Ferramenta de Autoria para Criação de Objetos de Aprendizagem em Realidade Virtual e Aumentada fazendo uso de Programação Visual

1. IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA 1.1. Título do Projeto Ferramenta de Autoria para Criação de Objetos de Aprendizagem em Realidade Virtual e Aumentada fazendo uso de Programação Visual. 1.2. Participantes Orientador:

Robson Augusto Siscoutto

Pesquisadores: Victor Hugo Cavichiolli Prado – Aluno de Especialização Douglas Durighetto – Aluno de Graduação em BCC 1.3. Área ou Linha de Pesquisa Realidade Aumentada na Web

1.4. Palavras Chaves Realidade Aumentada, WebGL, Programação Visual 1.5. Área de Conhecimento do Projeto (CNPQ) 1. Ciências Exatas e da Terra 1.03.00.00-7 Ciência da Computação

2. RESUMO

Atualmente, com os avanços das tecnologias, a sociedade contemporânea idealiza novas formas de ensinar e aprender, introduzindo no processo de ensino-aprendizado recursos computacionais como a realidade virtual (RV) e a realidade aumenta (RA), visando produzir objetos de aprendizado interativos reutilizáveis que possam proporcionar a todos um ensino de qualidade, mesmo que deslocados fisicamente da sala de aula. Entretanto, existe uma dificuldade operacional em conceber e codificar aplicações que utilizem tais tecnologias. O objetivo desse projeto é criar uma ferramenta web multiplataforma que possibilite o desenvolvimento de aplicações interativas em Realidade Virtual e Aumentada para usuários que não possuam conhecimentos em programação de computadores, de forma, que essas aplicações possam auxiliar no 1

processo de ensino-aprendizado de alunos de ensino a distância e de ensino comum. Uma vez concluído o projeto espera-se uma mudança de perspectiva no ensino a distância e presencial, uma maior participação de realidade virtual e aumentada dentro do âmbito acadêmico proporcionado pela adesão da ferramenta por profissionais que antes não tinham acesso a essas tecnologias, já que não possuem o conhecimento prático em programação de computadores, e a quebra de paradigmas ao viabilizar a adoção de um novo meio para construção de objetos de aprendizagem tridimensionais. Além disso, será realizado diversos testes qualitativos e quantitativos com professores, alunos e interessados, visando avaliar a ferramenta e sua aplicabilidade na construção de Objetos de Aprendizagem na área de computação.

3. INTRODUÇÃO E REVISÃO DA LITERATURA

A educação é um dos pilares para o desenvolvimento de uma nação e, por isso, desde quando surgiram os primeiros computadores, educadores idealizaram novas possibilidades de utilizá-los como meio de auxílio ao processo de ensino-aprendizagem. Os impactos da tecnologia na área de educação são imensos e vêm crescendo ainda mais, principalmente com a evolução dos recursos computacionais e o uso das Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), as quais podem ser definidas de forma ampla pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) como recursos tecnológicos que permitem o trânsito de informações, por diferentes meios de comunicação como jornal impresso, livros, computadores, dentre outros (BRASIL, 1998, p. 135). Os meios eletrônicos incluem também as tecnologias mais tradicionais, como rádio, televisão, gravação de áudio e vídeo, além de sistemas multimídias, redes telemáticas, robótica, dentre outros. De acordo com ECHEVERRÍA (2000) e apud RAZERA (2006) as TICs estão transformando a sociedade contemporânea e, por isso, vêm sendo empregadas em diversos segmentos da sociedade, como por exemplo, no processo de automação do setor industrial, no gerenciamento de vendas e publicidade do setor comercial, na obtenção de informação e comunicação instantânea no setor financeiro, dentre outros. No entanto, o setor da educação obteve notáveis benefícios com os avanços tecnológicos, já que segundo MOREIRA e KRAMMER (2007) a educação vive uma espécie de “revolução” e as TICs estão possibilitando a concepção e criação de ambientes de aprendizagem

