Realidade virtual e realidade aumentada: novas formas de aprender e ensinar

Como será o futuro das mídias na Educação?

Mais importante que a mídia é a metodologia pedagógica por trás de uma atividade educacional. É perfeitamente possível ter um ótimo aprendizado usando-se lápis e papel, vídeo, imagens, ou lousa e giz, desde que os recursos usados não limitem a aplicação do método. Não é possível, por exemplo, desenvolver habilidades práticas de procedimentos cirúrgicos usando lápis e papel. Para algumas situações de aprendizagem, principalmente quando envolvem desenvolvimento de habilidades, o contato prático com equipamentos, ambientes e fenômenos são a melhor forma de se aprender. Usar ambientes reais nem sempre é viável ou seguro. A realidade virtual (RV) e a realidade aumentada (RA) são excelentes alternativas nesses casos. Além disso, a evolução natural das interfaces computacionais deve transformar os ambientes, hoje gráficos e bidimensionais, em imersivos e tridimensionais, aumentando a demanda por parte dos alunos por interfaces desse tipo.
O futuro das mídias na educação é virtual, tridimensional e imersivo.
Este capítulo oferece uma visão geral sobre conceitos e técnicas de RV e RA, usos mais comuns na educação, exemplos e desafios.

Objetivos Educacionais:

• Compreender os conceitos de realidade virtual (RV) e realidade aumentada (RA);
• Identificar as tecnologias e as características de sistemas de RV e RA;
• Identificar os potenciais e limitações de uso dessas mídias na educação;
• Planejar o uso de recursos de RV e RA na educação.

Índice:

• 1 POR QUE NOVAS MÍDIAS IMERSIVAS NA EDUCAÇÃO?
• 2 REALIDADE VIRTUAL
• 3 REALIDADE AUMENTADA
• 4 OBJETOS DE APRENDIZAGEM E RECURSOS EDUCACIONAIS ABERTOS COM RV E RA
• 5 EXEMPLOS
• 6 DESAFIOS DE CONCEBER SOLUÇÕES DE REALIDADE VIRTUAL E REALIDADE AUMENTADA PARA FINS EDUCACIONAIS
• 7 HEURÍSTICAS DE AVALIAÇÃO DE AMBIENTES VIRTUAIS E AUMENTADOS
• 8 QUALIDADE E ADEQUAÇÃO
• 9 CONCLUINDO
• Resumo
• Leituras Recomendadas
• Referências
• Autoria
• Comentários

1 POR QUE NOVAS MÍDIAS IMERSIVAS NA EDUCAÇÃO?

Em 1965, Ivan Sutherland afirmou que “a fronteira dos displays permitiria o controle da existência da matéria, de tal forma que uma cadeira inserida em uma sala virtual seria adequada a sentar-se e uma bala disparada neste mesmo local poderia ser fatal” (SUTHERLAND, 1965). Esse limite hipotético está ficando cada vez mais próximo, com o uso das tecnologias de realidade virtual e aumentada!

Considerando a emergência de tecnologias, uma avaliação pode ser feita com base nas principais consultorias de Inovação. Introduzida em 1995 pela Gartner Inc., a forma gráfica nominada “Hype Cicle” detalha a trajetória, geralmente aplicável, para que uma tecnologia alcance as expectativas ou visibilidade, considerando o valor agregado (y-axis) em relação ao tempo (x-axis). Ano a ano, os gráficos demonstram o desenvolvimento e a maturação de uma dada tecnologia, com destaque para o exagerado entusiasmo inicial, os desapontamentos e a adoção dessa tecnologia como produto.

O gráfico a seguir apresenta o Hype Cicle do ano de 2016 e permite avaliar a posição que nele ocupam as tecnologias de realidade virtual (RV) e realidade aumentada (RA), destacando-se a posição de consolidação dessas tecnologias nas fases finais de consolidação e popularização de utilização.

Há razões históricas, de sobra, para acreditar que a popularização de tais tecnologias é futuro breve. Ao longo dos últimos 20 (vinte) anos, o custo de um capacete de realidade virtual, ou head-mounted display (HMD) em seu termo inglês, reduziu-se a um centésimo do valor original, com a demanda de computadores que, na mesma ordem, apresentaram expressivas reduções de custo e aumento de potência. Com diversos capacetes, óculos e dispositivos de controle surgindo no mercado dos games e os smartphones podendo se tornar visores de realidade virtual, com adaptadores de baixo custo, como o Google Cardboard ou o Samsung Gear VR, abrem-se muitas possibilidades para a educação (TORI, 2017).

