DADOS DO PROJETO TÍTULO DO PROJETO Desenvolvimento de ferramentas didáticas utilizando realidade virtual CECS Professor Adjunto VINCULAÇÃO CONFORME SUBITEM 1.2 COORDENAÇÃO Dados do (a) Coordenador (a) do Projeto Nome completo: Rafael Celeghini Santiago CPF: 346.826.088-19 e RG: 32.241.552-4 Email: Rafael.santiago@ufabc.edu.br SIAPE: 2281705 Área de Formação/Atuação: Engenharia mecânica / Aeroespacial EQUIPE COLABORADORA Nº Nome completo Titulação Função no projeto 01 Rafael Celeghini Santiago Dr. Coordenação 4 02 Rodrigo Luengo Aluno interessado Desenvolvimento de material didático 03 Gian Basso Aluno interessado Desenvolvimento de material didático 04 Hugo Lapa Aluno interessado Desenvolvimento de material didático Carga horária semanal no projeto 12 12 12
INTRODUÇÃO (JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO PROJETO) O desenvolvimento de dispositivos portáteis (celulares e tablets) e computação gráfica permitiram a disseminação de ferramentas de Realidade Virtual (RV). A RV é uma tecnologia avançada entre o usuário e sistema operacional em tempo real, buscando recriar ao máximo a sensação de outro ambiente, incluindo possibilidade de interação com esta outro ambiente. Além disso, a RV para criar elementos virtuais através de computação gráfica que complementam o mundo real, também conhecido como Realidade Aumentada. A Fig. 1 exemplificada exemplifica aplicações de Realidade Virtual. (a) (b) Figura1: Exemplo de (a) Realidade Virtual, criando um ambiente de montanha russa; e (b) utilização para visualização topográfica, onde a topografia é criada em um ambiente virtual (também conhecida como Realidade Aumentada). É evidente que a RV cria ambiente promissor para desenvolvimento de ferramentas didáticas buscando aprimorar a compreensão dos alunos. Entende-se por ferramenta didática qualquer conteúdo de aula que possa ser utilizado para o ensino, como uma experiência, um trecho de aula expositiva, uma atividade (classe/casa) ou avaliação. Por exemplo, a visualização de sistema mecânico complexo, como um motor de combustão interna, é um processo oneroso de ser feito em sistemas tradicionais de ensino ( lousa e giz ) e que seria extremamente promissora ao utilizar RV. Deve-se frisar que atualmente dispositivos portáteis e computadores comuns são capazes processarem RV. A empresa Google disponibilizou gratuitamente um óculos feito em papelcartão para visualização de RV chamado Google Cardborad, Fig. 2. O programa comercial Autodesk A360 possibilita a visualização de peças e ambientes utilizando óculos de RV. Além disso, a Autodesk também possui módulos do Programa Autodesk Inventor para criação de realidade aumentada para visualização de desenhos CAD.
Figura2: Google CardBorad para visualização de RV. Em especial para o ensino de disciplinas de análise estrutural em engenharia (como as disciplinas Mecânica dos Sólidos I e II e Teoria da Elasticidade) é notável a dificuldade do aluno em compreender estruturas tridimensionais complexas, como por exemplo, Treliças Espaciais e Estado de Tensão Triaxial. Dificuldades de aprendizado semelhantes também são vivenciadas no ensino de Mecânica dos Fluidos e Ciências Térmicas. Atualmente ferramentas de RV não são utilizadas para o ensino em Engenharia Aeroespacial e a UFABC já possui convênio para utilização gratuita de programas da empresa Autodesk. O docente Rafael Celeghini Santiago está escalado para lecionar as disciplinas Teoria da Elasticidade e Mecânica dos Sólidos II em 2017-1 e 2017-2, respectivamente, já tendo lecionado anteriormente em 2016 na UFABC, assim como em outras instituições de ensino que trabalhou no passado. O docente Rafael Celeghini Santiago, quando cursava o mestrado junto À EPUSP, desenvolveu uma bancada didática para compreensão do funcionamento de um dispositivo automotivo, a partir de desenhos técnicos utilizando Autodesk Inventor. Está experiência é utilizada até hoje na EPUSP, na disciplina de Introdução à Engenharia. OBJETIVOS O objetivo deste projeto é criar ferramentas didáticas utilizando ferramentas de Realidade Virtual disponíveis nos programas Autodesk A360 e Autodesk Inventor. Inicialmente estas ferramentas seriam utilizadas para ensino de disciplinas de análise estrutural em Engenharia Aeroespacial e BC&T, e posteriormente expandida para outras disciplinas. METODOLOGIA A metodologia adotada para desenvolvimento deste projeto consiste nas seguintes etapas: 1. Aprendizado dos programas Realidade Virtual: Nesta etapa, o monitor irá aprender o funcionamento dos programas disponíveis para utilização de RV, além de selecionar
