Escola TRI-Legal - Um Ambiente Virtual como
Ferramenta de Apoio ao Ensino Fundamental
através de Jogos Educacionais
Franciele Vendruscolo1, Jonathan A. Dias1, Giliane Bernardi1 e Marcos L. Cassal1 1Centro Universitário Franciscano (UNIFRA)
Rua dos Andradas, 1614 – 97010-032 – Santa Maria – RS – Brasil
mfranlv@bol.com.br, jonadias@ibest.com.br,{giliane,cassal}@unifra.br Resumo. A utilização de softwares educacionais vem sendo muito explorada
no processo de ensino-aprendizagem. Dentre as tecnologias empregadas atualmente para o desenvolvimento de tais softwares, destaca-se o uso de ambientes em três dimensões. Neste âmbito, este artigo tem por objetivo apresentar a Escola TRI-Legal, um ambiente de ensino-aprendizagem utilizando representações em três dimensões e Realidade Virtual. O ambiente simula uma escola virtual, onde os estudantes, navegando no ambiente, poderão ter acessos a diversos jogos como instrumentos de educação.
Palavras Chaves: Informática na Educação, Jogos Educacionais, Realidade
Virtual, VRML
Abstract. The use of educational softwares are being explored in the
teach-learning process. Analyzing the currently technologies used in the development of such softwares, the three dimensional environments can be detached. The main objective of this paper is to present the TRI-Legal School, a teach-learning three dimensional environment using Virtual Reality. The environment simulates a virtual school, where students can navigate in the environment and play games, which are used for educational proposals.
KeyWords: Computing on Education, Educational Games, Virtual Reality,
VRML
1.
Introdução
Atualmente, vive-se em uma sociedade altamente competitiva, onde o intercâmbio de informações é muito grande. Neste contexto, a educação tem importância fundamental na formação das pessoas, pois é na escola que se inicia a busca dos conhecimentos necessários para convivência e sobrevivência harmoniosa na sociedade.
Para mediar esta busca por conhecimentos, o computador e suas tecnologias têm sido utilizados para diferentes fins e em variados contextos. Este fato apresenta diversas possibilidades do uso das novas tecnologias da informação. Certamente, a educação não escapa a esta realidade, pois novas tecnologias de informação são utilizadas nos
processos de ensino-aprendizagem das mais distintas maneiras para atingir objetivos diferentes.
A introdução dos computadores nas escolas, como mais uma ferramenta educacional, trouxe uma nova forma de auxilio na aprendizagem das crianças. De acordo com Valente (1997), o uso do computador em ambientes de aprendizagem implica em entender o computador como uma nova maneira de representar o conhecimento, provocando um redimensionamento dos conceitos já conhecidos e possibilitando a busca e compreensão de novas idéias e valores.
Na educação, o computador, por si só, já apresenta um grande potencial como ferramenta de apoio ao ensino, enriquecendo a organização dos ambientes de aprendizagem dos programas educacionais. O seu uso, aliado a possibilidade de utilização da Realidade Virtual (RV) não imersiva, cria uma nova forma de comunicação, expressão, interação e aprendizagem, enriquecendo ainda mais os ambientes de apoio educacional.
A Realidade Virtual compreende a disponibilização de interfaces tridimensionais criadas por computador, onde o usuário pode navegar e interagir com o ambiente. Por disponibilizar interfaces atraentes, a Realidade Virtual, quando utilizada na educação, motiva e encoraja o aluno a utilizá-la. A principal razão desta motivação, como afirma Byrne, citado por (SCHIRMER, 2001), é que a RV é uma maneira nova e diferente, que habilita as pessoas a fazerem coisas que elas não poderiam fazer no mundo físico.
Desta forma, o objetivo deste artigo é apresentar a Escola TRI-Legal, um ambiente de ensino-aprendizagem utilizando representações em três dimensões e Realidade Virtual. Este ambiente visa disponibilizar uma nova maneira de fixar os conteúdos aprendidos em sala de aula, além de permitir o desenvolvimento da coordenação motora, aprimorando o raciocínio, a criatividade e a inteligência, através de jogos dinâmicos e divertidos.