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cooperativos e interativos informatizados, que incentivam a troca de informações e experiência. A revolução tecnológica concentrada nas TICs possibilita a conexão mundial via rede de computadores, promove alterações significativas na base material da sociedade, ao estabelecer uma interdependência global entre os países e modificar as relações Estado-Nação e sociedade. O uso crescente de redes, como a internet, resultou na criação de uma organização social, a sociedade em rede, que permite a formação de comunidades virtuais (grupos) constituídos pela identificação de interesses comuns (CORRÊA, 2004, p.1). Além disso, e segundo Tarouco (2003), as TICs atualmente permitem a criação de materiais didáticos usando multimídia e interatividade, que tornam mais efetivos os ambientes de ensino aprendizagem. Além disso, CAPARRÓZ e LOPES (2008) afirmam que a presença das TICs na Educação está proporcionando novas formas de ensino e aprendizagem, de onde surgem novas maneiras de veicular e acessar um grande volume de informação e conhecimento. Desta forma, tornou-se possível, por meio de novas abordagens de ensino como a Educação a Distância (EAD), o acesso a informação, interação, conhecimento e profissionalização de um enorme número de pessoas, mesmo distantes geograficamente. Segundo BELANGER (2000), a EAD pode ser vista como uma formação adaptada a indivíduos que estão geograficamente dispersos ou separados fisicamente do instrutor, através de recursos computacionais e meios de telecomunicações. Nessa modalidade, portanto, professor e alunos estão separados fisicamente no espaço e/ou tempo e a modalidade de educação é efetivada por meio do intenso uso de tecnologias de informação e comunicação, podendo ou não apresentar momentos presenciais (MORAN, 2009). Sendo assim, permitindo o acesso daqueles que foram excluídos do processo educacional convencional por indisponibilidade de tempo ou, simplesmente, por morarem longe dos centros de ensino com salientado por PRETI (1996). A crescente demanda por educação, devido à expansão populacional e as lutas das classes trabalhadoras por acesso à educação, bem como ao saber socialmente produzido, concomitantemente, com a evolução dos conhecimentos científicos e tecnológicos está exigindo mudanças em nível da função e da estrutura da escola e da universidade (PRETI, 1996). 3

De acordo com NUNES (1994), a EAD constitui um recurso de incalculável importância para atender grandes contingentes de alunos sem reduzir a qualidade dos serviços oferecidos. Isso é possibilitado pelas novas tecnologias nas áreas de informática e comunicação, deixando para trás os estudos com materiais impressos envidados ao aluno pelos correios. Nesse contexto, a modalidade de EAD tornou-se um instrumento fundamental para criação de oportunidades, possibilitando que diversas pessoas utilizem esse recurso para criar novos caminhos profissionais e por isso, segundo MAIA & MATTAR (2007), ela é praticada nos mais variados setores do mercado, da Educação Básica ao Ensino Superior, de treinamentos governamentais a cursos abertos. Nessa perspectiva surgem aplicativos web para o gerenciamento de atividades educacionais, conhecidos como Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVAs), que segundo ALMEIDA (2003), são sistemas computacionais disponíveis na internet e que permitem integrar diferentes mídias, linguagens e recursos, bem como apresentar informações,

desenvolver

interações,

produzir

e

socializar

produções,

independentemente, do tempo e do espaço de cada participante. Segundo PAIVA (2010), os AVAs oferecem espaços virtuais ideais para que os alunos possam se reunir, compartilhar, colaborar e aprender juntos. Esses aplicativos, geralmente, oferecem uma interface gráfica e algumas ferramentas, tais como: ferramentas de comunicação assíncrona (fórum, e-mail, blog, mural) e síncrona (chat); ferramentas de avaliação e de construção coletiva (testes, trabalhos, wikis, glossários; ferramentas de instrução (textos, atividades, livros, vídeos); ferramentas de pesquisa de opinião (enquete, questionários); e ferramentas de administração (perfil do aluno, cadastro, emissão de senha, criação de grupos, banco de dados, configurações, diários de classe, geração de controle de frequência e geração de relatórios, gráficos e estatísticas de participação). Portanto, o AVA possibilita a oferta de uma sala de aula virtual para o acompanhamento do aluno e a realização de atividades de aprendizagem, rompendo o limite da sala de aula presencial e favorecendo a formação de comunidades virtuais de aprendizagem. Para o ensino em um ambiente virtual de aprendizado se faz necessário o desenvolvimento de Objetos de Aprendizagem (OA), ou seja, módulos de conteúdos com objetivos pedagógicos que servem no processo de ensino-aprendizagem. TAROUCO,

