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CADERNOS • Centro Universitário S. Camilo, São Paulo, v. 11, n. 3, p. 71-77, jul./set. 2005 71

Utilizando a realidade virtualcomo ferramenta de ensino

Using Virtual Reality as a tool of education

RESUMOO objetivo do presente artigo é apresentar como a Realidade Virtual pode ser utilizadacomo ferramenta para auxiliar no processo de aprendizado, explanando suas principaisfacilidades e dificuldades. Também dá uma visão geral da área de Realidade Virtual eexpõe algumas aplicações bem sucedidas na área de Educação.

DESCRITORESRealidade virtual – aplicações; Tecnologia educacional

ABSTRACTThe present article aims to present ways Virtual Reality can be used as a tool to assistthe learning process, explaining its main positive characteristics and difficulties. It alsopresents a panorama of Virtual Reality as a field of study and describes some successfulapplications in the Education field.

KEYWORDSVirtual reality – applications; Educational technology

Valéria FarinazzoMartins Salvador*

ARTIGO DE REVISÃO/REVIEW ARTICLE educação

* Bacharel em Ciência daComputação pela Unesp — São

José do Rio Preto. Mestre emCiência da Computação pelaUniversidade Federal de São

Carlos. Doutoranda pela EscolaPolitécnica da USP — Engenharia

Elétrica. Docente do CentroUniversitário São Camilo.

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INTRODUÇÃO

Embora a área de realidade virtual (RV)tenha uma forte tendência a ser empregada ementretenimento, pode-se perceber uma crescen-te utilização dessa tecnologia em praticamentetodas as áreas do conhecimento, tendo um focobastante importante em simulações.

Tida como uma das mais modernas formasde interação entre o homem e o computador, aRV está sendo utilizada como ferramenta paraauxiliar no aprendizado em áreas como medici-na, arqueologia, física, química e biologia.

A RV tem grande potencial para modificara forma como as pessoas podem aprender. Ousuário de um sistema de realidade virtual ex-plora ambientes, processos e objetos, não atra-vés de livros, fotos ou filmes, mas através danavegação, manipulação e análise virtual dopróprio alvo de estudo. Por possuir objetos pro-jetados em três dimensões, tem um apelo muitoforte sobre a visão.

De acordo com Belloni (1999) “Educação aDistância é uma espécie de educação baseadaem procedimentos que permitem o estabeleci-mento de processos de ensino e aprendizagemmesmo onde não existe contato face a face entreprofessores e aprendentes — ela permite umalto grau de aprendizagem individualizada”. Sen-do assim, o uso de realidade virtual como ferra-menta de ensino a distância se justifica pois per-mite maior interatividade, novas formas de vi-sualização de informações, envolvimento e me-lhor compreensão do objeto de estudo do queoutras tecnologias.

O presente artigo dará uma visão geral daárea de realidade virtual, versando sobre defini-ções e avaliação do uso dessa tecnologia naeducação, e discorrerá sobre aplicações de rea-lidade virtual utilizadas no processo de aprendi-zado.

REALIDADE VIRTUAL

Numa definição simplificada, RV é a formamais avançada de interface do usuário com ocomputador (IHC) até o momento. Empregada

como ferramenta na maioria das áreas do co-nhecimento e com um esforço bastante promis-sor das indústrias para a produção de hardware,software e dispositivos especiais de entrada/saí-da, a realidade virtual vem experimentando umcrescimento acelerado nos últimos anos e indi-cando perspectivas bastante importantes para osdiversos segmentos vinculados à área (Kirner &Pinho, 1996; Kirner, Martins, 1999).

De acordo com Kalawsky (1993) e Vince(1995), entre outros, um ambiente virtual típicodeve agregar características que o tornem:

• Sintético: O ambiente é gerado em tem-po real por um sistema computacional (ele nãoé pré-gravado, como acontece com sistemas demultimídia).

• Tridimensional: O ambiente virtual érepresentado tridimensionalmente e, além dis-so, apresenta recursos que dão a idéia de queele possui profundidade e que o usuário podemover-se através dele.

