REALIDADE VIRTUAL E INFORMÁTICA EDUCATIVA
MARILEI SILVANO BATISTA
Universidade Federal de Santa Catarina
Departamento de Pós-graduação em Engenharia de Produção
marilei@pa.unisul.rct-sc.br
MADALENA AGUIAR CARDOSO
Universidade Federal de Santa Catarina
Departamento de Pós-graduação em Ciência da Computação
Madalena@inf.ufsc.br
RESUMO
A grande evolução tecnológica ocorrida nos anos anteriores, permitiu um grande desenvolvimento da Realidade Virtual nas mais diversas áreas. Embora sendo essencialmente associada aos jogos de computador, é atualmente na indústria que se desenvolvem a maior parte das aplicações de Realidade Virtual. Mas também já estão sendo desenvolvidas aplicações na área da Educação.
Realidade Virtual aplicada à educação ainda não é muito utilizada no nosso país, mas pelas experiências realizadas por todo o mundo, podemos constatar que as suas potencialidades são imensas, pensa-se mesmo que irá ser o principal instrumento de ensino/aprendizagem no futuro, pois as pessoas adquirem mais facilmente os conhecimentos se os puder ver na prática.
Este trabalho procura enfocar alguns conceitos básicos ligados a Realidade Virtual, bem como a aplicação desta tecnologia na educação.
Palavras-chaves: Realidade virtual, processo de aprendizagem, interatividade, imersão, educação, tecnologia.
INTRODUÇÃO
A introdução dos métodos informáticos nas escolas não constitui, por si só, uma panacéia para os graves problemas que afligem os sistemas educativos. Pelo contrário, a mudança radical dos sistemas sócio-educativos, organização, métodos e objetivos, é não só uma condição para uma educação de sucesso como também para a afirmação plena das vantagens das novas tecnologias no Ensino. Atualmente, o enquadramento pedagógico dos computadores e da Internet já tem acumulado uma larga experiência que é fruto do saber, perseverança e pioneirismo ao longo das últimas décadas de muitos professores, pedagogos e investigadores das ciências de educação. Onde as potencialidades dos métodos informáticos - nomeadamente a Internet com os seus milhões de sites... - demonstram mais vantagens que os métodos tradicionais é nas imensas possibilidades que o aluno tem de participar ativamente e com prazer, descobrir, interagir, escolher o seu próprio percurso, estabelecer variadas relações entre identidades, etc; ou seja, ocupar o centro (que lhe compete...) do processo de aprendizagem.
A Realidade Virtual, tecnologia cada vez mais presente, também tem dado um significativo impacto no processo de aprendizagem. Parece evidente que a interatividade com mundos 3D propicia uma forte carga educacional, particularmente quando é comparada com os tradicionais ambientes 2D estáticos e de inferior interatividade. Usando a linguagem VRML para desenvolver sistemas de RV, esta nos permite construir no monitor do computador mundos 3D interativos virtuais onde é possível:
· Construção de modelos a 3 dimensões;
· Navegação a 3 dimensões com a ajuda do mouse, teclado ou joystick;
· Interatividade com os objetos representados no mundo tridimensional;
· Som espacial 3D;
· Criação de modelos matemáticos rigorosos sensíveis a inputs do usuário, particularmente quando associada a outras tecnologias como às linguagens Java e JavaScript; etc.
Assim, um ambiente informático educativo com estas características, apesar de não pretender substituir a realidade, pode ser um auxiliar rigoroso e lúdico no Ensino.
O QUE É REALIDADE VIRTUAL (RV)
O termo Realidade Virtual é creditado a Jaron Lanier, que nos anos 80 sentiu a necessidade de um termo para diferenciar as simulações tradicionais por computação dos mundos digitais que ele tentava criar (Machover, 1994). O termo é bastante abrangente, e por isto acadêmicos, desenvolvedores de software e principalmente pesquisadores procuram definir Realidade Virtual baseados em suas próprias experiências.
Pimentel (1995, p.15 e 17) define Realidade Virtual como o uso da alta tecnologia para convencer o usuário de que ele está em outra realidade - um novo meio de "estar" e "tocar" em informações : "Virtual Reality is the place where humans and computers make contact".
Latta (1994, p.23) cita Realidade Virtual como uma avançada interface homem-máquina que simula um ambiente realístico e permite que participantes interajam com ele: "Virtual Reality involves the creation and experience of environments".