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FABRE e TAMUSIUNAS (2003) define OA como qualquer recurso, suplementar ao processo de aprendizagem, que pode ser reusado para apoiar a aprendizagem. Esse termo geralmente aplica-se a materiais educacionais projetados e construídos em pequenos conjuntos com vistas a maximizar as situações de aprendizagem onde o recurso pode ser utilizado. A ideia básica é a de que os objetos sejam como blocos com os quais serão construídos o contexto de aprendizagem. Outra definição apresentada por SÁ FILHO e MACHADO (2003, p. 3-4) descreve OA como recursos digitais que podem ser usados, reutilizados e combinados com outros objetos para formar um ambiente de aprendizado rico e flexível, podendo ser usados como recursos simples ou combinados para formar uma unidade de instrução maior. Podemos entender então, que os objetos de aprendizagem são mediadores entre professores e alunos de forma lúdica, crítica e criativa. Segundo o pensamento de WILEY (2001), um Objeto de Aprendizagem precisa apresentar algumas características para que possam ser inseridos em um ambiente virtual de aprendizagem, são elas: 1) Reusabilidade: reutilizável diversas vezes em diversos ambientes de aprendizagem; 2) Adaptabilidade: adaptável a qualquer ambiente de ensino; 3) Granularidade: conteúdo em pedaços, para facilitar sua reusabilidade; 4) Acessibilidade: acessível facilmente via Internet para ser usado em diversos locais; 5) Durabilidade: possibilidade de continuar a ser usado, independente da mudança de tecnologia; 6) Interoperabilidade: habilidade de operar através de uma variedade de hardware, sistemas operacionais e browsers, intercâmbio efetivo entre diferentes sistemas. É importante ressaltar que além da parte digital e tecnológica, o OA também possuí características didático-pedagógicas e por isso eles podem ser criados em qualquer mídia ou formato. O importante é que ele tenha uma intenção educacional definida e interajam de alguma forma com o aluno, seja ela por meio de resolução de exercícios, análise de gráficos, simulações ou até participação ativa no próprio ambiente onde estão alocados.

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Atualmente existe diversas ferramentas para criação desses objetos, como programas para edição de imagens, fotos e gráficos (Adobe Photoshop, Macromedia Fireworks e Corel Paint Shop Pro); programas para desenho (Corel Draw, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand); programas para produção, gravação e edição de vídeo e áudio (Adobe Premier e Affter Effects, Apple Final CUT, Microsoft Windows Movie Maker, Audacity); programas para criação de simulações, tutorais, exercícios e testes (Adobe Captivate); e programas para produção de arquivos PDF (Adobe InDesign, Acrobat, PDFill, CutePDF Writer). Existem também várias outras ferramentas para a criação de cursos completos, incluindo programas utilizados na confecção de web sites ou multimídia offline (Macromedia Dreamweawer, Flash, Swish, Microsoft PowerPoint, Adobe Connect Presenter, Lectora, entre outros) (MAIA; MATTAR, 2007, p. 73-77). Apesar do real benefício do uso dos OAs em AVAs voltados para EAD ou ensino presencial e a enorme gama de ferramentas disponíveis para sua criação, a busca por novas soluções mais realistas e que melhorarem, continuamente, os conteúdos pedagógicos do processo de ensino-aprendizagem de alunos e professores já é uma realidade. Dentre essas soluções existem recursos avançados de informática, como o uso de conteúdo tridimensional (3D), bem como o uso de conceitos como o da Realidade Virtual (RV) e da Realidade Aumentada (RA). Segundo TORI (2010), a RV possibilita que se disponibilizem aos alunos interações realistas em ambientes sintéticos gerados por computador, constituindo-se assim, em um importante meio para redução de distâncias, principalmente a distância aluno-conteúdo. A poucos anos, os equipamentos e softwares de RV eram acessíveis apenas para grandes empresas, mas, atualmente, tais equipamentos já estão disponíveis em videogames de última geração. A RV é, portanto, um recurso bastante viável de ser aplicado em larga escala em atividades educacionais. Segundo KIRNER e SISCOUTTO (2006), A RV é uma ‘interface avançada do usuário’ para acessar aplicações executadas no computador, propiciando a visualização, movimentação e interação do usuário, em tempo real, em ambientes tridimensionais gerados por computador. Na prática, a RV permite ao usuário que este navegue e observe um mundo tridimensional, em tempo real, chegando ao ponto onde o usuário possa “tocar” os objetos de um mundo virtual e fazer com que eles respondam, ou mudem, de acordo com suas ações (VON SCHWEBER, 1995). Diante disso, ela tem sido utilizada em diversas 6

