UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA

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1 UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA Um estudo da utilização de realidade aumentada associada a um sistema de apoio ao ensino de desenho técnico para o curso de Engenharia MARCELO PEREIRA BERGAMASCHI Orientador: Prof. Dr. Ismar Frango Silveira Tese apresentada ao Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática, da Universidade Cruzeiro do Sul, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Doutor em Ensino de Ciências e Matemática. SÃO PAULO 2013

2 AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL DA UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL B433e Bergamaschi, Marcelo Pereira. Um estudo da utilização de realidade aumentada associada a um sistema de apoio ao ensino de desenho técnico para o curso de engenharia / Marcelo Pereira Bergamaschi. -- São Paulo; SP: [s.n], p. : il. ; 30 cm. Orientador: Ismar Frango Silveira. Tese (doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática, Universidade Cruzeiro do Sul. 1. Engenharia - Desenho técnico 2. Desenho técnico - Engenharia 3. Ambiente virtual de aprendizagem 4. Processo de ensino-aprendizagem. I. Silveira, Ismar Frango. II. Universidade Cruzeiro do Sul. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática. III. Título. CDU: 62:744(043.2)

3 UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO Um estudo da utilização de realidade aumentada associada a um sistema de apoio ao ensino de desenho técnico para o curso de Engenharia Marcelo Pereira Bergamaschi Tese de doutorado defendida e aprovada pela Banca Examinadora em 24/06/2013. BANCA EXAMINADORA: Prof. Dr. Ismar Frango Silveira Universidade Cruzeiro do Sul Presidente Prof. Dr. Luciano Silva Universidade Cruzeiro do Sul Prof. Dr. Jaime Sandro da Veiga Universidade Cruzeiro do Sul Profa. Dr.ª Pollyana Notargiacomo Mustaro Universidade Presbiteriana Mackenzie Profa. Dr.ª Juliana Cristina Braga Universidade Federal do ABC

4 À minha esposa Maria e aos meus filhos João, Felipe, Gabriel e Marcelo, pelo apoio, incentivo, paciência e compreensão durante a realização deste projeto.

5 AGRADECIMENTOS Nesta oportunidade em que é alcançada uma meta importante na minha vida profissional, quero expressar os meus sinceros agradecimentos ao Prof. Dr. Ismar Frango Silveira, da Universidade Cruzeiro do Sul (UNICSUL), pela amizade, apoio irrestrito e ajuda tão necessários ao desenvolvimento e à realização deste trabalho. Aos professores e alunos da disciplina de desenho técnico dos cursos de Engenharia da universidade pesquisada, pelas valiosas observações, comentários e sugestões para o aprimoramento e a viabilização do projeto apresentado. Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), pelo incentivo nos programas de capacitação docente. Aos meus colegas estudantes do programa de pós-graduação da UNICSUL, pelo grande incentivo recebido. Quero ainda expressar minha gratidão aos professores do curso de pósgraduação da UNICSUL, em especial os do curso de Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática, que me fizeram descobrir vários aspectos importantes nos processos de ensino e de aprendizagem. Em suas aulas, contribuíram para aquisição de conhecimento, proporcionando-me condições para a realização desta pesquisa. Prof.ª Dr.ª Carmem Lúcia Costa Amaral Prof.ª Dr.ª Celi Aparecida Espassandin Lopes Prof.ª Dr.ª Edda Curi Prof.ª Dr.ª Iara Regina Bocchese Guazzelli Prof. Dr. Ismar Frango Silveira Prof. Dr. Jaime Sandro da Veiga Prof. Dr. Luiz Henrique Amaral Prof. Dr. Mauro Sérgio Teixeira de Araújo Prof.ª Dr.ª Norma Gomes Allevato Aos Professores Doutores Alexandre Cardoso, Jaime Sandro da Veiga, Juliana Cristina Braga, Luciano Silva, Pollyana Notargiacomo Mustaro e Valéria Farinazzo Martins que contribuíram com suas valiosas críticas e observações para a conclusão deste trabalho. A minha amada esposa Maria, que compreendeu em vários momentos, a minha prioridade para o desenvolvimento do doutorado. Aos meus pais, João e Sebastiana, pela educação e convivência em Família que são exemplares. E por fim, agradeço também a Deus, que me manteve com saúde e sempre motivado para enfrentar este desafio.

6 Vem, vamos embora Que esperar não é saber Quem sabe faz a hora Não espera acontecer Geraldo Vandré (Músico brasileiro)

7 BERGAMASCHI, M. P. Um estudo da utilização de realidade aumentada associada a um sistema de apoio ao ensino de desenho técnico para o curso de engenharia f. Tese (Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática)-Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, RESUMO Estudos relatam que os alunos do curso de Engenharia têm dificuldades na compreensão dos conceitos de Geometria Espacial na disciplina de desenho técnico. O presente trabalho tem como finalidade demonstrar a potencialidade do uso das tecnologias de Realidade Aumentada (RA) nos processos de ensino e de aprendizagem, por meio da utilização de ambientes virtuais educacionais. Essas dificuldades podem ser melhoradas com a mudança ou alternância da mídia usada. Esta pesquisa visa apresentar outra forma de interação humano-computador que seja mais familiar e motivadora ao usuário, dentro do contexto estudado. Este trabalho tem como principais objetivos: melhorar a percepção dos objetos tridimensionais, propor um modelo instrucional baseado na RA no ensino de desenho técnico para o curso de Engenharia, aplicar os materiais gradativamente em exposição de conteúdos pertinentes e analisar a contribuição do método nos processos de ensino e aprendizagem. A fim de avaliar as técnicas propostas, será utilizado um sistema capaz de permitir a visualização e interação dos objetos desenhados por meio de um ambiente virtual com RA, promovendo assim, facilidades visuais que ajudarão a identificar as várias faces das peças que estarão sendo trabalhadas na disciplina de desenho técnico. Após disponibilizar a aplicação para potenciais usuários, estes responderão questionários sobre a usabilidade do sistema e o modelo de aprendizagem proposto. Palavras-chave: Realidade aumentada, Geometria espacial, Desenho técnico.

