DADOS DO PROJETO
TÍTULO DO PROJETO
Desenvolvimento de ferramentas didáticas utilizando realidade virtual
VINCULAÇÃO – CONFORME SUBITEM 1.2 CECS – Professor Adjunto
COORDENAÇÃO Dados do (a) Coordenador (a) do Projeto
Nome completo: Rafael Celeghini Santiago CPF: 346.826.088-19 e RG: 32.241.552-4 Email: Rafael.santiago@ufabc.edu.br
SIAPE: 2281705
Área de Formação/Atuação: Engenharia mecânica / Aeroespacial
EQUIPE COLABORADORA
Nº Nome completo Titulação Função no projeto
Carga horária semanal no
projeto
01 Rafael Celeghini Santiago Dr. Coordenação 4
02 Rodrigo Luengo Aluno interessado Desenvolvimento de material didático
12 03 Gian Basso Aluno interessado Desenvolvimento de
material didático
12 04 Hugo Lapa Aluno interessado Desenvolvimento de
material didático
INTRODUÇÃO (JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO PROJETO) O desenvolvimento de dispositivos portáteis (celulares e tablets) e computação gráfica
permitiram a disseminação de ferramentas de Realidade Virtual (RV). A RV é uma tecnologia avançada entre o usuário e sistema operacional em tempo real, buscando recriar ao máximo a sensação de outro ambiente, incluindo possibilidade de interação com esta outro ambiente. Além disso, a RV para criar elementos virtuais através de computação gráfica que
complementam o mundo real, também conhecido como Realidade Aumentada. A Fig. 1 exemplificada exemplifica aplicações de Realidade Virtual.
(a) (b)
Figura1: Exemplo de (a) Realidade Virtual, criando um ambiente de montanha russa; e (b) utilização para visualização topográfica, onde a topografia é criada em um ambiente virtual
(também conhecida como Realidade Aumentada).
É evidente que a RV cria ambiente promissor para desenvolvimento de ferramentas didáticas buscando aprimorar a compreensão dos alunos. Entende-se por “ferramenta didática” qualquer conteúdo de aula que possa ser utilizado para o ensino, como uma experiência, um trecho de aula expositiva, uma atividade (classe/casa) ou avaliação. Por exemplo, a visualização de sistema mecânico complexo, como um motor de combustão interna, é um processo oneroso de ser feito em sistemas tradicionais de ensino (“lousa e giz”) e que seria extremamente promissora ao utilizar RV.
Deve-se frisar que atualmente dispositivos portáteis e computadores comuns são capazes processarem RV. A empresa Google disponibilizou gratuitamente um óculos feito em papel-cartão para visualização de RV chamado Google Cardborad, Fig. 2. O programa comercial Autodesk A360 possibilita a visualização de peças e ambientes utilizando óculos de RV. Além disso, a Autodesk também possui módulos do Programa Autodesk Inventor para criação de realidade aumentada para visualização de desenhos CAD.
Figura2: Google CardBorad para visualização de RV.
Em especial para o ensino de disciplinas de análise estrutural em engenharia (como as disciplinas Mecânica dos Sólidos I e II e Teoria da Elasticidade) é notável a dificuldade do aluno em compreender estruturas tridimensionais complexas, como por exemplo, Treliças Espaciais e Estado de Tensão Triaxial. Dificuldades de aprendizado semelhantes também são vivenciadas no ensino de Mecânica dos Fluidos e Ciências Térmicas.
Atualmente ferramentas de RV não são utilizadas para o ensino em Engenharia Aeroespacial e a UFABC já possui convênio para utilização gratuita de programas da empresa Autodesk. O docente Rafael Celeghini Santiago está escalado para lecionar as disciplinas Teoria da Elasticidade e Mecânica dos Sólidos II em 2017-1 e 2017-2, respectivamente, já tendo
lecionado anteriormente em 2016 na UFABC, assim como em outras instituições de ensino que trabalhou no passado. O docente Rafael Celeghini Santiago, quando cursava o mestrado junto À EPUSP, desenvolveu uma bancada didática para compreensão do funcionamento de um
dispositivo automotivo, a partir de desenhos técnicos utilizando Autodesk Inventor. Está experiência é utilizada até hoje na EPUSP, na disciplina de Introdução à Engenharia.
OBJETIVOS
O objetivo deste projeto é criar ferramentas didáticas utilizando ferramentas de Realidade Virtual disponíveis nos programas Autodesk A360 e Autodesk Inventor.