aplicações de variados setores, por exemplo, aplicações industriais, na visualização de protótipos, treinamentos, simulação de montagens e ergonomia, estudo de técnicas de engenharia, aplicações na medicina e saúde, no ensino de anatomia, planejamento cirúrgico, aplicações na ciência na visualização de dados, simulação de estruturas atômicas e fenômenos fisioquímicos. Por isso muitas empresas têm adotado RV como uma forma financeiramente acessível para solução de diversos problemas. Nesse contexto, RV tem um grande potencial na área de educação, já que um dos seus benefícios é o reuso do conhecimento intuitivo do mundo real, ou seja, o usuário pode manipular o mundo virtual com seu conhecimento do mundo real possibilitando experiências próximas do real, o que auxilia no processo de exploração, descoberta e observação oferecendo ao aprendiz a possibilidade de melhor compreensão do objeto de estudo e uma melhora no processo cognitivo, trazendo a prática do conteúdo em questão, como explicado por (VILLARDI & OLIVEIRA, 2005; COSTA, 2005). O contato do aluno com novos instrumentos tecnológicos de mediação desperta sua atenção, estimulando seu interesse pelo o que está sendo ensinado, culminando em um maior engajamento e compromisso do aluno junto às atividades propostas pelo professor, por esses motivos é vantajoso aliar os recursos tecnológicos a educação e não apenas a RV, mas também sua evolução a Realidade Aumentada. A Realidade Aumentada (RA) é definida por KIRNER, C; e KIRNER, T.G. (2008) como a inserção de objetos virtuais no ambiente físico, mostrada ao usuário, em tempo real, com o apoio de algum dispositivo tecnológico, usando a interface do ambiente real, adaptada para visualizar e manipular os objetos reais e virtuais. Para AZUMA (1997), a RA é um sistema que permite o usuário ver o mundo real, com objetos virtuais sobrepostos ou compondo o cenário, e esse sistema tem três características: combina o real com o virtual, é interativo em tempo real e é concebido em 3D. Dessa forma, as aplicações de RA envolvem a geração de elementos virtuais que são inseridos no ambiente real, de tal maneira que o usuário acredita que ele faz parte desse ambiente. FORTE (2009, p.3) destaca importância de RA como uma tecnologia relativamente recente e que está sendo bastante estudada quanto a suas possibilidades de emprego no contexto educacional, esta tecnologia se mostra bastante promissora como uma interface moderna e intuitiva, que permite que o usuário manipule o computador de forma mais amigável e natural. As operações tangíveis de RA, possibilitam que o usuário utilize objetos virtuais com as próprias mãos ou por intermédio de um marcador fiducial 7

(placa de papel com uma moldura desenhada), de forma semelhante à interação com objetos reais. Seguindo esse raciocínio, AKAGUI e KIRNER (2004) complementam que a tecnologia de RA permite potencializar os elementos do livro, de forma que, com o apoio do computador, seu conteúdo possa ser transformado em voz, sons e ilustrações tridimensionais animadas, que possam ser manipuladas diretamente pelo usuário, sem a necessidade de conhecer o ambiente computacional e sem precisar usar dispositivos especiais. Atualmente as aplicações de RA vem sendo utilizadas em diversas áreas, como por exemplo, no treinamento e apoio a tarefas complexas, como manutenção de máquinas, na engenharia e arquitetura inserindo informações complementares em ambientes reais, na prospecção e mapeamento de dados por estimativa em ambientes reais, na visualização de dados permitindo o aprimoramento da interação e da análise dos mesmo, na simulação, em conferências com participantes remotos, em arqueologia provendo condições para que se visualize objetos danificados e na educação possibilitando a inserção de informações complementares e relevantes ao cenário real de aprendizagem, o que não é possível quando utilizamos as TICs e os OAs tradicionais. Consequentemente, a RA vem ganhando cada vez mais espaço na área educacional auxiliando o processo de ensino-aprendizagem em todos os segmentos de ensino segundo TORI (2010), e os ganhos obtidos com este recurso vêm se mostrando superiores quando comparados ao uso de outras ferramentas tecnológicas em situações de aprendizagem (ZORZAL; CARDOSO; KIRNER & LAMOUNIER JÚNIOR, 2012; HARTUNG, 2009). A tecnologia no processo de ensino-aprendizagem dos alunos traz vantagens como: ter maior valor motivacional junto aos alunos; incentivar o pensamento criativo; mobilizar o aluno em sua aprendizagem; exemplificar conteúdos pedagógicos de natureza abstrata, através de experimentos e simulações virtuais; e desenvolver habilidades computacionais. Dessa maneira a sobreposição de elementos tridimensionais, como: textos, imagens e objetos, às informações presentes no ambiente real enriquecem o contexto de aprendizagem (Chen, 2006; Azuma, Baillot, Behringer, Feiner, Julier & MacIntyre, 2001; Kirner & Siscoutto, 2007), se mostrando eficiente segundo Tori (2010), principalmente, no ensino de conteúdos teóricos de natureza mais complexa, onde através de experiências e simulações o professor pode reduzir a distância entre o que é ensinado 8

