Patrocínio, MG, outubro de 2016
ENCONTRO DE PESQUISA & EXTENSÃO, 3., 2016, Patrocínio. Anais... Patrocínio: IFTM, 2016.
DESENVOLVIMENTO DE JOGO DE REALIDADE VIRTUAL
PARA O ENSINO DA HISTÓRIA DE PATROCÍNIO - MG
Ana Claudia de Freitas Carvalho (Instituto Federal do Triângulo Mineiro)1; Matheus Araújo Aguiar (Instituto Federal do Triângulo Mineiro)2
Modalidade: Pesquisa
Resumo:
O presente trabalho apresenta uma ferramenta digital, na forma de um jogo de realidade virtual, para divulgação e ensino da história local do município de Patrocínio, Minas Gerais. O desenvolvimento da ferramenta é feito utilizando o motor de jogos Unity 3D, a linguagem de programação C#, um par de óculos para realidade virtual, assim como sua respectiva SDK para a integração com o Unity 3D. O protótipo apresentado se insere no contexto de um projeto de pesquisa desenvolvido pelos autores e representa um resultado parcial desta. A proposta que levou ao desenvolvimento desta ferramenta está fundamentada na análise bibliográfica acerca da utilização de instrumentos de realidade virtual em ambientes de ensino e busca aproveitar-se da imersão proporcionada pelas técnicas empregadas para gerar um material didático atrativo. Atualmente, o protótipo funcional até então desenvolvido permite a navegação e interação em um ambiente 3D através da realidade virtual.
Palavras-chave: Realidade Virtual; Unity; Jogos.
Introdução
Na procura de ferramentas para tornarem as salas de aulas cada vez mais interativas, professores e pesquisadores tem se dedicado a criar tecnologias que possam ser utilizadas para este propósito e encontraram na realidade virtual uma possível solução. De acordo com Pinho e Kirner (1997), a utilização da realidade virtual em ambientes de estudo ainda está dando os seus primeiros passos. Atualmente pesquisadores estão na fase de análise,
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Estudante do Curso Superior de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas.
anaclaudiadefreitas3@gmail.com
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buscando avaliar como a realidade virtual poderá os auxiliar, suas possíveis desvantagens e custos.
A utilização da Realidade Virtual (RV) permite a criação de uma interface homem-máquina mais natural e poderosa, pois explora o conhecimento intuitivo do usuário a respeito do mundo físico para interagir com o ambiente que está sendo simulado. Através desta interação é possível criar um ambiente tridimensional sintético onde o usuário poderá imergir e navegar utilizando canais multissensoriais como visão, audição, tato, olfato ou paladar. (CARDOSO; LAMOUNIER JÚNIOR, 2008).
Por meio de processos de exploração, descoberta, observação e construção de uma nova visão de conhecimento, este tipo de tecnologia tem o potencial de propiciar ao aluno uma nova forma de aprendizado. De acordo com Cardoso e Lamounier Júnior (2008), deste modo, o aluno terá acesso a experimentação prática do conteúdo em questão não se limitando a apenas a teoria.
Aproveitando-se desta vantagem que a Realidade Virtual nos fornece, este trabalho apresenta o resultado parcial de uma proposta de desenvolvimento de uma ferramenta digital para o ensino da história local de Patrocínio, Minas Gerais. Um protótipo da proposta foi desenvolvido e oferece as funcionalidades básicas de navegação e interação em um ambiente 3D. Este é ponto de partida para posterior construção de um jogo educativo que aborde a história local da cidade.
As atividades realizadas para concretização deste trabalho fundamentam-se na análise bibliográfica acerca da utilização de aplicações de Realidade Virtual em ambientes de ensino, bem como no estudo a respeito da história da formação do Arraial de Nossa Senhora do Patrocínio. Além disto, são fonte de informações para uma melhor formatação e ambientação do jogo proposto.
Objetivos
Este trabalho visa à criação de um jogo de realidade virtual educativo ambientado no período (1750 – 1820), época de formação do arraial que viria a ser o município de Patrocínio, MG. O jogo tem o intuito de servir
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como protótipo para o desenvolvimento de uma ferramenta para o auxílio do ensino da história local.
Fundamentação Teórica e Técnica
Esta seção apresenta fundamentos históricos e referências teóricas que são utilizados como base para a construção do jogo.
