos módulos ao sistema educacional. Estes novos módulos serão controlados pelo servidor, mas estarão fisicamente distribuídos na rede. A estrutura deste sistema está dividida em pequenos mundos virtuais, responsáveis por um ambiente de ensino específico. Esta subdivisão visa uma melhor escalabilidade do sistema.

Assim, Professores e projetistas de conteúdo podem construir pequenos componentes, que podem ser utilizados diversas vezes e em contextos de aprendizagem heterogêneos. Estes componentes estão distribuídos pela Internet e intranets e podem ser disponibilizados simultaneamente para um numero considerável de pessoas, restringindo-se somente pelas limitações de comunicação de rede e de linguagem. Esta estruturação permite o trabalho cooperativo, trazendo benefícios a todos.

O acesso ao sistema é feito através de uma página HTML (Figura 2), onde se torna possível selecionar qual Sala de Aquisição do Conhecimento você deseja participar.

Figura 2. Página de acesso ao ConstruiRV

A partir desta escolha, o sistema localiza a aplicação educacional desejada, através de um cadastro em um Banco de Dados desenvolvido em PHP. Após a localização da aplicação educacional, o sistema transfere o controle para a máquina responsável por esta aplicação. Assim o usuário passa a se comunicar diretamente com a aplicação Educacional, não sobrecarregando o servidor. Todo o desempenho do aluno é armazenado em um Banco de Dados na máquina responsável pela aplicação educacional. Quando o usuário sai da aplicação, este Banco de Dados do usuário é

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transferido para o servidor e será utilizado no módulo de Análise da Evolução do Aprendizado do Usuário.

Toda Aplicação Educacional está dividida nos módulos de Periféricos não Convencionais, Seleção, Interface 3D (Sala de Aula Virtual), Comportamento dos Humanos Virtuais e Coleta de Dados, como pode ser observado no diagrama da Figura 3

Figura 3. Módulos da Aplicação Educacional

A inserção do usuário no Ambiente Virtual dispara os seguintes processos: levantamento das características dos recursos (hardware) que o usuário tem disponível para navegação neste ambiente; escolha da representação do usuário por um avatar humano; povoamento do Ambiente Virtual através da inserção de Humanos Virtuais. Também se tem a definição das regras de comunicação, interoperabilidade e cooperatividade dos usuários. Além disto, são estabelecidas as interações possíveis e são analisadas as modificações provocadas pelos usuários no mundo virtual.

5. Implementação Fatores de validação do projeto como desempenho, portabilidade e alta demanda de recursos avançados destacaram a necessidade de um ambiente de desenvolvimento padrão e maduro, direcionando o desenvolvimento para Java 3D, uma biblioteca gráfica (Application Programming Interface - API) basicamente orientada a grafos (grafos de cena) que dispõe de ferramentas e técnicas características de Java (“Write once, run anywhere”).

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5.1. Características de Distribuição do Sistema

O ConstruiRV é um Sistema Distribuído de Realidade Virtual para a Educação, então ele necessita de um módulo para controle deste sistema distribuído. Neste sistema educacional disponibilizamos as comunicações de pacotes através de Corba, RMI e Sockets.

Com a evolução do sistema pretendemos obter informações que permitam estabelecer qual dos pacotes é mais adequado à aplicação educacional. Acreditamos que a plataforma CORBA seja a mais adequada, visto que apresenta características de orientação a objetos, que parece ser a abordagem mais apropriada ao desenvolvimento da tecnologia para suportar os Sistemas Educacionais Distribuídos, pois oferece boas soluções para problemas originados pela heterogeneidade, gerenciamento de configuração, monitoramento, etc, os quais tornam-se críticos numa distribuição em larga escala devido a complexidade das aplicações.

5.2. Formas de Interação no ConstruiRV

Quando falamos de interação em um ambiente virtual, tocamos em um ponto crucial de qualquer aplicação, ou seja, uma interação ineficiente pode ser decisiva no insucesso de uma aplicação virtual.