e o que é aprendido. Esses benefícios já foram constatados por Kaufmann (2003) que provou que os alunos, do ensino médio e superior, ao interagirem com objetos virtuais tridimensionais obtiveram bom desempenho nas tarefas propostas envolvendo percepção e orientação espacial, demonstrando terem compreendido de forma mais fácil os conceitos geométricos e matemáticos ensinados. Entretanto, apesar do grande uso de RV e RA no âmbito corporativo devido as características supracitadas, a criação de uma solução com essas tecnologias demanda de conhecimentos específicos em informática, limitando o acesso e a criação dessas aplicações por usuários comuns. Tal limitação se deve a necessidade do conhecimento de uma linguagem de programação, lógica de programação e estruturas de dados, o que acaba restringindo o uso de aplicações de RV e RA e prejudicando o desenvolvimento destas aplicações por pessoas que não tenham esse conhecimento.

4. JUSTIFICATIVAS DO PROJETO

Uma vez sanados as limitações citadas, este projeto se justifica, pois, irá facilitar o processo de desenvolvimento de aplicativos de RV e RA propiciando o aumento no potencial de produção das mesmas. Dessa maneira elas poderão ser utilizadas no âmbito acadêmico tanto no ensino presencial como no ensino a distância, influenciando em uma contribuição social, já que com a popularização desses aplicativos os ambientes de aprendizagem virtuais terão a capacidade de serem mais realistas, ajudando no processo de ensino-aprendizado de pessoas que estão deslocadas de um centro de ensino. É imprescindível ressaltar que ao aumentar a popularidade do desenvolvimento dessas aplicações, outras áreas do conhecimento poderão utiliza-la na criação de objetos de aprendizagem 3D interativos. Já na área acadêmica, o projeto se torna interessante por criar temas de pesquisa que poderão gerar novos trabalhos, criando uma ferramenta prática para que professores consigam de forma simples criar seus objetos de aprendizagem e dessa forma utilizar esses exemplos práticos em sala de aula, o que pode vir a apoiar pesquisas ou simulações que não poderiam ser feitas na vida real. Como justificativa profissional, o projeto possibilitará um aprofundamento em outras áreas de conhecimento como realidade aumentada e virtual renderizada na web, 9

aumentando a experiência em desenvolvimento web, o que em um futuro próximo pode criar um campo de investimento, na produção de objetos de aprendizagem tanto para serem utilizados em educação como no meio corporativo.

5. OBJETIVOS DO PROJETO O objetivo desse projeto é estudar e desenvolver uma Ferramenta de Autoria para Criação de Objetos de Aprendizagem em Realidade Virtual e Aumentada fazendo uso de Programação Visual visando permitir o desenvolvimento de aplicações interativas que auxiliem no processo de ensino-aprendizado. A ferramenta irá permitir ao usuário arrastar para dentro do ambiente de desenvolvimento, ícones que representam objetos 3D, objetos de aprendizagem, interações e/ou marcadores fiduciais para RA, criando assim um grafo de cena da sua aplicação, seja ela com (RA) ou sem o uso de marcadores fiduciais (RV). Os elementos que formam o grafo de cena serão interligados utilizando o conceito de programação visual, ou seja, por meio de regras e configurações pré-definidas, o usuário, sem conhecimento de programação, poderá construir sua aplicação interativa de RV ou RA na Web. A programação visual permite visualizar estruturas gráficas que representam as modificações ao longo do tempo, bem como os relacionamentos entre seus componentes, o que não é possível por meio de uma linguagem textual. Com a programação visual é possível usar expressões visuais tais como gráficos, desenhos, animações ou ícones no processo de construção e programação de uma aplicação. Portanto, a vantagem na utilização da programação visual está na não obrigatoriedade do conhecimento prévio em lógica de programação e/ou linguagem de programação. Após a conclusão do grafo de cena, o usuário poderá então renderizar a aplicação que desenvolveu, salvá-la ou disponibilizar um link na web para acesso a aplicação criada. A interface ainda possibilitará que desenvolvedores possam criar novas instruções em linguagem de programação e as incluam na base de dados da ferramenta visando disponibilizar novas funcionalidades, as quais podem ser utilizadas na construção de novas aplicações de RV ou RA, bem como OAs. Para atingir o objetivo geral deste trabalho será necessário concluir os seguintes objetivos específicos:

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 Realizar um estudo teórico sobre Programação Visual, Widgets, Ensino a Distância,

Tecnologias

de

Informação e Comunicação,

Objeto

de

Aprendizagem, Realidade Virtual e Realidade Aumentada;  Estudar as Bibliotecas JSARToolKit, Three.js, OpenGL, WebRTC e WebGL, a linguagem Javascript, HTML5 e banco de dados;  Estudar os principais conceitos de computação gráfica, e os aspectos técnicos para o desenvolvimento de aplicações em RV e RA com objetos virtuais 2D e 3D, bem como os marcadores, renderizadores, grafo de cena, limitações tecnológicas, browsers, dentre outros, ou seja tudo aquilo que permita o embasamento necessário no desenvolvimento da ferramenta;  Realizar o levantamento de requisitos de hardware e software necessários para o projeto;  Realizar o levantamento de requisitos para a interface da aplicação;  Realizar o levantamento de requisitos para a implementação do gerador de aplicações em realidade virtual e aumentada;  Instalar e configurar o ambiente de desenvolvimento;  Modelar e Implementar a interface de forma que seja intuitiva para o usuário;  Modelar e implementar o código do gerador de aplicações em realidade virtual e aumentada;  Desenvolver o protótipo da ferramenta de autoria que integre o gerador e a interface criada;  Criar um conjunto de Objetos de Aprendizagem na área de computação para demonstrar o uso do gerador e da interface criada;  Realizar testes e colher resultados;  Realizar a Análise de Resultados;  Reavaliar a ferramenta sanando os problemas encontrados na fase de análise dos resultados;  Realizar a documentação do código gerador e da interface;  Criar um manual do usuário de uso da ferramenta;  Escrever sobre a pesquisa realizada e submeter o artigo a eventos na área.

6. METODOLOGIA E PLANOS DE TRABALHO

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A metodologia utilizada para o desenvolvimento deste trabalho é identificada como uma abordagem qualitativa, que possui o objetivo de explorar e descrever o processo de Análise e Desenvolvimento de uma Ferramenta de Autoria para Criação de Objetos de Aprendizagem em Realidade Virtual e Aumentada fazendo uso de Programação Visual que possibilite a construção de aplicativos em Realidade Virtual e Aumentada, sem a necessidade de conhecimentos específicos em programação de computadores. O levantamento bibliográfico será inicialmente realizado através de livros, artigos científicos e referências sugeridas pelo orientador, focando assuntos que forneçam uma base de conhecimento para uma noção de como desenvolver o trabalho proposto. A biblioteca da Unoeste, em conjunto com a internet, serão os meios de pesquisa para os assuntos teóricos como programação visual, widgets, ensino a distância, tecnologias de informação e comunicação, objeto de aprendizagem, realidade virtual e realidade aumentada. O estudo das linguagens Javascript e HTML5, e das bibliotecas JSARToolKit, Three.js, OpenGL, WebRTC e WebGL serão feitos por meio de suas respectivas documentações disponibilizadas na internet, bem como em fóruns de desenvolvedores e repositórios colaborativos open source como o Git Hub, podendo dessa forma ter acesso a descrições das funcionalidades implementadas por esses frameworks, e exemplos de aplicações na prática. Considerando os conhecimentos do pesquisador, o tópico de banco de dados será estudado no intuito de buscar novos meios e ferramentas para melhor gerir a informação gerada pela aplicação. Logo após, será feito um levantamento na internet para que o pesquisador possa entender os conceitos técnicos, e o atual cenário da computação gráfica aplicada no desenvolvimento de aplicações de realidade virtual e aumentada utilizando objetos virtuais em 3D e 2D, bem como entender o uso dos marcadores, renderizadores, grafo de cena, limitações de tecnológicas, browsers, entre outros, esse estudo ira abranger tudo aquilo que dê embasamento técnico para o desenvolvimento da ferramenta via código de programação. Por meio da análise das tecnologias utilizadas atualmente em realidade virtual e aumentada, serão definidos os requisitos do ambiente de hardware e software que serão necessários para o desenvolvimento do projeto.