São diversos os fatores que levam à tendência de se utilizar essas novas mídias imersivas na educação. O primeiro, conforme já mencionado, é o crescente barateamento e facilidade de acesso a essas tecnologias. Mas estar disponível, ainda que seja uma condição necessária, não é suficiente para justificar a adoção de uma mídia. Outro fator é a mudança cultural que vem ocorrendo, principalmente entre os mais jovens, que coloca os games e os ambientes virtuais e imersivos como integrantes naturais da realidade das pessoas. Por fim, e mais importante, temos o potencial de aplicação das realidades virtual e aumentada na educação que viabilizam, a baixo custo, que aprendizes vivenciem experiências muito próximas às de ambientes reais, sem os riscos, custos e inviabilidades da realidade física e tangível.

Figura 1: Gráfico da consultoria Gartner – Hype Cicle 2016

A seguir apresentamos os conceitos e tecnologias de RV e RA, seus potenciais usos na educação e exemplos. Também discutiremos questões relativas à criação de objetos de aprendizagem e games, além de aspectos de avaliação e qualidade.

2 REALIDADE VIRTUAL

Apesar de parecer um termo autoconflitante, uma vez que o senso comum leva a crer que o virtual se oponha ao real, a realidade virtual (RV) é uma mídia imersiva, ou seja, que envolve o usuário fazendo-o sentir-se dentro do próprio conteúdo por ela transmitido, que de fato cria uma nova realidade, a qual se encontra num formato virtual (potencial) representado pelos códigos computacionais e se torna real quando exibida por meio de dispositivos apropriados. Para se configurar como RV, uma mídia deve possibilitar a imersão em um ambiente tridimensional e interativo. Entende-se por imersão a capacidade objetiva que determinado sistema possui de engajar o usuário por meio de estímulos enviados aos seus sentidos (JERALD, 2015). Quanto mais os sentidos do usuário forem envoltos pela mídia, e menos estímulos externos provindos do espaço físico ao seu redor forem percebidos, maior será a capacidade de imersão. Tal característica pode ser constatada de forma objetiva, ou seja, é um fato técnico que independe de quem observa. Observar o mundo virtual na tela do computador é objetivamente menos imersivo que usando um capacete de RV, que por sua vez propicia menos imersão que um capacete com fones de ouvido acoplado e som estéreo. O fato de um dado sistema propiciar imersão, no entanto, não garante que o usuário vá se sentir de fato imerso. Essa sensação, subjetiva, depende da predisposição da pessoa (ela pode, por exemplo, fechar os olhos e pensar em outra coisa), da narrativa, do envolvimento emocional, do interesse, da interatividade, entre outros fatores. Esse sentimento subjetivo, de estar imerso em um ambiente, é conhecido como percepção de presença. Quando essa percepção ocorre, a experiência vivenciada pelo usuário passa a ser similar à que ele teria se estivesse interagindo com a realidade do mundo físico. Por isso, é possível aprender com a RV tão bem quanto seria em uma situação do mundo físico simulada por essa mídia.

Há várias técnicas e equipamentos utilizados para produzir a imersão do usuário em ambiente de RV. Os conhecidos games, que permitem aos jogadores caminhar por mundos virtuais tridimensionais observando seu personagem, em primeira ou terceira pessoa, na tela do computador, já podem ser considerados uma forma de realidade virtual, mesmo quando o ambiente seja pouco imersivo. Como já mencionado, a percepção de presença pode ocorrer ou não, ser mais intensa ou menos intensa, independentemente do nível de imersão tecnológica propiciada pela mídia. No entanto, é inegável que, quanto mais imersiva for a mídia, mais fácil será induzir tal percepção.

CINECLUBE: “O Jogador Número 1” (2018)

Assistir trailer no YouTube

A história se passa em 2044. As pessoas preferem a realidade virtual à vida real. Todo mundo adora o jogo “Oasis”, mas quando seu criador morre deixa um desafio. Quem resolver o quebra-cabeça levará sua enorme fortuna.

Recomendamos esse filme porque explora uma vertente distópica para a qual a realidade virtual e os games podem convergir.  Nós acreditamos no potencial da realidade virtual para a educação e o bem-estar da humanidade, mas sempre é bom imaginar cenários não tão positivos, a fim de cuidarmos para que fiquem apenas no campo da ficção.

Uma série, ainda mais distópica, que explora possibilidades assustadoras para a realidade virtual e aumentada, assim como games e redes sociais, é a Black Mirror, da Netflix.

