Aplicação de métodos de realidade aumentada em instituições de ensino fundamental

(1)

DCEEng - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS CURSO DE GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

ANNE CRISTINE KERBER

APLICAÇÃO DE MÉTODOS DE REALIDADE AUMENTADA EM INSTITUIÇÕES DE ENSINO FUNDAMENTAL.

Ijui, RS 2015

(2)

ANNE CRISTINE KERBER

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Colegiado de Coordenação do Curso de Ciência da Computação da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUI, apresentado como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Ciência da Computação.

Coordenador: Msc. Rogerio Samuel de Moura Martins Orientador: Msc. Romário Lopes Alcântara

Ijuí / RS 2015

(3)

Anne Cristine Kerber

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Colegiado de Coordenação do Curso de Ciência da Computação da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUI, apresentado como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Ciência da Computação.

Coordenador: Msc. Rogerio Samuel de Moura Martins Orientador: Msc. Romário Lopes Alcântara

BANCA EXAMINADORA

__________________________________ Msc. Marcos Ronaldo Melo Cavalheiro

Ijuí / RS 2015

(4)

AGRADICIMENTOS

Dedico este trabalho aos meus pais, meu irmão, namorado, amigos, professores, colegas e a todos aqueles que nos momentos que necessitei me ajudaram, me compreenderam e me incentivaram para que pudesse chegar até aqui.

(5)

SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS ... 6 LISTA DE TABELAS ... 8 LISTA DE GRÁFICOS ... 9 LISTA DE SIGLAS ... 10 RESUMO ... 11 ABSTRACT ... 12 INTRODUÇÃO ... 13

1 ASPECTOS GERAIS DA REALIDADE AUMENTADA ... 15

1.1 Linha do Tempo ... 15 1.2 Definição ... 16 1.3 Funcionamento ... 17 1.4 Ferramentas ... 20 1.4.1 ARToolKit ... 21 1.4.1.1 OpenGL ... 24 1.4.1.2 VRML ... 24 1.4.2 FLARAS ... 25

1.5 Principais Aplicações na Educação ... 31

2 MÉTODOS DE REALIDADE AUMENTADA ESCOLHIDOS PARA SEREM APLICADOS ... 35

2.1 Gerador de Livro com Realidade Aumentada. ... 35

2.2 Aprendizagem de Aritmética com Realidade Aumentada ... 38

2.3 Hipermídia com Realidade Aumentada sobre os Animais... 42

2.4 Criação de uma Aplicações em FLARAS sobre a Dengue ... 44

3 RESULTADOS OBTIDOS COM APLICABILIDADE DA REALIDADE AUMENTADA NA ESCOLA ... 46

3.1 Os resultados Obtidos na Aplicação dos Métodos ... 46

3.2 Questionário dos Alunos. ... 53

3.2 Questionário do Professor. ... 57

3.3 Análise e Discussão dos Resultados... 59

CONCLUSÃO ... 61

REFERÊNCIAS ... 63

ANEXO A – Questionário do Aluno ... 67

(6)

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Evolução da Realidade Aumentada ... 16

Figura 2: Exemplo de Realidade Aumentada ... 17

Figura 3: Funcionamento da aplicação com Realidade Aumentada... 18

Figura 4: Marcador ... 19

Figura 5: Procedimento para a leitura do marcador ... 20

Figura 6: Execução da versão do ARToolKit ... 21

Figura 7: Marcador da biblioteca ARToolKit ... 22

Figura 8: Passos para a implementação de uma aplicação com ARToolKit. ... 23

Figura 9: Retângulo criado na aplicação Aritmética. ... 24

Figura 10: Resultado da aplicação. ... 25

Figura 11: Exemplo de uma aplicação em execução no FLARAS. ... 26

Figura 12: Interface gráfica do sistema FLARAS. ... 26

Figura 13: Edição de uma imagem 3D no Google SketchUp 7... 27

Figura 14: Esquema das aplicações ... 28

Figura 16: Marcador de Referência ... 29

Figura 17: Marcador de interação ... 29

Figura 18: Execução do aplicativo de hipermídia animal. ... 30

Figura 20: Propriedade da esfera do marcador de interação ... 31

Figura 21: Funcionamento dos marcadores ... 36

Figura 22: Template do Livro ... 37

Figura 23: Arquivos da pasta template. ... 37

Figura 24: Sistema de aprendizado de matemática – Aritmética ... 39

(7)

Figura 26: Arquivo wrl da aplicação Aritmética ... 40

Figura 27: Resultado do arquivo wrl executado. ... 40

Figura 28: Resultado da Operação... 41

Figura 29: Execução do segundo arquivo wrl. ... 41

Figura 30: Arquivo .dat da aplicação Aritmética. ... 42

Figura 31: Aplicação de Hipermídia com Realidade Aumentada ... 43

Figura 32: Execução da aplicação da Dengue. ... 44

Figura 33: Interação com a aplicação ... 45

Figura 34: Aplicação da Dengue finalizada. ... 45

Figura 35: Ambiente criado para a aplicação dos métodos de Realidade Aumentada na Escola M. de E. F. Papa Paulo VI. ... 48

Figura 36: Alunos interagindo com a aplicação Dengue. ... 49

Figura 37: Cálculos. ... 50

Figura 38: Execução da aplicação Aritmética com Realidade Aumentada. ... 50

Figura 39: Aplicação do Livro com Realidade Aumentada. ... 51

Figura 40: Alunos trabalham com a aplicação Hipermídia com Realidade Aumentada sobre os Animais. ... 52

(8)

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Questão 2 do questionário do aluno. ... 54 Tabela 2: Questionário do aluno. ... 55

(9)

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Idade dos alunos. ... 54

Gráfico 2: Uso do computador como ferramenta de estudo. ... 55

Gráfico 3: Opinião dos alunos referente as aplicações. ... 56

(10)

LISTA DE SIGLAS

3D Três dimensões (Tridimensional)

ARToolBook Augmented Reality Tool Book (Livro de Realidade Aumentada) ARToolKit Augmented Reality Toolkit

CRE Coordenadoria Regional de Educação FLARAS Flash Augmented Reality Authoring System GPL General Public License (Licença Pública Geral) HMD Head-mounted display

OpenGL Open Graphics Library RA Realidade Aumentada

SACRA Sistema de Autoria em Ambiente Colaborativo com Realidade Aumentada

SICARA Sistema Complexo Aprendente com Realidade Aumentada SVR Symposium on Virtual Reality (Simpósio de Realidade Virtual)

VRML Virtual Reality Modeling Languege (Linguagem para Modelagem de Realidade Virtual)

(11)

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo abordar o uso de métodos de Realidade Aumentada em escolas como meio facilitador de conhecimento de conceitos simples para os alunos, visando despertar o interesse de uma forma diferenciada mostrando a importância da educação em utilizar recursos da computação no processo de ensino-aprendizagem de seus alunos, enfatizando que a (RA) Realidade Aumentada é uma linha de pesquisa no âmbito da Ciência da Computação que está surgindo como uma alternativa de baixo custo, pois são utilizados equipamentos já existentes nas escolas. A Realidade Aumentada lida com integração do mundo real e elementos virtuais ou dados criados pelo computador. Para tanto o objetivo deste trabalho é mostrar a aplicabilidade do uso da Realidade Aumentada, a um grupo de alunos e de professores do ensino fundamental da escola municipal de Augusto Pestana, no estado do Rio Grande do Sul. Por fim, a realização da pesquisa teve como finalidade apresentar resultados que contribuíssem nas funções ensinar e aprender entre professores e alunos.

Palavras-chave: Realidade Aumentada, ensino, educação, alunos, professores, tecnologias, métodos, FLARAS.