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Ainda com os conhecimentos obtidos na pesquisa sobre os conceitos técnicos e cenário atual da computação gráfica aplicada em RV e RA serão extraídos os requisitos necessários para a criação da interface da ferramenta, que deve ser orientada ao usuário, ou seja, uma interface simples, de fácil entendimento para pessoas que tenham um grau médio de conhecimento em informática, bem como uma interface que considere as limitação de hardware e software para que a ferramenta seja limpa esteticamente e tenha uma performance adequada. Em seguida, para o levantamento de requisitos da ferramenta serão considerados tanto a pesquisa dos conceitos técnicos, mas também o conhecimento do orientador e a necessidade do público alvo, apenas conversando com os professores, alunos e profissionais de T.I. conseguiremos pontuar todas as funcionalidades que a ferramenta demandará para que seja útil e versátil. Após o download de todos os softwares necessários para que seja iniciado o projeto, a instalação dos mesmos será feita tanto no computador pessoal do pesquisador, no computador disponibilizado pela universidade e no computador do orientador afim de teste. Concluído o processo de instalação todos os computadores terão seus ambientes configurados para que o projeto possa iniciar e ser rodado em qualquer um desses dispositivos. A modelagem e implementação das telas será feita no ambiente de desenvolvimento que o pesquisador optou em utilizar, e levará em consideração todos os requisitos levantados junto ao estudo técnico, orientador, professores, alunos e profissionais de T.I. Já modelagem do código da ferramenta será feita utilizando o padrão preconizado pela UML - Unified Modeling Language, serão portanto desenvolvidos, casos de usos, diagramas de classes etc., que se tornarão posteriormente parte da documentação da ferramenta. A partir da modelagem serão geradas as classes do projeto que será orientado a objetos. O protótipo da ferramenta vai ser concebido utilizando o ambiente de desenvolvimento escolhido, e a aplicação será constituída utilizando Javascript e HTML5 e as bibliotecas JSARToolKit, Three.js, OpenGL, WebRTC e WebGL, serão necessários marcadores e renderizadores de objetos 3D.

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A criação de um conjunto de objetos de aprendizagem para o ensino de computação e demonstração da ferramenta, será desenvolvido durante o projeto, baseando em pesquisas realizadas com professores e alunos da Faculdade de Informática de Presidente Prudente (FIPP), serão analisadas algumas disciplinas de maior dificuldade entre os alunos como Algoritmos e Técnicas de Programação e Estrutura de Dados, para a construção de objetos de aprendizagem e fazer testes e para que seja possível colher resultados e gerar uma estatística sobre os alunos que utilizarão essa ferramenta e alunos que não utilizarão. Após a criação do protótipo e do conjunto de objetos de aprendizagem um grupo de alunos e professores serão selecionados para utilizarem a ferramenta afim de testar suas funcionalidades, todos terão um roteiro para seguir e testar a ferramenta e um questionário que será ser respondido enquanto se efetua os testes, essas fichas serão os resultados obtidos nos testes da ferramenta. Com o resultado dos questionários respondidos na fase de teste será feita uma análise dos problemas encontrados, visando alinhar a ferramenta com a realidade dos usuários e criar soluções para os problemas e melhorias que possam ajudar os usuários na ferramenta, tornando-a assim mais robusta e atrativa para usuários com menor grau de conhecimento em informática. Esse processo pode demandar de mais etapas sendo possível que a ferramenta seja reavaliada e ajustada diversas vezes, até que se atinja o grau de maturidade necessária. Com o projeto finalizando, ou seja, na sua versão de implantação iremos utilizar os registros gerados nas fases de modelagem e implementação para criar a documentação da ferramenta, criando assim um arquivo voltado para que desenvolvedores entenderem as funcionalidades, metodologias e classes utilizadas na criação do gerador de aplicações em realidade virtual e aumentada. Após o término da documentação será desenvolvido o manual do usuário para auxiliar a utilização da ferramenta. É importante vislumbrar que durante todo a concepção do projeto serão escritos artigos, painéis para que esses sejam submetidos a eventos de informática, realidade virtual, aumentada, ensino a distância, ou quais quer outros eventos dos quais esse projeto venha acrescentar na pluralidade de trabalhos e inovações para área.

