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  • Universidade Federal de Uberlndia

    Faculdade de Engenharia Eltrica

    Ps-Graduao em Engenharia Eltrica

    Ambientes distribudos em Realidade

    Virtual como suporte Aprendizagem

    Cooperativa para a Resoluo de

    Problemas

    Orientador: Alexandre Cardoso, Dr

    Co-Orientadora: Elise B. Mendes, Dra

    Orientando: Luciano Ferreira Silva

    Agosto

    2009

  • i

    Universidade Federal de Uberlndia

    Faculdade de Engenharia Eltrica

    Ps-Graduao em Engenharia Eltrica

    Ambientes distribudos em Realidade Virtual como

    suporte Aprendizagem Cooperativa para a

    Resoluo de Problemas

    Tese apresentada por Luciano Ferreira Silva Universidade Federal de Uberlndia, como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Doutor em Cincias, aprovada em 28/08/2009 pela Banca:

    Alexandre Cardoso, Dr (UFU) - Orientador

    Elise B. Mendes, Dra (UFU) - Co-Orientadora

    Edgard Lamounier Jnior, PhD (UFU)

    Eduardo Kojy Takahashi, Dr (UFU)

    Liliane dos Santos Machado, Dra (UFPB)

    Lucia Maria Martins Giraffa, Dra (PUC-RS)

  • Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)

    S586a Silva, Luciano Ferreira, 1982-

    Ambientes distribudos em realidade virtual como suporte apren-

    dizagem cooperativa para a resoluo de problemas / Luciano Ferreira

    Silva. - 2009.

    184 f. : il.

    Orientador: Alexandre Cardoso.

    Co-orientadora: Elise B. Mendes.

    Tese (doutorado) Universidade Federal de Uberlndia, Programa

    de Ps-Graduao em Engenharia Eltrica.

    Inclui bibliografia.

    1. Realidade virtual - Teses. 2. Ensino gerenciado por computador -

    Teses. 3. Fsica - Estudo e ensino - Teses. I. Cardoso, Alexandre, 1964-

    II. Mendes, Elise Barbosa. III. Universidade Federal de Uberlndia. Pro-

    grama de Ps-Graduao em Engenharia Eltrica. III. Ttulo.

    CDU: 681.3:007.52

    Elaborado pelo Sistema de Bibliotecas da UFU / Setor de Catalogao e Classificao

  • ii

    Ambientes distribudos em Realidade Virtual como suporte Aprendizagem Cooperativa para a

    Resoluo de Problemas

    Tese apresentada por Luciano Ferreira Silva Universidade Federal de Uberlndia como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Doutor em Cincias.

    _________________________Alexandre Cardoso, Dr

    Orientador e Coordenador

  • iii

    minha esposa por seu companheirismo, apoio e dedicao. minha me Lazara Maria Ferreira e ao meu pai Luziano Alves da Silva, pelos exemplos de respeito, honestidade e simplicidade, pelo carinho, dedicao e pelos fundamentais apoios. E a todos familiares e amigos que contriburam para o desenvolvimento deste trabalho.

  • iv

    Agradecimentos Agradeo primeiramente a Deus, por iluminar os meus caminhos nas minhas

    dificuldades e vitrias, fazendo-me ser sempre perseverante na busca dos meus ideais.

    E em seguida, a todos que contriburam para a realizao deste trabalho e, pela

    participao mais direta, sou especialmente grato:

    Ao meu orientador, Professor Alexandre Cardoso, por sua amizade, dedicao,

    pacincia e pela importante, competente e segura orientao prestada em todos os

    momentos da realizao deste trabalho.

    minha co-orientadora, Professora Elise B. Mendes, por sua amizade, dedicao,

    valiosas sugestes e importantssima exigncia quanto qualidade deste trabalho.

    Ao Professor Edgard Lamounier Jnior, pela amizade, dedicao, apoio e valiosas

    sugestes.

    Aos Professores Eduardo Kojy Takahaschi e Silvia Martins, pelas excelentes

    sugestes, contribuies, apoio e dedicao oferecidos durante a execuo desse

    trabalho multidisciplinar.

    Aos meus amigos e parceiros de trabalho Ezequiel e a Mnica, pelo apoio,

    companheirismo, amizade, e valiosas sugestes para esta pesquisa.

    Aos meus amigos do laboratrio de Computao Grfica, Marlene, Leonardo, Kenedy

    e Regislaine pela troca de conhecimento e experincias, e pela amizade.

    Ao Victor Gargiulo por contribuir significativamente com suas sugestes para o

    desenvolvimento pedaggico deste trabalho.

    Ao meu primo Fabio pela amizade, apoio e valiosas sugestes.

    Aos professores da Universidade Federal de Roraima Roberto Cmara de Arajo pela

    valiosssima contribuio para a avaliao deste projeto.

    Ao professor Leandro Nelinho Ballico pelo apoio e valiosas sugestes ao trmino

    deste trabalho.

  • v

    minha esposa Queila por sua dedicao, carinho e apoio durante o desenvolvimento

    deste trabalho.

