NOVA ABORDAGEM PARA O ENSINO DE GEOMETRIA
DESCRITIVA BÁSICA
Jocelise J. Jacques1, Gabriela Z. Azevedo2, José L. F. Aymone3 e Fábio G. Teixeira4 Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Departamento de Expressão Gráfica da Faculdade de Arquitetura Sarmento Leite, 320, sala 402 – Centro
90050-170– Porto Alegre – RS 1
jojacques@cpovo.net, 2gabrielaazevedo@ig.com.br, 3aymone@ufrgs.br, 4fabio.teixeira@ufrgs.br
Resumo. A experiência no ensino da Geometria Descritiva Básica revela dificuldades relacionadas
à construção do conhecimento, principalmente no que se refere à visualização tridimensional. A
carga horária reduzida, a falta de um contato prévio com os conceitos básicos tratados na
disciplina e o uso de técnicas tradicionais de ensino são alguns dos fatores que contribuem para
agravar tal situação.
Os resultados favoráveis obtidos com a prática docente da Abordagem em Ambiente de
Aprendizagem Hipermídia para o conteúdo de Estudo de Superfícies motivaram o desenvolvimento
de uma ferramenta de ensino similar para o conteúdo relativo aos entes fundamentais da
Geometria Descritiva Básica: ponto, reta e plano.
A ferramenta em desenvolvimento no NCA – Núcleo de Computação Gráfica Aplicada da
Faculdade de Arquitetura da UFRGS – visa atualizar o método de ensino de Geometria Descritiva,
aproveitando os recursos de tecnologia da informação disponíveis (realidade virtual, multimídia,
hipertexto, animações e internet). Dessa forma, busca-se facilitar a visualização e a compreensão
tridimensional dos objetos e processos estudados na Geometria Descritiva.
Palavras-chave: Geometria Descritiva, Hipermídia, Realidade virtual, Internet, Ambiente de
1. INTRODUÇÃO
A Geometria Descritiva, disciplina inicial dos cursos de engenharia e arquitetura, caracteriza-se pela união da compreensão tridimensional com a representação bidimensional. Esta disciplina geralmente é ministrada através de aulas expositivas, com uso do quadro negro e maquetes demonstrativas de modelos reais, intercalando aulas teóricas e exercícios. Alguns resultados obtidos no ensino da disciplina permitem observar que, da forma como é ministrada, há risco de se enfatizar a representação bidimensional e não propriamente a compreensão tridimensional.
A carência no desenvolvimento do raciocínio espacial nos conteúdos de 1º e 2º graus resultam, aos alunos recém-ingressos nos cursos de graduação, em reconhecidas dificuldades em relação ao entendimento dos conceitos tratados nas disciplinas de Geometria Descritiva e Desenho Técnico. Os modelos reais têm sido freqüentemente utilizados como recurso didático para facilitar a compreensão tridimensional. Com o advento da tecnologia de informação, no entanto, surgiram novos recursos para auxiliar a atividade docente.
O desenvolvimento de um ambiente hipermídia, no qual é explorada a realidade virtual e a utilização de animações, busca privilegiar a compreensão espacial. Objetiva-se, desta maneira, que o aluno desenvolva primeiramente a percepção e o raciocínio tridimensional para que, em um segundo momento, adquira a capacidade de solucionar problemas relativos à forma através de meios bidimensionais.
O ambiente hipermídia traz mudanças significativas ao ensino tradicional (Teixeira et al. [1]) pois, além de disponibilizar um maior número de modelos tridimensionais, através da realidade virtual, proporciona certa independência do aluno em relação ao professor. As aulas teóricas são desenvolvidas em uma sala de aula informatizada, na qual o aluno estuda o conteúdo programado de acordo com seu ritmo de aprendizagem. Além disso, este ambiente também é utilizado em atividades extra-classe, através do uso da internet, o qual é incentivado para aumentar a carga horária dedicada à disciplina.