A fim de se aumentar a imersão, diversos equipamentos vêm sendo criados para uso em aplicações de RV. O equipamento mais conhecido é o já mencionado head- mounted display (HMD), que em português recebe diferentes denominações, como “Óculos”, “Óculos de RV”, “Capacete de RV”, “Visor de RV”. Internacionalmente, o termo HMD é o mais utilizado. Os HMD impedem que o usuário visualize o ambiente ao seu redor e ocupa quase todo seu campo de visão com imagens tridimensionais que são modificadas em tempo real, de acordo com o movimento de sua cabeça.  A sensação é a de estar de fato dentro do ambiente virtual. Há algum tempo, os HMD podiam custar dezenas de milhares de dólares e eram utilizados para treinamento de astronautas, pesquisas científicas, projetos de aviões e algumas outras aplicações bastante restritas. Hoje existem HMD de baixo custo desenvolvidos para o mercado de games, como o Oculus Rift e o HTC Vive, e adaptadores de papelão (imagem de abertura deste capítulo) ou plástico que permitem transformar um smartphone em um visor de RV. Os HMD Oculus e HTC necessitam de um computador com placa gráfica potente para funcionarem, mas  apresentam alta imersão e qualidade de imagem e movimento. Já os adaptadores necessitam de smartphones de última geração (muitos custando tanto ou sendo mais caros que os mencionados HMD), que são mais limitados que computadores.

Figura 2: HMD da Oculus (esquerda) e adaptador de RV Gear VR da Samsung (direita)

A vantagem de se adaptar smartphones decorre de se poder aproveitar a oportunidade de utilizar o potencial de dispositivos que já estejam disponíveis nas mãos dos alunos. Em vez de se investir em laboratórios caríssimos, que rapidamente se tornam obsoletos, é possível adquirir adaptadores e alguns smartphones (para atender a alunos que não possuam) e desenvolver atividades pedagógicas baseadas em RV com equipamentos dos próprios alunos. Quando, no entanto, houver um uso mais intenso da RV, como, por exemplo, num ambiente para treinamento de alunos de odontologia na aplicação de anestesia, é recomendável o uso de computadores e HMD dedicados.

Figura 3: VIDA Odonto

Para o desenvolvimento de aplicações de RV são, em geral, utilizadas as mesmas ferramentas empregadas na criação de games. As duas principais são o Unity 3D (pode ser usada gratuitamente para fins não comerciais, por pessoa física ou microempresa) e o Unreal (pode ser usado gratuitamente por qualquer pessoa ou empresa, para fins não comerciais; se o produto desenvolvido for vendido, deverão ser pagos royalties para a Unreal). Essas duas ferramentas são comerciais e muito utilizadas no mercado de games e de produtos para RV. Há opções de ferramentas de desenvolvimento de código aberto, como Blender, Panda e outras. A principal vantagem das ferramentas comerciais, que para uso não comercial são gratuitas, é estarem sempre atualizadas com os últimos recursos e dispositivos disponíveis, além de possibilitarem que a aplicação desenvolvida possa ser facilmente exportada para diferentes plataformas e sistemas operacionais, incluindo Web e dispositivos móveis.

3 REALIDADE AUMENTADA

A realidade aumentada (RA) utiliza como base a mesma tecnologia de RV, mas de uma forma diferente. Enquanto na RV o objetivo é imergir o usuário em um ambiente diferente daquele no qual se encontre, a RA mistura elementos virtuais ao ambiente real. Dessa forma a questão da imersão já está resolvida, uma vez que não há necessidade de retirar o usuário de seu ambiente. Surgem, no entanto, outros problemas, sendo o principal deles conseguir um posicionamento preciso e realista dos elementos virtuais no ambiente real, de forma a criar a ilusão de que de fato façam parte do ambiente, tecnicamente chamado “registro”.

Figura 4: Realidade Misturada

Muitas aplicações parecem mas não são de fato RA. Um exemplo típico são aplicativos que permitem apontar para códigos de barras ou QR Codes (códigos de resposta rápida) e acessar páginas na internet ou informações adicionais (algumas sobrepostas à imagem captada pela câmera do celular). Um uso comum é em visita a museus ou compras em supermercados. Apesar de bastante úteis e interessantes, tais aplicações em geral não são RA. Para uma aplicação ser de fato RA é preciso que sejam atendidos três requisitos (AZUMA et al., 2001):

– sobreposição de elementos virtuais tridimensionais ao ambiente real

– registro (posicionamento coerente no espaço) entre a informação virtual e o cenário real

– possibilitar interação em tempo real

Ainda que elementos visuais sejam os mais comuns em aplicações de RA, é possível conceber aplicações dessa tecnologia em que os elementos virtuais sejam sons (desde que devidamente registrados em 3D com o ambiente), sensações táteis ou até mesmo olfativas.