(12)

ABSTRACT

This paper aims to address the use of methods of Augmented Reality in schools as a means of simple concepts knowledge facilitator for children, aiming to spark interest in a different way showing the importance of education to use computing resources in the teaching process learning of their students, emphasizing that (AR) Augmented Reality is a line of research in the context of computer science that is emerging as a low cost alternative because existing equipment is used in schools. Augmented Reality deals with integration of real world and virtual elements or data created by computer. Therefore the aim of this study is to show the applicability of the use of Augmented Reality, a group of students and elementary school teachers of the municipal school of Augusto Pestana, in the state of Rio Grande do Sul. Finally, the research had intended to present results which contribute in the functions teaching and learning between teachers and students.

Keywords: Augmented Reality, teaching, education, students, teachers, technologies, methods, FLARAS.

(13)

INTRODUÇÃO

Quando se trata de ensino a grande maioria das pessoas pensam no ensino como uma transmissão de conhecimentos. Onde os alunos são os responsáveis pela memorização dos conteúdos passados pelos professores durantes as aulas. O que para os alunos dos dias de hoje pode se tornar cansativo e desestimulante. Quando se vive em um mundo que as informações podem estar nas palmas das mãos em instantes.

As teorias de ensino vêm sendo derrubadas atualmente os professores e coordenadores de escolas estão encarando o ensino como um processo de construção, onde não há ensino sem aprendizado. Para ajudar nesse processo e também como ferramenta de estimular os alunos as tecnologias estão cada vez mais presentes em salas de aula. Escolas e professores já utilizam TV, filmes, computador, internet e projetor como formas de tornar as aulas mais interativas. Essas tecnologias estão sendo usadas de maneira a ampliar a forma do professor ensinar e do aluno aprender.

Segundo Branco (2013, p.13) uma tecnologia que, desde 2009, está tendo um estudo focado especialmente no contexto educacional é a Realidade Aumentada. Sendo uma tecnologia promissora e moderna.

A Realidade Aumentada é a impressão de objetos virtuais no mundo real. Possibilita a visualização de fenômenos, que não podem ser reproduzidos em ambientes reais. Neste sentido, a Realidade Aumentada, oferece o poder de visualização de objetos, que podem ser 3D, e permite a inserção de sons e objetos dinâmicos no mundo real, sendo uma poderosa ferramenta no processo de ensino-aprendizagem.

O fato da Realidade Aumentada ser uma tecnologia nova, interativa, influência e motiva os alunos em busca de novas experiências. O baixo custo da tecnologia também tornar ela mais atraente e eficiente em diversos temas.

Desta forma, o objetivo deste trabalho consiste em apresentar um estudo, empregando o uso de métodos de Realidade Aumentada em uma escola municipal do município de Augusto Pestana. Verificando a sua aceitação e aplicabilidade, como ferramenta de apoio ao ensino.

Buscou-se apresentar métodos de Realidade Aumentada para ser aplicado no contexto educacional, de maneira simples, que fossem acessíveis no uso da sala de aula. O trabalho apresenta uma fundamentação teórica, do uso da tecnologia de Realidade Aumentada, bem como seus benefícios na educação.

(14)

Deste modo foi escolhido pra serem apresentados, neste trabalho, métodos já existentes e criados por autores experientes no assunto Realidade Aumentada como Doutor Claudio Kirner e seus orientandos. Para a criação de uma aplicação nova foi escolhida o software FLARAS (Augmented Reality Authoring System). Uma ferramenta de autoria visual de aplicações interativas de Realidade Aumentada para a criação de aplicações em Realidade Aumentada.

Após apresentar os métodos para alunos e professores que serão convidados a responder um questionário onde poderão expor sua opinião sobre a Realidade Aumentada. Fundamentado assim as teorias apresentadas.

O presente trabalho está dividido em três Capítulos, os quais visam à abordagem de questões relacionadas a métodos e o desenvolvimento da construção de uma aplicação de Realidade Aumentada.

No primeiro Capítulo é apresentada a definição, funcionamento e as ferramentas utilizadas na Realidade Aumentada. O segundo Capítulo apresenta a descrição dos métodos escolhidos, demostrando a criação de uma aplicação em FLARAS. O terceiro Capítulo descreve a analise e discussão dos resultados dos métodos aplicados. Por fim são apresentadas as considerações finais, discutindo os trabalhos futuros e por último, as referencias bibliográficas que deram suporte ao estudo deste trabalho.

(15)

1 ASPECTOS GERAIS DA REALIDADE AUMENTADA

A Realidade Aumentada é um conceito relativamente novo. A abrangência de suas aplicações e suas definições foram alcançadas recentemente.

Neste capítulo, são abordados conceitos e definições, propostos por vários autores. É apresentado, também um breve histórico, o seu funcionamento, bibliotecas, além de um conceito entre a tecnologia e a educação.

1.1 Linha do Tempo

Em 1962, surgiu o primeiro registro de Realidade Aumentada, quando o cinegrafista Morton Heilig desenvolveu um simulador de motocicleta, que envolvia o usuário em um ambiente com recursos visuais, auditivos, vibração e cheiro.

1966, Ivan Stherland criou o primeiro sistema de Realidade Aumentada, que utilizava o HMD (head-mounted display).

Em 1975, permitiu-se que os usuários interagissem com objetos virtuais, isso graças a Myrom Krueger. Tom Caudell e David Mizell receberam o mérito pela definição do termo de Realidade Aumentada. E também são reconhecidos pelas discussões das vantagens de Realidade Aumentada.

Os marcadores são uma forma de mostrar os objetos virtuais em um espaço real surgiram em 1996 pela mãos de Jun Rekimoto. Em 1997 Ronald Azuma publicou a primeira linha de pesquisa (survey) na área de Realidade Aumentada onde definiu a Realidade Aumentada de forma que é utilizada até hoje. No ano de 2001, Azuma fez atualizações importantes em sua pesquisa.

No ano de 1999, por Hirokazu Kato, surgiu o ARToolKit. Um conjunto de ferramentas open source que permite a criação de objetos virtuais em uma captura de vídeo. Atualmente os principais projetos ainda utilizam esta ferramenta.

Em 2004 foi demonstrado o primeiro sistema de Realidade Aumenta em um celular comum por Mathias Möhring.

Já em 2008, a Realidade Aumentada começa a ser desenvolvida na forma de aplicativos para smartphones e proporciona ao usuário o verdadeiro objetivo da Realidade Aumentada. O qual tem por motivação facilitar o acesso à informação através de uma interface interativa.

(16)

Figura 1: Evolução da Realidade Aumentada

Fonte: Boas Práticas de Realidade Aumentada Aplicada à educação, Beatriz Miho Anami, (2013, p.16) e Realidade Aumentada no Android com ArtoolKit , João Nines (2013. p.16).

1.2 Definição

Segundo Azuma (2001, p.16), um sistema de Realidade Aumentada suplementa o mundo real com objetos virtuais gerados computacionalmente que coexistem no mesmo espaço que o mundo real. Azuma adiciona propriedades a Realidade Aumentada como a combinação de objetos reais e virtuais em um ambiente real que roda interativamente em tempo real e há um alinhamento entre ambos.

Zorzal (2009) apud Macedo (2011, p. 16) define Realidade Aumentada afirmando que:

A Realidade Aumentada é uma área do conhecimento que oferece várias oportunidades de investigação científica e inovação tecnológica, pois é uma área que surgiu recentemente e também por oferecer, aos usuários, melhores condições de interação com aplicações computacionais.

Milgram (1994) apud Zorzal, Buccioli, Kirner (2005, p.16) defendia a Realidade Aumentada como a sobreposição de objetos virtuais gerados por computador num ambiente real, utilizando para isso algum dispositivo tecnológico.

A Realidade Aumentada faz com que ocorra o enriquecimento do ambiente real com elementos virtuais em tempo real. Esses elementos virtuais (mostrados na Figura 2) podem ser textos, ou imagens gerados por um computador ou dispositivo móvel capaz de fazer algum tipo de processamento.

(17)

Figura 2: Exemplo de Realidade Aumentada

Fonte: Realidade Aumentada: Um Mundo Imaginário Fácil de Ser Confundido. Grace Silva (2010, p.17).

