A Realidade Virtual e Aumentada no Ensino de Física

A área da física é contemplada com algumas iniciativas tecnológicas, tendo uma quantidade considerável de trabalhos publicados com esse enfoque, possivelmente pela necessidade de se trabalhar os diversos fenômenos estudados por essa ciência. A compreensão, modelagem e visualização das leis físicas, por exemplo, constituem grandes desafios para professores e alunos. Neste levantamento será apresentado um software desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), com a finalidade de trabalhar todo o conteúdo de física do ensino médio. Segundo Silva et al. (2008) o sistema computacional foi elaborado com técnicas de Realidade Virtual, utilizando estratégias da psicopedagogia fundamentadas no paradigma de mapas conceituais. O sistema simula um laboratório virtual que permite ao aluno aperfeiçoar seu conhecimento através da criação e análise dos experimentos físicos gerados.

O grupo responsável pelo desenvolvimento do software SEFIRV é multidisciplinar (engenheiro eletricista, pedagogo, físico e artes). O envolvimento de especialistas de áreas distintas foi fundamental para a utilização de modelos pedagógicos cognitivos contemporâneos. Segundo Silva et al. (2008), o desenho pedagógico visou estimular a aprendizagem ativa, intencional, reflexiva e significativa dos aprendizes.

No campo tecnológico, a escolha foi pela Realidade Virtual (RV) não-imersiva e isso significa dizer que o manuseio do recurso computacional SEFIRV, mesmo sendo 3D, não se baseia no uso de óculos, luvas ou qualquer outro periférico comum na RV imersiva, onde o usuário interage com o sistema “mergulhado” nas cenas e com ações realísticas. O grupo optou por utilizar as linguagens VRML (Virtual Reality Modeling Language) e JavaScript. A ferramenta computacional foi constituída em três ambientes:

Primeiro ambiente: Formado por um sistema de organização de conteúdos por meio de organizadores gráficos conceituais (sistema em árvores), aproveitando o potencial deste sistema na eliminação de estruturas modulares, fragmentadas, lineares e unidimensionais comuns aos modelos tradicionais de ensino. Deste modo, serviram de guias para o ensino de conteúdos de forma multidimensional e interdisciplinar, fornecendo uma visão otimizada entre o todo e as partes conceituais a serem estudadas;

Segundo ambiente: Com foco na aprendizagem, foi desenhado para o aluno interagir com sistemas de simulações de fenômenos físicos, em RV, contextualizado com o nível de conhecimento do usuário. São

cenários com diversos objetos de aprendizagem com intuito de estimular a ação intencional, a reflexão e a aprendizagem significativa, como foi dito acima;

Terceiro ambiente: É um sistema tutorial que visa possibilitar ao aluno o gerenciamento da aprendizagem significativa e a compreensão dos conceitos envolvidos nos sistemas de simulações dos fenômenos físicos. Este sistema tutorial foi desenvolvido por meio de mapas conceituais referentes aos fenômenos físicos das simulações.

Figura 5 – SEFIRV (Sistemas de Experiências Físicas Instrucional em Realidade Virtual)

Fonte: http://www.alexandre.eletrica.ufu.br/lab/ (2017)

Além da preocupação com o desenho pedagógico do software, os autores buscaram trabalhos relacionados que pudessem sedimentar as propostas tecnológicas e educacionais que estavam propondo/invencionando utilizar na confecção dessa ferramenta que nomearam como SEFIRV. Para tanto, se basearam numa ferramenta computacional para o ensino de óptica geométrica, idealizada pela Universidade do Estado de Mississipi (Estados Unidos da América). A ferramenta ou recurso computacional em questão se chama WebTop, mantido pelo Departamento de Física e Astronomia da Mississipi State University, desenvolvido em VRML e Java. É um sistema computacional que possui módulos e submódulos que utilizam simulações computacionais interativas, animadas e em 3D para apresentar os fenômenos físicos. É possível selecionar somente o conteúdo de óptica, por exemplo, num nível de usuário especialista, pois o manuseio do WebTop pressupõe conhecimentos prévios bem definidos, necessários para a análise e compreensão dos fenômenos dessa área específica da física. Segundo Silva et al. (2008) a estrutura pedagógica deste programa de computador não faculta ao usuário gerenciar a informação no intuito de buscar a compreensão dos conceitos e definições relacionadas ao fenômeno, muito menos o acesso aos conceitos necessários para

compreendê-lo. Essa é uma crítica feita por esses autores ao referido recurso digital, WebTop.

Uma outra iniciativa apresentada pelos autores do programa de computador SEFIRV, foi o Laboratório Virtual de Experiências de Física – LVEF. Segundo Cardoso (2002 apud SILVA et al. 2008), trata-se de um sistema de experimentos de física que permite ao usuário criar o seu próprio experimento, utilizando objetos dos ambientes virtuais em VRML e JavaScript. É interessante observar que tanto o WebTop quanto o LVEF utilizam as linguagens VRML e JavaScript e isso nos conduz ao entendimento dos autores terem optado por essas ferramentas computacionais na elaboração do software SEFIRV. Ainda segundo Silva et al (2008), o LVEF possui as seguintes características:

1. É um sistema próprio para o ensino direcionado por não possuir uma estrutura que permita autonomia do estudante sem intervenção do professor, no processo de autoaprendizagem;

2. O cenário virtual possui poucos objetos em sua biblioteca; 3. O LVEF simula apenas experimentos virtuais referentes à mecânica clássica.

Segundo Silva et al. (2008), de acordo com a avaliação dos usuários, o sistema apresenta-se como uma das principais contribuições para o uso dos processos pedagógicos integrados a técnicas de RV. A adoção de princípios e técnicas pedagógicas e as técnicas de RV exploradas indicaram uma maior motivação do usuário para o gerenciamento da informação e construção do seu conhecimento de forma mais intuitiva que outros tutoriais encontrados na literatura e na internet. (SILVA et al, 2008, p.10)

Os autores destacaram que a Realidade Virtual demonstrou um grande potencial para a área educacional, ainda mais estando aliada a processos pedagógicos.

2.1.4 A Realidade Virtual e Aumentada e as novas perspectivas com