É possível criar a ilusão de uma realidade enriquecida com elementos virtuais, usando-se simples dispositivos móveis. A câmera do dispositivo capta a imagem do ambiente, o aplicativo insere em tempo real, com o devido registro, elementos virtuais tridimensionais, e a tela do equipamento portátil exibe a nova realidade. Para o usuário, é como se ele estivesse segurando uma lente mágica, através da qual consegue visualizar o ambiente modificado. Há várias ferramentas, a maior parte de uso gratuito, com versões gratuitas com recursos mais limitados e/ou completas para uso não comercial. Duas delas são Aurasma e Vuforia.

HMDs também podem ser usados como dispositivos de RA. Nesse caso deve ser acoplada uma câmera (ou duas, caso se deseje uma visão com profundidade, ou seja, em estéreo) que captará o vídeo do ambiente. O software fará o registro dos elementos virtuais e suas inserções no vídeo, de acordo com a posição do usuário e movimentos de sua cabeça. Há necessidade de rastreamento externo da posição do usuário em relação ao ambiente. Há também dispositivos específicos para RA, na forma de óculos semi transparentes, que possibilitam a visão direta do ambiente (dispensa o uso de câmeras para captar a visão do ambiente) ao mesmo tempo em que geram imagens em pontos específicos das lentes, que se misturam ao ambiente. Um exemplo é o Hololens, da Microsoft.

Figura 5: Holografia de um coração humano através do Microsoft Hololens

4 OBJETOS DE APRENDIZAGEM E RECURSOS EDUCACIONAIS ABERTOS COM RV E RA

O processo de concepção de Objetos de Aprendizagem (OA), segundo a acepção de Wiley (2000), e mais recentemente, de Recursos Educacionais Abertos (REA) – como definido por Atkins et al. (2007), que sejam potenciados pelo uso de RV e RA traz um conjunto de novos desafios a designers instrucionais e demais atores envolvidos nesse processo.

No que tange à questão das diferentes dimensões de aberturas previstas por Wiley (2014), no que diz respeito aos 5R (Reusar, Revisar, Remixar, Redistribuir, Reter), desafios específicos se apresentam para os REA potenciados por RA e RV. Cardoso et al. (2017) discutem os diferentes níveis de complexidade e dificuldade de implementar as dimensões de abertura nesse contexto, como mostra a figura a seguir.

Figura 6: Continuum de complexidade de realização de alterações em REA com suporte a RA e RV

Sobre processos de elaboração de OA, Braga, Pimentel e Dotta (2015) trazem um bom arrazoado a respeito de diferentes metodologias para tal, assim como Schuwer et al. (2011) o fazem para REA. Nesse sentido, três aspectos devem ser levados em consideração:
Em primeiro lugar, deve-se ressaltar que a RV e a RA não devem, em nenhuma hipótese, ser acrescentadas com um elemento adicional, ao final do projeto de um AO ou REA. Pelo contrário, devem ser previstas, desde o início do ciclo de desenvolvimento, como opções de interatividade que proporcionarão, efetivamente, uma experiência de interatividade planejada especificamente para os recursos de RV e/ou RA disponibilizados. Por outro lado, a adoção de padrões abertos, como mencionada no contexto de jogos educativos por Silveira e Villalba-Condori (2018), pode facilitar a inclusão desses elementos em REA já existentes.
Como segundo aspecto, o uso de RV e RA deve ser plenamente justificado no processo de design do OA/REA. Não faz sentido, por exemplo, promover um passeio virtual 3D como substituto de uma situação para a qual elementos de interação bidimensionais sejam suficientes e satisfatórios, assim como não é recomendável substituir hiperlinks por marcadores pela simples oportunidade de utilizar RA. As possibilidades de imersão da RV e as inúmeras possibilidades de interação com diversas técnicas de RA devem ser plenamente justificadas no projeto do recurso educacional.
Por fim, mas não menos importante: o planejamento de OA/REA com RA e/ou RV deve proporcionar experiências de aprendizagem satisfatórias, e nunca apresentar novos empecilhos tecnológicos, de usabilidade ou de navegabilidade que impeçam ou dificultem o processo de aprendizagem. Da mesma maneira, a experiência de interação nunca deve ter por meta suplantar ou ofuscar o propósito maior, que é a experiência de aprendizagem, que não deve ser deixada em segundo plano.