De acordo com Lemos e Carvalho (2010) apud Macedo (2011, p.17) na Realidade Aumentada existe a dominância do real sobre o virtual, onde este enriquece o ambiente real com informações, imagens e objetos virtuais, em tempo real, aparentando coexistirem e permitindo interação.

A utilização da Realidade Aumentada proporciona ao usuário uma interação agradável e divertida, eliminando a necessidade de treinamento, trazendo ao mundo real, elementos virtuais capazes de incrementar o nosso ambiente, e assim ampliando a nossa visão e nosso conhecimento.

1.3 Funcionamento

Segundo Rodrigues (2010) apud Cardoso, Pereira, Cruz e Almeida (2012, p.17) o funcionamento da Realidade Aumentada se restringe na captura de uma imagem por meio de uma câmera, e após a identificação de um código (marcador) previamente conhecido, se obterá os objetos que se deseja exibir.

Reis (2009) apud Macedo (2011, p.17), diz que para que seja criado um cenário em Realidade Aumentada é necessária uma série de passos, iniciando-se com a captura da imagem pela câmera e finalizando-se com apresentação do resultado final no monitor.

(18)

Figura 3: Funcionamento da aplicação com Realidade Aumentada.

Fonte: Uso da Realidade Aumentada em Auxilio à educação, Cardoso, Pereira, Cruz e Almeida (2014, p.18).

Na figura 3 é apresentado o funcionamento de uma aplicação com Realidade Aumentada. Onde o usuário posiciona o marcador no campo de atuação da câmera, para que o marcador seja reconhecido e se faça o processo de geração de um objeto virtual.

Este processo se da de forma que se identifique a simbologia e em seguida a transmita a um software, que é responsável pela interpretação e geração do objeto virtual. O software devidamente programado deve retornar um objeto virtual em sobreposição ao marcador em algum dispositivo de saída.

Os marcadores são previamente cadastrados no sistema, ao serem apresentadas fisicamente diante da câmera possibilitam a comunicação desta com o software responsável por apresentar os objetos virtuais para o usuário.

Para Zorzal (2009) apud Macedo (2011, p.18) os marcadores consistem em figuras geométricas quadradas que contêm em seu interior símbolos para identificá-los.

Reis (2009) apud Macedo (2011, p.18) afirma que:

Para registrar o mundo real e virtual algumas dessas aplicações utilizam marcadores fiduciais. Tais marcadores são identificados e suas posições obtidas pelo sistema, a fim de compor corretamente a mistura entre os dois mundos.

Azuma (1995) apud Macedo (2011, p.18), diz que os marcadores contêm um padrão de imagem que deve ser identificado unicamente no ambiente.

(19)

Figura 4: Marcador

Fonte: Uso da Realidade Aumentada em Auxilio à educação, Cardoso, Pereira, Cruz e Almeida (2014, p.19).

A tarefa que dificulta o trabalho com marcadores é a identificação dos padrões embutidos. Para que um marcador seja identificado é necessário aplicar uma série de procedimentos na imagem capturada pela câmera, como a transformação da imagem colorida em preto e branco no propósito de diminuir a memória no armazenamento da imagem analisada. Após é preciso fazer a identificação das bordas contidas na imagem.

Então só depois pode-se verificar a existência de retângulos na imagem, analisando quais delas formam contornos fechados e executa-se uma classificação poligonal em cada contorno encontrado. São obtidos os vértices dos retângulos. Aplica-se então a correção da distorção de perspectiva (distorção que surge se o plano do marcador não for o mesmo da tela) para transformar a imagem que o marcador esteja no plano da tela. Na figura 5 podemos perceber como tudo isso descrito acontece.

(20)

Figura 5: Procedimento para a leitura do marcador

Fonte: ARToolKit: Criando aplicativos de Realidade Aumentada. Faria (2009, p.20).

1.4 Ferramentas

Algo muito importante para a Realidade Aumentada é o software a ser utilizado para que tudo isso aconteça. Segundo Custódio (2012, p.20), os principais requisitos de um ambiente de desenvolvimento de aplicações de Realidade Aumentada são:

 Flexibilidade para alterações dos parâmetros em tempo de execução;

 Simplicidade para permitir o desenvolvimento sem o conhecimento de todas as particularidades do ambiente;

 Robustez onde o ambiente deve conter recursos para tratamento de falhas;

 Portabilidade para que o sistema funcione em várias plataformas e heterogeneidade para que funcione em diversos dispositivos.

Souza (2012, p.20), afirma existem duas abordagens possíveis para o desenvolvimento de aplicações de Realidade Aumentada: a primeira faz uso da programação diretamente através de linguagens e bibliotecas (ARToolKit) e a segunda faz uso de uma Ferramenta de Autoria em Realidade Aumentada (FLARAS).

Para a primeira abordagem o uso de programação tornar inacessível para a grande maioria das pessoas. Porém, com o uso da programação, há uma maior flexibilidade no que

(21)

pode ser desenvolvido. A segunda abordagem é a mais acessível para a maioria das pessoas. Por outro lado o desenvolvimento com o uso de ferramentas de autoria tende a ser mais ágil e fácil, entretanto, fica-se limitado aos recursos da ferramenta e a flexibilidade é muito menor.

1.4.1 ARToolKit

Um dos softwares muito utilizado para o desenvolvimento da Realidade Aumentada, é o ARToolKit, por ser open source e está disponível em diversas plataformas de sistemas operacionais. O ARToolKit é uma biblioteca de software baseada nas linguagens C e C++, possui licença GPL. A versão para comercialização é oferecida pela incorporação ARToolworks.

Na figura 6 podemos ver um exemplo de Realidade Aumentada sendo executada com software ARToolKit.

Figura 6: Execução da versão do ARToolKit

Fonte: Claudio Kirner (2007, p.21).

Segundo Lemos e Carvalho apud Macedo (2011, p.21) o software ARToolKit (Augmented Reality Toolkit):

É um conjunto de bibliotecas desenvolvidas no laboratório de Interface Humana da Universidade de Washington que tem como objetivo auxiliar o programador na construção rápida de aplicações na área de Realidade Aumentada.

(22)

Disponível para fins não comerciais, o pacote disponibilizado contém bibliotecas para rastreamento e os códigos destas bibliotecas para permitir que programadores adaptem para as suas necessidades. O ARToolKit utiliza técnicas de visão computacional para calcular o ponto de vista da câmera em relação à marcadores quadrados que contém um padrão na parte interna, possibilitando o registro correto das imagens.

Kato (2000) apud Custódio (2013, p.22) também concorda com Lemos e Carvalho quando afirma que o ARToolKit utiliza técnicas de visão computacional para identificar a posição e a orientação de um marcador fiducial1_{. Assim, o cálculo da correlação entre os} dados estimados do marcador real e a sua imagem possibilita posicionar objetos virtuais alinhados à imagem do marcador.

Os marcadores reconhecidos pelo ARToolKit consistem em figuras geométricas quadradas como podemos ver na Figura 7. Segundo Claus (2005) apud Custódio (2013, p.22) o reconhecimento de padrões identifica os quatro vértices de regiões quadradas, contidas na imagem do vídeo, e compara os símbolos do seu interior com os gabaritos dos marcadores cadastrados pelo usuário. Caso o retângulo extraído seja identificado com algum marcador cadastrado, o sistema passa a calcular a sua orientação e posição.

Figura 7: Marcador da biblioteca ARToolKit

Fonte: A realidade aumentada na produção de conteúdos para tv digital. Custódio (2013, p.22)

O rastreamento é responsável pelo processamento da imagem que extrai algumas informações com relação à detecção, e pela identificação de características dos marcadores, além de estimar sua posição e orientação. Nesse caso, a obtenção da posição e orientação do marcador é realizada através da análise da imagem de vídeo, que estabelece o relacionamento entre as coordenadas do marcador e as coordenadas da câmera (Kato, 2000, p.22).

1_{Marcador fiducial é um cartão com uma moldura retangular e com um símbolo marcado em seu interior,}

(23)

O relacionamento entre as coordenadas do marcador e as coordenadas da câmera é realizado por intermédio de uma matriz 4x4, denominada “matriz de transformação”.