8 BERGAMASCHI, M. P. A study of the use of augmented reality associated with a support system to the teaching of technical drawing for engineering course f. Tese (Doutorado em Ensino de Ciências e Matemática)-Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo, ABSTRACT Studies report that Engineering students face difficulties in understanding the concepts of Spatial Geometry in Technical Drawing classes, the purpose of this study is to demonstrate the potential of using Augmented Reality (AR) techniques in teaching and learning processes by using virtual educational environments. The difficulties can be avoided by changing or alternating the media that are used. This research aims to present another form of man-computer interaction, one that is not only more familiar, but also more motivating to the users within the studied context. The main purpose of this work is to improve the perception of three-dimensional objects, to prepare markers, propose an AR-based instructional model for the teaching of technical drawing in Engineering, to gradually apply the materials to exhibit relevant content, and to analyze the contribution the method can make to the teaching and learning processes. Aiming to assess the proposed techniques, a system capable of allowing one to view and interact with drawings by means of a virtual environment equipped with AR will be used to provide visual facilities that will help identify the several sides of the pieces that are being worked on in Technical Drawing classes. After providing the application to potential users, such users will give their testimonies about the system's usability and the proposed learning model. Key words: Augmented reality, Spatial geometry, Technical drawing.

9 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 Professor P Figura 2 Professor P Figura 3 Arquitetura para RA Figura 4 Manuseio do marcador e seu objeto Figura 5 Marcadores para RA Figura 6 Objetos projetados sobre os marcadores Figura 7 Adaptado do sistema de visão ótica direta [AZUMA, 1997] Figura 8 Adaptado do sistema de visão direta por vídeo [AZUMA, 1997] Figura 9 Adaptado do sistema de visão em monitor [AZUMA, 1997] Figura 10 MagicBook Figura 11 Construct 3D Figura 12 SACRA Figura 13 FLARAS Figura 14 SICARA Figura 15 LIRA Figura 16 Motor elétrico com RV Figura 17 Motor elétrico com RA Figura 18 GeoAR Figura 19 Cavernas da Noruega Figura 20 Figura egípcia Figura 21 Propostas para visualização e solução de problemas Figura 22 Design instrucional Figura 23 Lousa com pontos para facilitar os desenhos dos objetos Figura 24 Retroprojetor como ferramenta de auxílio à aula Figura 25 Material de apoio utilizado pelos alunos Figura 26 Teorias sobre perspectivas e vistas Figura 27 Cortes com desvios e planos Figura 28 Perspectivas em 2D e algumas legendas Figura 29 Sala de aula tradicional Figura 30 Sala de aula tradicional Figura 31 Uso do retroprojetor em aula Figura 32 Imagem gerada pelo retroprojetor Figura 33 Marcadores propostos e o material de apoio Figura 34 Marcadores em vários tamanhos Figura 35 Marcador com 18 cm Figura 36 Marcador com 2 cm Figura 37 Marcador com 5 cm... 79

10 Figura 38 Marcador com 7,5 cm Figura 39 Quadro com marcadores Figura 40 Utilização do quadro Figura 41 Marcador com faces Figura 42 Marcador com arestas Figura 43 Estrutura de pastas do ARToolKit Figura 44 Arquivo patthiro Figura 45 Arquivo pattkanji Figura 46 Arquivo simplevrml e objetos em 3D Figura 47 Arquivo blankpatt Figura 48 Marcador criado Figura 49 Arquivo mk_patt Figura 50 Cadastrar marcador Figura 51 Gravação do arquivo de imagem Figura 52 Arquivo object_data_vrml Figura 53 Arquivo bergamaschi.wrl Figura 54 Arquivo bergamaschi.dat Figura 55 Objeto visualizado por meio de marcador criado pelo usuário Figura 56 Sala de aula tradicional Figura 57 P2 em aula tradicional Figura 58 P1 em treinamento Figura 59 P2 em treinamento Figura 60 P1 com o questionário Figura 61 P1 com o sistema Figura 62 Aula em laboratório Figura 63 Aula em laboratório Figura 64 Aula em laboratório Figura 65 Alunos interagindo com o sistema Figura 66 Alunos experimentando o sistema Figura 67 P1 e o aluno Figura 68 P2 e o aluno Figura 69 Professor P2 e suas conclusões Figura 70 Alunos compartilhando suas observações Figura 71 Aluno e o quadro com vários objetos para comparações Figura 72 Questionário Figura 73 Questionário Figura 74 P1 com o questionário (Likert) Figura 75 P2 com o questionário (Likert)

11 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Quadro sobre as IES Tabela 2 Grau de concordância Tabela 3 Frases para a escala de Likert Tabela 4 Resultados sobre aprovação

12 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 Graus de concordância Gráfico 2 A metodologia anterior ao projeto e o entendimento da matéria Gráfico 3 O projeto com RA e melhorias Gráfico 4 Melhoria no ensino de GE Gráfico 5 Objetos apresentados em 3D e sua visualização Gráfico 6 O sistema de RA proposto Gráfico 7 Facilidade em se usar RA Gráfico 8 A tecnologia envolvida Gráfico 9 Perspectivas evidentes Gráfico 10 Melhor percepção dos objetos Gráfico 11 Questionário geral Gráfico 12 Técnica para aprendizagem Gráfico 13 Manipulação dos marcadores Gráfico 14 Interação Gráfico 15 Professor com o marcador

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Considerações Iniciais Organização do trabalho REALIDADE AUMENTADA Realidade Aumentada Marcadores para a utilização de RA Classificações da Realidade Aumentada Sistema de visão ótica direta Sistema de visão direta por vídeo Sistema de visão por vídeo baseado em monitor Sistema de visão ótica por projeção Realidade Aumentada sem marcadores Sistema de Realidade Aumentada e tracking Realidade Aumentada no ensino RA na Engenharia Síntese O ENSINO DE DESENHO TÉCNICO NO BRASIL E NO MUNDO O desenho técnico O ensino de desenho técnico nos cursos de Engenharia no Brasil O ensino de desenho técnico nos cursos de Engenharia no Mundo Universidades dos Estados Unidos Universidade de Coimbra - Portugal Universidade de Oviedo Espanha Escola Universitária de Engenharia Técnica Industrial de Madrid - Espanha Universidade de Quebec - Canadá Faculdade de Engenharia de Milano - Itália Quadro comparativo sobre as IES com o uso de desenho técnico Necessidades das abstrações na formação do engenheiro... 57