2.
Informática na Educação
O processo de ensino-aprendizagem tem mudado sua tradicional forma de ser empregado, onde a inserção do computador nas escolas tornou-se um dos fatores responsáveis por tal mudança. Aliada a este fator, vem a crescente exigência dos alunos por técnicas inovadoras que tornem o ensino mais dinâmico e motivador (BERNARDI e CASSAL, 2002).
Diante destas novas exigências, pode-se inserir a Informática na Educação (IE) como uma das formas mais interessantes para a disseminação mais rápida e eficaz do conhecimento. A Informática na Educação significa a inserção do computador no processo de ensino-aprendizagem dos conteúdos curriculares de todos os níveis e modalidades da educação (VALENTE, 2002).
Podem-se considerar duas formas de abordar a Informática na Educação, segundo (Valente, 2002). A primeira utiliza o computador simplesmente como meio de transmissão de conhecimentos, mantendo a mesma prática pedagógica adotada em uma aula presencial. Neste caso, o computador é utilizado para informatizar os processos de ensino já existentes. Não há necessidade de grandes investimos na formação dos cursos
e dos professores. Segundo o autor, os resultados a partir desta abordagem são bastante pobres, pois tendem a preparação de profissionais obsoletos.
A segunda abordagem utiliza o computador para a criação de ambientes de ensino-aprendizagem que enfatizam a construção do conhecimento através da iniciativa do educando. Neste caso, necessita-se de grandes investimentos na formação dos professores, pois os mesmos devem propiciar a vivência de experiências educacionais no lugar de simplesmente transmitir um conhecimento previamente adquirido.
2.1. Ambientes de Ensino-Aprendizagem
O processo de ensino é considerado por muitos, atualmente, como uma verdadeira “tecnologia educacional”, onde se procura aplicar descobertas das diversas ciências ao processo de ensino. Em (BORDENAVE e PEREIRA, 1982), Netto define a tecnologia educacional como:
“A aplicação sistemática, em educação, ensino e treinamento, de princípios científicos devidamente comprovados em pesquisas, derivados da análise experimental do comportamento e de outros ramos do conhecimento científico (psicologia experimental da aprendizagem, teoria da comunicação, análise de sistemas, cibernética, psicologia experimental de percepção).”
Nos ambientes de aprendizagem, ao mesmo tempo em que se busca a ruptura do professor visto como o ponto central do processo de ensino enfatiza-se a ação co-responsável do aluno com a sua aprendizagem, sendo que são necessárias novas formas de comunicação com o educando, como é o caso da utilização da Internet (FRANCIOSI et.al, 2002).
Dentre as novas tecnologias aplicadas no desenvolvimento de ambientes de ensino-aprendizagem destaca-se o uso da Realidade Virtual, vista como uma nova forma de comunicação, que não substitui as tecnologias existentes, mas complementa-as.
3.
Realidade Virtual
Segundo Pereira e Peruzza (2002), a implantação do computador na educação teve três gerações, sendo que uma quarta começa a surgir com a Realidade Virtual. São elas:
− Primeira Geração: teoria comportamentalista, com aplicações tradicionais;
− Segunda Geração: preocupa-se com a forma de apresentar o conteúdo aos
educandos;
− Terceira Geração: preocupa-se com a interação entre o educando e o conteúdo
transmitido;
− Quarta Geração: o conhecimento é construído pelos próprios educandos, sendo que
o mesmo interage com os recursos de aprendizagem.
A utilização da Realidade Virtual nas atividades de ensino-aprendizagem é um processo relativamente recente, onde o educando vê a possibilidade de explorar os
ambientes, através da manipulação do próprio conteúdo de aprendizagem (objetos espalhados no ambiente relativos ao conteúdo a ser aprendido).
A Realidade Virtual pode ser definida como um ambiente tridimensional baseado em computador, altamente interativo, no qual o usuário torna-se participante de um mundo virtual, manipulando e interagindo com os objetos que fazem parte do ambiente.