dispositivos necessários para a execução destas (Computadores, tablets e óculos). A escolha deste priorizará programas abertos ou disponibilizados na UFABC, assim como acessórios de baixo custo para distribuição/aquisição por parte da instituição e/ou alunos. 2. Seleção de tópicos a serem utilizados: Nesta etapa serão selecionados tópicos das disciplinas de Mecânica dos Sólidos e Teoria da Elasticidade onde a utilização de RV é promissora. Estima-se o desenvolvimento de 3 a 5 tópicos para utilização nas aulas das disciplinas mencionadas. 3. Desenvolvimento de ferramentas didáticas utilizando RV: Nesta etapa, o tópico selecionado na etapa 2 será desenvolvido utilizando RV. Também serão desenvolvidos apostilas, vídeos, tutoriais e estudos guiados para a orientação dos alunos. 4. Utilização experimental da ferramenta didática: uma vez desenvolvida a ferramenta didática, esta será colocada em prática durante as aulas de Mecânica dos Sólidos II e Teoria da elasticidade. Posteriormente, será solicitado aos alunos que respondam um formulário de avaliação sobre a utilização da ferramenta. 5. Melhoria da ferramenta didática: Após a utilização experimental, a ferramenta didática será revida, assim como as apostilas e tutoriais complementares. Serão desenvolvidos apostilas, vídeos, tutoriais e estudos guiados para a orientação dos professores na utilização da ferramenta didática desenvolvida. 6. Disponibilização da ferramenta para a comunidade docente da UFABC: Após a finalização da ferramenta didática, está será disponibilizada para os demais docentes, da UFABC através de workshops. O desenvolvimento desta também será devidamente documentado, buscando o desenvolvimento de novas ferramentas didáticas similares a esta. PÚBLICO-ALVO Alunos de graduação do BC&T e Engenharias, que cursam matérias de Teoria de Estruturas, como Mecânica dos Sólidos I e II, Teoria da Elasticidade, Elementos Finitos e Técnicas de Análise Estrutural. Considerando 4 turmas (aprox.. 40 alunos) de Mecânica dos Sólidos I por semestre (matéria obrigatória) e que pelo menos uma das demais materiais sejam oferecidas por quadrimestre (por serem optativas), estima-se que cerca de 200 alunos (5 turmas x 40 alunos) sejam auxiliados pela ferramenta didática utilizado RV na UFABC por semestre. Deve-se frisar que a utilização desta ferramenta no ensino das matérias acima citadas é uma aplicação inicial, podendo ser facilmente ampliado para outras disciplinas após o término deste projeto. NÚMERO MÍNIMO E MÁXIMO DE BOLSISTAS DE GRADUAÇÃO SOLICITADOS
(especificar plano de atividades para cada um deles) Solicita-se que o número de bolsistas seja de 1 (mínimo) e 3 (máximo). A quantidade de bolsistas disponibilizados irá impactar diretamente na quantidade de tópicos bordados para utilização de RV. Estima-se que cada bolsista seja capaz de devolver cerca de 3 a 5 tópicos, considerando também o desenvolvimento de material de apoio necessário (vídeos, apostila de classe e guia de apoio para o professor). Todos os casos descritos acima seguirão a Metodologia descrita anteriormente em seu plano de atividades, sendo de responsabilidade de cada monitor: Aprender o funcionamento do programa de VR; Estudar os tópicos em questão para desenvolvimento da ferramenta didática; Desenvolver a ferramenta didática em VR, assim como material de apoio ao aluno e professor. Auxiliar o coordenador na utilização experimental da ferramenta, assim como na execução do workshop para divulgação dentro da UFABC. CRONOGRAMA DE TRABALHO (vigência compreendendo de 1 a 10 meses) As Etapas de 1 a 6 estão descritas em Metodologia. O cronograma de trabalho está apresentado abaixo: Etapa 1 2 3 4 5 6 Mês 1 Mês 2 Mês 3 Mês 4 Mês 5 Mês 6 Mês 7 Mês 8 Mês 9 Mês 10 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Os resultados serão avaliados das seguintes formas: Formulário de avaliação preenchido pelos alunos após a utilização experimental da ferramenta didática;
Avaliação do decente que irá utiliza a ferramenta; Auto avaliação do coordenador; Comparação de conceitos atribuídos a turmas nas quais a ferramenta didática foi utilizada, em relação a turmas similares nas quais esta não foi utilizada. São Bernardo do Campo, 16 de Janeiro de 2017 6