14 3.6 Diretrizes Curriculares Nacionais (DCN) dos cursos de Engenharia Análise dos resultados Síntese METODOLOGIA Pesquisa O cenário do experimento Pesquisa participante Modelo instrucional Modelo pedagógico O ensino de desenho técnico hoje Recursos e ambientes propostos Recursos propostos Como funciona o ARToolKit Ambientes propostos Métodos tradicionais Ambientação do professor Ambientação de professor e alunos Ambiente híbrido Proposta metodológica Síntese ANÁLISE DA APLICAÇÃO Um estudo sobre a dinâmica da aula Uma análise sobre os depoimentos e relatos dos professores Uma análise sobre as respostas dos alunos A estratégia utilizada e os resultados Avaliação de usabilidade Facilidade de aprendizado Facilidade de recordação Eficiência Segurança no uso Satisfação do usuário Tecnologia, usabilidade e aspectos pedagógicos (TUP)

15 5.6.1 Uma abordagem sobre TUP A motivação em se usar a RA CONCLUSÕES O ensino de desenho técnico e a RA Considerações Finais Trabalhos Futuros REFERÊNCIAS ANEXOS

16 15 1 INTRODUÇÃO 1.1 Considerações Iniciais As novas Tecnologias de Informação e Comunicação tornam-se cada vez mais presentes no dia a dia das pessoas e mais presentes ainda nas escolas e universidades. Realmente os sistemas computacionais são encontrados em grande parte dos estabelecimentos comerciais e também em nosso cotidiano. No que tange à Educação, o cenário não poderia ser diferente, pois os computadores apoiam diversas disciplinas. Por meio deles, os alunos acessam a internet e ampliam suas fontes de pesquisa. Interligados em rede e com acesso à internet disponibilizam recursos para um número enorme de possibilidades de pesquisa e também com sistemas que atendem a determinadas situações e disciplinas específicas (SILVEIRA; ARAÚJO JR., 2006). Além dos sistemas computadorizados para a realização de uma infinidade de pesquisas no ensino superior, poderiam ser utilizados recursos computacionais no ensino da Geometria Espacial (GE). Usa-se a geometria toda vez que é preciso saber o tamanho, a forma, o volume ou a posição de alguma coisa. A GE é o estudo das superfícies, de pontos, retas e planos no espaço. As figuras geométricas sólidas possuem três dimensões: comprimento, altura e largura. Esse conteúdo é ministrado em vários cursos do ensino superior, entre eles, os cursos de Engenharia: [...] O estudo de Geometria Espacial é de suma importância para o desenvolvimento da capacidade de abstração, resolução de problemas práticos do quotidiano, estimar e comparar resultados, reconhecer propriedades das formas geométricas (BRASIL, p , 2006). A educação superior, ainda em muitos casos, adota procedimentos mais tradicionais e conservadores. É objeto de debates a respeito de sua capacidade de adequação às transformações e às mutantes demandas sociais, em especial naquelas áreas e cursos mais procurados pela comunidade, como é o caso da Engenharia, por exemplo (FLEURY, 2001). Ao lado dessas transformações estruturais, encontra-se uma necessidade tanto de mudança de atitude por parte dos alunos e professores, como de

17 16 estratégias, no sentido de utilizar outros meios e recursos como ferramentas de apoio ao ensino e também de haver mudanças de metodologias de ensino. A Geometria Espacial é um dos assuntos em que os alunos demonstram mais dificuldades dentre os conteúdos de matemática ensinados (FERNANDES, 2008). Uma das causas disso é que, usualmente, os professores lecionam esse conteúdo e usam somente quadro-negro e giz, ou seja, utilizam-se representações planares para objetos tridimensionais, o que torna o assunto abstrato e dificulta sua visualização. Partindo da hipótese de que alunos têm uma dificuldade natural (ALMEIDA, 2010; LACERDA JUNIOR, 2010) para interpretar sólidos desenhados em um plano 2D (plano em duas dimensões), e daí, extrair cortes e redesenhar as peças em perspectivas isométricas e cavaleiras, utilizando-se dos modelos atuais da disciplina de desenho técnico, este trabalho propõe um modelo instrucional, baseado na técnica de RA, no ensino dessa disciplina para o curso de Engenharia. O desafio que se apresenta ao ensino de Engenharia no Brasil é um cenário mundial que demanda uso intensivo da ciência e tecnologia e exige profissionais altamente qualificados. Nas Diretrizes Curriculares, o antigo conceito de currículo, entendido como matriz curricular que formaliza a estrutura de um curso de graduação é substituído por um conceito bem mais amplo, que pode ser traduzido pelo conjunto de experiências de aprendizado que o estudante incorpora durante o processo participativo de desenvolver um programa de estudos coerentemente integrado (BRASIL, 2001). Em um ambiente virtual, o professor tem melhores condições de demonstrar situações que são difíceis de serem simuladas no quadro-negro, como por exemplo, a Geometria Espacial objeto de estudo desta tese. O aluno, por sua vez, fica motivado com a possibilidade de absorver, mais naturalmente, a teoria apresentada pelo professor (BITTENCOURT; VELASCO, 1998). Uma das técnicas utilizadas para exemplificar esse ambiente virtual é a utilização dos recursos da chamada Realidade Aumentada (RA), que permitirá aos envolvidos nesse sistema uma maior interação com as peças e os objetos estudados em GE.

18 17 Os sistemas com a utilização de RA permitem que o usuário decida sobre os ambientes. Tais sistemas compõem cenas de imagens tridimensionais geradas por computador misturadas com imagens reais e aumentam as informações do cenário a fim de produzirem a sensação de que tais informações se fazem presentes em um único ambiente (ZORZAL, 2009): [...] A Realidade Aumentada em Educação pode constituir um elemento motivador, bem como despertar a atenção do estudante (MENDONÇA; MUSTARO, p. 101, 2011.). Como os alunos em geral têm dificuldades na compreensão dos conceitos de Geometria Espacial na disciplina de desenho técnico (FERNANDES, 2008) em função da forma como os conteúdos são atualmente inseridos nos programas de ensino, propor-se-á aqui uma técnica de aprendizado que utilize ambientes com RA para agregar valores aos conteúdos ministrados. Espera-se alcançar melhoria nos índices de aprovação a partir do uso de uma técnica para os estudos, inserindo na disciplina, recursos da tecnologia da informação (TI) com a visualização e manipulação dos objetos pesquisados em 3D. Hoje em dia, os alunos do curso de Engenharia da Instituição de Ensino pesquisada se utilizam de materiais de apoio e contam com os recursos de quadronegro e apontamentos do professor para absorver o conteúdo da disciplina de desenho técnico. As figuras 1 e 2 ilustram os professores em suas salas de aulas tradicionais. Figura 1 Professor P1 1 Figura 2 Professor P2 1 Todos os professores e alunos forneceram autorizações para a divulgação das suas imagens, evidenciadas no (anexo C)