Inicialmente estas ferramentas seriam utilizadas para ensino de disciplinas de análise estrutural em Engenharia Aeroespacial e BC&T, e posteriormente expandida para outras disciplinas.
METODOLOGIA
A metodologia adotada para desenvolvimento deste projeto consiste nas seguintes etapas: 1. Aprendizado dos programas Realidade Virtual: Nesta etapa, o monitor irá aprender o
dispositivos necessários para a execução destas (Computadores, tablets e óculos). A escolha deste priorizará programas abertos ou disponibilizados na UFABC, assim como acessórios de baixo custo para distribuição/aquisição por parte da instituição e/ou alunos. 2. Seleção de tópicos a serem utilizados: Nesta etapa serão selecionados tópicos das
disciplinas de Mecânica dos Sólidos e Teoria da Elasticidade onde a utilização de RV é promissora. Estima-se o desenvolvimento de 3 a 5 tópicos para utilização nas aulas das disciplinas mencionadas.
3. Desenvolvimento de ferramentas didáticas utilizando RV: Nesta etapa, o tópico
selecionado na etapa 2 será desenvolvido utilizando RV. Também serão desenvolvidos apostilas, vídeos, tutoriais e estudos guiados para a orientação dos alunos.
4. Utilização experimental da ferramenta didática: uma vez desenvolvida a ferramenta didática, esta será colocada em prática durante as aulas de Mecânica dos Sólidos II e Teoria da elasticidade. Posteriormente, será solicitado aos alunos que respondam um formulário de avaliação sobre a utilização da ferramenta.
5. Melhoria da ferramenta didática: Após a utilização experimental, a ferramenta didática será revida, assim como as apostilas e tutoriais complementares. Serão desenvolvidos apostilas, vídeos, tutoriais e estudos guiados para a orientação dos professores na utilização da ferramenta didática desenvolvida.
6. Disponibilização da ferramenta para a comunidade docente da UFABC: Após a
finalização da ferramenta didática, está será disponibilizada para os demais docentes, da UFABC através de workshops. O desenvolvimento desta também será devidamente documentado, buscando o desenvolvimento de novas ferramentas didáticas similares a esta.
PÚBLICO-ALVO
Alunos de graduação do BC&T e Engenharias, que cursam matérias de Teoria de Estruturas, como Mecânica dos Sólidos I e II, Teoria da Elasticidade, Elementos Finitos e Técnicas de Análise Estrutural.
Considerando 4 turmas (aprox.. 40 alunos) de Mecânica dos Sólidos I por semestre (matéria obrigatória) e que pelo menos uma das demais materiais sejam oferecidas por quadrimestre (por serem optativas), estima-se que cerca de 200 alunos (5 turmas x 40 alunos) sejam auxiliados pela ferramenta didática utilizado RV na UFABC por semestre.
Deve-se frisar que a utilização desta ferramenta no ensino das matérias acima citadas é uma aplicação inicial, podendo ser facilmente ampliado para outras disciplinas após o término deste projeto.
(especificar plano de atividades para cada um deles) Solicita-se que o número de bolsistas seja de 1 (mínimo) e 3 (máximo).
A quantidade de bolsistas disponibilizados irá impactar diretamente na quantidade de tópicos bordados para utilização de RV. Estima-se que cada bolsista seja capaz de devolver cerca de 3 a 5 tópicos, considerando também o desenvolvimento de material de apoio necessário (vídeos, apostila de classe e guia de apoio para o professor).
Todos os casos descritos acima seguirão a Metodologia descrita anteriormente em seu plano de atividades, sendo de responsabilidade de cada monitor:
Aprender o funcionamento do programa de VR;
Estudar os tópicos em questão para desenvolvimento da ferramenta didática;
Desenvolver a ferramenta didática em VR, assim como material de apoio ao aluno e professor.
Auxiliar o coordenador na utilização experimental da ferramenta, assim como na execução do workshop para divulgação dentro da UFABC.
CRONOGRAMA DE TRABALHO (vigência compreendendo de 1 a 10 meses) As Etapas de 1 a 6 estão descritas em “Metodologia”. O cronograma de trabalho está apresentado abaixo: Mês 1 Mês 2 Mês 3 Mês 4 Mês 5 Mês 6 Mês 7 Mês 8 Mês 9 Mês 10 Etapa 1 2 3 4 5 6
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Os resultados serão avaliados das seguintes formas:
Formulário de avaliação preenchido pelos alunos após a utilização experimental da ferramenta didática;
6
Comparação de conceitos atribuídos a turmas nas quais a ferramenta didática foi utilizada, em relação a turmas similares nas quais esta não foi utilizada.