• Multisensorial: Significa que mais de umamodalidade sensorial é usada ao mesmo tempopara representar o ambiente, como sentido visu-al, sonoro, espacial, de reação do usuário como ambiente etc.

• Imersivo: É uma sensação mais forte doque olhar e ouvir um display vindo de ummonitor; o usuário tem a impressão de que estádentro do ambiente produzido computacional-mente. Normalmente, um sistema imersivo éobtido com o uso de capacetes de visualização,mas outros sentidos, como o som e controlesreativos, são complementares.

• Interativo. Está ligado à capacidade docomputador detectar as entradas do usuário emodificar instantaneamente o mundo virtual eas ações sobre ele.

• Realístico: São a precisão com que oambiente virtual reproduz os objetos reais, asinterações com os usuários e o próprio modelodo ambiente.

• Com presença: Caracteriza-se como sen-do um sentido subjetivo de que o usuário estáfisicamente dentro do ambiente virtual.

Uma grande vantagem de RV sobre outrasformas de IHC é a capacidade do usuário visua-



lizar o ambiente, a partir de qualquer ângulo, àmedida que vão sendo feitas alterações em tem-po real. Também permite que comportamentose atributos possam ser fornecidos a objetos per-tencentes ao ambiente, o que propicia a simula-ção de respostas e funções do mundo real enfo-cado. Para suportar esse tipo de interação, dis-positivos não convencionais típicos da área deRV, como capacete de visualização e controle,luvas, spaceball e joystick são utilizados. Taisdispositivos, mostrados nas Figuras 1, 2, 3 e 4,dão ao usuário a impressão de que a aplicaçãoestá sendo executada no ambiente tridimensionalreal, permitindo a exploração do ambiente e amanipulação natural dos objetos — por exem-plo, apontar, pegar, arrastar e rotacionar obje-tos. Outra vantagem desse tipo de interface éque o conhecimento intuitivo do usuário a res-peito do mundo físico pode ser transferido paramanipular o mundo virtual (Stuart, 1996, Vince,1995; Kirner, Pinho, 1996).

Pode-se também utilizar um sistema de rea-lidade virtual em que não se tenha uma imersãocompleta no ambiente virtual. Assim, a visuali-zação de ambientes tridimensionais pode se daratravés de um monitor de computador. Estes são

os sistemas mais utilizados por usuários comuns,justamente por não possuírem os dispositivosnão convencionais citados acima.

FERRAMENTAS PARA A CONSTRUÇÃOE VISUALIZAÇÃO DE AMBIENTES DERV NA INTERNET

Utilizando uma linguagem para modelagemde realidade virtual, como a VRML — VirtualReality Modeling Language, é possível criarambientes virtuais interativos e disponibilizá-losna Internet em tempo real. Esta linguagem ébastante intuitiva mesmo para aqueles que nãosão programadores, e pode ser utilizada facil-mente por usuários pouco experientes para aconstrução de mundos virtuais.

Quando se visitam mundos em VRML, pode-se escolher a perspectiva desejada para visualizareste mundo. Pode-se, também, navegar através domundo, pegar objetos, analisá-los e modificá-los.

Figura 1. Capacete para visualização de Sistemas deRealidade Virtual. Fonte: www.vrealities.com/ hmd.html

Figura 2. Luva utilizada para interagir com Sistemas deRealidade Virtual.Fonte: http://www.pgie.ufrgs.br/siterv/equi_luvpowerglove.jpg

Figura 3. Joystick utilizado para interagir com Sistemas deRealidade Virtual.Fonte: gears.aset.psu.edu/viz/ facilities/initiative/

Figura 4. Spaceball. Fonte: www.schrotthal.de/ sgi/misc/



Este sistema pode ser visualizado atravésde um browser, como o Netscape ou o InternetExplorer, instalando um plug-in.

A Figura 5 mostra um ambiente virtual cria-do através de VRML.

• caberia o uso de uma simulação no pro-cesso, como é o caso de experimentos em labo-ratórios de física, por exemplo.

