desenvolvimento de um software prova de conceito para a

VINÍCIUS CAMARGOS CÂNDIDO
DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PROVA DE
CONCEITO PARA A PRODUÇÃO DE OBJETOS DE
APRENDIZAGEM PARA DISPOSITIVOS MÓVEIS
LAVRAS - MG
2013
VINÍCIUS CAMARGOS CÂNDIDO
DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PROVA DE CONCEITO
PARA A PRODUÇÃO DE OBJETOS DE APRENDIZAGEM PARA
DISPOSITIVOS MÓVEIS
Monografia de conclusão de curso apresentada ao Colegiado de Ciência da
Computação para obtenção do título de
bacharel em Ciência da Computação.
Orientador
Prof. Raphael Winckler de Bettio
LAVRAS - MG
2013
AGRADECIMENTOS
Agradeço sobretudo à minha família, por ter estado sempre presente
e sempre ter me apoiado, e à minha namorada, Isadora, pois sem ela
não teria chegado ao fim desta etapa em minha vida.
3
i
SUMÁRIO
1
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
2
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.3
4
5
5.1
5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
5.3.5
5.3.6
5.3.7
5.4
5.4.1
5.4.2
5.4.3
5.5
5.5.1
5.5.2
5.5.3
5.5.4
6
6.1
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Objetivo Geral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Objetivos Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Trabalhos Relacionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Referencial Teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tecnologia Aplicada à Educação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Objetos de Aprendizagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Realidade Aumentada e Objetos Tridimensionais . . . . . . . . . . . . . . . .
Tablets, Smartphones e o Sistema Operacional Android . . . . . . . . .
A evolução dos tablets e dispositivos móveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A criação do Sistema Operacional Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A utilização do Sistema Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Metodologia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Proposta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ferramental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Desenvolvimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A aplicação desktop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Protótipo de interface da aplicação desktop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Os arquivos utilizados pela aplicação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O arquivo XML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O arquivo do marcador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O arquivo OBJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O arquivo de mídia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O protótipo desenvolvido da aplicação desktop . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O repositório. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Informações e Como usar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Colaboração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Objetos de Aprendizagem (Busca e downloads) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A aplicação Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela inicial: Realidade aumentada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exibição de Imagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exibição de Vídeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exibição do novo Modelo Tridimensional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Trabalhos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2
2
2
3
3
6
6
7
10
13
13
13
15
16
17
18
18
22
23
25
25
26
26
27
27
33
34
34
35
36
39
40
41
41
43
44
ii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Figura 7
Figura 8
Figura 9
Figura 10
Figura 11
Figura 12
Figura 13
Figura 14
Figura 15
Figura 16
Figura 17
Figura 18
Figura 19
Figura 20
Figura 21
Figura 22
Figura 23
Figura 24
Figura 25
Figura 26
Figura 27
Figura 28
Figura 29
Figura 30
Figura 31
Figura 32
Animação sobre Ciclo da Água disponível no site da EPA-US. . . . .
Jogo da velha num ambiente remoto (KIRNER; ZORZAL, 2005). . . . .
Aplicação descrita por Zorzal, Buccioli e Kirner (2005). . . . . . . . . . . .
Uso de Realidade Aumentada.(DDA, 2012). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sequência de passos da proposta do trabalho. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Visão geral do problema tratado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exemplo da API de Realidade Aumentada(DOMHAN; TIT07INA;
HOCHSCHULE, 2010). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A proposta da aplicação desktop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Casos de uso da aplicação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela inicial da aplicação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela de geração de novo Objeto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exemplo do arquivo XML utilizado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exemplo de marcador utilizado pela aplicação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diagrama de classes simplificado da aplicação Desktop. . . . . . . . . . . .
Tela inicial da aplicação desktop desenvolvida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela da funcionalidade de cadastro de recurso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela do cadastro de recurso na aplicação.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela de cadastro com o recurso “apolloVideo” cadastrado. . . . . . . . . .
Tela de cadastro de novo Objeto de Aprendizagem.. . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela de cadastro de cada recurso ao novo Objeto de
Aprendizagem.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tela da funcionalidade de exportar Objeto de Aprendizagem.. . . . . .
A proposta do repositório.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Proposta da Seção informativa do portal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Proposta da forma de acesso dos professores aos Objetos de
Aprendizagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Interação entre professor e aluno e a aplicação Android. . . . . . . . . . . .
Forma em que é dado o fluxo das telas da aplicação. . . . . . . . . . . . . . . .
Diagrama das principais classes da aplicação.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Visão da tela inicial com a projeção do modelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Visão da tela que exibe a imagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Visão da tela que exibe vídeo.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Visão da tela que exibe o modelo tridimensional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exemplo de textura utilizando a técnica UV Mapping. . . . . . . . . . . . . .