Muitas aplicações já estão sendo usadas, enquanto outras estão em fase de teste ou de projeto. Um ponto importante a ser considerado em relação à utilização da Realidade Virtual, sendo esta uma nova tecnologia, é a análise dos fatores humanos envolvidos no processo de inserção do 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.
Segundo Rodello et.al (2002), apesar da teoria sobre RV não ser muito nova, somente nos últimos anos esta vem apresentando uma grande evolução, onde suas implementações tecnológicas já estão sendo utilizadas por diversas áreas do conhecimento, como por exemplo: medicina, arquitetura, educação, astronomia, simulação, entre outros.
A possibilidade de simular situações que de maneira real não seriam possíveis permite um grande avanço em diversos setores militares e empresariais. Na educação, a utilização da Realidade Virtual possibilita a realização de experiências com o conhecimento de forma interativa, permitindo a exploração de ambientes, processos ou objetos, não através de livros, fotos, filmes ou aulas, mas através da manipulação, interação e análise virtual do próprio alvo do estudo.
3.1. A Realidade Virtual na Educação
“Temos que pensar em Realidade Virtual como uma ferramenta que não somente seja mais uma forma de aprendizagem, mas sim uma forma de atingir aquelas áreas onde os métodos tradicionais estão falhando”.
(PINHO e KIRNER,2001) A forma de aprendizagem depende de cada pessoa, sendo que umas aprendem visualmente, outras verbalmente, algumas preferem explorar, outras deduzir. Para cada estilo pode-se usar a Realidade Virtual de uma forma diferente.
A Realidade Virtual permite extrapolar os limites espaço-temporais, possibilitando, por exemplo, a visitação “virtual” a lugares que sejam muito pequenos para se explorar na vida real (como expedições arqueológicas em cavernas repletas de labirintos e túneis estreitos), ou lugares de extensão muito grande para que sejam visualizados como um todo (por exemplo, percorrer toda a Muralha da China). Outra possibilidade é a visitação à lugares distantes geograficamente, ou até mesmo de tempos passados, onde a Realidade Virtual pode agir como uma espécie de “Máquina do Tempo”, permitindo, por exemplo, uma visualização de determinados eventos históricos.
Segundo Schirmer (2001), o uso da Realidade Virtual na educação é uma boa solução para o ensino porque expande os processos normais de aprendizado, principalmente na criança, que é encorajada a participar de um processo criativo e imaginário, onde aprende “brincando”, coisas que nos métodos tradicionais levaria mais tempo para ser ensinado.
Atualmente, com a crescente disseminação de informação pela Internet, o desenvolvimento de ambientes virtuais que permitam uma integração entre os estudantes através da Internet pode permitir a estudantes geograficamente dispersos aprender de forma cooperativa, sem estarem presentes à mesma aula. Para Pantelides, citada por (PINHO e KIRNER, 2001), existem diversas razões para se usar a Realidade Virtual na Educação. Entre elas, destacam-se:
− possibilitar uma maior motivação dos estudantes, pois apresenta novas formas de
visualização dos conteúdos de aprendizagem;
− o poder de ilustração da Realidade Virtual para alguns processos e objetos é muito
maior do que outras mídias;
− promover uma análise da realidade visualizada sob diferentes ângulos;
− permitir a visualização e exploração de lugares inexistentes ou de difícil acesso; − permitir que o aprendiz desenvolva o trabalho no seu próprio ritmo;
− extrapolar o limite de aprendizagem, normalmente restrito ao período regular de
aula, possibilitando a realização de atividades educacionais em outros horários através da Internet;
− oferecer muitas possibilidades para estudantes portadores de deficiências, que não
conseguiriam realizar determinadas atividades da forma convencional;
− promover a aprendizagem cooperativa, no momento em que os ambientes virtuais
podem ser concebidos de forma a estimular a aprendizagem compartilhada;
− permitir, aos professores, um acesso mais rápido às dúvidas e questionamentos dos
estudantes, podendo trazer um retorno aos mesmos mais prontamente;
− permitir que haja interação e, desta forma, estimular a participação ativa do
estudante.