19 18 O objetivo geral do trabalho é proporcionar ao aluno uma melhor percepção do espaço tridimensional. O meio para isso é a utilização da Realidade Aumentada juntamente com os recursos adotados hoje em sala de aula, o que potencializará o processo de ensino. Em outras palavras, a RA será utilizada como uma ferramenta de apoio ao ensino de desenho técnico, na intenção de dar condições ao aluno de visualizar as peças e os objetos propostos com mais facilidade e absorver os conteúdos ministrados com mais naturalidade. Para justificar esse objetivo, de maneira sistêmica será feita uma pesquisa no sentido de comprovar que há dificuldades nos modelos atuais de ensino e aprendizagem em função de os objetos serem propostos em duas dimensões. Investigar-se-á ainda, se a visualização e manipulação dos mesmos objetos no espaço vetorial tridimensional trariam algum benefício ou facilidade no aprendizado, tanto para o aluno, quanto para o professor. Os objetivos específicos para esta pesquisa são: propor um modelo instrucional baseado na técnica de Realidade Aumentada no ensino de desenho técnico para o curso de Engenharia; analisar a contribuição do método associado à exposição de conteúdos nos processos de ensino e aprendizagem. Serão utilizados procedimentos metodológicos para o uso de recursos de Realidade Aumentada como, por exemplo, inclusão, nos materiais de apoio dos alunos, de certos marcadores que possibilitarão a visualização e a manipulação dos objetos em três dimensões por meio de câmeras. Tais câmeras serão apontadas para esses marcadores e mostrarão, em monitores de vídeo ou projetores multimídia do tipo datashow, os objetos em três dimensões. A hipótese deste estudo é provar que a Realidade Aumentada é eficaz no aprendizado de desenho técnico. Por meio da visualização e também da manipulação dos objetos de Geometria Espacial em 3D o aluno terá hipoteticamente, uma maior percepção do objeto, o que facilitará os procedimentos de ensino e aprendizado da GE. Ainda no sentido de melhorar o aprendizado, as rotinas de rotação e translação do objeto nos eixos X, Y e Z poderão ser realizadas pelos alunos com comodidade, o que contribuirá ainda mais para as várias vistas do objeto em estudo. A rotação ou translação será articulada pelos alunos e professores com total

20 19 liberdade em relação ao espaço vetorial tridimensional, limitada em função do ângulo da câmera na visualização do marcador. Esse é um problema que pode ser apontado, pois não é possível fazer a rotação dos eixos em 360º para visualizar o objeto de estudo. Contudo, isso não descaracteriza o objetivo de proporcionar uma melhor percepção do espaço tridimensional. Para a contribuição deste trabalho à ciência, essa estratégia de ensino traz resultados diferenciados e melhores em relação às técnicas atuais adotadas por algumas universidades, identificadas no item 3.2, isto é, a metodologia utilizada para o ensino de desenho técnico é diferenciada e significativa para o aprendizado, conforme também demonstra o questionário com as respostas dos professores e alunos envolvidos. Este estudo irá provar que uma contribuição importante para o ensino de desenho técnico para o curso de Engenharia é o uso da RA como uma ferramenta para potencializar o aprendizado, no sentido de melhorar as percepções de objetos tridimensionais. Destaca-se que existem trabalhos correlatos, que serão apontados nos itens 2.5 e 2.6, mas com viés na tecnologia e não no ensino propriamente dito. Foram analisados e revisados vários artigos sobre o assunto, que traziam o uso das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) como ferramentas de apoio ao ensino no curso de Engenharia de maneira geral, sempre com bons resultados. A combinação do material tradicional com a RA e trabalhos equivalentes ou artigos publicados em bibliotecas que refletem o estado da arte, não foram encontrados no cenário educacional brasileiro, mas trabalhos correlatos foram verificados. Daí a importância desta pesquisa. Procura-se, então, evidenciar a originalidade e o ineditismo do tema proposto e que será explicitado no item 2.5. Sistematicamente foram pesquisados os trabalhos realizados nos últimos dez anos em várias fontes. Destacam-se a Association for Computing Machinery (ACM), Associação Brasileira de Educação de Engenharia (ABENGE), Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia (COBENGE), base de dados EBSCO, consulta de periódicos científicos da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), IEEE Computer Graphics and Applications, Symposium on Virtual and Augmented Reality

21 20 (SVR), Workshop de Realidade Virtual e Aumentada (WRVA), Journal of Professional Issues in Engineering Education & Practice, International Journal of Mechanical Engineering Education, European Journal of Engineering Education. Vários artigos relacionados à pesquisa foram encontrados. Os selecionados estão referenciados no capítulo 7. Textos de busca como RA na educação, RA na Engenharia, uso de TIC no ensino, ensino de desenho técnico na Engenharia, desenho técnico no Brasil e no mundo, RA, realidade aumentada, aplicações de RA, sistemas de RA, augmented reality, formação do engenheiro, ambientes tridimensionais, technical drawing, desenho técnico e RA, entre outros, proporcionaram um rico material de estudo que foram analisados para dar suporte a este trabalho e fundamentá-lo. Procurou-se adotar um critério de seleção subjetivo. Em muitos casos, fez-se a leitura de alguns capítulos de determinados artigos, pois apenas o resumo não era suficiente para deferir sobre o aproveitamento do material pesquisado. 1.2 Organização do trabalho A apresentação desta pesquisa está basicamente dividida em três partes. A primeira mostra os métodos e os resultados dos estudos feitos sobre a Realidade Aumentada utilizada no curso de Engenharia e também sobre o ensino de Geometria Espacial no Brasil e no mundo, com o objetivo de encontrar valores que possam solidificar os conceitos teóricos sobre o Estado da Arte. A segunda aponta a metodologia utilizada atualmente e o desenvolvimento metodológico proposto para a realização do ensino de Geometria Espacial na disciplina desenho técnico para o curso de Engenharia. A terceira oferece sugestões para as aplicações da RA na área de ensino, para potencializar o aprendizado de Geometria Espacial. Para apresentar esses resultados, o presente trabalho, além deste capítulo inicial, está organizado da seguinte forma: No capítulo 2, é apresentada uma visão geral da RA, com definições sobre o ambiente virtual, marcadores e classificação dos sistemas de RA. Ainda neste capítulo, há um estudo sistemático sobre a utilização de RA no ensino da Engenharia nas universidades do Brasil e do mundo. É apresentado um resumo que compõe o ensino de RA nas universidades. Com exemplos é mostrado como a RA