Em geral, o termo Realidade Virtual refere-se a uma experiência imersiva e interativa baseada em imagens gráficas 3D geradas em tempo-real por computador (Pimentel, 1995). Machover (1994, p.15) afirma que a qualidade dessa experiência em RV é crucial, pois deve estimular ao máximo e de forma criativa e produtiva o usuário - a "realidade" precisa reagir de forma coerente aos movimentos do participante, tornando a experiência consistente.
Os sistemas de RV devem, essencialmente, criar um ambiente semelhante à realidade onde o usuário possa sentir uma ilusão de presença neste ambiente. Esta ilusão será tão mais forte, quanto maior for o grau de realismo e de interatividade que o sistema é capaz de oferecer. Em termos de interatividade, o sistema tem que ser capaz de dar respostas ao usuário, em tempo-real. Disto depende, em grande medida, a atratividade dos sistemas de RV. Também o grau de realismo, ou seja, a qualidade das respostas geradas pela máquina se revestem de vital importância, já que quanto maior for a semelhança entre as imagens ou os sons utilizados e a realidade, melhor será o Interface. Por outro lado, é também muito importante que o usuário possa manipular o mundo virtual e os objetos nele contidos.
O principal objetivo desta nova tecnologia é fazer com que o participante desfrute de uma sensação de presença no mundo virtual (Jacobson, 1994). Para propiciar esta sensação de presença o sistema de RV integra sofisticados dispositivos. Estes dispositivos podem ser luvas de dados, óculos, capacetes, etc.
Os sistemas de RV atuam de duas formas:
1) Como os sistemas tradicionais, analisa as ações e os movimentos do usuário. No entanto, os Interfaces de RV libertam o processo de interação do plano bidimensional. É possível, por exemplo, através do uso de luvas eletrônicas com sensores de posição e de flexão dos dedos, manipular um objeto virtual e mudá-lo de sítio.
2) Provoca sensações no usuário com resposta às suas ações. É, no entanto, neste segundo nível que os sistemas de RV mais se distanciam dos sistemas tradicionais. As pesquisas atuais apontam para o desenvolvimento da atuação a nível da visão, audição e tacto.
A nível da visão, por exemplo, temos os HMD (Head Mounted Displays), vulgarmente conhecidos por capacetes de RV. Estes equipamentos criam no usuário a sensação de que ele está dentro de um ambiente virtual. Consegue-se transmitir esta sensação através de duas técnicas:
· exibição de imagens tridimensionais estereoscópicas com elevado grau de realismo na sensação de profundidade das imagens.
· monitorização da posição da cabeça do usuário no espaço. Assim, conforme o usuário olhe para a esquerda ou para a direita, para cima ou para baixo, será possível atualizar a imagem monitorizada.
Dois fatores bastante importantes em sistemas de RV são imersão e interatividade. A imersão pelo seu poder de prender a atenção do usuário, e a interatividade no que diz respeito à comunicação usuário-sistema (Pimentel, 1995).
Além da imersão, característica principal de um sistema de RV, destacam-se também a existência de um ponto de um ponto de observação ou referência, que permite determinar ao usuário a sua situação e posição dentro do mundo virtual; a navegação que permite ao usuário trocar sua posição de observação; a manipulação, que possibilita a interação e a transformação do meio ambiente virtual; o grau de realismo, refere-se a qualidade de imagem, som e do tempo de resposta na manipulação e o envolvimento, capacidade do sistema em cativar ou engajar o usuário para uma certa atividade.
São estas características que destinguem um sistema de RV de outros sistemas informáticos.
Quanto aos elementos, além da interatividade, os sistemas de RV apresentam também a percepção e a simulação.
Podemos classificar os sistemas de RV em cinco grupos:
· Sistemas de Janelas para o Mundo Virtual
· Vídeo Mapping
· Sistemas Imersivos
· Telepresença
· Realidade Mista
Os Sistemas de Janelas para o Mundo Virtual (WoW - Window on World Systems) são os sistemas de RV mais antigos. O usuário pode ver o mundo virtual através de um monitor convencional. Enquadram-se neste nível os jogos eletrônicos atuais, onde também é possível aceder aos sons debitados pelas populares placas de som. Alguns destes sistemas, contudo, já possuem outros dispositivos de interação como sejam os ratos 3D, as luvas eletrônicas ou óculos para visão estereoscópica. A leitura dos movimentos do usuário é limitada à leitura da posição de algumas partes do corpo.