De forma bastante sutil, pode-se dizer que a Realidade Virtual está começando a mudar a educação. Isso porque, apesar das barreiras tecnológicas, a utilização da Realidade Virtual pode causar reações de curiosidade e empatia pelas possibilidades que representa, podendo ser associada à fantasia e a imaginação, revolucionando os conceitos tradicionais de ensino-aprendizagem [ANDRADE, WAZLAWICK e CRUZ, 2002].
4.
Escola TRI-Legal – Ambiente Desenvolvido
O projeto Escola TRI-Legal consiste na criação de um ambiente virtual, com o objetivo de simular uma escola virtual em três dimensões, onde os estudantes, navegando no ambiente, poderão ter acesso a diversos jogos como instrumentos de educação.
Este projeto encontra-se em desenvolvimento no Laboratório de Informática na Educação da Unifra (LIE-Unifra), sendo que um protótipo completo do ambiente já se encontra implementado e, atualmente, estão sendo desenvolvidos jogos educacionais para serem inseridos no mesmo.
Inicialmente, o ambiente foi projetado para atender aos alunos de ensino fundamental, sendo que a estrutura do mesmo foi organizada de forma a representar as diversas disciplinas envolvidas na aprendizagem de 5º a 8º séries. Espera-se que o ambiente seja visto pelos alunos como uma extensão da sala de aula, onde podem revisar os conteúdos aprendidos, na forma de jogos interativos e instigantes. Além disso, o mesmo se propõe a servir como um colaborador do professor para os momentos em que o mesmo não esteja presente auxiliando os alunos. Os jogos estão sendo desenvolvidos de forma a encorajar a participação dos alunos na formação de seu conhecimento, oportunizando dicas e auxílio quando necessário. Até o momento, encontram-se implementados e implantados dois jogos educacionais, voltados para o ensino de Geografia e História.
4.1.Arquitetura do Ambiente
A figura 1 apresenta a arquitetura proposta para a estrutura da Escola, em sua projeção inicial. A mesma é composta por diversos módulos, que representam prédios contendo jogos educacionais referentes aos conteúdos de aprendizagem.
O Módulo Interface representa a escola como um todo. Ele representa a interface principal por onde o aluno tem acesso aos demais prédios com os conteúdos de aprendizagem a serem estudados. Ao entrar na escola, o aluno poderá passear pela mesma, deslocando-se aos prédios de estudos referentes às disciplinas estudadas, à biblioteca, que tem por objetivo armazenar material de referência sobre todas as matérias ou visitar a lanchonete, refeitório, ginásio de esportes e banheiros que, atualmente, tem finalidade apenas de trazer mais realismo ao ambiente escolar, não possuindo nenhuma atividade didática.
Figura 1 – Arquitetura do ambiente
Para acessar os prédios de sala de aula, o usuário clica sobre a porta do prédio correspondente, fazendo com que a mesma se abra e possibilite a entrada do aluno no prédio. Ao entrar, o aluno pode caminhar pelos corredores e escolher a sala de aula correspondente ao conteúdo da série que deseja estudar. Novamente, ao clicar sobre a porta de uma sala de aula, a mesma se abre, possibilitando que o aluno entre na mesma. Dentro das salas de aula encontram-se os jogos educacionais correspondentes ao conteúdo da série do prédio e sala em questão. Os jogos encontram-se disponibilizados através de objetos presentes na sala de aula, como por exemplo, desenhos no quadro-negro, gravuras nas paredes, entre outros. Ao clicar em um destes objetos o aluno é “transportado” para o jogo em questão, podendo iniciar sua execução. Atualmente, encontram-se implementados apenas dois jogos educacionais, voltados para as disciplinas de história e geografia da 6ª série. O banco de dados tem por finalidade armazenar todas as informações decorrentes dos jogos e dos alunos que os utilizaram, no formato de um histórico.