2. DESENVOLVIMENTO DO AMBIENTE HIPERMÍDIA PARA O CONTEÚDO DA GEOMETRIA DESCRITIVA BÁSICA
O estudo da Geometria Descritiva tem início pela compreensão dos entes fundamentais, ponto, reta e plano, em relação ao sistema de projeções mongeanas, o qual se caracteriza pela planificação do espaço em três dimensões.
Tal característica resulta em um árduo esforço de abstração por parte do aluno, que até o momento não está familiarizado com este tipo de representação. Desta forma, o ambiente de aprendizagem é organizado de maneira que, inicialmente, seja apresentada a situação espacial através do modelo virtual (Fig. 1), acompanhada de texto explicativo sobre o tópico. Em um segundo momento, é demonstrada a planificação do sistema (Fig. 2, 3, 4 e 5), através de animações e realidade virtual. Somente após a explicação e a visualização espacial do assunto tratado, o aluno tem contato com o método bidimensional e a utilização da representação em épura, através de ilustrações e animações em 2D.
Figura 1. Modelo Virtual do Plano Oblíquo Figura 2. Modelo Virtual do Plano Oblíquo com suas Linhas Projetantes
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2Figura 3. Modelo Virtual do Plano Oblíquo com suas Projeções
Figura 4. Início da Planificação do Sistema
Figura 5. Final da Planificação do Sistema - Épura
Neste contexto, observa-se que a significativa complexidade do tema demanda a necessidade de orientar o aluno da maneira mais simplificada possível. Com este objetivo, verificou-se a importância de aliar, aos modelos tridimensionais, textos explicativos, os quais têm papel de descrever e justificar os conceitos teóricos que fundamentam os processos descritivos. Neste sentido, o desenvolvimento do ambiente hipermídia foi dividido em quatro atividades distintas e realizadas de forma paralela:
(a) produção de textos,
(b) produção de modelos virtuais e animações 3D,
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12.1 A produção de textos
Pode-se afirmar que há uma escassez de bibliografia sobre o assunto Geometria Descritiva no país, sendo que a maior parte do material existente utiliza desenhos “auto-explicativos” ou são cadernos de exercícios. No entanto, os processos de solução dos problemas de Geometria Descritiva envolvem um alto grau de abstração, exigindo uma fundamentação conceitual sólida.
Com base nisso, buscou-se sistematizar a teoria que fundamenta a linguagem e os processos estudados na Geometria Descritiva. O resultado é um documento que orienta a produção das demais mídias. Dessa forma, a arquitetura do ambiente de aprendizagem procura mesclar os modelos virtuais e animações com explicações escritas detalhadas sobre os tópicos abordados, para que o estudante construa o seu conhecimento em função da teoria e tenha um aprendizado efetivo, sem simplesmente memorizar procedimentos.
É importante observar que, através da tecnologia de informação, este ambiente proporciona maior liberdade de acesso aos conteúdos devido ao uso da estrutura HTML Help (Ref. [1]). A facilidade e velocidade de consulta não-linear aos conteúdos programáticos, no entanto, enfatiza também a importância da explicação escrita como forma de evitar associações equivocadas por parte de um leitor menos atento.
2.2 A produção de modelos virtuais e animações 3D
A produção dos modelos virtuais tem início com a investigação da melhor maneira de apresentar um determinado tópico. A concepção do modelo virtual (Fig. 6) é fundamental para o êxito da aprendizagem e percepção do método descritivo, sendo que a simplificação e clareza na forma de elaborar o modelo determinam a facilidade de compreensão do conteúdo por parte do aluno.
Figura 6. Exemplo de Modelo em VRML, visualizado através de um navegador de internet com o plug-in VRML Viewer 2.0 da Microsoft.
Após a elaboração do modelo virtual, os passos seguintes partem de conhecimentos sobre programas específicos de computação gráfica. Para o desenho do modelo tridimensional é utilizado o programa CAD Rhinoceros da Robert McNeel & Associates (Becker et al. [2]). Em um segundo momento, estes modelos receberam animação através do programa 3D Studio Max da Autodesk (Peterson [3]). A partir dessa fase, as animações são transformadas para o padrão VRML (Ames et al. [4]; Hartman et al. [5]), de realidade virtual (Fig. 6), ou para vídeo AVI.