Segundo Kato (2000, p.23) para programar uma aplicação de Realidade Aumentada, o desenvolvedor necessita conhecer algumas funções do ARToolKit e seguir alguns passos demostrados na Figura 8.

Figura 8: Passos para a implementação de uma aplicação com ARToolKit.

Fonte: A Realidade Rumentada na Produção de Conteúdos para TV Digital. Custódio (2013, p. 23).

Os passos 2 a 5 são repetidos até a aplicação ser finalizada. Os passos 1 e 6 fazem a inicialização e o término da aplicação.

Para Zorzal (2008, p.23), a solução com o uso da ARToolKit baseia-se em: 1. Inicialmente a imagem é captura pela câmera;

2. Esta imagem é transformada em valores binários (em preto e branco); 3. Esta imagem é analisada pelo software onde é procurado um marcador;

4. Quando este marcador é reconhecido, ele é capturado e comparado com símbolos pré-cadastrados em uma biblioteca;

5. Se este símbolo for encontrado, é considerado que foi encontrado um dos padrões de referência;

6. O objeto virtual será então desenhado sobre o objeto real e exibido na tela do computador.

(24)

A cena formada deve dar a sensação que o objeto virtual existe no mundo real. Os objetos virtuais mostrados nas aplicações desenvolvidas com o ARToolKit podem ser implementados com OpenGL ou com VRML.

1.4.1.1 OpenGL

Open Graphics Library é uma biblioteca utilizada para o desenvolvimento de aplicativos gráficos como cenas em 3D. Permitindo assim a criação de modelos gráficos para as aplicações de Realidade Aumentada. Desde a sua introdução em 1992, se tornou uma das API mais utilizadas. Por ser aceito em todas as principais plataformas de sistemas operacionais, possuir rotinas eficientes e uma grande documentação disponível com um grande número de códigos de exemplo tornando assim o OpenGL barato e fácil de usar.

1.4.1.2 VRML

Virtual Reality Modeling Languege (Linguagem para Modelagem de Realidade Virtual) é um padrão de formato de arquivo para Realidade Aumentada, utilizado tanto para internet como para desktop. Escrito em modo texto podemos criar objetos tridimensionais podendo definir cor, transparência, brilho e textura. Os objetos podem ser criados em modo texto e salvos com a extensões .wrl.

Na figura 9 podemos ver um exemplo de um arquivo VRML usado para a criação retângula usado na aplicação Aritmética. E em seguida o seu resultado quando a aplicação é executada.

Figura 9: Retângulo criado na aplicação Aritmética.

(25)

Resultado:

Figura 10: Resultado da aplicação.

Fonte: Autor (2015, p.25)

1.4.2 FLARAS

O FLARAS é uma ferramenta de autoria de Realidade Aumentada desenvolvida por Raryel C. Souza e Hipólito Douglas F. Moreira, sob a orientação de Claudio Kirner.

O Flash Augmented Reality Authoring System (FLARAS) é uma ferramenta de autoria visual de aplicações interativas de Realidade Aumentada, elaborada a partir das ferramentas FLARToolKit e SACRA.

Depois de salvo e convertido em uma aplicação, podem ser executadas diretamente do navegador de internet através do Adobe Flash Player de forma online, ou distribuído para uso local, com execução no navegador do usuário. A figura 11, podemos ver um exemplo de uma aplicação de Realidade Aumentada usando FLARAS.

(26)

Figura 11: Exemplo de uma aplicação em execução no FLARAS.

Fonte: O que é FLARAS? Equipe de desenvolvimento do FLARAS (2012, p.26).

A característica principal é permitir que pessoas leigas da área de computação pudessem desenvolver aplicações de Realidade Aumentada, sem qualquer necessidade de conhecimentos de programação de computadores. Como todo o desenvolvimento é feito através de uma interface gráfica simples, o desenvolvimento é mais ágil menos passível de erros. Na Figura 12 podemos ver a interface do FLARAS.

Figura 12: Interface gráfica do sistema FLARAS.

Fonte: Fonte: O que é FLARAS? Equipe de desenvolvimento do FLARAS (2012, p.26).

(27)

Outra característica que se destaca no FLARAS é que não existe a necessidade de conhecimentos de modelagem 3D. Para isto, o usuário pode selecionar e baixar objetos 3D prontos, provenientes de repositórios, como o Armazém 3D do Google, e usar uma interface gráfica simples para ajudá-lo nas suas decisões de escolha e posicionamento do objeto 3D, além de outras funções, como por exemplo, o Google SketchUp. A figura 13 mostra a tela do programa Google SketchUp com um objeto 3D de um mosquito que foi usado para a criação do aplicativo da Dengue.

Figura 13: Edição de uma imagem 3D no Google SketchUp 7.

Souza (2012, p.27) afirma um dos requisitos de hardware recomendados para o funcionamento de FLARAS é uma webcam com uma boa resolução. Webcams de baixa qualidade implicam em mais instabilidade na detecção dos marcadores e pior desempenho das aplicações. As condições de luminosidade, ambientes muito escuros ou muito luminosos podem causar o mau funcionamento da aplicação deixando ela instável.

As aplicações obedecem á uma estrutura em que o marcador de referência pode ser associado a vários pontos e para cada ponto estão contidas as cenas.

(28)

Figura 14: Esquema das aplicações

Fonte: FLARAS 1.0 – Flash Augmented Reality Authoring System. Souza, Moreira, Kirner (2012, p.28).

A cena pode conter objetos 3D, imagens e vídeos. Esses elementos podem conter áudio e animações. Os pontos são usados para agrupar as cenas listadas na aplicação e o marcador agrupa o conjunto de pontos que serão mostrados no ambiente real.

Na Figura 15 no seu centro podemos ver o conjunto de pontos cinza criados na aplicação da Dengue. E ao lado direito o conjunto de cenas criado para o ponto central (ponto_do_meio) e para o ponto da direita da aplicação.

Figura15: Pontos e cenas criados para aplicação da Dengue em FLARAS.

(29)

As interações do usuário com a aplicação podem ser feitas através do mouse (no caso da aplicação da Dengue) ou com marcadores de interação (no caso da aplicação hipermídia com animais).

Na figura 16 é mostrado o marcador de referência (ref. marker) é o marcador utilizado para mostrar os objetos virtuais da aplicação.

Figura 16: Marcador de Referência

Fonte: A realidade aumentada na produção de conteúdos para tv digital. Custódio (2013, p.29).

A figura 17 mostra o marcador de interação (Interaction marker) é usado para interagir com a aplicação. O mesmo possui dois modos inspeção e controle o modo usado na aplicação de hipermídia animal é modo de inspeção.

Figura 17: Marcador de interação

Fonte: A Realidade Aumentada na Produção de Conteúdos para TV Digital. Custódio (2013, p.29).

(30)

O modo de Inspeção possui um ponto com dois estados, ativo e desativado. No ponto desativado nenhuma das cenas é exibida, e, na posição do ponto é exibida uma esfera cinza. Como podemos ver na figura 18.

Figura 18: Execução do aplicativo de hipermídia animal.

Fonte: Autor (2015, p.30).

No ponto ativado uma das cenas disponíveis na lista está visível, e não é exibida a esfera cinza na posição do ponto. Como podemos observar na figura 19.

Figura 19: Execução de uma das cenas do aplicativo hipermídia animal.

(31)

Para desativar um ponto, basta posicionar o marcador de inspeção onde está o ponto cinza da cena, então a cena em exibição é ocultada, e aparece a esfera cinza na posição do ponto.

A esfera de interação possui duas propriedades à distância ao centro do marcador e o raio da esfera. Mostrado na figura 20. As propriedades também são salvas no arquivo do projeto do FLARAS, de forma que podem ser ajustadas para seu melhor uso na aplicação.

Figura 20: Propriedade da esfera do marcador de interação.

Fonte: FLARAS 1.0 – Flash Augmented Reality Authoring System. Souza, Moreira, Kirner (2012, p.31).