Fundamentação histórica
A busca pelo ouro no século XVIII foi o principal motivo para a ocupação econômica do espaço mineiro. Porém, em 1770, houve uma crise na produção aurífera fazendo com que a produção agrícola na região das Minas fosse incentivada. Como resultado do aumento das práticas agrícolas na região o solo desta sofreu um esgotamento precoce, e com isso surgiu um movimento de expansão para o sertão por parte de agricultores cujas terras se tornaram estéreis. Todavia, este movimento se deparou com um problema de difícil solução, estas terras estavam ocupadas por uma grande quantidade de indivíduos considerados indesejáveis pelas autoridades, como vadios, indígenas e quilombolas. Diversas expedições foram enviadas para exterminar estes tipos de indivíduos, principalmente quilombolas (SOUZA JÚNIOR, 2015).
Segundo Souza Júnior (2015), a formação do povoado que originou Patrocínio-MG está ligada ao capitão Inácio de Oliveira Campos, que realizou explorações em vários córregos e ribeirões da região, como o Bromado e Esmeril como ordenado pelo Conde Valadares. Apesar de não encontrar ouro nos rios da região, a fazenda Bromado prosperou. Localizada na Picada de Goiás, este assentamento oferecia apoio aos tropeiros que transitavam entre as regiões mineradoras. Mais tarde, no ano 1804, os moradores da região obtiveram uma licença para a construção de uma casa de oração e com isso o povoado, geralmente passava a ser denominado arraial.
Realidade Virtual
Kirner e Siscoutto (2008), se referem a Realidade Virtual como uma forma de interface para acessar aplicações que permitem a visualização, movimentação e interação do usuário em tempo real em ambientes tridimensionais gerados por um computador. Esta tecnologia também pode ser considerada como a combinação de três ideias básicas: imersão, interação e envolvimento (PINHO; KIRNER, 1997).
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Em ambientes virtuais, a forma de interação mais simples é a navegação. Este tipo de interação permite o usuário movimentar em seu espaço tridimensional e assim, visualizar novas perspectivas do cenário. A movimentação neste tipo de interação é realizada através de mouses 3D, comandos de voz e ou gestos. Porém, neste caso, a interação se limita a exploração não havendo mudanças no ambiente virtual. Interações, propriamente ditas, ocorrem quando o usuário visualiza, explora, manipula e aciona objetos virtuais presentes no ambiente virtual através de movimentos tridimensionais de translação e rotação naturais do corpo (KIRNER; SISCOUTTO, 2008).
Jogos educativos
Atualmente diversos experimentos têm sido realizados acerca do desenvolvimento de jogos que abordam aspectos além de apenas o entretenimento do jogador. De acordo com Machado, Moraes e Nunes (2009), os chamados serious games correspondem a uma nova classe de jogos, que visa principalmente a simulações de situações práticas. Tais jogos possuem como objetivo o treinamento de profissionais, situações críticas para empresas e conscientização para crianças, jovens e adultos. Este tipo de abordagem oferece atividades que favorecem a absorção de conceitos e habilidades psicomotoras. Deste modo, serious games é um termo utilizado para identificar jogos que oferecem experiências que vão além do entretenimento, tais como jogos voltados ao aprendizado e treinamento.
Metodologia
Esta seção apresenta ferramentas e métodos que são utilizados no desenvolvimento deste trabalho.
Coleta de dados históricos
Para o desenvolvimento da proposta, cujo protótipo apresentado neste trabalho é um resultado parcial e ponto de partida, fez-se necessário realizar a coleta de dados históricos a fim de realizar a elaboração da ambientação, enredo e desafios do jogo. Devido a pouca documentação existente, são utilizados, principalmente, relatos feitos por estudiosos viajantes que estiveram de passagem pela cidade em sua época de formação (SOUZA JÚNIOR, 2015).
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De maneira a complementar os dados históricos, foi realizada uma pesquisa de campo, através da visitação de museus e antigos moradores da cidade a fim de coletar relatos, fotografias e outras informações uteis que constituem subsídio para a modelagem do cenário e personagens do jogo. Unity3D
O Unity 3D é um motor de jogos que facilita o desenvolvimento de jogos por permitir que o desenvolvedor crie jogos sem a necessidade de programar diretamente com drivers de vídeo.
O software pode ser obtido gratuitamente para fins e educacionais no site <https://unity3d.com/>. Além de produzir jogos para as mais diversas plataformas, o Unity possui uma interface muito amigável e possui suporte para uma grande variedade de arquivos de programas de modelagem, tais como Blender.