4.2.Tecnologias Empregadas
A linguagem utilizada para a implementação da Escola foi a VRML (Virtual Reality
Modeling Language) ou Linguagem para Modelagem em Realidade Virtual. A VRML
(Virtual Reality Modeling Language) é uma linguagem de programação para desenvolvimento de Ambientes Virtuais baseada em geometria 3D, suportando as transformações geométricas, translação, rotação e escala além de outros recursos da Computação Gráfica como texturas, sombreamentos e fontes de luz. A principal característica da VRML é disponibilizar a visualização do Ambiente Virtual na maioria dos navegadores para Web, como Internet Explorer e Nestscape (MACHADO, 1995).
Para Ames, Nadeau e Moreland (1996), a característica mais excitante do VRML é criar mundos dinâmicos e ricos em envolvimento na Internet, incluindo habilidades como: criar objetos animados e executar sons ou filmes, permitindo que o usuário interaja com os mundos e a possibilidade de controlar e acrescentar mundos com scripts, como pequenos programas para atuarem junto ao VRML.
A visualização do Ambiente Virtual se dá através do navegador. É necessário instalar um plug-in que é responsável por interpretar o código do arquivo VRML, sendo que os mais utilizados são: Sony´s Community Place, Intervista´s Word View, VREAM´s
Wirl, Dimension X´s Liquid Reality e o CosmoPlayer desenvolvido pela Silicon Graphic´s, considerado o de maior aceitação (AMES, NADEAU e MORELAND,
1996).
Para o desenvolvimento dos jogos educacionais está sendo utilizada a linguagem PHP, juntamente com o banco de dados MySQL. PHP é uma linguagem de programação em forma de script, que é interpretada pelo servidor Web. Uma das maiores vantagens do PHP é a disponibilidade de recursos, pois é possível criar e alterar
cookies, autenticações, redirecionar usuários, além de obter uma excelente
conectividade com os mais variados bancos de dados (ANSELMO, 2002). Outro aspecto que está se levando em consideração para o desenvolvimento deste projeto em PHP é o fato desta linguagem ser gratuita e se enquadrar dentro das propostas de desenvolvimento do “Software Livre”.
O MySQL é um banco de dados cliente servidor que teve um crescimento bastante acentuado nos últimos anos. Este crescimento se deu principalmente por ser um banco de dados bastante utilizado com PHP – uma linguagem com grande número de adeptos na Internet. Outros fatores são o fato deste banco de dados rodar em diversas plataformas, ter um excelente desempenho e, principalmente, ser gratuito.
4.3. O Ambiente Virtual Desenvolvido
De acordo com a arquitetura apresentada, a escola é formada por um conjunto de prédios, cada um com propósitos diferenciados dentro dos conteúdos de aprendizagem a serem abordados nas séries citadas.
A figura 2 apresenta uma visão externa da escola, onde se pode visualizar toda a estrutura da mesma.
Figura 2 – Visão externa do ambiente
Ao entrar na escola, podem ser visualizados todos os prédios que são listados a seguir:
− Prédio Um: neste prédio encontram-se diversas salas de aula, separadas por um
corredor. De um lado do corredor encontram-se as salas dedicadas à disciplina de Matemática e do outro, salas para a disciplina de Ciências. As salas são numeradas de acordo com uma determinada série. Assim, existem quatro salas dedicadas para o estudo de Matemática, para a 5º 6º, 7º e 8º séries. Caso o aluno queira realizar uma atividade relacionada à matemática da 6º série, por exemplo, dirige-se até a sala em questão, entra na mesma, e seleciona a atividade (jogo) que deseja realizar. Como mencionado anteriormente, os jogos estarão distribuídos nas salas de diferentes maneiras: no quadro-negro, na forma de quadros pendurados nas paredes, através de objetos, entre outros. Ao selecionar um dos jogos, o mesmo é iniciado e o aluno passa a realizar a atividade;
− Prédio Dois: semelhante ao prédio um, sendo destinado para as disciplinas de
Geografia e História;
− Prédio Três: com funcionamento idêntico aos demais, destinado para disciplinas de
Português e Língua Estrangeira.