• o ensino ou treinamento usando umambiente ou objeto real seria inconveniente,perigoso ou impossível.

• os erros cometidos pelo aprendiz que uti-lize um objeto ou ambiente real poderiam desmo-tivá-lo, prejudicar o ambiente ou ser capaz decausar problemas irreversíveis ao equipamento.

• um modelo de um ambiente virtual iráensinar ou treinar de forma tão satisfatória quantoo modelo real.

• a interação com o ambiente virtual sejatão ou mais motivadora que a interação com oambiente real, além de permitir interações nãopossíveis no ambiente real.

• a utilização de um ambiente virtualdistributivo traga acréscimos aos participantes.

• a própria criação do ambiente virtual sejaimportante para a aprendizagem.

• o aprendizado se torna mais interessantee lúdico.

Não se deve utilizar quando:• não se consiga substituir o ambiente ou

objeto real para o ensino.• a interação presencial, com professores

ou alunos, se faça necessária por todo o tempo.• usar um ambiente virtual possa trazer

problemas de ordem física ou emocional.• a utilização de um ambiente virtual pos-

sa confundir o aprendiz sobre o que é virtual eo que é realidade.

• quando a implementação de um ambien-te virtual seja tão dispendiosa que não justifiqueseu uso, em comparação com o aprendizadoque se espera.

Conclui-se então que, antes de se construirambientes virtuais, é necessário avaliar os princi-pais benefícios e desvantagens advindas do seu uso.

APLICAÇÕES DA REALIDADE VIRTUALNO ENSINO

Um fator importante que deve ser analisa-do no uso de uma nova tecnologia, refere-seaos fatores humanos envolvidos no processo deinserção do usuário em um ambiente virtual.

No caso de RV, a técnica disponível permi-te a construção dos ambientes virtuais mesmoantes de se entender como esta afeta o usuário.

É difícil predizer em quais áreas os ganhose os benefícios de RV serão mais significativos,mas certamente não haverá um único padrão nassuas interfaces. O tipo de aplicação, a tecnologia

Figura 5. Ambiente Virtual criado a partir da linguagemVRML. Fonte: www.innereye.net/ArtsInEd/PanAm/

AVALIAÇÃO DO USO DE REALIDADEVIRTUAL NA EDUCAÇÃO

Segundo Kirner e Pinho (1996), “educa-ção é basicamente um processo de explora-ção, de descoberta, de observação e de cons-trução de uma visão do conhecimento a partirdestas ações”. O uso da realidade virtual comoferramenta para a educação ainda é bastanteincipiente. Parece claro a todos da área quepode ser útil no processo de ensino, mas, pri-meiramente, é necessário avaliar como istopode ser feito e como a realidade virtual pode-rá ajudar no processo, seus aspectos cognitivos,custos, implicações, vantagens e possíveis des-vantagens.

Segundo Pantelides (1995), há diversas ra-zões para fazer uso da realidade virtual na edu-cação. Entre elas:

• maior motivação dos seus usuários.• poder de ilustração muito maior que

outras mídias.• permite que pessoas deficientes possam

realizar tarefas que, sem esta ferramenta, nãoconseguiriam.

• permite a observação e análise de obje-tos em várias perspectivas diferentes.

• permite que as tarefas sejam realizadasno próprio ritmo do aprendiz.

• requer interação, encorajando o apren-diz a ter uma participação ativa.

Pantelides também opina sobre quando usare quando não usar realidade virtual na educação.

Deve-se utilizar quando:



e as limitações de custos farão a definição donível de sofisticação da tecnologia a ser utilizada.

Em tal contexto, muitas dessas aplicaçõesgerarão novos usos e soluções para problemasde outras áreas, na busca de soluções para pro-blemas específicos, sendo esta uma das razõesde RV atrair cada vez mais interesse (Kirner,Pinho, 1996).

Dentre as várias aplicações de RV na áreada Educação, podem ser citadas aplicações naárea de saúde, laboratórios de química, física,arqueologia, entre muitas outras.