O Vídeo Mapping baseia-se na interpretação dos movimentos do usuário, mas desta vez, sem este necessitar de ligar dispositivo algum ao seu corpo. A captura dos movimentos é feita através de uma câmara de vídeo, seguida do seu processamento, através do reconhecimento de padrões. A vantagem deste sistema é o fato de dispensar o usuário de vestir algum tipo de equipamento. No entanto a capacidade de processamento das máquinas atuais está ainda aquém daquilo que seria o ideal para a implantação de sistemas deste tipo.
Os Sistemas Imersivos podem, eventualmente, ser apelidados de realidade virtual tradicional. Neste tipo de sistemas o usuário fica "desligado da realidade", e fica imerso no mundo virtual. Para isso, usa-se, por vezes, um capacete de Realidade Virtual, as luvas e headphones. Outra variante será a utilização de projetores e ecrãs gigantes, que permitem recriar ambientes, por vezes, gigantescos numa pequena sala.
Sistemas de Telepresença são aqueles em que o usuário é colocado num ambiente real onde, de fato, não se encontra. A idéia deste tipo de sistema é possibilitar ao usuário interagir com um mundo físico diferente daquele onde se encontra. Isto consegue-se através da utilização conjunta de sensores remotos, colocados no ambiente físico real e das sensações de um usuário humano. Assim, no mundo físico são colocados equipamentos capazes de filmar o ambiente , bem como de fazer a leitura de dados físicos, e ainda outros equipamentos que possibilitem a manipulação de objetos (robots). Por seu lado, o usuário veste uns óculos que lhe permitam ver a imagem capturada pelo equipamento localizado no ambiente físico, e um outro equipamento que faça o rastreamento da sua posição, de modo a orientar a câmara remota. Os manipuladores a que o usuário tem acesso servem para orientar os robots no ambiente físico. Deste modo, é possível ao usuário a interação com ambientes físico remotos. Como exemplos de aplicação deste tipo de sistema temos algumas cirurgias, que permitem mesmo que o cirurgião não esteja presente no local da operação.
Os sistemas de Realidade Mista combinam imagens de um ambiente real com informação gerada por computador. Este tipo se sistemas aplica-se, por exemplo, no caso da Boeing, onde os seus técnicos podem visualizar os manuais dos seus equipamentos, nos óculos que estão usar para efetuar a reparação.
A REALIDADE VIRTUAL NA EDUCAÇÃO
Defendendo que no processo ensino-aprendizagem o aluno não é mais um repositório de informações, muitas vezes difíceis de serem alcançadas em tempos passados, e sim como independente na busca destas informações e da sua construção do conhecimento impostos pelas mudanças rápidas no mundo e ainda que, o papel do professor deve ser não o de ensinar, mas o de facilitador da aprendizagem, liberando a curiosidade do aluno, é que analisamos a introdução do computador na escola de maneira que ele seja mais uma ferramenta, um recurso, ou seja um mediador cultural na perspectiva em que a aprendizagem se dá na relação entre o sujeito e o conteúdo a ser apreendido através de uma ponte ( mediador ), entre os quais está o computador que pode facilitar ou dificultar tal processo.
Entre outros mediadores, o computador se apresenta como uma ferramenta que tem formas especiais de possibilitar percepção, simbolizar e atuar sobre o mundo, podendo permitir níveis de apresentação simbólica ainda não oferecidos por outras ferramentas no que tange a capacidade de simular problemas e situações (realidade virtual na educação). Sendo assim, o computador como ferramenta pode ser utilizado como recurso que vai facilitar o processo ensino-aprendizagem se bem utilizado, continuando sendo necessário a presença do professor como "catalisador das informações".
Com a introdução da Realidade Virtual na Educação, vários obstáculos se levantam, desde a filosofia de ensino existente, à sobrecarga horária, à existência de disciplinas e conteúdos curriculares inadequados, uma má organização do espaço físico dos estabelecimentos de ensino, a escassez de recursos financeiros e a necessidade de uma remodelação dos professores.
Esta nova realidade do ensino vem alterar o papel do professor, sendo-lhe exigidas novas competências. É necessário que os professores se sintam motivados para a utilização desta nova tecnologia, de modo a que o professor possa utilizar da melhor maneira a Realidade Virtual e consiga superar com sucesso as dificuldades que se levantarão, caso contrário esta nova tecnologia em nada beneficiará o ensino.
Como na educação atual existe uma grande "distância" entre alunos e professores - enquanto os alunos estão voltados para o futuro, a maioria dos professores encontram-se voltados para o passado - existe dificuldade de comunicação entre ambos. Se há falhas de comunicação, tem de haver falhas na aprendizagem do aluno.