1.5 Principais Aplicações na Educação

A informática é uma tecnologia que pode transformar o processo de ensino-aprendizagem potencializando e fortalecendo novas ideias, as quais podem transformar uma escola, cidade e sociedade num espaço vivo e de produção, recepção e socialização do conhecimento. Sampaio e Leite, (2001) apud Macedo (2011, p.31), afirmam que o aluno quando interage com a máquina, revela o que sente resinificando o que lhe é transmitido pelo computador.

De acordo com Ducas (1998) apud Forte, Dainese, Kirner (2005, p.31), a tecnologia deve ter a função de facilitar a ação pedagógica, de tal forma que venha tornar o processo educacional mais dinâmico e criativo.

(32)

Ainda segundo Ducas, a utilização da Realidade Aumenta estimula e facilita a aquisição do conhecimento por parte do aluno, ajuda o docente em suas práticas educacionais além de possibilitar diversas maneiras de ensinar.

O uso desta metodologia se adapta muito bem a conteúdos. Esse recurso torna-se extremamente eficiente por possuir a capacidade de exibir objetos, com uma grande riqueza de detalhes, no contexto solicitado pelo docente, sem ter que se fique imaginando tais objetos.

Duas características pela qual a Realidade Aumentada é um grande atrativo: Primeiro que o uso da Realidade Aumentada proporciona uma melhor visualização dos conteúdos. Segundo que com o seu uso ela fomenta a interatividade entre os envolvidos no processo de ensino-aprendizagem.

A Realidade Aumentada servirá para ampliar o horizonte do aluno, possibilitando a interação com o estudo, fazendo com que ele visualize no mundo virtual tendo assim maior percepção do que está em estudo. Segundo Kaufmann (2005) apud Macedo (2011, p.32), a principal vantagem do uso da Realidade Aumentada é que os alunos realmente veem os objetos tridimensionais os quais até agora tinham que construir com os métodos tradicionais.

Moran (2000) apud Macedo (2011, p.32) coloca que o desenvolvimento da tecnologia da informação e o conhecimento estão provendo a possibilidade de transformar o processo de ensino-aprendizagem, contribuindo para quebrar as barreiras do ensino tradicional.

Kenski (2001) apud Branco (2013, p.32) cita que o grande desafio esta na formação dos professores serem capazes de lidar com alunos que já possuem conhecimento tecnológico.

Atualmente os governos vêm incentivando a construção de laboratórios de informática nas escolas e a distribuição de tablets para professores, o que facilita a difusão de materiais didáticos como por exemplos os de Realidade Aumentada.

Werthein (2004, p.32) argumenta que:

As novas tecnologias hoje ocupam um lugar essencial em nossas vidas. E elas são responsáveis por profundas transformações no relacionamento que temos em todas as áreas de nossa vida; no trabalho, em casa, na escola e no lazer. O fato é que agora “temos” que conviver com as novas tecnologias deixou de ser uma opção: quer queiramos ou não elas estão aqui, do nosso lado, interferindo profundamente em nossa relação com o mundo.

(33)

Lin, Otaduy, Boulic (2008) apud Branco (2013, p.33), confirmam o pensamento de Werthein (2004, p.33), falando que neste contexto, as tecnologias como a Realidade Aumentada vêm apresentando diferenciais importantes.

Zorzal, Kirner, Cardoso (2006) apud Branco (2013, p.33), observam que as aplicações de Realidade Aumentada na área da educação vêm crescendo, junto com os números de experimentos existentes que visam viabilizar o seu uso, principalmente procurando integrar Realidade Aumentada e objetos de aprendizagem.

Alguns autores como (Pentelidis,1996), (Livingston, 2005), (Lockwood, Kruger, 2008) apud Branco (2013, p.33) vem avaliando o uso de Realidade Aumentada com fins educativos de forma intensiva nos últimos anos. E os resultados destas avaliações mostram ganhos, em termos de aprendizagem superior a diversas outras formas de interação.

Algumas destas avaliações estão relatadas a seguir pelo autor Branco (2013, p.33):

Estudantes do Ensino Médio utilizaram aplicativos baseados em Realidade Aumenta pra análise experiências de Química, apresentando uma retenção de informações (após três meses) muito superior a de estudantes que obtiveram tais informações através de outros meios, tais como sistemas audiovisuais. Este experimento demostrou que um dos principais fatores envolvidos com a aprendizagem é a interatividade proporcionada pelo ambiente.

A interação de uma atividade com Realidade Aumentada é a característica que distingue está experiência, de uma experiência de assistir um filme, por exemplo.

Com o uso da Realidade Aumentada podem ser projetadas, situações que não são comuns para os estudantes brasileiros, como por exemplo, a erupção de vulcão, um planeta ou um satélite, fenômenos vistos apenas em vídeos.

Para Pinho (2000) apud Branco (2013, p. 33):

A Realidade Aumentada pode influenciar positivamente o processo de aprendizado, sendo que uma das principais justificativas a influência na forma de aprendizado, que pode ser em 1º pessoa. Experiências em 1º pessoa são aquelas na qual o indivíduo conhece o mundo através de sua interação com ele, sendo caracterizado como um conhecimento direto, subjetivo e frequentemente inconsciente.

(34)

As atividades com o uso da Realidade Aumentada causam admiração. Araújo (2009) apud Branco (2013, p. 34), o chamado “efeito wow” que consiste na capacidade de estimular uma grande admiração nas pessoas que a experimentam, sendo este um dos principais fatores que contribuíram para a população dessa tecnologia.

A Realidade Aumentada é considerada uma tecnologia ligada à área da educação, por ser uma tecnologia de fácil compreensão e tornar o processo de aprendizado e a realização de tarefas mais fácil. Bollinghurst (2002) apud Fortes (2009, p.34) afirma que a tecnologia de Realidade Aumentada se apresenta madura o bastante a ponto de poder ser empregada a uma grande variedade de aplicações.

(35)

2 MÉTODOS DE REALIDADE AUMENTADA

ESCOLHIDOS PARA SEREM APLICADOS

Com o passar dos anos, a Realidade Aumentada teve suas aplicações focadas principalmente para a área da educação. Neste capítulo apresentamos diversos métodos que podem e serão usados em instituições de ensino com o proposito de facilitar o aprendizados dos alunos.

Será mostrados métodos criados por autores reconhecidos, e também uma aplicação desenvolvida pelo autor utilizando o FLARAS.

2.1 Gerador de Livro com Realidade Aumentada.

Para a geração do Livro Augusto Pestana 49 anos de Emancipação, foi utilizado o ARTool-Book um projeto desenvolvido por Eduardo S. Okawa, Claudio Kirner, Tereza G. Kirner, com o objetivo de ser uma ferramenta de construção de livros interativos.

Com essa aplicação é possível escrever livros os quais usam interações de Realidade Aumentada sem ter conhecimento de programação e nem de modelagem 3D. Para a criação do livro que conta a história da cidade foi utilizado à versão Book 1.0. O ARTool-Book é baseado em SACRA.

Sistema de Autoria Colaborativa com Realidade Aumentada o SACRA surgiu em 2008 sendo desenvolvido por Rafael Santin aluno de mestrado, sob a orientação do Professor Claudio Kirner. E melhorado por Raryel Costa Souza, em 2010.

Segundo o próprio site de Claudio Kirner (2008, p.35):

O sistema SACRA surgiu, a partir de um minicurso sobre ARToolKit, ministrado durante o SVR(Symposium on Virtual Reality) 2004, em São Paulo, quando podemos notar a dificuldade de participantes leigos em computação, em instalar e configurar o ARToolKit, principalmente os professores do ensino fundamental e médio que queriam utilizar Realidade Aumentada em suas atividades de ensino.

Resolvemos então desenvolver uma ferramenta de autoria, que exigisse do usuário somente atividades de configuração, utilizando pastas e arquivos de texto, elaborados com o Bloco de Notas ou equivalente.