22 21 está sendo utilizada por meio de vários aplicativos em diversos setores e frentes da Educação. No capítulo 3, são colocados os métodos de que várias universidades no Brasil e também no mundo se utilizam para ministrarem a disciplina de desenho técnico no curso de Engenharia. É apresentado um quadro comparativo entre várias universidades e mostra-se em qual ciclo a disciplina é ministrada, qual a tecnologia utilizada e quais os diferenciais tecnológicos e metodológicos disponibilizados para o aprendizado. Também são definidas as principais características de um engenheiro para ser um gestor de processos e de pessoas sem perder de vista suas qualificações e aptidões. Ainda nesse capítulo, há uma síntese das Diretrizes Curriculares Nacionais para os cursos de Engenharia no Brasil. No capítulo 4, são explicadas as metodologias atuais e a proposta metodológica para o ensino de Geometria Espacial para o curso de Engenharia. Além das aulas convencionais, a utilização da RA em ambiente com ARToolKit é disponibilizada para que professores e alunos experimentem essa técnica para potencializar o aprendizado sobre os objetos e peças visualizadas em 3D. No capítulo 5, é feita a análise da aplicação de RA com os professores e alunos. Levam-se em consideração suas respostas sobre a usabilidade do projeto. Também nesse capítulo foram considerados resultados finais e comparados com os índices de aprovação de outros anos, quando não se utilizava o projeto. No capítulo 6, há as conclusões sobre o uso da RA no ensino de GE para a disciplina de desenho técnico para o curso de Engenharia. Foram relatadas as considerações finais e também levantadas as possibilidades para a realização de trabalhos futuros, para promover continuidade à pesquisa. Em anexos, os exemplos dos questionários que foram preenchidos pelos alunos e também pelos professores pesquisados e o exemplo das autorizações para a divulgação de imagens pessoais para esta tese.

23 22 2 REALIDADE AUMENTADA 2.1 Realidade Aumentada A Realidade Aumentada (RA) é caracterizada pela inclusão de objetos virtuais (como imagens, textos e animações) no mundo real, por meio de dispositivos tecnológicos, permitindo ao usuário explorar esses cenários reais enriquecidos e atraentes. Do ponto de vista tecnológico, as aplicações de RA necessitam atender a três requisitos básicos: combinação do mundo real com o mundo virtual; interação em tempo real; e visualização tridimensional dos objetos que compõem o ambiente (AZUMA, 1997). A RA pode facilitar a visualização e manipulação dos objetos de estudo, reproduzindo os dados complexos sob a forma de objetos tridimensionais, permitindo, dessa forma, aumentar a capacidade de percepção do usuário. Essa tecnologia também permite interações mais naturais, sem o uso de equipamentos especiais (ZORZAL, 2009). A RA funciona de diversas formas. Uma delas se dá por meio do reconhecimento de um símbolo que chamamos de marcador. O software processa a imagem capturada por uma câmera (webcam) e identifica o posicionamento do símbolo; em seguida, o software disponibiliza um objeto virtual (Realidade Aumentada) com base nesse posicionamento. Arquitetura representada na figura 3. Figura 3 Arquitetura para RA. Fonte: Agência DDA Marketing e Design Digital 2 2 Disponível em: < Acesso em: 19 dez. 2012

24 23 Uma das ferramentas mais utilizadas é o ARToolKit, uma biblioteca gráfica, de uso livre e código aberto para desenvolvedores e pesquisadores da área. Foi desenvolvido inicialmente pelo Dr. Hirokazu Kato da Universidade de Osala, Japão. Hoje em dia é mantido pelo Laboratório de Tecnologia de Interface Humana (Human Interface Technology Laboratory - HITL), na Universidade de Washington. Quando, por exemplo, filma-se um local ou algum experimento e se inserem nessa filmagem objetos virtuais, dá-se a impressão de que tais objetos virtuais pertencem ao mundo real, constrói-se a chamada RA (BIANCHI; ALMEIDA; OIKAWA, 2005). No caso da biblioteca ARToolKit, é possível a inserção desses objetos virtuais em marcadores que irão compor a cena do mundo virtual. Usualmente o ARToolKit usa marcadores pré-definidos pelo usuário para relacionar um objeto virtual à cena real. Se há a necessidade de se visualizarem vários objetos diferentes, vários marcadores são necessários (BIANCHI; ALMEIDA; OIKAWA, 2005). Considera-se o sentido da visão, além de permitir que objetos virtuais possam ser introduzidos em ambientes reais, a RA também proporciona ao usuário o manuseio desses objetos, representado na figura 4, o que possibilita interação natural e atrativa com o ambiente (ZORZAL, 2009). Figura 4 Manuseio do marcador e seu objeto Devido a esses fatores, a RA vem sendo considerada uma possibilidade concreta de se tornar a próxima geração de interface popular a ser usada nas mais variadas aplicações em espaços internos e externos (KIRNER; SISCOUTTO, 2007).