Para o ConstruiRV, disponibilizamos duas formas de interações: a não-imersiva e a imersiva. Para a forma não imersiva, os usuários interagem com o sistema educacional através da tela do computador (Figura 4). Neste tipo de interação, a tridimensionalidade está presente, mas o grau de envolvimento do aluno fica prejudicado por influências do mundo real.

Figura 4. Crianças interagindo em Sistema Não-Imersivo

Já para a forma imersiva proporcionamos a fusão do espaço virtual e do físico. Assim, através da utilização de periféricos não-convencionais específicos, tornam-se possíveis novas formas de interações, que contribuirão para o aumento do aprendizado. Para tanto, utilizamos a CAVERNA Digital (ZUFFO, 2001) como parte integrante do Sistema Distribuído considerado, criando um ambiente realístico para aplicações na área educacional (Figura 5). O uso da Caverna vem propiciar a imersão necessária à visualização de alguns efeitos Físicos invisíveis a olho nu, podendo interagir com os usuários remotos, propiciando um melhor aprendizado.

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Figura 5. Crianças interagindo em Sistema Imersivo

5.3. Usuários e suas representações

Ainda na tentativa de melhorar o realismo a aplicação educacional, o usuário possui uma representação humanizada dentro sistema. Assim, podemos ter três tipos de usuários dentro de uma Sala Virtual: os alunos, os professores e os Humanos Virtuais. Para cada tipo de usuário será disponibilizando interações específicas, logo os usuários terão “poderes” diferentes dentro do ambiente escolhido.

Todo o usuário do sistema tem uma representação através de um avatar, que pode se movimentar no Ambiente Virtual controlado pelo usuário. Além desta movimentação, o avatar possui movimentações que não dependem da manipulação do usuário. Essas movimentações são conhecidas como ruídos e caracterizam-se por movimentações repetitivas geralmente desferidas independentemente de qualquer influência externa sofrida pelo humano virtual.

No ConstruiRV os ruídos são compreendido por atos humanos predefinidos independentemente da vontade do usuário. Alguns dos ruídos implementados foram: piscar os olhos, leve movimentação da cabeça (Figura 6), respiração, e movimentação suave dos braços. Este módulo necessita de um controle responsável por proporcionar a aleatoriedade destas movimentações para que a qualidade realismo não prejudique o envolvimento do usuário.

Figura 6. Avatar apresentando o Ruído de Balançar a Cabeça independente da

vontade do usuário

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5.4. Povoando o Ambiente Virtual

Ainda visando a melhora da interface com o usuário, analisamos aspectos psicológicos do aprender e podemos verificar que o grau de estímulo do usuário em explorar o ambiente virtual aumenta quando o mesmo não está solitário neste ambiente. Então temos um módulo do sistema responsável pelo povoamento do ambiente virtual, caso o número de usuários neste ambiente seja inferior a valor mínimo pré-estabelecido.

Para que o usuário se sinta familiarizado com o Ambiente de Realidade Virtual, adiciono a dimensão social à comunicação Homem-Máquina, e assim o ambiente pode se tornar mais atrativo ao usuário humano. Então os humanos virtuais apresentarão um comportamento adequado à sociedade em que se inserem.

Para tanto, utilizo conceitos de redes neurais para implementar as técnicas de comunicação. Estas técnicas foram implementadas de forma rudimentar, mas existe a possibilidade de aplicar técnicas mais elaboradas e que vão permitir ao usuário a sensação de realismo desejada no sistema.

No ConstruiRV o ambiente virtual é povoado através de humanos virtuais, que além de possuir as características que o avatar possui, ainda interage com o sistema de acordo com estímulos gerados pelos usuários. Assim os humanos virtuais possuem ações deferidas através de três critérios: ação sem interação, ação com interação e reação.