    Aos meus pais e minha irm Las, por acreditarem em meu potencial incentivando,

    sempre, meus estudos.

    Aos demais, mestres, amigos ou simples conhecidos, que foram, em nveis diferentes,

    fundamentais para a minha formao e que me prestaram auxlio em muitas ocasies.

  • vi

    Resumo SILVA, Luciano F. Ambientes distribudos em Realidade Virtual como suporte a

    Aprendizagem Cooperativa para a Resoluo de Problemas, Uberlndia, Faculdade de

    Engenharia Eltrica - UFU, 2008.

    Palavras-Chave: Realidade Virtual, Resoluo de Problemas, Aprendizagem Cooperativa.

    Um grande nmero de pesquisadores acredita que a resoluo de problemas inerente

    a grande parte dos processos de ensino e aprendizagem. Considera-se ainda, que esta

    metodologia apresenta uma maior eficcia quando aplicada cooperativamente, ou seja, um

    aprendiz melhora o seu desempenho, em resolver problemas, quando realiza esta atividade em

    cooperao com outros aprendizes. No contexto do desenvolvimento de sistemas

    computacionais aplicados ao ensino, a Realidade Virtual (RV) vem se destacando como uma

    tecnologia que motiva o aprendiz, uma vez que ela permite a navegao, visualizao,

    manipulao e interao com objetos virtuais de seus cenrios de aprendizagem. Neste

    contexto, este trabalho apresenta uma proposta que viabiliza o uso da RV para oferecer

    suporte resoluo de problemas por meio da aprendizagem cooperativa. Para tal, sero

    considerados os fundamentos da aprendizagem por experimentao e a efetividade de teorias

    e princpios pedaggicos construtivistas. Como estudo de casos optou-se por desenvolver o

    projeto no mbito da Fsica. O presente trabalho aborda e fundamenta a sua proposta, por

    meio da descrio do estado da arte da pesquisa nesta rea, efetua uma anlise e fornece

    especificaes do projeto, apresenta os detalhes de desenvolvimento do sistema, discute as

    avaliaes do mesmo e por fim, apresenta as concluses e propostas de trabalhos futuros para

    este projeto.

  • vii

    Abstract SILVA, Luciano F. Distributed environment in Virtual Reality as support the Cooperative

    Learning for the Problems Solving, Uberlndia, University of Electric Engineering - UFU,

    2005.

    Key-words: Virtual reality, Problems Solving, Cooperative Learning.

    A great number of researchers believe that problem resolution is inherent from the

    great part of the teaching and learning processes. It is considered that this methodology

    presents a better effectiveness when applied cooperatively, in other words, an apprentice

    improves your acting in solving problems when accomplishes his activity in cooperation with

    other apprentices. In the context of computational systems applied to learning, Virtual Reality

    (VR) is emerging as a technology that motivates the apprentice, since it allows the navigation,

    visualization, manipulation and interaction with virtual objects of its learning environment. In

    this context, this work presents a proposal that allows the use of VR to offers support to the

    resolution of problems through the cooperative learning. For this, the learning foundations

    will be considered by experimentation and the effectiveness of theories and constructivities

    pedagogic principles. As case study it was chosen for developing the project in the Physics

    ambit. The present work approaches and bases its proposal through the state of the art

    description of the research in this area. It makes an analysis, supplies specifications of the

    project, introduces details of system developing, discusses that evaluation and finally,

    presents the conclusions and proposals future work for this project.

  • viii

    Lista de Publicaes

    A seguir so apresentadas as publicaes no perodo de realizao deste trabalho:

    1. SILVA, Luciano Ferreira; CARDOSO, Alexandre; MENDES, Elise Barbosa; LAMOUNIER,

    Edgard; TAKAHASHI, Eduardo Kojy; MARTINS, Silvia; ZORZAL, Ezequiel Roberto;

    OLIVEIRA, Mnica Rocha. Realidade Virtual e Ferramentas Cognitivas Usadas como Auxlio

    para o Ensino de Fsica. In: RENOTE Revista de Novas Tecnologias na Educao, 2008.

    2. SILVA, Luciano Ferreira; ZORZAL, Ezequiel Roberto; KIRNER, Cludio; CARDOSO,

    Alexandre; LAMOUNIER, Edgard; OLIVEIRA, Mnica Rocha. Aplicao de Jogos

    Educacionais com Realidade Aumentada. In: RENOTE Revista de Novas Tecnologias na

    Educao, 2008.

    3. SILVA, Luciano Ferreira; ZORZAL, Ezequiel Roberto; KIRNER, Cludio; CARDOSO,

    Alexandre; LAMOUNIER, Edgard; OLIVEIRA, Mnica Rocha. Ambientes Educacionais

    Colaborativos com Realidade Aumentada. In: RENOTE Revista de Novas Tecnologias na

    Educao, 2008.

    4. SILVA, Luciano Ferreira; CARDOSO, Alexandre; MENDES, Elise Barbosa. Ambientes

    distribudos de Realidade Virtual como suporte a Aprendizagem Colaborativa e a

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