Ambientes distribuídos em Realidade Virtual como suporte à Aprendizagem Cooperativa para a ...

185 Pages·2009·3.19 MB·Portuguese

Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Ambientes distribuídos em Realidade
Virtual como suporte à Aprendizagem
Cooperativa para a Resolução de
Problemas

Orientador: Alexandre Cardoso, Dr
Co-Orientadora: Elise B. Mendes, Dra
Orientando: Luciano Ferreira Silva

Agosto
2009
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Ambientes distribuídos em Realidade Virtual como
suporte à Aprendizagem Cooperativa para a
Resolução de Problemas

Tese apresentada por Luciano Ferreira Silva à
Universidade Federal de Uberlândia, como parte dos
requisitos para obtenção do título de Doutor em Ciências,
aprovada em 28/08/2009 pela Banca:
Alexandre Cardoso, Dr (UFU) - Orientador
Elise B. Mendes, Dra (UFU) - Co-Orientadora
Edgard Lamounier Júnior, PhD (UFU)
Eduardo Kojy Takahashi, Dr (UFU)
Liliane dos Santos Machado, Dra (UFPB)
Lucia Maria Martins Giraffa, Dra (PUC-RS)

i
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
S586a Silva, Luciano Ferreira, 1982-
Ambientes distribuídos em realidade virtual como suporte à apren-
dizagem cooperativa para a resolução de problemas / Luciano Ferreira
Silva. - 2009.
184 f. : il.
Orientador: Alexandre Cardoso.
Co-orientadora: Elise B. Mendes.
Tese (doutorado) – Universidade Federal de Uberlândia, Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
Inclui bibliografia.
1. Realidade virtual - Teses. 2. Ensino gerenciado por computador -
Teses. 3. Física - Estudo e ensino - Teses. I. Cardoso, Alexandre, 1964-
II. Mendes, Elise Barbosa. III. Universidade Federal de Uberlândia. Pro-
grama de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. III. Título.

CDU: 681.3:007.52
Elaborado pelo Sistema de Bibliotecas da UFU / Setor de Catalogação e Classificação
Ambientes distribuídos em Realidade Virtual como
suporte à Aprendizagem Cooperativa para a
Resolução de Problemas

Tese apresentada por Luciano Ferreira Silva à Universidade
Federal de Uberlândia como parte dos requisitos para obtenção
do título de Doutor em Ciências.
_________________________
Alexandre Cardoso, Dr
Orientador e Coordenador

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

iii
Agradecimentos

Agradeço primeiramente a Deus, por iluminar os meus caminhos nas minhas
dificuldades e vitórias, fazendo-me ser sempre perseverante na busca dos meus ideais.
E em seguida, a todos que contribuíram para a realização deste trabalho e, pela
participação mais direta, sou especialmente grato:
Ao meu orientador, Professor Alexandre Cardoso, por sua amizade, dedicação,
paciência e pela importante, competente e segura orientação prestada em todos os
momentos da realização deste trabalho.
À minha co-orientadora, Professora Elise B. Mendes, por sua amizade, dedicação,
valiosas sugestões e importantíssima exigência quanto à qualidade deste trabalho.
Ao Professor Edgard Lamounier Júnior, pela amizade, dedicação, apoio e valiosas
sugestões.
Aos Professores Eduardo Kojy Takahaschi e Silvia Martins, pelas excelentes
sugestões, contribuições, apoio e dedicação oferecidos durante a execução desse
trabalho multidisciplinar.
Aos meus amigos e parceiros de trabalho Ezequiel e a Mônica, pelo apoio,
companheirismo, amizade, e valiosas sugestões para esta pesquisa.
Aos meus amigos do laboratório de Computação Gráfica, Marlene, Leonardo, Kenedy
e Regislaine pela troca de conhecimento e experiências, e pela amizade.
Ao Victor Gargiulo por contribuir significativamente com suas sugestões para o
desenvolvimento pedagógico deste trabalho.
Ao meu primo Fabio pela amizade, apoio e valiosas sugestões.
Aos professores da Universidade Federal de Roraima Roberto Câmara de Araújo pela
valiosíssima contribuição para a avaliação deste projeto.
Ao professor Leandro Nelinho Ballico pelo apoio e valiosas sugestões ao término
deste trabalho.
iv
À minha esposa Queila por sua dedicação, carinho e apoio durante o desenvolvimento
deste trabalho.
Aos meus pais e minha irmã Laís, por acreditarem em meu potencial incentivando,
sempre, meus estudos.
Aos demais, mestres, amigos ou simples conhecidos, que foram, em níveis diferentes,
fundamentais para a minha formação e que me prestaram auxílio em muitas ocasiões.
v
Resumo
SILVA, Luciano F. Ambientes distribuídos em Realidade Virtual como suporte a
Aprendizagem Cooperativa para a Resolução de Problemas, Uberlândia, Faculdade de
Engenharia Elétrica - UFU, 2008.
Palavras-Chave: Realidade Virtual, Resolução de Problemas, Aprendizagem Cooperativa.