Blender
O Blender é um software livre e open source de criação de objetos 3D. Ele suporta toda a linha de desenvolvimento 3D como a modelagem, articulação, animação, simulação, renderização, composição e de rastreamento expressões para a criação de vídeos e jogos. O software é multiplataforma, podendo ser executado de forma equivalente em plataformas como o Linux, Windows e MAC. O Blender também é capaz de exportar seus modelos 3D em diversas extensões, inculindo a extensão FBX que é compatível com o Unity (https://www.blender.org/about).
Google Cardboard
Existem diversos dispositivos para realizar a interação com ambientes virtuais. Um destes dispositivos é o Google Cardboard que é a solução de baixo custo da Google para experiências com realidade virtual. Este dispositivo permite a simulação de um ambiente tridimensional utilizando apenas um smartphone. A interação é possível através de componentes do smartphone como o giroscópio, acelerômetro e GPS que se comunica com os ímãs presentes no dispositivo. O Google Cardboard oferece também APIs que permitem que o desenvolvedor adapte facilmente uma aplicação desenvolvida utilizando o motor de jogos Unity 3D para a Realidade Virtual ou criá-los do zero. É possível obter o Google Cardboard de diversos fabricantes ou mesmo
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construir seu próprio através das instruções e especificações fornecidas pela empresa em https://vr.google.com/cardboard/manufacturers/
Desenvolvimento
O protótipo foi desenvolvido com a utilização das ferramentas e tecnologias apresentadas anteriormente (Unity3D, Blender e GoogleCardBoard). Para construção do cenário e personagens, foram utilizadas as informações levantadas até o momento na pesquisa bibliográfica e histórica realizada. O protótipo, ambientado em lugares que fizeram parte da história do município, é a base a partir da qual será modelada, analisada e discutida uma ferramenta educacional digital.
Pesquisa bibliográfica e Coleta de Dados
A pesquisa bibliográfica acerca dos temas históricos e técnicos que fundamentam o trabalho foi realizada e está descrita anteriormente na seção 2. Além disso, realizou-se o desenvolvimento de um uma aplicação de realidade virtual para Android que, utilizada em conjunto com o Google Cardboard, oferece a funcionalidade básica de imersão e navegação em um ambiente virtual tridimensional.
A coleta de dados históricos realiza-se mediante a visita à os dois principais museus da cidade de Patrocínio, MG, a Fundação Casa da Cultura e o Museu Professor Hugo Machado da Silveira. Há também vários moradores que possuem objetos e registros fotográficos, bem como relatos, que contam a história local e seus personagens. Ademais, existem diversos prédios tombados e conservados na cidade que servem de referência arquitetônica e estética para compor as informações históricas.
Implementação do Jogo
O desenvolvimento do jogo é feito utilizando o motor de jogos Unity 3D e a linguagem de programação C#. Esta ferramenta permite a criação de aplicações de R.V para smartphones em conjunto com os óculos Google CardBoard. A modelagem dos objetos tridimensionais que compõe o cenário e personagens do jogo é feita no software Blender. Uma vez finalizados, os objetos são carregados no jogo e integrados à lógica de programação através da Unity 3D.
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Para implementação da aplicação emprega-se o modelo de desenvolvimento iterativo ou incremental em que cada iteração ou ciclo corresponde a implementação de uma funcionalidade básica do jogo, como a navegação ou interação com objetos do jogo(SOMMERVILLE, 2003).
Assim, conforme explicado anteriormente, o presente resultado deste trabalho é um protótipo a partir do qual novas funcionalidades serão desenvolvidas, com o objetivo de alcançar uma ferramenta cada vez mais completa e adequada ao ensino.
Características funcionais do Jogo
O jogo, aproveitando a imersão proporcionada pela realidade virtual em conjunto com o óculos Google Cardboard, é jogado na perspectiva de primeira pessoa, conforme ilustra a figura 1. A navegação no ambiente é controlada pela direção em que o jogador repousa seu olhar: quanto mais tempo fixa o olhar em algum ponto, com maior velocidade o jogador se desloca a este ponto. Caso o jogador deseje parar e observar, é possível alternar para um modo estático através de botão existente no Google Cardboard.