As figuras 3 e 4 apresentam, respectivamente, uma visão externa dos prédios e uma visão das salas de aula. Cabe ressaltar que a sala apresentada corresponde à disciplina de Geografia da 6ª série, onde já se encontra, no quadro-negro, acesso a um dos jogos desenvolvidos.
Figura 3 – Visão externa dos prédios
A figura 5 apresenta uma visão interna da biblioteca. Externamente, a biblioteca assemelha-se aos demais prédios. A mesma tem por finalidade servir como um referencial teórico para todas as disciplinas abordadas pelos jogos presentes no ambiente. Por exemplo, ao entrar na biblioteca, o aluno dirige-se a seção de livros de Matemática e pode selecionar, dentre os diversos livros, um livro referente a um determinado conteúdo que deseje relembrar para ajudá-lo a resolver problemas dos jogos.
Figura 5 – Visão interna da biblioteca
Atualmente, apenas a estrutura interna dos banheiros (figura 6) e do ginásio de esportes foi implementada (Figura 7). Todos estes ambientes tem por finalidade, no estágio em que se encontram, aumentar o grau de realismo presente na escola. Futuramente, pretende-se incorporar aos mesmos, finalidades educacionais. Por exemplo, ao ginásio de esportes podem ser agregados jogos que tratem de curiosidades esportivas, práticas de educação física, entre outros. Ao refeitório e lanchonete, podem ser inseridos jogos que tratem de educação alimentar e aos banheiros atividades que tratem de questões de higiene e saúde.
Figura 6 – Visão interna do Banheiro
5.
Conclusões e Perspectivas Futuras
Este artigo teve como objetivo principal apresentar o protótipo da Escola TRI-Legal, um Ambiente Virtual para auxiliar o ensino fundamental, aproveitando o potencial que a Realidade Virtual e a Internet podem trazer para a Educação. Aliado a isto, a utilização de jogos educacionais pode despertar ainda mais o interesse dos alunos, possibilitando que o mesmo, através do ambiente, possa dar continuidade ao seu aprendizado, mesmo sem estar em sala de aula, acompanhado por um professor.
Cabe ressaltar que, em nenhum momento, pretende-se que este ambiente venha servir como um substituto do professor, e sim que o mesmo possa servir de apoio a práticas pedagógicas diferentes das tradicionais, despertando uma maior motivação nos processos de ensino-aprendizagem.
Com o desenvolvimento do ambiente de ensino-aprendizagem proposto, e a utilização da Realidade Virtual juntamente com jogos educativos, apresenta-se uma nova forma de comunicação e expressão, despertando no aluno a consciência de auto-aprendizagem através de descobertas, criatividade e motivação para a busca de novos conhecimentos.
Futuramente, ao finalizar o ambiente, pretende-se implantar o mesmo em escolas de ensino fundamental, de forma que alunos possam testá-lo, com o objetivo de detectar possíveis erros e, desta forma, minimizar possíveis problemas quando de sua utilização. Atualmente, o ambiente contém dois jogos agregados a ele, que também passarão por esta etapa de testes.
Algumas metas destacam-se para o futuro deste projeto, tais como: i) implementar mais jogos para outras séries e disciplinas; ii) implementar a parte interna do refeitório e lanchonete; iii) realizar um planejamento de utilização educacional para o Banheiro, Lanchonete, Refeitório e Ginásio de Esportes; iv) aprimorar a aparência externa da escola, através de um pátio com árvores bancos e flores, de forma a tornar mais agradável o “passeio” do aluno; e v) expandir sua área de aplicação, de forma a abranger o ensino médio e a pré-escola;
Além disso, pretende-se, futuramente, tornar o ambiente cooperativo, com a inserção de ferramentas para comunicação síncrona e assíncrona, para que professores e alunos possam intensificar sua aprendizagem através de discussões acerca dos conteúdos envolvidos nos jogos do ambiente.
6.
Referências
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