Um grande número de pesquisadores acredita que a resolução de problemas é inerente
a grande parte dos processos de ensino e aprendizagem. Considera-se ainda, que esta
metodologia apresenta uma maior eficácia quando aplicada cooperativamente, ou seja, um
aprendiz melhora o seu desempenho, em resolver problemas, quando realiza esta atividade em
cooperação 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 navegação, visualização,
manipulação e interação com objetos virtuais de seus cenários de aprendizagem. Neste
contexto, este trabalho apresenta uma proposta que viabiliza o uso da RV para oferecer
suporte à resolução de problemas por meio da aprendizagem cooperativa. Para tal, serão
considerados os fundamentos da aprendizagem por experimentação e a efetividade de teorias
e princípios pedagógicos construtivistas. Como estudo de casos optou-se por desenvolver o
projeto no âmbito da Física. O presente trabalho aborda e fundamenta a sua proposta, por
meio da descrição do estado da arte da pesquisa nesta área, efetua uma análise e fornece
especificações do projeto, apresenta os detalhes de desenvolvimento do sistema, discute as
avaliações do mesmo e por fim, apresenta as conclusões e propostas de trabalhos futuros para
este projeto.

vi
Abstract
SILVA, Luciano F. Distributed environment in Virtual Reality as support the Cooperative
Learning for the Problems Solving, Uberlândia, 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.

vii
Lista de Publicações

A seguir são apresentadas as publicações no período de realização deste trabalho:

1. SILVA, Luciano Ferreira; CARDOSO, Alexandre; MENDES, Elise Barbosa; LAMOUNIER,
Edgard; TAKAHASHI, Eduardo Kojy; MARTINS, Silvia; ZORZAL, Ezequiel Roberto;
OLIVEIRA, Mônica Rocha. Realidade Virtual e Ferramentas Cognitivas Usadas como Auxílio
para o Ensino de Física. In: RENOTE – Revista de Novas Tecnologias na Educação, 2008.
2. SILVA, Luciano Ferreira; ZORZAL, Ezequiel Roberto; KIRNER, Cláudio; CARDOSO,
Alexandre; LAMOUNIER, Edgard; OLIVEIRA, Mônica Rocha. Aplicação de Jogos
Educacionais com Realidade Aumentada. In: RENOTE – Revista de Novas Tecnologias na
Educação, 2008.
3. SILVA, Luciano Ferreira; ZORZAL, Ezequiel Roberto; KIRNER, Cláudio; CARDOSO,
Alexandre; LAMOUNIER, Edgard; OLIVEIRA, Mônica Rocha. Ambientes Educacionais
Colaborativos com Realidade Aumentada. In: RENOTE – Revista de Novas Tecnologias na
Educação, 2008.
4. SILVA, Luciano Ferreira; CARDOSO, Alexandre; MENDES, Elise Barbosa. Ambientes
distribuídos de Realidade Virtual como suporte a Aprendizagem Colaborativa e a Resolução
de Problemas. In: SYMPOSIUM ON VIRTUAL AUGMENTED AND REALITY, 2007,
Petrópolis. Workshop of Thesis and Dissertations. Petrópolis: SBC, 2007.
5. SILVA, Luciano Ferreira; CARVALHO, Regislaine de; CARDOSO, Alexandre; LAMOUNIER,
Edgard. DESENVOLVIMENTO DE UMA ARQUITETURA DE DISTRIBUIÇÃO PARA
AMBIENTES VIRTUAIS. In: WORKSHOP DE REALIDADE VIRTUAL E AUMENTADA, 2007,
Itumbiara. WRVA. Itumbiara: Sociedade Brasileira de Computação, 2007.
6. SILVA, Luciano Ferreira; CARDOSO, Alexandre; MENDES, Elise B; TAKAHASHI, Eduardo
Kojy; LAMOUNIER, Edgard; MARTINS, Silvia. Pedagogical design for E-learning Virtual
Reality Software. In: 2007 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ARTIFICIAL
INTELLIGENCE AND PATTERN RECOGNITION, 2007, Orlando, Florida, USA. AIPR2007.
Orlando, Florida, USA: AIPR2007, 2007.
7. SILVA, Luciano Ferreira; FREITAS, Marlene Roque de; CARDOSO, Alexandre; LAMOUNIER,
Edgard. Proposta de Integração de Jogos e Realidade Virtual no Ensino/ Aprendizagem de
Matemática – Projeto LUDOS TOP. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON
ENGINEERING AND COMPUTER EDUCATION, 2007, Santos. ICECE, 2007.
8. SILVA, Luciano Ferreira; ZORZAL, Ezequiel Roberto; CARDOSO, Alexandre; LAMOUNIER,
Edgard.Realidade Virtual e o Algoritmo de Busca Tabu Aplicados ao Problema de
Carregamento de Veículos. In: SYMPOSIUM ON VIRTUAL AUGMENTED AND REALITY,
2007, Petrópolis. SVR 2007. Petrópolis: SBC, 2007.
viii