25 24 Técnicas de rastreamento visual usando visão computacional e processamentos de imagens são importantes nesse caso. Com a popularização da webcam e com o avanço das técnicas de visão computacional e do poder de processamento dos microcomputadores, o rastreamento óptico passou a ser uma realidade, em função da disponibilidade e do baixo custo (KIRNER; SISCOUTTO, 2007). 2.2 Marcadores para a utilização de RA A RA acrescenta elementos virtuais à percepção do mundo real pelo usuário por meio da combinação (ou sobreposição) da cena do mundo real com elementos virtuais (AZUMA, 1997). O principal objetivo é suplementar o mundo real com objetos virtuais coexistindo no mesmo espaço (visual). Os marcadores geralmente são cartões reais que servem para posicionar elementos virtuais no mundo real. É um quadrado com bordas na cor preta com uma imagem no centro, capaz de torná-lo único e, portanto, diferente de outros marcadores. Não há restrições quanto à imagem que será inserida no centro do marcador. Ela fica a critério do desenvolvedor do projeto de RA. Um detalhe é que o marcador não pode gerar interpretações ambíguas, com o uso de imagens simétricas, por exemplo. Um bom marcador deve apresentar uma diferença. A cada rotação de 90 no eixo z, possibilita-se a identificação da rotação da imagem que será sobreposta ao marcador. A figura 5 mostra alguns dos marcadores para RA já existentes que são disponibilizados com a ferramenta ARToolKit (BERGAMASCHI; SILVEIRA, 2012a). Figura 5 Marcadores para RA.

26 25 A figura 6 apresenta um desenho tridimensional projetado em um marcador específico para o objeto desenhado. O objeto modelado em VRML (Virtual Reality Modeling Language) foi previamente cadastrado para o desenho particular utilizando a ferramenta ARToolKit. Esse objeto projetado em teste será utilizado pelos alunos posteriormente. Cada desenho tridimensional terá o seu modelo relacionado separadamente. Outros tamanhos de marcadores foram construídos e estudados nesta pesquisa, conforme será relatado no capítulo sobre a metodologia utilizada nos procedimentos de estudo. Os desenhos podem ser projetados e impressos em tamanhos diferenciados, em função do marcador ou ainda em função de parâmetros na ferramenta ARToolKit. Figura 6 Objetos projetados sobre os marcadores. Um típico sistema de Realidade Aumentada é formado de um ou mais marcadores, que permitem ao usuário posicionar onde ele irá visualizar a imagem em 3D. Existem limitações para esse posicionamento em função do alcance da câmera, da luminosidade do ambiente, do ângulo de visualização da câmera e da qualidade da impressão do marcador. Tudo isso interfere no uso satisfatório do sistema de RA. No sentido de minimizar os problemas com relação à rotação, criouse mais de um marcador para a mesma peça, porém, modelado de outra forma para que algumas faces ocultas das peças ficassem disponibilizadas e visíveis.

27 26 Outro problema ocorre quando algum objeto real, ou ainda alguma sombra ou reflexo de luz, sobrepõe um marcador na cena, mesmo que parcialmente. Isso causa a sua oclusão na mesma e faz com que o sistema não encontre a imagem do marcador nem, consequentemente, apresente o objeto virtual sobre ele. O problema da oclusão é, em geral, existente nos aplicativos que lidam com Realidade Aumentada (BERGAMASCHI; SILVEIRA, 2012b). 2.3 Classificações da Realidade Aumentada Os sistemas de Realidade Aumentada podem ser classificados conforme o tipo de display utilizado, evolvendo visão ótica ou visão por vídeo, dando origem a quatro tipos de sistemas (AZUMA et. al., 2001): Sistema de visão ótica direta. Sistema de visão direta por vídeo. Sistema de visão por vídeo baseado em monitor. Sistema de visão ótica por projeção Sistema de visão ótica direta Esse sistema utiliza óculos ou capacetes com lentes que permitem o recebimento direto da imagem real, ao mesmo tempo em que possibilitam a projeção de imagens virtuais devidamente ajustadas com a cena real. Uma maneira comum de se conseguir essa característica é usar uma lente inclinada que permita a visão direta e que reflita a projeção de imagens geradas por computador diretamente nos olhos do usuário (ZORZAL, 2010). A figura 7 mostra o diagrama desse tipo de sistema.

28 27 Figura 7 Adaptado do sistema de visão ótica direta [AZUMA, 1997] Sistema de visão direta por vídeo O sistema de visão direta por vídeo utiliza capacetes com câmeras de vídeo acopladas. A cena real, capturada pela câmera, é misturada com os elementos virtuais gerados por computador e apresentada diretamente nos olhos do usuário, por meio de pequenos monitores montados no capacete (ZORZAL, 2010). A figura 8 mostra o diagrama desse sistema. Figura 8 Adaptado do sistema de visão direta por vídeo [AZUMA, 1997] Sistema de visão por vídeo baseado em monitor O sistema de visão por vídeo baseado em monitor utiliza uma webcam para capturar a cena real. Depois de capturada, a cena real é misturada com os objetos virtuais gerados por computador e apresentada no monitor. O ponto de vista do usuário normalmente é fixo e depende do posicionamento da webcam (ZORZAL, 2010). A figura 9 mostra o diagrama e os equipamentos utilizados nesse caso.

29 28 Figura 9 Adaptado do sistema de visão em monitor [AZUMA, 1997] Sistema de visão ótica por projeção O sistema de visão ótica por projeção utiliza superfícies do ambiente real, onde são projetadas imagens dos objetos virtuais, cujo conjunto é apresentado ao usuário que o visualiza sem a necessidade de qualquer equipamento auxiliar. Embora interessante, esse sistema é muito restrito às condições do espaço real, em função da necessidade de superfícies de projeção. Os sistemas de visão direta são apropriados para situações onde a perda da imagem pode ser perigosa, como é o caso de uma pessoa andando pela rua, dirigindo um carro ou pilotando um avião. Em locais fechados, onde o usuário tem controle da situação, o uso da visão por vídeo é adequado e não oferece perigo, pois em caso de perda da imagem, pode-se retirar o capacete com segurança. O sistema com visão por vídeo é mais barato e mais fácil de ser ajustado (ZORZAL, 2010) Realidade Aumentada sem marcadores Também conhecida como Markerless Augmented Reality (MAR) integra objetos 3D na cena real sem o uso de marcadores. Qualquer parte da cena real pode ser usada como marcador, podendo ser inclusive rastreada e ter sua posição identificada. Contém rastreadores especializados, porém muito complexos e com restrições, e possibilitam extrair características da cena real (TEICHRIEB, 2007). Para o reconhecimento de objetos sem marcadores, é necessário o conhecimento prévio do mundo real, que são modelos 3D utilizados para auxiliar na estimativa da posição da câmera em relação ao objeto obedecendo a restrições de