(36)

O desenvolvimento do SACRA foi realizado com auxilio da biblioteca ARToolKit, nas versões 2.65 e 2.72.1 ambas com suporte a VRML devido a características como facilidade de programação e utilização de dispositivos de baixo custo, usando basicamente uma webcam e um computador.

Para ter acesso a versão ARTool-Book basta acessar a pagina feita especialmente para o gerador de livro disponível em < http://www.ckirner.com/sacra/aplica/gel-ra/> .

Deve-se então baixar a aplicação e descompactar o arquivo, dentro do mesmo haverá um arquivo .doc onde o livro foi escrito. O primeiro passo é utilizar o marcador de ref que está disponível na última página do arquivo .doc.

Pra executar a aplicação deve ser executado o arquivo SACRA.exe. Cada página do livro possui um marcador e ao posicionar o marcador de no campo de visão da webcam, aparecerá um quadrado preto com uma esfera cinza em cima do marcador, ao pressionar a tecla “a” a esfera muda sua cor para verde.

Então se deve aproximar o marcador de controle (ref) da webcam podemos ver que o mesmo possui uma esfera azul. E ao colidir as esferas o objeto virtual é acionado. Caso as esfera se colidir mais uma vez o objeto virtual faz movimentos rotacional. Para fazer com que o objeto “saia” do mundo real basta colidir as esferas novamente.

Na figura 21 podemos ver como funciona os marcadores ao serem colocados no campo de visão da webcam.

Figura 21: Funcionamento dos marcadores.

Fonte: Tutorial- Template para Livro com Realidade Aumentada. Okawa e Kirner. (2011, p.36).

O template do livro pode ser modificado facilmente é necessário apenas modificar o seu conteúdo. Na figura 22 podemos ver a maneira que ficou o template do livro que conta a história do município de Augusto Pestana.

(37)

Figura 22: Template do Livro

No SACRA é preciso apenas fazer as substituições das imagens, na pasta SACRA/Wrl/template. A substituição da imagem deve continuar com o mesmo nome para o arquivo. Sendo assim a nova imagem estará pronta para ser visualizada dentro do SACRA.

A figura 23 mostra os arquivos disponíveis dentro da pasta template. Figura 23: Arquivos da pasta template.

(38)

Para adicionar sons ou narrações, insira na pasta “SACRA/audio” os arquivos de áudio. Para inserir áudio basta substituir os arquivos existentes o formato do som que deve ser utilizado é o WAV.

O livro foi criado com o tema Augusto Pestana 49 anos de emancipação, com o intuito de que as crianças conhecessem melhor o município qual moram, o tema também foi escolhido, pois o mês de maio é o mês de emancipação do município assim os alunos conseguem fazer uma relação melhor do assunto com a realidade.

2.2 Aprendizagem de Aritmética com Realidade Aumentada

O sistema de aprendizado de matemática, chamado de Aritmética foi desenvolvido na UNIMEP sob a coordenação do Prof. Dr. Cláudio Kirner. O sistema faz parte do projeto SICARA- Sistema Complexo Aprendente com Realidade Aumentada. Tem o objetivo a construção de diversas ferramentas de aprendizagem enriquecidas com Realidade Aumentada, enfatizando a integração e o aprendizado.

A aplicação foi implementada com o software ARToolKit, ferramenta já apresentada. O sistema de aprendizagem de aritmética funciona com marcadores que quando colocado no campo de visão da webcam, mostram operações de matemática básica, como (soma e subtração). Existe também um marcador de controle de sequência que fica responsável por mostrar resultados, a próxima operação e o acionamento do som.

Segundo o criador da ferramenta Kirner (2008, p.38) o objetivo da aplicação é permitir que crianças, em fase de alfabetização, possam ver e ouvir alguns exemplos de operações aritméticas básicas, no sentido de aprimorar a aprendizagem.

Para Kirner (2008, p.38) este sistema se apresenta como uma relevante aplicação para o ensino de matemática, no que diz respeito ao emprego da tecnologia de Realidade Aumentada neste contexto, e pode ser baixado gratuitamente no site do projeto.

(39)

Figura 24: Sistema de aprendizado de matemática – Aritmética.

Fonte: Aprendizagem de Aritmética com Realidade Aumentada: Instalação e Funcionamento. Kirner, Santin (2008, p.39).

Para a execução da aplicação o arquivo Aritmetica.exe deve ser executado. A aplicação contém três marcadores, assim que algum deles se aproximar da webcam, poderemos ouvir e ver um exemplo de operação aritmética. Ao colocar o marcador de controle no campo de visão da webcam, sem sobrepô-la ao outro marcador, será mostrado do resultado da operação, bem com o som de toda a operação.

Para mostrar a próxima operação basta obstruir o marcador de controle, quando mostrado novamente o marcador de controle para o campo de visão da webcam o próximo exemplo será mostrado.

Na figura 25 podemos ver o funcionamento da aplicação. Figura 25: Aplicação de aritmética em execução.

Fonte: Aprendizagem de Aritmética com Realidade Aumentada: Instalação e Funcionamento. Kirner, Santin (2008, p.39).

Para a aplicação deste método foram feita algumas alterações como a reconfiguração do aplicativo para a inclusão de mais operações de adição e subtração.

(40)

A reconfiguração é simples, basta acessar a pasta Wrl e fazer a criação de dois arquivos WRL. No primeiro arquivo é feita a criação da operação sem o valor do resultado também é neste arquivo que são criados os objetos que são mostrados acima do valor. O segundo arquivo contém a criação da operação com o valor do resultado e a soma ou o restante dos objetos.

A figura 26 mostra como foi implementado o primeiro arquivo wrl. Figura 26: Arquivo wrl da aplicação Aritmética.

O quadrado (a) mostra a criação da operação aritmética com a configuração da fonte da operação. O quadrado (b) mostra a criação do primeiro objeto a ser criado em cima do primeiro valor da operação. Já o quadrado (c) mostra a criação do segundo objeto a ser criado em cima do segundo valor.

Como resultado podemos ver a figura 27. Figura 27: Resultado do arquivo wrl executado.

(41)

O segundo arquivo possui as mesma caraterísticas do primeiro arquivo, porém contêm também o resultado da operação. Como mostrado na figura 28.

Figura 28: Resultado da Operação.

O quadrado (a) mostra a criação da operação aritmética com o seu resultado. O quadrado (b) mostra a criação do resultado da operação.

Na figura 29 podemos ver como ficou quando executado. Figura 29: Execução do segundo arquivo wrl.

(42)

Para que ocorra a execução correta dos arquivos, existe o arquivo .dat onde é exemplificado a sequência de objeto que deve ser chamado, é nele também que podemos adicionar o áudio a figura 30 mostra um exemplo e um arquivo .dat.

Figura 30: Arquivo .dat da aplicação Aritmética.

A grande vantagem da aplicação é que ela pode ser programada a fim de satisfazer as necessidades dos professores, conforme os alunos vão elevando seus conhecimentos com a matemática a aplicação pode ir sendo modificada e assim auxiliando no ensino.

2.3 Hipermídia com Realidade Aumentada sobre os Animais

Criado por Raryel Souza, Claudio Kirner e Tereza Kirner na Universidade Federal de Itajubá e publicado em abril de 2012. O aplicativo Hipermídia com Realidade Aumentada sobre os animais está disponível no site ckirner.com/raonline para download. O seu projeto usando FLARAS também está disponível para caso necessite de modificações.

O aplicativo pode ser usado por professores e por alunos do ensino fundamental ou médio. Como ferramenta e auxilio nas aulas de biologia ou ciências. Segundo os autores a aplicação tem como objetivo “fornecer uma forma alternativa, interativa, online e de baixo custo, para o estudo sobre os animais, mais especificamente sobre as características básicas de algumas classes/filos de animais vertebrados e invertebrados, através de objetos tridimensionais, imagens e narrações em áudio”.

Uma das características da aplicação é que ela pode ser usada tanto localmente como online. Para ambas é necessário imprimir a folha-base da hipermídia que possui juntamente o

(43)

marcador de referência. Para interagir com as opções criadas pela Realidade Aumentada deve ser impresso também o marcador de interação.