Na ação sem interação, desencadeamos movimentações individuais do humano virtual no ambiente, sem que haja qualquer interação com uma segunda representação gráfica do sistema. Assim, permitimos ao humano virtual as ações de caminhar (Figura 7), correr, sentar e pular. Já na ação com interação, são desencadeadas movimentações do humano virtual estimuladas pelo inter-relacionamento entre humano virtual e avatar ou entre humanos virtuais. No ConstruiRV permitimos as seguintes interações: aperto de mão e cumprimento (Figura 7). Estas ações necessitam de respostas de outros usuários ou humanos virtuais, que serão desferidas através das reações. As reações são atitudes desenvolvidas pelo humano virtual como respostas a um determinado evento ocorrido no sistema. Assim temos as reações de resposta ao aperto de mão e resposta a cumprimento, desenvolvidos no nosso sistema.

Caminhando Cumprimentando

Figura 7. Alguns Comportamentos dos Humanos Virtuais

Com o intuito de acentuar o caráter de imersão e envolvimento, implanta-se recurso comportamental a um humano virtual, inserindo-o em uma sociedade. Assim, treinamos o humano virtual para que ele apresente um comportamento adequado ao Ambiente Virtual em que ele se insere. Este comportamento é armazenado em uma Base de Dados que disponibiliza as ações necessárias a obtenção do comportamento

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adequado a sociedade em que o humano virtual está inserido. No ConstruiRV, o comportamento social é caracterizado pela composição de pequenas sociedades, representadas pelas Salas de Aula, onde indivíduos provenientes de sociedades diferentes se reunirem com um objetivo comum: aprender o assunto em questão. Assim torna-se possível analisar a cooperação e interação entre humanos virtuais e avatares, com usuários que podem migrar entre sociedades diferentes.

5.5. Ambiente Virtual gerado para testes

Para os testes procuramos aplicações educacionais onde o uso de Realidade Virtual fosse de suma importância ao aprendizado. Assim, encontramos na Física as aplicações de procurávamos.

Implementamos experimentos de eletromagnetismo, permitindo a visualização de campos magnéticos em quatro situações diferentes: campo magnético originado por uma corrente elétrica que atravessa um condutor retilíneo e extenso (Figura 8); campo magnético no centro de uma espira circular de raio R percorrida por corrente elétrica; campo magnético no centro de uma bobina chata; campo magnético no interior de um solenóide percorrido por corrente elétrica.

Figura 8. Usuários aprendendo no ConstruiRV

A Realidade Virtual é utilizada para proporcionar maior realismo ao experimento estudado, permitindo que os usuários, imersos na experiência, possam interagir com os objetos, mudar suas propriedades e observar seu comportamento. Permite também que o aluno se posicione em qualquer parte do ambiente para melhor observar uma experiência.

6. ConstruiRV comparado a forma tradicional de ensino Um fator muito importante e que deve ser analisado quando usamos uma nova tecnologia, é a verificação dos fatores humanos envolvidos no processo de insersão de usuário em um ambiente virtual. No caso da Realidade Virtual, a tecnologia disponível, permite a construção dos ambientes virtuais mesmo antes de se entender como estes afetam o homem.

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6.1. Definição dos grupos

Tentando analisar a contribuição da Realidade Virtual para a melhora da construção do conhecimento e geração de um aprendizado duradouro, realizei uma experiência com quarenta estudantes da 2a. série do segundo grau.

Como eu dispunha de apenas uma classe, decidi não dividir em duas turmas (uma que utilizava a Realidade Virtual e outra sem a utilização). O motivo de não se dividir a turma foi baseado no trabalho desenvolvido pelo professor David Ainge da Escola de Educação da James Cook University, na Austrália, onde defende que a divisão em duas turmas traria um resultado tendencioso, pois a parcela dos alunos que usasse Realidade Virtual estaria muito mais motivada e, pior do que isto, a outra turma ainda se sentiria excluída. A solução encontrada por ele e utilizada por nós foi usar em metade da turma primeiro na aula tradicional e depois utilizar o ConstruiRV e na outra, primeiro o ConstruiRV e depois a aula tradicional.