30 29 tempo real (SIMÕES, 2008) Para realizar a correta inserção dos elementos virtuais nas cenas reais, os sistemas de MAR precisam recuperar a posição e orientação da câmera virtual a cada quadro, ou seja, rastrear o objeto e em tempo real. 2.4 Sistema de Realidade Aumentada e tracking Um típico sistema de Realidade Aumentada é formado por uma ou mais câmeras, software para construção de objetos virtuais, sistema gráfico e dispositivo de interação para as tarefas de (KIRNER, 2010): a) Captura da cena real. b) Criação de imagens virtuais. c) Sobreposição dos objetos reais e virtuais no mesmo cenário. d) Rastreamento para posicionamento e orientação espacial do usuário. e) Interação em tempo real. Uma tarefa importante é extrair informações para instruir o sistema gráfico no processo de formação de um ambiente a partir do ponto de vista do usuário. Uma das formas para efetuar essa operação é utilizar marcadores que permitem ao sistema gráfico definir tanto as coordenadas espaciais e a orientação dos objetos a partir do ponto de vista do usuário quanto identificar alterações de posicionamento (tracking) e interação do usuário com os objetos (KIRNER, 2010). 2.5 Realidade Aumentada no ensino As aplicações de RA vêm se tornando cada vez mais disponíveis, não apenas em plataformas de alto custo (com óculos, projeções, capacetes, dentre outros), como também em computadores pessoais e dispositivos móveis. Grande parte dessas aplicações ocorre em áreas como entretenimento e marketing, mas o uso de sistemas de RA na educação vem crescendo significativamente (HAMILTON, 2011). O Horizon Reports (EDUCASE, 2011) que aponta anualmente os temas de maior impacto para a educação, previu, no seu relatório de 2011, que o uso da RA em educação alcançará ampla divulgação dentro dos próximos dois a três anos.

31 30 Na busca do estado da arte, foram analisados os anais dos principais eventos do cenário científico nacional da área. Foi feito levantamento bibliográfico de trabalhos correlatos à pesquisa. Alguns artigos nacionais e internacionais tratam do uso de tecnologias nos processos de ensino e de aprendizagem como ferramentas de apoio no ensino de vários componentes curriculares, entre eles, a Geometria Espacial. Isso significa que existem grandes avanços nessas pesquisas no sentido de facilitar a visualização das imagens 3D por meio de recursos de tecnologia, principalmente a RA. A procura sistêmica no banco de dissertações e teses da CAPES por pesquisas em geometria espacial trouxe alguns trabalhos relacionados à educação ou ainda à educação matemática que retratam em seus estudos a importância da representação e visualização em geometria espacial, habilidades para o desenvolvimento do raciocínio geométrico espacial de um indivíduo qualquer. Vários trabalhos na área de educação matemática ressaltam a importância de se incentivar o desenvolvimento do aluno na área de geometria espacial, entre eles (KALLEF, 1998; KALLEF; REI; GARCIA, 1996; KALLEF; REI, 1994) que investigam a interpretação de sólidos geométricos e outros que retratam a questão da visualização como, por exemplo (FERNANDES, 2008; SILVA, 2008). Importante deixar claro que não se propõe investigar o uso de RA no ensino como tecnologia, pura e simplesmente, pois já é, há muito evidência de pesquisa concluída, como por exemplo: a) MagicBook proposto pelo Human Interface Technology Lab (HITLab). Essa aplicação, ilustrada na figura 10, permite ao usuário a visualização de objetos tridimensionais sobre as páginas do livro, enriquecido com RA. Além da visualização o ambiente permite também uma navegação imersiva por meio de dispositivos especiais. Tais características o tornaram uma das aplicações mais conhecidas no cenário educacional. Vários artigos a citam como fonte buscadora para o desenvolvimento de outras aplicações. (BILLINGHURST; KATO; POUPYREV, 2001).

32 31 Figura 10 MagicBook Fonte: Projects in VR The MagicBook 3 b) Vienna University of Technology, Áustria, com o desenvolvimento de uma ferramenta de RA no ensino de Geometria Espacial, denominada Construct 3D, uma aplicação que se destina ao ensino de geometria que pode ser aplicada ao ensino médio e ensino superior. A ferramenta ilustrada na figura 11 permite a construção de objetos geométricos tridimensionais, possibilitando também a colaboração entre os participantes de determinada aplicação (KAUFMANN; STEINBÜEGL; DÜNSER; GLÜCK, 2005). Figura 11 Construct 3D Fonte: Educating Spatial Intelligence in Augmented Reality 4 c) SACRA - Sistema de Autoria Colaborativa com Realidade Aumentada. Ele propõe aos participantes, a possibilidade de interação com aplicações por meio de colaboração face a face ou remota. O desenvolvimento do SACRA 3 Disponível em: < Acesso em: 16 fev Disponível em: < Acesso em: 16 fev. 2013

33 32 baseia-se na interação com os objetos virtuais proporcionadas pelos comportamentos dos marcadores, que estão associados aos possíveis estados que o sistema de rastreamento permite identificar. Além de marcadores com essa característica, existem os que são chamados de marcadores de referência, mostrados na figura 12, pois não têm uma ação definida. (KIRNER; SANTIN, 2010). Figura 12 SACRA Fonte: Funcionamento e Utilização do SACRA 5 d) FLARAS - Flash Augmented Reality Authoring System, é uma ferramenta (figura 13) de autoria visual de aplicações interativas de Realidade Aumentada, elaborada a partir das ferramentas FLARToolKit e SACRA. As aplicações podem ser executadas do navegador da internet em modo online ou local. Não há a necessidade de conhecimentos da área de computação com modelagem 3D e de programação de computadores, para que as pessoas possam desenvolver aplicações com o uso de RA. (KIRNER; SOUZA; MOREIRA, 2012). 5 Disponível em: < Acesso em: 16 fev. 2013