Aplicações médicas e em saúde

Devido a sua grande capacidade de simu-lação, a RV está sendo aplicada para o treina-mento e aprendizagem de procedimentos cirúr-gicos. Uma destas aplicações está sendo desen-volvida pelo Silas B. Hayes Army CommunityHospital em Fort Old (CA). O sistema permite,apesar das imagens não terem alto grau de foto-realismo, uma interatividade bastante interessantena manipulação dos órgãos virtuais (Kirner, Pi-nho, 1996).

Outra área de aplicação de RV dentro damedicina é o estudo de anatomia. Um projeto,desenvolvido no National Institutes of Health,consiste de um modelo completo e detalhado deum ser humano. A partir desse modelo é possívelvisualizar e analisar a estrutura de cada órgão e,o mais importante, a relação entre eles (Ibid.).

Um outro sistema bastante interessante con-siste em simular procedimentos de sutura em vá-rios órgãos virtuais. A principal dificuldade emsistemas desse tipo é controlar a colisão dos ob-jetos virtuais quando o instrumento deve atraves-sar o tecido, porque o tecido se deforma (Çakmak,2003). Este sistema é mostrado na Figura 6.

Estudo de química e laboratóriovirtual de física

Devido ao fato de tanto a química quantoa física se prestarem ao aprendizado por expe-rimentação e observação de fenômenos, torna-se interessante a sua simulação através do usode ambientes virtuais. Alguns trabalhos nesta áreasão: Chemistry World, um ambiente virtual paraa manipulação de átomos e moléculas, comomostrado na Figura 7; NewtonWorld, um am-biente virtual para trabalhar com conceitos demecânica newtoniana como inércia, energiacinética e leis de movimento; Maxwell World,cujo objetivo é ajudar o estudante a compreen-der os conceitos de fluxos elétricos e, empirica-mente, descobrir a Lei de Gauss; e o PaulingWorld com o objetivo de permitir o estudo deestruturas de pequenas e grandes moléculas(Kirner, Pinho, 1996).

Figura 6. Treinamento de sutura — Sistema de RealidadeVirtual (Çakmak, 2003)

Figura 7. Laboratório Virtual (HIT LAB, 2004)

Arqueologia

Em arqueologia, sempre que alguma regiãoencontra-se sobre estudo, os pesquisadores uti-lizam um programa CAD para registrar aspectosda escavação, que vão desde estruturas até alocalização de artefatos encontrados (MuseuNacional de Arqueologia, 2004).

O Centro de Estudos de Arquitetura em BrynMawr está criando arquivos dos principais mo-numentos arqueológicos do mundo utilizandoum programa CAD. A partir daí, através do usode sistemas de realidade virtual, será possíveloferecer a estudantes do mundo todo a oportu-nidade de navegar por essas ruínas reconstruídas.

Vislumbra-se que, em breve, haja a possibi-lidade de uma turma de alunos realizar uma



viagem para dentro das pirâmides do Egito oupelas ruas da cidade de Pompéia.

Projeto do professor virtual

Este projeto foi desenvolvido pelo Grupode Realidade Virtual do Departamento de Com-putação da Universidade Federal de São Carlos(Kirner, 1998), com o objetivo de levar o conhe-cimento ao maior número de pessoas através doensino a distância. O projeto consistia em per-mitir ao professor ser transportado para uma salade aula remota e receber as informações da clas-se, podendo interagir com os alunos como seestivesse presente. Para isso foram utilizadastécnicas de realidade virtual, em especial a datelepresença.

Para tentar identificar qual será o impactosocial de RV, é necessário examinar o desenvol-vimento dos computadores até então. A prolife-ração de computadores vem causando umamudança muito importante para a sociedadefacilitando e mesmo executando tarefas que antesnão eram possíveis; entretanto, muitos especia-listas em RV afirmam que as mudanças na socie-dade serão dramáticas e que estas mudançasincluirão uma alteração cultural maior, mas,muito provavelmente, o sucesso de RV dependede fatores externos a ela.