2.3 Produção de animações 2D
As animações vetoriais 2D são criadas para descrever os procedimentos para a solução de exercícios em épura, reproduzindo, através de animações seqüenciais, o traçado que o aluno poderia seguir para resolver um problema (Fig 7). O objetivo é simular uma situação usual em sala de aula, onde um professor resolve um exercício no quadro negro, descrevendo os seus passos até a solução.
Estas animações estão sendo elaboradas com o software Macromedia Flash 4, que é um padrão de animações para a Web. Como o Ambiente de Aprendizagem está sendo desenvolvido em HTML (a linguagem da Web), o Flash 4 atendeu plenamente as necessidades requeridas pelo projeto. Além disso, as animações produzidas em Flash possuem excelente qualidade e os arquivos gerados são extremamente compactos.
Figura 7 – Exemplo de Animação 2D – Seqüência de passos (a), (b) e (c) para resolução de problema de mudança de plano de projeção
2.4 Montagem do Ambiente com o HTML Help Workshop
Finalmente, após a criação de textos, ilustrações e animações, montam-se páginas em HTML com os conteúdos desenvolvidos. O MS HTML Help Workshop (Wexler et al. [6]) é utilizado para montar e compilar o ambiente de aprendizagem, gerando um arquivo executável. Este programa é o que há de mais moderno para a documentação eletrônica. Grandes fabricantes de software, tais como a Microsoft e a Autodesk, adotaram este padrão para seus arquivos de documentação on line.
O HTML Help apresenta todas as vantagens da linguagem HTML, como o uso de hipertexto, imagens, animações, realidade virtual (VRML), associados a um sistema de navegação não-linear e à velocidade de programas compilados e não interpretados, como é o HTML tradicional. Tudo isso torna o HTML Help uma das ferramentas mais poderosas para a documentação eletrônica disponível até o momento. Outra grande vantagem é que o programa MS HTML Help Workshop é gratuito.
Assim, conforme a Figura 8, o aspecto final do ambiente de aprendizagem hipermídia procura reunir todas as informações pertinentes a cada tópico do conteúdo, através de um layout claro e objetivo, que utiliza principais os recursos disponíveis na tecnologia de informação.
¶¶¶¶1¶¶¶¶2 ¶¶¶¶1¶¶¶¶2 ¶¶¶¶1¶¶¶¶2 ¶¶¶¶1¶¶¶¶4 ¶¶¶¶1¶¶¶¶4 ¶¶¶¶ 3¶¶¶¶4 a) b) c) VG PA
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho está em fase de desenvolvimento, devendo ser implementado na íntegra no primeiro semestre de 2002 em algumas turmas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e do Centro Universitário FEEVALE. A partir daí, pretende-se realizar um estudo comparativo entre a prática do ensino tradicional e a proposta, como forma de avaliar e a aprimorar as questões que envolvem a aprendizagem da Geometria Descritiva.
Agradecimentos
Ao acadêmico Fernando Batista Bruno, por suas contribuições nas animações 2D em Flash e na montagem das páginas em HTML Help.
REFERÊNCIAS
[1] F. G. Teixeira, R. P. Silva e T. L. K. Silva. “O Uso da Realidade Virtual no Ensino de Geometria Descritiva”, nos Anais do Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia – COBENGE , 2000, pp. 315-320.
[2] M. Becker, R. McNeel. Rhino NURBS 3D Modeling. New Riders Publishing, 1999, 400p. [3] M. T.Peterson. Fundamentos do 3D Studio MAX. Campus, Rio de Faneiro, 1998, 475p.
[4] A L. Ames, D. R. Nadeau, J. L. Moreland. The VRML Source Book . John Wilet & Sons, New York, 1996, 650p.
[5] J. Hartman, J. Wernecke. The VRML 2.0 Handbook – Building Moving Worlds on the Web. Addison-Wesley, New York, 1996, 412p.
[6] S. Wexler, B. Foster. The Official Microsoft Html Help Authoring Kit : Understanding, Creating, and Migrating to Microsoft Html Help. Microsoft Press, February 1998.