34 33 Figura 13 FLARAS Fonte: FLARAS 6 e) SICARA - Sistema Complexo Aprendente: Um Ambiente de Realidade Aumentada para Educação. O projeto SICARA desenvolvido na Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP), sob a coordenação do Prof. Dr. Cláudio Kirner, tem como objetivo a construção de ferramentas de aprendizagem com RA e enfatiza a integração do ambiente computacional com o tradicional. Baseia-se na interação com os objetos tangíveis proporcionada pela RA para desenvolver os aplicativos integrantes do sistema. O projeto SICARA previa o desenvolvimento de aplicações de baixo custo que pudessem ser utilizadas em diferentes ambientes educacionais. Para tanto a RA não imersiva foi elencada como a mais indicada. Foram desenvolvidas três aplicações: LIRA; um sistema de aprendizado em matemática chamado ARITMÉTICA ilustrado na figura 14; e um jogo chamado "a Torre de Hanói" (KIRNER; SANTIN, 2011). Figura 14 SICARA Fonte: Claudio Kirner - Aritmética 7 6 Disponível em: < Acesso em: 16 fev Disponível em: < Acesso em: 16 fev. 2013

35 34 f) LIRA - Livro Interativo com Realidade Aumentada, proposto para facilitar e motivar a leitura e compreensão dos conteúdos propostos, o LIRA, ilustrado na figura 15 que foi inspirado no MagicBook traz uma vasta biblioteca de objetos virtuais, para permitir que o usuário receba um maior número de informações com o marcador impresso nas páginas do livro. (KIRNER; SANTIN, 2011). Figura 15 LIRA Fonte: Claudio Kirner - SICARA 8 g) Estudo de máquinas elétricas auxiliado por técnicas de realidade virtual. A Realidade Virtual (RV) tem sido utilizada de diversas maneiras como ferramenta de suporte ao processo cognitivo de aprendizagem. Foi desenvolvido, como mostra a figura 16, um ambiente educacional de RV à distância para o ensino de motores elétricos. Conta com ricas imagens apresentando várias peças dos motores para a investigação dos alunos e professores, mas difere do viés deste estudo por se tratar de ambientes com RV e não com RA. 2008). (CARDOSO; LAMOUNIER JR.; BERNARDINO JR., 8 Disponível em: < Acesso em: 16 fev. 2013

36 35 Figura 16 Motor elétrico com RV Fonte: Estudo de máquinas elétricas auxiliado por técnicas de realidade virtual 9 h) Realidade Aumentada para Auxiliar o Aprendizado de Motor Elétrico. Com a RA é possível integrar teoria e prática. Para ilustrar a teoria envolvida no ensino de motores elétricos, torna-se essencial a prática didática em laboratório. Na proposta de desenvolver um ambiente virtual de aprendizagem foi utilizado o SACRA e marcadores de controle e inspeção, representado na figura 17. A RA possibilitou a demonstração de componentes individuais e o motor em movimento (COSTA JR., R. A. et. al., 2010). Figura 17 Motor elétrico com RA Fonte: VII Workshop de Realidade Virtual e Aumentada 10 9 Disponível em: < Acesso em: 01 mai Disponível em: < Acesso em: 01 mai. 2013

37 36 i) GeoAR - livro interativo para ensino de Geometria com uso de Realidade Aumentada proposto pela Prof.ª Fernanda Maria Villela Reis da Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI. É um livro interativo (figura 18) com RA que serve como material auxiliar para o ensino e aprendizagem de tópicos de geometria do ensino fundamental. São enfocadas as figuras geométricas: retângulo, quadrado, triângulo, trapézio, pentágono e círculo. Existe uma aplicação que traz exercícios sobre as figuras disponibilizadas no livro, para que o aluno possa ser avaliado (REIS, 2010). Figura 18 GeoAR Fonte: Fernanda Maria - GeoAR 11 O trabalho proposto nesta tese focaliza o ensino no sentido de potencializar e melhorar a percepção dos objetos que são visualizados e manipulados de maneira tridimensional, na disciplina de desenho técnico. Os trabalhos analisados focalizam um determinado conteúdo programático tendo a RA como uma tecnologia para auxiliar o entendimento do estudo. Convergimos no sentido de que os trabalhos se utilizam da RA como uma ferramenta que irá mostrar objetos modelados para representar um determinado conteúdo e no sentido de utilizá-la no apoio ao ensino, ou seja, um meio para melhorar os processos de aprendizagem. Divergimos pelo fato de os trabalhos não estudarem as peças no sentido de melhorar a percepção do objeto em 3D e sim, 11 Disponível em: < Acesso em: 16 fev. 2013

38 37 para manipular ou utilizar os objetos para atender a atividade fim do estudo proposto. A área de RA vem crescendo e conta com uma quantidade de aplicações significativas, em diferentes campos. No entanto, a maioria dos trabalhos publicados enfoca aspectos de implantação e do uso da tecnologia. O número de trabalhos que trata da avaliação da qualidade dos protótipos e produtos desenvolvidos ainda é pequeno (DUNSER; GRASSET; BILLINGHURST, 2008). Curso gráfico para a Engenharia é tipicamente um requisito para os estudantes de Engenharia de todo o mundo. Além de entender e descrever representação gráfica de objetos de Engenharia, o objetivo desses cursos é o de proporcionar aos alunos uma compreensão da relação entre os objetos tridimensionais (3D) e suas projeções. No entanto, na sala de aula, onde o tempo é limitado, é muito difícil explicar geometria 3D utilizando apenas desenhos em papel ou no quadro-negro. A RA ajuda os estudantes a entenderem melhor a relação entre objetos 3D e suas projeções (CHEN, 2011). A utilização de RA com fins educativos tem sido avaliada de forma intensiva nos últimos anos e os resultados dessas avaliações mostram ganhos, em termos de aprendizagem, superiores a outras formas de interação visando à educação mediada por computador (CARDOSO; LAMOUNIER JR., 2009): [...] Os estudantes trabalhando diretamente no espaço 3D podem compreender problemas e relações espaciais melhor e mais rápido que nos métodos tradicionais (LIMA; HAGUENAUER; CUNHA, p. 91, 2006). Os sistemas criados em RA não foram e não serão criados para substituir o ensino tradicional ou o baseado em outras tecnologias, e sim para se somarem a essas estratégias e metodologias utilizadas. O ensino de Engenharia no nível superior, apesar de continuar fundamentalmente com a estratégia professor-aluno, precisa e requer que as tecnologias sejam utilizadas como ferramentas em certas ocasiões. Teóricos como (KIRNER, 2006; PINHO, 2000; SILVEIRA, 2006; MEIGUINS, 1999, HAMILTON,