5 EXEMPLOS

É vasto o cenário de aplicação de RV e RA em Educação. Esta seção destina-se a apresentar alguns exemplos, ainda que de maneira não exaustiva, além de trazer algumas discussões metodológicas a respeito do desenvolvimento de soluções educacionais potencializadas por RV e RA.
Na Engenharia e na Arquitetura, a utilização de ambientes virtuais assemelhados aos reais, permite visualização da informação, controle e operação com redução de riscos, treinamento, avaliação de concepção e mudança de planta (seja no âmbito residencial, seja no âmbito industrial), com ênfase para a hipótese de associação com o BIM – Building Information Modeling, com forte impacto no modelo de projetos CAD e possibilidade da gestão e treinamento sem exposição a riscos. Em consonância, a manufatura, no contexto atual, é questão de adequação a padrões de impressão em 3D.
Cardoso et al. (2013) apresentam um sistema de realidade virtual para controle e operação de subestações da Cemig – Companhina Energética de Minas Gerais, constituído por ambientes virtuais fiéis aos arranjos de campo (44 subestações, com tensões de 500 a 13,8 kV) com associação bidirecional com o sistema de atuação nos ativos de campo (Scada). Os autores identificaram a possibilidade efetiva de aproximação da linguagem da sala de controle com as dos operadores de campo e a facilidade de entendimento de arranjo real de campo – como mostra a figura a seguir.

Figura 7: Sistema RVCemig na sala do Centro de Operação da Concessionária em Belo Horizonte

Nas áreas de saúde e Medicina, as aplicações não se limitam, por exemplo, a ensinar anatomia com uso de modelos virtuais interativos… Com realidade aumentada, é possível verificar a condição de um órgão, em tempo real, quando associado com imagens (sinais digitais) advindos de equipamentos como os tomógrafos.

No entretenimento, a associação com RV e RA é considerada a parceria perfeita, uma vez que possibilita imersão em conteúdos de jogos, filmes etc., propiciando condições de envolvimento ímpares. Só em 2016, esse mercado,  excetuando o mercado  de jogos, movimentou mais de 10 milhões de dólares, em conteúdos apoiados por consoles de PlayStation VR e Oculus Rift. E a promessa para os próximos anos é de um mercado ainda mais aquecido, mediado pelo uso de smartphones, RV, RA e jogos digitais em rede.

Mercados corporativos também são afetados pela expansão: demonstrações de produtos em áreas de grande circulação de público, utilização de estratégias de RV e RA em estandes, concepção de espaços para imersão em material promocional, associação com robótica e impressão em 3D, entre outras, são algumas das práticas atuais.

Conclui-se que a expansão da utilização de tais tecnologias demanda, de imediato, equipes de desenvolvimento multidisciplinares e propicia oportunidade para diversos perfis profissionais. Interaja, envolva-se e navegue.

6 DESAFIOS DE CONCEBER SOLUÇÕES DE REALIDADE VIRTUAL E REALIDADE AUMENTADA PARA FINS EDUCACIONAIS

Como visto, RV e RA são mídias com grande potencial para uso na educação. No entanto, se produzir um simples vídeo educativo já envolve uma certa dificuldade, criar e aplicar ambientes tridimensionais interativos é um processo que se encontra vários patamares acima em complexidade. O primeiro desafio é assegurar-se de que usar RV ou RA é a melhor opção para determinada atividade pedagógica. Por serem mídias relativamente novas, ainda atraem atenção pelo fator novidade. Isso é perigoso, porque pode mascarar eventuais fraquezas na adequação do conteúdo ou da metodologia. Outro risco é de provocar uma saturação nos estudantes por excessivo uso, principalmente se esse uso for desnecessário. Os equipamentos que propiciam imersão ou a mistura de real e virtual são ainda desconfortáveis e pouco ergonômicos para usos prolongados. Há pessoas sensíveis, que podem sentir náuseas ou dor de cabeça ao usar tais equipamentos. Se os fatores imersão, tridimensionalidade e interatividade não forem essenciais para a metodologia e conteúdo desejados, devem ser consideradas outras mídias, reservando-se RV/RA para momentos em que de fato façam diferença significativa.

Como ainda há pouca disponibilidade de conteúdos prontos – uma busca no Merlot, o maior repositório de Objetos de Aprendizagem (OA) do mundo, por objetos com RV ou RA, feita em outubro de 2017, gerou menos de cem resultados – a produção de material específico para determinadas necessidades pedagógicas é uma opção a se considerar. No entanto, esse é outro grande desafio, pois exige ao menos três diferentes habilidades: programação de ambientes tridimensionais interativos, design educacional e design/modelagem de ambientes tridimensionais. Dificilmente uma única  pessoa domina bem essas três habilidades, sem falar no conhecimento do conteúdo pedagógico em si, o que em geral leva à necessidade de uma equipe multidisciplinar, cujos membros precisam estar bem entrosados para que sejam obtidos bons resultados.