Figura1: Exemplo de aplicação desenvolvida no Unity com a utilização do Google Cardboard SDK
A interação com objetos, outros personagens não-jogáveis (NPC – Non Player Character) presentes e o próprio cenário ocorre através de proximidade. Para objetos inanimados e partes especiais do cenário, como portas e janelas, por exemplo, a partir do momento que o jogador se aproxime a uma distância mínima, ocorre o efeito desejado, como a abertura da porta ou janela. Para NPCs, a partir de uma distância mínima este inicia um diálogo ao qual o jogador poderá responder com algumas opções pré-programadas, como
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por exemplo, utilizando um item (objeto especial) coletado em alguma parte do cenário. A interação do jogador com NPCs oferece a possibilidade de que estes realizem perguntas e desafios.
Assim, o enredo do jogo se desenvolve através da exploração do cenário e interação com outros personagens que propõem tarefas e desafios que jogador deve completar. Durante a realização destas tarefas, informações históricas sobre os locais e os personagens reais podem ser apresentadas como parte do cenário ou da fala de NPCs. Desta forma, busca-se aproveitar a imersão e o entretenimento proporcionados para oferecer ao jogador oportunidades de aprendizado.
Resultados
Este trabalho apresenta como resultado um protótipo funcional de um jogo 3D em Realidade Virtual a ser utilizado juntamente com o Google Cardboard. O protótipo é, na verdade, resultado parcial de uma proposta de pesquisa e implementação de uma ferramenta digital de ensino da História local da cidade de Patrocínio, Minas Gerais. Este protótipo é o ponto de partida para construção de um jogo de aventura onde será possível ao aluno visualizar acontecimentos e se ambientar no período em que ocorreu a formação do Arraial de Nossa Senhora do Patrocínio.
No estado em que se encontra, o jogo oferece apenas as funcionalidades básicas de navegação e interação com alguns objetos do cenário 3D. Aspectos globais como a narrativa e personagens da trama do jogo ainda não estão definidos. Entretando, como descrito anteriormente, os mecanismos básicos para inserção destes no jogo já estão desenvolvidos no protótipo.
Conclusão e trabalhos futuros
Os jogos são ferramentas interessantes e atrativas para o ensino de forma lúdica e por meio da utilização da Realidade Virtual, estes jogos se tornam imersivos, auxiliando a visualização do conteúdo das aulas. O protótipo apresentado neste trabalho é o resultado parcial de uma proposta maior, a saber, a construção de um jogo de Realidade Virtual para atuar como ferramenta de auxílio para o ensino a história local. Espera-se que a partir do
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protótipo apresentado seja possível implementar um jogo totalmente funcional e que possa ser testado com alunos do ensino médio integrado do campus Patrocínio.
O jogo será disponibilizado gratuitamente para escolas, professores, alunos e o público em geral através de plataformas de aplicativos de dispositivos móveis. Desta forma, busca-se construir a base para uma ferramenta educacional digital e acessível que possa ser estudada, melhorada e utilizada para auxiliar o aprendizado do usuário.
Referências
CARDOSO, Alexandre; LAMOUNIER JÚNIOR. Edgard. Aplicações na Educação e Treinamento. In: SISCOUTTO, Robson; COSTA, Rosa. Realidade Virtual e Aumentada: Uma abordagem Tecnológica. Porto Alegre: Editora SBC - Sociedade Brasileira de Computação, 2008. 353-367
KIRNER, Claudio; SISCOUTTO, Robson A. Fundamentos de Realidade Virtual e Aumentada. In: SISCOUTTO, Robson; COSTA, Rosa. Realidade Virtual e Aumentada: Uma abordagem Tecnológica. Porto Alegre: Editora SBC - Sociedade Brasileira de Computação, 2008. 9-28
MACHADO, Liliane S.; MORAES, Ronei M.; NUNES, Fátima. Serious games para saúde e treinamento imersivo. Abordagens Práticas de Realidade Virtual e Aumentada, v. 1, p. 31-60, 2009.
PINHO, Márcio S.; KIRNER, C. - Uma Introdução à Realidade Virtual. Minicurso do X Simpósio Brasileiro de Computação Gráfica e Processamento de Imagens. 14 a 17 de outubro de 1997, Campos do Jordão, SP, 1997.
SOMMERVILLE, Ian. Engenharia de software. São Paulo: Addison Wesley, 2003.
SOUZA JÚNIOR, Alcione. A formação do Arraial de Nossa Senhora do Patrocínio (MG, Brasil): uma reflexão sobre a colonização no sertão mineiro (1750-1820). Revista de História da UEG (ISSN 2316-4379), v. 4, n. 1, p. 98-118, 2015.