Se é através da educação que o indivíduo se prepara para viver em sociedade, para entrar no mercado de trabalho, espera-se que o Ensino não só esteja absolutamente atualizado como tenha uma visão de futuro suficiente para preparar esse aluno para a sociedade futura. É então necessário alterar o Ensino de modo a que deixe de existir esta falta de comunicação entre o aluno e o professor.
A Realidade Virtual nos permite aprender visitando lugares onde jamais estaremos na vida real, talvez porque o lugar seja muito pequeno para ser visto ou muito grande para ser examinado como um todo, ou muito caro ou muito distante. A Realidade Virtual permite que nós movamos coisas que são muito pesadas, muito leves ou muito caras e perigosas para mover. A Realidade Virtual permite ainda que visitemos lugares em períodos diferentes de tempo e com uma rapidez tão grande que sem ela seria impossível fazê-lo em uma vida toda. Podemos por exemplo ver nosso mundo hoje e em um instante viajarmos 10 mil anos no passado e ver como era naquela época.
Com a Realidade Virtual os alunos vão conseguir a informação mais rápida e mais facilmente, compreendê-la melhor e usá-la mais facilmente em situações do dia a dia. A Realidade Virtual vem conseguir uma melhor visualização dos problemas difíceis, conseguindo que nenhum problema seja impossível de resolver.
Com a Realidade Virtual é possível estimular as diversas capacidades do aluno (cognitivas e afetivas) como a observação, a crítica, a análise, o raciocínio, a comunicação (quer oral quer escrita), a criatividade, a cooperação e a solidariedade, um aperfeiçoamento dos sentidos, nomeadamente a visão, a audição e o tacto.
Aqui o professor passa a ser mais um "colega", outro elemento do grupo, que devido aos seus conhecimentos vai facilitar a aprendizagem dos alunos, ou seja vai trabalhar diretamente com eles, sentindo as suas dificuldades, alegrias e fracassos.
Consoante o nível de ensino, os objetivos da utilização da Realidade Virtual são diferentes. Por exemplo, as dificuldades no Ensino Básico são mais ao nível da iniciação, sensibilização para esta nova tecnologia, assim como uma preocupação para que toda a gente possa ter acesso a esta nova tecnologia. No Ensino Superior ela não é só um instrumento de trabalho, mas também se trata de um objeto de estudo e análise e mesmo de desenvolvimento de programas de Realidade Virtual, quer para o Ensino, quer para o setor empresarial.
CONCLUSÃO
Com o constante avanço tecnológico a que se assiste presentemente, não é de admirar que se utilizem cada vez mais, novas maneiras de atuar face ao computador. Um sistema que permita abandonar o velho paradigma de Interface, onde o usuário se senta frente a um monitor, e possibilite captar os movimentos do corpo do usuário e assim realizar a interação entre o homem e a máquina, é sem dúvida um passo importante para uma nove era na Ciência Informática.
A potencialidade da Realidade Virtual está exatamente no fato de permitir que exploremos alguns ambientes, processos ou objetos, não através de livros, fotos, filmes ou aulas, mas através da manipulação e análise virtual do próprio alvo do estudo.
A Realidade Virtual permite que se faça experiências com o conhecimento de forma interativa. Das outras tecnologias (TV, fotos, Multimídia) o maior diferencial é permitir que um estudante aprenda sobre um assunto inserido no contexto deste assunto e assim receba, a cada ação que fizer, uma realimentação deste contexto.
O uso de Realidade Virtual aplicada à educação ainda está no início de sua caminhada. No geral parece existir um consenso de que a Realidade Virtual pode ajudar no processo de ensino. Como as crianças, por natureza, se sentem atraídas por imagens e sons, como a televisão, banda desenhada, vídeos, rádio, música gravada e tendo em conta que a televisão, vídeo e rádio são passivos, ou seja não permitem uma interação da criança com o meio áudio - visual, com a Realidade Virtual podemos criar processos para a criança interagir com o ambiente virtual e controlar os eventos.
Com a Realidade Virtual os alunos e professores podem explorar uma grande variedade de mundos interativos. Esta abordagem facilita a aprendizagem através da descoberta de coisas novas e a possibilidade de aprender com a experiência. Por exemplo nas crianças com grandes dificuldades de aprendizagem, podem ser feitos programas com experiências da vida real, por exemplo uma ida ao supermercado, conduzir na cidade, cuidar da casa, etc.
BIBLIOGRAFIA
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