Quando executada a aplicação e colocado a folha-base no campo de visão da webcam cada animal ganha pontos de interação, que devem ser tocado pelo marcador de interação, quando tocado é criado uma representação tridimensional sobre a folha de papel, também é ativado a narração referente ao animal que está sendo visualizado.

Na figura 31 podemos ver como é o funcionamento da aplicação. Figura 31: Aplicação de Hipermídia com Realidade Aumentada.

Fonte: Realidade Aumentada Online na Educação Aberta. Kirner, Junior, Souza (2012, p.43).

Para fazer com que o objeto criado desapareça é necessário tocar o ponto de interação agora vazio com o marcador de interação.

Segundo os autores da aplicação Raryel Souza e Claudio Kirner (2012, p.43).

A técnica de interação básica oferecida pela aplicação é a manipulação (aproximação/afastamento, rotação e reposicionamento) dos elementos virtuais tridimensionais, através de movimentos intuitivos com a página impressa, movimentos similares aos que uma pessoa faria para inspecionar um objeto real, uma forma de interação típica de aplicações de Realidade Aumentada.

Os autores apontam vantagens na forma de interação, com o aplicativo como o potencial colaborativo (onde vários alunos podem explorar e interagir com a aplicação simultaneamente), oferece uma interação intuitiva onde o aluno pode “tocar” em um objeto

(44)

virtual. As desvantagens são apresentadas pelas condições de luminosidade do ambiente e a limitação do campo de visão da câmera.

2.4 Criação de uma Aplicações em FLARAS sobre a Dengue

A aplicação com o tema da Dengue foi criada com o intuito de que os alunos encontrassem na aplicação dicas para combater o mosquito e os focos. A aplicação foi desenvolvida utilizando os seguintes materiais:

- Microcomputador pessoal com sistema operacional Windows 7 Ultimate 32 bits, processador Intel Core I3 e 3GB de memória Ram.

- Webcam marca Dr. Hank modelo VCV090CD1J com resolução de 5.0 mega pixels. - FLARAS 2.4.3

- Adobe AIR versão 17.0 - Google SketchUp 7

- Imagens aleatórias do Google Imagens. - 3D Warehouse;

A aplicação funciona de forma simples, assim que executada localmente e colocado no campo de visão da webcam o marcador mostra no centro um mosquito representando o mosquito da dengue. Ao lado direito e esquerdo são mostrados dois pontos de interrogação.

O aluno interage com a aplicação através do mouse. Quando clicar em alguns dos pontos o aluno ouve o zumbido do mosquito, para que ele receba as palmas deve encontrar uma das dicas, embaralhadas com imagens diversas das quais não fazem sentido para a aplicação em questão.

Na figura 32 podemos ver como a aplicação é exibida quando executada. Figura 32: Execução da aplicação da Dengue.

(45)

Na figura 33 podemos observar como a aplicação se comporta quando o aluno começa interagir com a aplicação.

Figura 33: Interação com a aplicação.

Quando o aluno encontrar todas as dicas ele recebe uma mensagem que seu desafio foi cumprido, como podemos ver na figura 34.

Figura 34: Aplicação da Dengue finalizada.

O objetivo da aplicação é fornecer para os alunos informações que com pequenas atitudes podemos combater o mosquito da dengue, além de uma forma de interação dos alunos com o computador e introduzir a ele um aprendizado de baixo custo e grande interatividade auxiliando na divulgação de um tema muito importante para a saúde de toda a sociedade.

(46)

3 RESULTADOS OBTIDOS COM APLICABILIDADE

DA REALIDADE AUMENTADA NA ESCOLA

Após a apresentação dos métodos selecionados, neste capítulo será mostrado como os mesmo foram aplicados e qual a opinião dos alunos e professores que acompanharam as atividades.

Os alunos e professores responderam um questionário após a aplicação dos métodos o qual tinha como objetivo alcançar as características propostas pela Realidade Aumentada.

3.1 Os resultados Obtidos na Aplicação dos Métodos

Para a aplicação dos métodos descritos no capítulo anterior foi escolhido a Escola Municipal de Ensino Fundamental Papa Paulo VI, na localidade de São Miguel em Augusto Pestana. A escola que localiza no interior da cidade e conta com média de 50 alunos nos turnos da manhã e da tarde, sendo os mesmo divididos em 1º, 2º, 3º, 4º e 5º ano. Para a aplicação dos métodos foi escolhido o 4º e 5º ano, sob orientação da direção da escola por acreditar que os mesmo teriam mais conhecimento dos assuntos abordados.

Os anos escolhidos contam com 9 alunos do 4º ano e apenas 1 aluna do 5º ano. Os alunos de 4º ano estão na idade média de 9 anos sendo que 5 alunos possui a idade de 9 anos, 2 alunos de 10 anos, 1 aluno e 12 anos e 1 aluno de 13 anos. A aluna do 5º ano possui 11 anos. As aulas para os esses alunos são ministradas junto, por se ter apenas uma aluna no 5º ano ela se encontrar na mesma sala que os alunos o 4º ano, mas com conteúdos específicos do ano em que ela está.

Segundo a direção da escola os alunos possuem muitas dificuldades não somente na aprendizagem, mas também em casa. A grande maioria dos alunos é de família muito carente. Qualquer atividade diferente do dia a dia deles os deixa muito agitados e curiosos, ainda mais envolvendo computadores, algo que praticamente não faz parte da vida deles. Ainda segundo a direção os alunos não possuem muito contato com o computador, a escola possui notebooks desde final do ano passado (2014), mas são poucas as atividades desenvolvidas.

Leila Tisott Barasuol diretora da escola afirma já ter feito cursos de informática e até já ter recebido treinamento na 36º CRE (Coordenadoria Regional de Educação), mas o pouco uso faz com que tenha mais dificuldades de trabalhar até mesmo pelo esquecimento do que já viu e aprendeu.

(47)

A escola possui 10 notebooks, 1 tablet, 1 um computador interativo (projetor multimídia) e 1 lousa digital (ainda não instalada) a disposição dos professores para a utilização de atividades escolares. A escola não possui uma sala especifica para o uso dos mesmos. A direção da escola afirma que o mais utilizado pelos professores é o projetor multimídia, um dos motivos acreditasse que seja por ele já estar mais tempo no convívio dos professores, e eles já terem mais confiança como se utiliza.

Os notebooks contém a seguinte descrição:  Processador CoreTM i5

 Memória RAM 4GB  Tela 15.6”

 Disco Rígido (HD) 500 GB

 Sistema Operacional Windows® 8.1 64-bit Single Language  Placa Gráfica: HD Graphics com 128 MB de memória dedicada  Webcam Integrada: Crystal Eye HD Webcam

 Touchpad Multitoque  Teclado numérico

A Escola Municipal de Ensino Fundamental Papa Paulo VI, não possui aula de informática para seus alunos. Segundo a coordenação de educação do município está e a única escola municipal que não tem aulas de informática básica. O município possui três escolas municipais sendo duas de maior porte e capacidade de alunos e uma de menor porte. Para as duas escolas de maior capacidade de alunos o município disponibiliza um professor para trabalhar com os alunos sobre noções de informática básica. O professor tem contato com os alunos uma vez por semana, o mesmo não possui graduação ligada a informática apenas alguns cursos na área.

Para a aplicação dos métodos foi utilizado uma sala de aula e criado um ambiente onde os alunos teriam facilidade de se movimentar e trabalhar com os métodos e aplicações.

Foram utilizados os seguintes materiais:  4 notebooks com webcam integrada;  1 Projetor;

(48)

Figura 35: Ambiente criado para a aplicação dos métodos de Realidade Aumentada na Escola M. de E. F. Papa Paulo VI.

Os alunos tiveram uma breve explicação de como funciona o que é Realidade Aumentada. Ao mostrar um pequeno exemplo, já era possível notar a admiração que eles sentiam. O primeiro momento os alunos tiveram o contato com a aplicação da dengue. Para que eles pudessem trabalhar com a aplicação tiveram uma breve explicação sobre o objetivo da atividade.