Apesar de surgirem com frequência novas ferramentas de desenvolvimento, bem como mais facilidades e recursos para as existentes, a curva de aprendizado para usá-las ainda é um tanto íngreme. As mais utilizadas são Unreal, Unity 3D e Ogre, para desenvolvimento das aplicações. Apenas a última é gratuita, mas as duas primeiras permitem o uso gratuito sem fins comerciais. Para a modelagem do conteúdo tridimensional há várias alternativas gratuitas, sendo uma das mais completas a Blender 3D. Outra dificuldade é a profusão de dispositivos de imersão e interação, sistemas operacionais e plataformas. Alguns ambientes de desenvolvimento oferecem a possibilidade de gerar automaticamente versões executáveis para as principais plataformas e sistemas operacionais.

Uma alternativa mais simples e barata é o desenvolvimento de aplicações para realidade aumentada com visualização indireta (pela tela de tablets e smartphones, por exemplo) e marcadores (cartões ou elementos do próprio ambiente usadas para que, por meio da câmera do dispositivo, possa ser identificado o ponto de vista do usuário e a perspectiva pela qual os elementos virtuais devem ser projetados sobre a cena). Há alguns aplicativos gratuitos com essa finalidade, como Aurasma e Vuforia.

Por fim, a criação de conteúdos tem o desafio de agradar alunos acostumados com jogos tridimensionais interativos de última geração, desenvolvidos por equipes enormes, com verbas milionárias. Uma forma de contornar esse alto nível de exigência é, quando for viável, colocar os próprios alunos para desenvolverem os conteúdos. Eles ficam mais motivados por participarem ativamente do projeto, entendem as dificuldades inerentes, aprendem enquanto desenvolvem e ficam mais receptivos aos resultados.

7 HEURÍSTICAS DE AVALIAÇÃO DE AMBIENTES VIRTUAIS E AUMENTADOS

Conceitualmente, heurísticas de usabilidade podem ser entendidas como formas de inspecionar uma interface por meio de uma lista de diretrizes preestabelecidas, para produzir recomendações de melhoria adequadas e proporcionar melhorias do processo interativo dos usuários com o sistema. Em particular, no caso de ambientes tridimensionais de aprendizagem, essa avaliação objetiva garantir a qualidade do aprendizado, por utilização de tais ambientes.
Nielsen (2000) aponta as heurísticas de usabilidade que estão associadas aos estudos de IHC (interação humano-computador). O autor propõe que a usabilidade de um sistema pode ser medida quanto à facilidade de aprendizagem, eficiência, facilidade de memorização, segurança e satisfação dos usuários.
Assim, a usabilidade se aplica a todos os aspectos do sistema com os quais a pessoa pode interagir, com métricas relativas à utilização, pelo sistema em avaliação, de determinados usuários. Não há, via de regra, uma solução única para tal, sendo o processo apoiado por um conjunto de diretivas.
Proença et al. (2017) apontam que, nas avaliações de usabilidade para sistemas de RV Educacionais, aplicam-se técnicas para obtenção de padrões adequados às interfaces em voga, resultando em métricas e evidências correlatas às tomadas de decisões, como, por exemplo, aderência e adequação de tecnologias e equipamentos. Assim, tais interfaces demandam técnicas apropriadas de verificação que garantam melhor a interação com o sistema.
No estudo desenvolvido por Mohamed (2010), o autor apresenta uma metodologia, para tais ambientes, buscando tal objetivo. Para isso, o autor faz um compilado de heurísticas levantando questões de avaliação de interface, a saber: pedagógicas; de conteúdo, multimídia e questões relacionadas à experiência do usuário com o sistema. Isso justifica-se por características específicas de ambientes virtuais, tais como a modelagem tridimensional, a necessidade de uma interação intuitiva em tempo real, sentido de presença e imersão.
Em conclusão, Proença et al. (2017) sintetizam 10 (dez) heurísticas para ambientes virtuais educacionais:

1. Feedback: O ambiente virtual deve dar aos usuários feedback adequado num prazo razoável (0,1 s) e no ritmo do usuário sobre o que está acontecendo no momento.
2. Compatibilidade com o mundo real: uma linguagem comum, familiar e de fácil compreensão para o usuário deve ser escolhida.
3. Controle do usuário e liberdade: usuários capazes de controlar o ambiente e desenvolver estratégias para alcançar o objetivo pedagógico.
4. Flexibilidade e eficiência de uso: oferece a capacidade de selecionar o nível de dificuldade. Considerando as diferenças individuais.
5. Capacidade do usuário de agir no ambiente no seu próprio ritmo. Respeitando o conhecimento prévio do usuário, observando as suas diferenças individuais de conhecimento e habilidades.
6. Aprendizagem colaborativa / cooperativa: o usuário pode se expressar e comunicar-se com outros usuários para alcançar as metas de aprendizagem em comum.
7. As atividades são interessantes e envolvem funções interativas de modo a manter os alunos motivados, proporcionando-lhes criatividade, pensamento crítico e aprendizagem ativa.
8. Estética minimalista: o mundo virtual não deve conter objetos ou ações, que raramente são necessários. Painéis de controle devem ser organizados e não sobrecarregados.
9. A qualidade dos elementos multimídia envolventes: uso criativo das possibilidades disponibilizadas pelo computador, por meio de áudio, imagens, vídeo, de acordo com a necessidade do aluno.
10. Ajuda para os usuários a reconhecerem, diagnosticarem e recuperarem erros: mensagens de erro devem fornecer ao usuário informações relevantes sobre o problema e guiá- los, em linguagem simples, para a resolução.

8 QUALIDADE E ADEQUAÇÃO

Como premissa para qualidade de ambientes virtuais ou aumentados para ensino e aprendizagem, é mister associar os requisitos desses ambientes com o atendimento das demandas do usuário, com considerações de projeto nele centradas. Há que se considerar que um sistema de RV ou RA atende à expectativa de imersão a partir do desejo e expectativa do usuário.
Nesse contexto, por exemplo, pouca imersão/interação e, por consequência, adequação serão obtidas com ambientes virtuais ou misturados projetados em dissonância com o domínio da aplicação (usuário).
A Qualidade de Experiência (QoE) tem recebido pouca atenção da comunidade científica e merece demanda para apontar as direções de seu aprimoramento (HAMAM; SADDIK, 2014). QoE é um indicador de qualidade do envolvimento e interação entre o usuário e a aplicação projetada, muito mais que uma simples indicação de funcionalidade e qualidade da tecnologia usada na aplicação. A medição da QoE, neste contexto, requer a medida da percepção do usuário em ambientes virtuais e aumentados.
Entre os métodos para avaliação da qualidade (medição da QoE), distinguem-se: subjetivos, baseados em performance e por medidas fisiológicas (biométricas). Cada método permite a coleta de um tipo específico de informação sobre as respostas do usuário para uma dada aplicação. Por exemplo, medidas subjetivas avaliam a satisfação do usuário, fadiga, intuição, preferências, envolvimento, tempo de permanência na aplicação, resultados efetivos etc. As medidas de desempenho avaliam o comportamento do usuário na execução de tarefas, a partir da demanda do sistema RV/RA. As medidas fisiológicas avaliam respostas do corpo a demandas dos sistemas, por meio de sensores, tais como eletrodos etc.
Fabien et al. (2013) utilizaram questionários para verificação da qualidade de uma dada aplicação, após a exposição do usuário a ela, com a computação da soma de quatro fatores para obtenção do QoE: realismo, conforto, satisfação e impressões pessoais sobre os ambientes virtuais. Para tal, os autores expuseram os experimentadores e coletaram feedbacks induzidos, feedbacks aleatórios e sem feedback, por meio do questionário subjetivo.
Guerraz (2003) adotou as medidas de parâmetros físicos, gerados por “haptic devices” para avaliar a qualidade de uma dada aplicação. Em tal pesquisa, consideraram-se gestos e a velocidade deles, na manipulação direta de objetos virtuais apresentados em AV.

Conclusivamente, Hamam et al. (2014) apresentam um diagrama de organização de uma taxonomia para avaliação, em alto nível, da qualidade de um dado ambiente. A figura a seguir ilustra isso.

Figura 8: Taxonomia para organização, em alto nível, do QoE (traduzido)

9 CONCLUINDO

Este capítulo apresentou os principais conceitos e tecnologias relacionados com RV e RA, as formas de uso mais comuns, bem como os desafios para o desenvolvimento de soluções educacionais virtuais, imersivas e interativas. É importante que educadores e designers educacionais conheçam e se familiarizem com essas novas mídias, que possuem grande potencial educacional e que em breve estarão presentes no cotidiano das pessoas e, consequentemente, de nossos alunos.