Provavelmente, a questão mais discutidaserá a do potencial para proporcionar entreteni-mento interativo de participação. Muitas pessoasvêem a RV como uma possível substituição daTV em que, diferente do sistema corrente, seriamenos corruptível do que outras mídias porqueo produtor deste meio não poderia impor umponto de vista sobre o usuário.

O uso de RV na educação está sendo estuda-do, mas encontram-se apenas os seguintes con-sensos entre os pesquisadores (Tissiani et al., 2000):

• Processos psicológicos em ambientesvirtuais são similares a processos em ambienteseducacionais reais.

• RV proporciona a manipulação de ele-mentos. Sem ela, os estudantes têm maior difi-culdade em entender o significado dos experi-mentos.

• A interação com ambientes virtuais motivaos estudantes. Eles podem participar ativamente noprocesso de aprendizado, e serão mais criativos.

Apesar das vantagens apresentadas acima,a nova tecnologia apresenta limitações. A reali-dade virtual apresenta um alto custo de desen-volvimento. A necessidade de hardwares espe-cíficos causa um custo maior e o desenvolvi-mento é mais demorado e complexo. Os equi-pamentos necessários para a imersão são des-confortáveis e não ergonômicos. A falta de rea-lismo de alguns ambientes virtuais não é o fatordeterminante para não se utilizar estes ambien-tes, mas interfere no sentido de imersão.

A importância do uso de equipamento dealto custo para a imersão no ambiente virtual sedá porque ele estimula não apenas a visão e aaudição, mas também outros sentidos como otoque e o cheiro, além do sentido de presença.O usuário está imerso no ambiente, e esta sen-sação pode ser absorvida pelo sistema virtual,permitindo um melhor uso das atividades deaprendizado.

Sobre o ponto de vista pedagógico, o siste-ma não pode substituir o professor, mas é uma

Figura 8. Projeto Professor Virtual (Kirner, 1998)

CONCLUSÕES

Percebe-se que o uso da realidade virtual éde grande utilidade como ferramenta a ser em-pregada na área de Educação. Pesquisas estãosendo feitas para se saber como e quanto seráesta contribuição. Tem havido uma grande es-peculação sobre o impacto de RV em nossasvidas. Não há dúvidas de que o impacto real-mente será sentido, mas não há meios de semensurar exatamente suas conseqüências.

A realidade virtual proporciona uma expe-riência fundamentalmente diferente para o usuá-rio, podendo ser vista, ainda, como um outropasso no desenvolvimento das técnicas de com-putação gráfica e interface homem–computador.



Recebido em 12 de abril de 2005Aprovado em 17 de maio de 2005

ferramenta no auxílio do aprendizado de umtema específico.

Estas observações sugerem que a RV temum grande potencial como ferramenta pedagó-gica, embora alguns cuidados e precauções se-jam necessários, principalmente com relação alimitações tecnológicas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BELLONI, Maria L. Educação a distância. SãoPaulo: Editora Autores Associados, 1999.

KIRNER, C., e PINHO, M. Introdução à reali-dade virtual. Minicurso JAI/SBC, Recife, PE,Julho de 1996.

KIRNER, T. G., MARTINS, V. F. A model ofSoftware Development Process for VirtualEnvironments: Definition and a Case Study.In: 2ND IEEE Symposium On Application-Specific System and Software EngineeringTechnology — ASSET’99 (IEEE ComputerSociety), Richardson, Texas, EUA, March 1999.

KALAWSKY, R. S. The Science of VirtualReality and Virtual Environments. GreatBritain. Addison-Wesley Reading, 1993.

VINCE, J. Virtual reality systems. Reading,Massachusetts, Addison-Wesley, 1995.

STUART, R. The Design of Virtual Environ-ments. Fairfield, Pennsylvania, McGraw-Hill, 1996.

PANTELIDES, V. Reasons to use Virtual Reality inEducation. VR in the Schools, vol. 1, nº 1, jun. 1995.

ÇAKMAK, H. Disponível em , acesso em: 26-08-03.

HIT LAB. Acessado em: http://www.hitl.washington.edu/projects, 22-04-04.

MUSEU NACIONAL DE ARQUEOLOGIA, Acessoem:

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