Com a ajuda do professor da disciplina tentamos dividir os grupos de forma homogênea, misturando alunos que tinham mais facilidade com outros que tinham mais dificuldade na disciplina de Física, na tentativa de gerar grupos similares.

Nenhum aluno analisado tinha conhecimento prévio do assunto, os alunos repetentes (que eram quatro alunos) também participaram da atividade, mas tiveram os seus dados retirados da pesquisa.

6.2. Metodologia aplicada

Uma turma iniciou o experimento em sala de aula e outra no Laboratório. Para as duas turmas, o assunto tratado foi: campo magnético originado por uma corrente elétrica que atravessa um condutor retilíneo e extenso.

No grupo que iniciou em sala de aula, a teoria foi apresentada com a utilização de apostila (com fotos e figuras bidimensionais que tentavam explicar os conceitos), quadro negro e verbalização do professor da disciplina. Após a apresentação dos conceitos aplicamos dois exercícios sobre o assunto para que os alunos desenvolvessem.

Para a experiência com Realidade Virtual, utilizamos um Laboratório de 25 máquinas Pentium 4 com 256Mb de memória RAM e interligadas por rede, comunicando a 100Mbps. Com estas características de hardware utilizamos o ambiente não-imersivo e não tivemos restrições na navegação.

Todos os alunos já tinham conhecimentos prévios de informática e de manipulação de ambientes tridimensionais em videogames, então a fase de aprendizado da utilização do sistema foi desnecessária. Para iniciar a experiência explicamos aos estudantes o que era Realidade Virtual e que o propósito da experiência era analisar a melhora no aprendizado através da utilização da Realidade Virtual.

Foi explicado também como manipular o programa utilizando teclado e mouse. Além disso, acompanhamos os alunos solicitando a entrada de todos na mesma Sala Virtual e orientamos o procedimento a ser feito para a escolha de sua representação no ambiente virtual, utilizando um avatar.

Todos os usuários inseridos no ambiente virtual participavam da mesma sala de aquisição do conhecimento e tinham a sua representação através de um modelo humano

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diferenciado em modelo masculino e modelo feminino. Esta representação apresenta o nome do usuário na camiseta para diferenciá-los. Assim os alunos identificavam todos os seus colegas de sala de aula. Além dos vinte alunos representados por avatares, incluímos mais cinco humanos virtuais no ambiente.

6.3. O que pudemos observar até o momento

Na forma tradicional de ensino, pudemos observar que os alunos adotam uma atitude passiva, tentando assimilar o que o professor fala e as dúvidas demoram a surgir. Além disso, esta forma de ensino também propicia a criação de distorções na hora de gerar uma representação os conceitos abstratos.

Agora, na sala de aula virtual, contando com a ajuda do professor, conseguimos perceber que os alunos se posicionavam no ambiente virtual de maneira similar ao comportamento da vida real. Assim, os alunos que costumavam ficar juntos na escola, se aproximaram também no ambiente virtual.

Os alunos enquanto exploravam o ambiente virtual, começaram a elaborar perguntas pertinentes ao assunto. Os alunos foram instruídos a anotar as suas dúvidas para que as mesmas fossem respondidas durante a aula tradicional.

6.4. Continuando o processo

O processo então foi repetido trocando-se os grupos. Assim, o grupo que iniciou em sala de aula é o nosso grupo controle.

Percebemos uma melhora significativa da participação dos alunos na aula tradicional após a utilização do Ambiente Virtual. As perguntas surgiram com maior intensidade e a motivação no desenvolvimento dos exercícios foi bem maior do que a do grupo controle. Além disso, o nível de acerto dos exercícios desenvolvidos foi maior no grupo que iniciou com o Ambiente Virtual.