Resumo

Este capítulo trata de duas mídias interativas tridimensionais, realidade virtual (RV) e realidade aumentada (RA), e seus usos no contexto educacional. Essas mídias possibilitam simular situações, ambientes e equipamentos do mundo real, a baixo custo e com segurança, sendo ótimas alternativas a treinamentos que envolvem altos custos, apresentem riscos ou sejam inviáveis. Além disso, essas mídias estão se popularizando e podem também vir a substituir, em futuro próximo, interfaces mais tradicionais, como as telas de computadores, tablets e celulares. Visando oferecer as bases para que educadores e designers educacionais possam planejar e utilizar tais recursos com seus alunos, são apresentados e discutidos conceitos e tecnologias, desafios, principais formas de uso, criação de objetos educacionais e questões de qualidade.

Leituras Recomendadas

Educação sem distância

(Tori, 2017)

Traz um panorama geral sobre as tecnologias interativas, em especial realidade virtual, realidade aumentada e jogos, e discute como reduzir distâncias em educação por meio das mídias. Não traz receitas, mas conceitos e tecnologias fundamentais, que devem ser compreendidos e refletidos por quem pretende trabalhar com novas mídias na educação.

Fundamentos e tecnologia de realidade virtual e aumentada

(TORI; HOUNSELL, 2018)

Resultado de um esforço da Comissão Especial de de RV e RA (CERV) da Sociedade Brasileira de Computação (SBC), traz uma visão abrangente e aprofundada de toda a tecnologia envolvida nos sistemas de RV e RA.

The VR Book: Human-Centered Design for Virtual Reality

(JERALD, 2015)

Com uma abordagem multidisciplinar, sem descuidar da precisão dos conceitos envolvidos, este livro apresenta, desde a origem até os dias atuais, os principais conceitos e tecnologias necessários para entender, usar, desenvolver e aplicar essa mídia.

Referências

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Autoria

Romero Tori
(http://lattes.cnpq.br/8901320181295016)
Professor Associado 3 da Escola Politécnica da USP, onde coordena o Interlab (Laboratório de Tecnologias Interativas). Formado em engenharia eletrônica (Modalidade Sistemas Digitais) pela Escola Politécnica da USP, com mestrado, doutorado e Livre-docente em Tecnologias Interativas. Bolsista de produtividade CNPq em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora, na área de Tecnologias Educacionais. Coordenou e tem desenvolvido diversas pesquisas envolvendo o uso de realidade virtual e aumentada na educação. Autor do livro Educação sem distância. Seu blog: EsemD.org.

Ismar Frango Silveira
(http://lattes.cnpq.br/3894359521286830)
Graduado em Matemática-Informática pela Universidade Federal de Juiz de Fora (1994), Mestrado em Ciência da Computação (área: Computação Gráfica) pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (1997) e Doutorado em Engenharia Elétrica (tema: Realidade Virtual Distribuída Aplicada à Educação) pela Universidade de São Paulo (2003). Atualmente é Professor Adjunto da Universidade Presbiteriana Mackenzie, atuando nos cursos de Graduação da Faculdade de Computação e Informática e no Programa de Mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica e Computação, além de participar do Laboratório de Computação Visual; é também Professor Titular da Universidade Cruzeiro do Sul, onde coordena o Bacharelado em Ciência da Computação e atua no Programa de Mestrado e Doutorado Acadêmicos em Ensino de Ciências e Matemática. Atuou como presidente da CEIE (Comissão Especial de Informática na Educação da SBC) de 2012 a 2015 e é membro das comunidades LACLO, HCI-Collab e VG-Collab.

Alexandre Cardoso
(http://lattes.cnpq.br/3767009717402045)
Graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (1987), mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (1991) e doutor em Engenharia Elétrica (Engenharia de Sistemas Digitais) pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (2002). É professor associado da Universidade Federal de Uberlândia e Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (mestrado e doutorado) (tendo sido coordenador no período de 2008 a 2013) e Coordenador do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica (1995- 1997). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação, com ênfase em Engenharia de Software e Computação Gráfica, atuando principalmente nos seguintes temas: Realidade Virtual, Realidade Aumentada, Educação, Ambientes Virtuais, Interfaces Humano-Computador e Visualização da Informação. Atuou como Coordenador da Comissão Especial de Realidade Virtual – CERV, da Sociedade Brasileira de Computação – SBC e é membro da entidade desde sua criação.

Como citar este capítulo

[AUTORES]. [TÍTULO]. In: SANTOS, Edméa O.; PIMENTEL, Mariano; SAMPAIO, Fábio F. (Org.). Informática na Educação: autoria, mídia, letramento, inclusão digital. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2019. (Série Informática na Educação, v.5) Disponível em: <[LINK DO ARTIGO]>