Objetivo da aplicação Dengue: Encontrar as imagens relacionadas com as dicas que todos devem tomar para que o mosquito da dengue não se prolifere.

A interação com a aplicação é a partir o mouse para isso foi utilizado um mouse conectado ao notebook para melhor desempenho da aplicação, o que facilitou a interação.

(49)

Figura 36: Alunos interagindo com a aplicação Dengue.

Durante a execução da aplicação podemos perceber que os alunos estavam bem concentrados e admirados com a possibilidade de ver uma simulação do mosquito tão temido. O que percebemos também é que os alunos estavam completamente ambientados com assunto, pois além de encontrar as imagens dos cuidados que devem ser tomados entre eles havia comentários sobre os cuidados. Isso foi de estrema importância para a base da aplicação, pois os alunos já tinham noção do tema tratado.

Para a aplicação do método de Aritmética os alunos foram desafiados a resolver primeiro as equações no papel e fazer a conferência dos mesmos pela aplicação. Foi possível notar que os alunos tiveram uma maior concentração na execução dos cálculos, pois todos queriam acertar o maior número possível.

A figura 37 mostra os cálculos que os alunos foram desafiados a resolver. E a figura 38 mostra os mesmo fazendo a correção do exercício, utilizando a aplicação de Aritmética com Realidade Aumentada.

(50)

Figura 37: Cálculos.

Figura 38: Execução da aplicação Aritmética com Realidade Aumentada.

(51)

A atividade revisou junto com os alunos operações simples as quais os alunos já possuem conhecimento.

A atividade seguinte foi trabalhar com o livro de Realidade Aumentada. O livro contava a história do município, a qual é conhecia pela grande maioria dos alunos, mas o que mais chamou a atenção dos mesmos foi às imagens antigas da cidade. A aplicação teve o maior grau de dificuldade, pois o método utilizado de colisão das esferas deixou os alunos ansiosos pra ver a aplicação em execução e dificultou a colisão das esferas.

Na figura 39 podemos ver os alunos trabalhando com as páginas dos livros. Figura 39: Aplicação do Livro com Realidade Aumentada.

Com a aplicação os alunos tiveram a oportunidade de conviver por alguns instantes com a história que faz parte do local em que vivem. Apesar da dificuldade de colidir as esferas os alunos se divertiram com a possibilidade de poder ler o livro de forma completamente diferente do seu dia a dia.

(52)

A última atividade foi sobre Hipermídia com Realidade Aumentada sobre os Animais. Para essa atividade foi utilizado uma webcam auxiliar e também o projetor. A aplicação teve uma ótima aceitação entre os alunos, sendo a aplicação que os deixou mais impressionados. A possibilidade de ter um animal na palma das mãos deixou os alunos fascinados.

A figura 40 mostra como foi à interação com a aplicação.

Figura 40: Alunos trabalham com a aplicação Hipermídia com Realidade Aumentada sobre os Animais.

(53)

Mesmo a aplicação trabalhando com um marcador de interação os alunos mostraram maior facilidade de colidir as esferas, podendo assim gerar a animação.

Como podemos observar pelas figuras a aplicação com hipermídia sobre os animais possuía a sua base sobre uma superfície, onde o aluno era desafiado manipular somente o marcador de interação. Ponto diferente este da aplicação do livro, onde o aluno segurava o livro e o marcador de interação, dificultado assim a geração da animação.

A superfície onde estava à folha base da aplicação facilitou muito a manipulação do marcador de interação. Deixando de lado o grau de dificuldade encontrado na aplicação anterior.

Após os alunos trabalharem com todas as aplicações, foram convidados a responder um questionário.

3.2 Questionário dos Alunos.

O questionário aplicado no grupo de alunos contou com 12 questões objetivas e 2 questões descritivas, a fim de que fosse possível traçar seu perfil. Com os dados coletados, é possível uma realização de uma avaliação com certo grau de significado e relevância em relação às aplicações abordadas.

As questões descritivas eram relacionadas à idade e escolaridade dos alunos participantes. Nove entre dez alunos que participaram das atividades estão no 4º ano e apenas um aluno no 5º ano. A idade dos alunos do 4º ano fica na média de nove anos e a aluna do 5º ano possui onze anos.

(54)

Gráfico 1: Idade dos alunos.

Quanto à experiência destes alunos com as atividades desenvolvidas envolvendo o uso do computador, observou-se que a escola não possui uma sala de informática, mas possui notebook a disposição dos alunos e professores para o desenvolvimento de atividades, porém não é muito utilizado.

Os alunos foram questionados sobre onde teriam contato com o computador e seis deles responderam em casa, quatro alunos responderam que não tem contato com a ferramenta e nenhum aluno respondeu na escola. A tabela 1 nós mostra uma visão mais ampla do questionamento e das respostas.

Tabela 1: Questão 2 do questionário do aluno.

Você tem contato com o computador onde?

Não tenho contato 4

Na escola 0

Em casa 6

Total 10 alunos

Os alunos também responderam que apenas quatro utilizam o computador como ferramenta de estudo e seis alunos não usam o computador como uma forma de compreender melhor o assunto que estava sendo estudado.

(55)

Gráfico 2: Uso do computador como ferramenta de estudo.

A tabela 2 abaixo mostra as demais respostas que os alunos tiveram em relação às atividades com Realidade Aumentada.

Tabela 2: Questionário do aluno.

Sim Não

Entendeu o que é Realidade Aumentada. 8 2

Conseguiu resolver os exercícios propostos. 10 0

Gostaria que em suas aulas algumas atividades usassem

realidade aumentada. 10 0

Teve alguma dificuldade em utilizar e realizar a tarefa

proposta usando realidade aumentada. 3 7

Usar realidade aumentada pode tornar o aprendizado do

assunto mais interessante. 10 0

A realidade aumentada despertou seu interesse nos assuntos

abordados. 6 4

O uso da realidade aumentada ajuda a manter o interesse na

atividade. 10 0

Como é possível perceber através da tabela 2 os alunos em sua grande maioria conseguiram entender o que é a Realidade Aumentada e como ela interage em nosso meio.

(56)

Todos os alunos conseguiram desenvolver as atividades propostas algumas com o grau de dificuldade maior que as outras, mas todos chegaram ao objetivo final.

A ideia de trazer a Realidade Aumentada para a sala de aula teve a aprovação de todos os alunos. Eles concordam que assim os conteúdos ficam mais interessantes e são despertados em entender e compreender o assunto abordado. Também acreditam que com o uso da Realidade Aumentada eles ficam mais concentrados e prendem mais o seu interesse na atividade que esta sendo desenvolvida.

Algo que pode ser notado durante a aplicação das atividades, enquanto um aluno estava desenvolvendo a experiência os demais ficavam em volta, comentando e perguntando sobre o assunto abordado, algo que nem sempre acontece nas aulas como afirma o professor.

Sobre a dificuldade de realizar as tarefas com as aplicações três alunos afirmaram que tiveram sim dificuldades para a realização das mesmas. Os demais assinalaram que não tiveram dificuldades. As aplicações exigiam do aluno uma coordenação motora, além de uma concentração para saber qual o marcador deve ser mostrado ou obstruído, a concentração e a paciência para poder conseguir colidir as esferas também estavam presentes nas atividades. Itens os quais alunos muito hiperativos tiveram que exercitar.

Os alunos foram questionados sobre qual a aplicação eles acharam mais interessante. O gráfico 3 nos mostra como ficou dividida a opiniões dos alunos. Vários deles escolheram mais de uma aplicação.

Gráfico 3: Opinião dos alunos referente as aplicações.

Como demostrado no gráfico a aplicação de Hipermídia com Realidade Aumentada sobre Animais teve maior admiração dos alunos. Em segundo lugar os alunos acham que a aplicação onde eles devem encontrar dicas para o mosquito da dengue não se desenvolver é a