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7. EQUIPAMENTO E MATERIAL

O projeto será realizado nas dependências da Faculdade de Informática de Presidente Prudente (FIPP), usando a estrutura de servidores e laboratórios existentes, será necessário um Computador com Acesso à Internet, Câmera de Vídeo (WEBCAM) e Marcadores de Realidade Aumentada. Para o desenvolvimento as IDE’s Eclipse, NetBeans Sublime Text 2, a linguagem Javascript e HTML5, os browsers Chrome, Firefox e Opera atualizados para testar o projeto, o framework OpenGL e sua variação para internet WebGL, a API WebRTC, a biblioteca JSARToolKit e Three.js. Será utilizado o material bibliográfico disponível na biblioteca da Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE), acervo pessoal e internet.

8. FORMA DE ANÁLISE DE RESULTADOS

Como resultado desse projeto será desenvolvido uma Ferramenta de Autoria para Criação de Objetos de Aprendizagem em Realidade Virtual e Aumentada fazendo uso de Programação Visual. O projeto tem por objetivo tornar mais fácil a criação de aplicações de RV e RA para usuário que não possuam conhecimentos específicos em informática. Os requisitos da ferramenta serão obtidos a partir de reuniões com o corpo docente da FIPP, e também utilizando o conhecimento do orientador do projeto. Os recursos da ferramenta serão testados, avaliados e explorados tanto por professores, quanto por alunos e profissionais que trabalhem na área de tecnologia da informação, por meio de questionários um banco de informações será alimentado para encontrar pontos que necessitem de melhorias e problemas recorrentes. Além disso serão escritos artigos científicos sobre a pesquisa realizada detalhando as funcionalidades, pontos fortes e fracos, bem como a aplicabilidade e utilização da ferramenta no E.A.D. Esse trabalho será submetido a eventos internos da universidade como o EPFIPP – Encontro de Pesquisa da FIPP e o ENEPE – Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão da UNOESTE e a outros eventos externos nacionais e internacionais.

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9. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO OBJETIVOS

2015

MESES SEMANA 1

Escrita do Anteprojeto e submissão da CCPq

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Realizar um estudo teórico sobre Programação Visual, Widgets, Ensino a Distância, Tecnologias de Informação e Comunicação, Objeto de Aprendizagem, Realidade Virtual e Realidade Aumentada;

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Estudar as Bibliotecas JSARToolKit, Three.js, WebRTC e WebGL, a linguagem Javascript, HTML5 e banco de dados;

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JUL 1

2

AGO 3

4

1

2

3

SET 4

1

2

3

2016 OUT

4

1

2

NOV 3

4

1

2

3

DEZ 4

1

2

3

JAN 4

1

2

3

FEV 4

1

2

3

MAR 4

1

2

3

ABR 4

1

2

3

MAI 4

1

2

3

JUN 4

1

2

3

JUL 4

1

2

3

AGO 4

1

2

3

Estudar os principais conceitos de computação gráfica, e os aspectos técnicos para o desenvolvimento de aplicações em RV e RA com objetos virtuais 2D e 3D, bem como os marcadores, renderizadores, grafo de cena, limitações de tecnológicas, browsers, dentre outros, ou seja tudo aquilo que permita o embasamento necessário no desenvolvimento da ferramenta; Realizar o levantamento de requisitos de hardware e software necessários para o projeto; Realizar o levantamento de requisitos para a interface da aplicação; Realizar o levantamento de requisitos para a implementação do gerador de aplicações em realidade virtual e aumentada; Instalar e configurar o ambiente de desenvolvimento; Modelar e Implementar a interface de forma que seja intuitiva para o usuário; Modelar e implementar o código do gerador de aplicações em realidade virtual e aumentada; Desenvolver o protótipo da ferramenta de autoria que integre o gerador e a interface criada;

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Criar um conjunto de Objetos de Aprendizagem para a compitação visando demonstrar o uso do gerador e da interface;

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Realizar testes e colher resultados;

14

Realizar a Análise de Resultados;

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Reavaliar a ferramenta sanando os problemas encontrados na fase de análise dos resultados;

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Escrita do Artigo

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4

10. REFERÊNCIAS AKAGUI, D., KIRNER, C. LIRA: Livro Interativo com Realidade Aumentada. Proc. of VII Symposium on Virtual Reality - SP, 2004. ALMEIDA, M.E.B. Educação a distância na internet: abordagens e contribuições dos ambientes digitais de aprendizagem, v 29, 2003. ALVES, L. Educação a distância: conceitos e história no Brasil e no mundo. Revista Brasileira de Aprendizagem Aberta e a Distância, v. 10, 2011. AZUMA, R. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 1997. Disponível . Acesso em: 17 maio 2015.

em:

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