Já os alunos do grupo controle, quando submetidos ao Ambiente Virtual, após a aula tradicional, tinham a tendência de explorar superficialmente o Ambiente, pois já sabiam de qual assunto se tratava e muitos não se mostraram interessados.

Conseguimos concluir então que a Realidade Virtual teve um papel importante na Construção do Conhecimento destes alunos. Assim, os alunos submetidos primeiro ao ConstruiRV conseguiram criar uma representação para os modelos abstratos que eram passados, construindo um conhecimento mais duradouro, além de conseguir aplicar melhor os conceitos aprendidos em exercícios, quando comparados aos alunos do grupo controle.

7. Conclusões e Trabalhos Futuros O uso de Realidade Virtual em ambientes de apoio a construção do conhecimento vem-se mostrando efetivo, pois propicia simulações próximas às do mundo real, além de permitir também a visualização de características que são invisíveis no mundo real.

É claro que existem problemas, mas que certamente serão superados com o amadurecimento das pesquisas na área. Acredito que os maiores obstáculos que enfrentamos não só no ConstruiRV, mas também em outros sistemas de RV, são relacionados à interação. Estes obstáculos serão superados através do aprimoramento

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dos periféricos não convencionais, para permitir uma interação mais próxima do mundo real.

Uma das problemáticas do ConstruiRV é como implementar técnicas que possibilitem projetar novos módulos para este sistema educacional. Para tanto será desenvolvido como trabalhos futuros, um módulo onde será possível montar o seu próprio “Ambiente Educacional”, e gerar todas as simulações necessárias.

Ainda como trabalhos futuros faremos a análise da contribuição do sistema imersivo para a melhora do aprendizado em comparação com o sistema não-imersivo.

Referências Bibliográficas “Centro de Informações MULTIEDUCAÇÃO”. Através do site

http://www.multirio.rj.gov.br/cime/ em Janeiro de 2003.

Badler, D. et al. - "The Center of Human Modeling and Simulation". Presence, Vol 4, No. 1, Winter 1995, pp. 81-96.

Camacho, M.L.A.S.M. – “Realidade Virtual na Educação” - material disponibilizado no site http://phoenix.sce.fct.unl.pt/simposio30.htm

Descartes,R. “Discours de la Méthode” (texte et commentaire, par Etienne Gilson). Paris, J. Vrin, 1947.

Moshell, J.M. et al. - "Research in Virtual Environments and Simulation at the Institute for Simulation and Training of the University of Central Florida". Presence, Vol 4, No. 2, Spring 1995, pp. 209-217.

Perlin, K. - “Real Time Responsive Animation with Personality”. IEEE Transations on Visualization and Computer Graphics, Vol. 1, No. 1, March 1995.

Piaget , J. “Epistemologia Genética. SP, Martins Fontes, 1990.

Piaget, J. “Para onde vai a educação?” RJ, José Olympio, 1973.

Piaget, J. “Psicologia e Pedagogia. RJ, Forense, 1969.

Pinho, M.S. – “Realidade Virtual como Ferramenta de Informática na Educação. Apostila do Tutorial”. VII Simpósio Brasileiro de Informática na Educação. Belo Horizonte, MG. 1996.

Virtual Reality and Education Laboratory (VREL), School of Education, East Carolina University, Greenville, North Carolina, USA. Através do site http://www.soe.ecu.edu/vr/vrel.htm em Janeiro de 2003.

Wey, J.D.R. and Zuffo, J.A. - “InterFace: a Real Time Facial Animation System”. Anais do XI SIBGRAPI, Outubro de 1998.

Zuffo, J.A et al. – “Caverna Digital – Sistema de Multiprojeção Estereoscópico Baseado em Aglomerados de PCs para Aplicações Imersivas em Realidade Virtual”. Anais do 4th SBC Symposium on Virtual Reality – SVR 2001, Florianópolis, Santa Catariana, Brazil, October 16-19, 2001, pp. 91-102.