10
11
12
12
17
19
21
22
23
24
24
25
26
28
29
30
30
31
31
32
32
33
35
36
37
37
38
39
40
41
41
42
iii
RESUMO
Este trabalho descreve a criação de um protótipo de uma aplicação Android para disponibilização e apresentação de Objetos de Aprendizagem para dispositivos móveis (tablets e smartphones). O objetivo é visualizar objetos de aprendizagem utilizando recursos de Realidade Aumentada e mídias digitais para fazer
com que o conteúdo educacional seja apresentado ao aluno de forma interativa e
atraente.
Palavras-chave: Sistema Operacional Android; Tecnologia Aplicada à Educação;
Realidade Aumentada.
iv
ABSTRACT
This paper describes the creation of the prototype of an Android application that displays and presents Learning Objects on mobile devices (tablets and
smartphones). The goal is to visualize learning objects using Augmented Reality
resources and digital medias to make educational content presentable to a student
in an attractive and interactive way.
Keywords: Android OS; Education Applied Technology; Augmented Reality.
1
1 Introdução
Tecnologias aplicadas à educação tem o intuito de criar novos modelos que
possam auxiliar no ensino e informatizar os processos de ensino atuais, utilizando
de diversos recursos e métodos para fazê-lo, incluindo a inserção de diversos pac
drões. A inclusão de tecnologias como, por exemplo, o uso de Lego Mindstorms
que pode ser utilizado para auxiliar o ensino de robótica(SANTOS; MENEZES, 2005),
ou a utilização de objetos de aprendizagem, tem o objetivo de tornar a aula mais
interessante para o aluno, fazendo com que sejam inseridas tecnologias que são
familiares a ele, tornando a aula mais interessante e atraente.
Este trabalho visa modelar e implementar um Software do tipo Prova de
Conceito que permita exibir Objetos de Aprendizagem. Estes Objetos serão compostos modelos de Realidade Aumentada e também mídias digitais que tem por
objetivo auxiliar o ensino básico e médio.
Realidade Aumentada foi proposta como sendo uma forma de enriquecimento do ambiente real com objetos virtuais. Realidade Aumentada vem sendo
muito difundida e está presente constantemente no nosso cotidiano.
O sistema operacional Android foi desenvolvido com foco em dispositivos móveis, não se limitando a tecnologias específicas. Tablets e Smartphones
c se tornaram ferramentas comuns1 , às quais grande parte das pessoas
Android
tem familiaridade e conhecimento.
A ferramenta visa unir todos estes conceitos, partindo da exibição de um
modelo tridimensional por meio da Realidade Aumentada, com uma forma simples de interação com o usuário por meio de toque, terá este objeto tridimensional
1 Venda de Tablets no Brasil cresceram 164% no primeiro trimestre de 2013, comparando com o mesmo período de 2012, chegando a 1,3 milhão de unidades.
Fonte:
<http://blogs.ne10.uol.com.br/mundobit/2013/06/13/crescimento-dos-tablets-no-brasil-foi-de164-venda-de-pcs-segue-caindo/>
2
substituído por uma forma de mídia mais apropriada para o ensino da disciplina
ou tópico em questão. O conteúdo tanto do objeto tridimensional quanto da mídia
serão selecionados pelo próprio educador.
1.1 Motivação
O interesse em desenvolver esse trabalho vem da contribuição que ele
pode trazer à educação como um todo, tendo em vista a possibilidade de aplicar
o conceito ao modelo educacional atual. Como Tablets tornaram-se ferramentas
comuns2 , e sua utilização é simples e intuitiva, a agregação de novas funcionalidades como a Realidade Aumentada e Objetos de Aprendizagem faz com que
seja possível a inserção dessa ferramenta em um ambiente de sala de aula, visando
apresentar o conteúdo de uma forma mais lúdica que a utilizada atualmente.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem por objetivo a modelagem e implementação de um proc que fará uma ligação entre Realidade Aumentada
tótipo da aplicação Android
e a exibição de Objetos de Aprendizagem. Esta ferramenta será idealizada com
o intuito de apresentar Objetos de Aprendizagem de uma forma em que possa ser
utilizado em sala de aula.
2 Havendo inclusive indicações da distribuição de tablets para alunos de escolas públicas
pelo Ministério da Educação. Disponível em: <http://www2.planalto.gov.br/imprensa/noticias-degoverno/ministerio-da-educacao-vai-distribuir-tablets-para-alunos-de-escolas-publicas-em-2012>
3
1.2.2 Objetivos Específicos
Os objetivos desse trabalho são dados em etapas, tendo em vista que há
a necessidade de se adquirir um certo conhecimento e fazer um estudo detalhado
com relação aos tópicos antes de que se obtenha um resultado.
• A princípio serão estudados Objetos de Aprendizagem, como funcionam e,
principalmente, os padrões pré-definidos para uso desses objetos;
• Estudar Realidade Aumentada e suas diversas formas de uso, incluindo em
aplicações voltadas para a educação;
• Modelar a ferramenta a ser desenvolvida, o que envolverá a forma na qual
será feita a leitura dos arquivos, a inclusão de leitura de outras formas de
mídia e forma de interação com o usuário;
• Levantamento Bibliográfico e Tecnológico a respeito de ferramental para
construção do software proposto;
• Implementar um software prova de conceito e verificar quais as possíveis
limitações ao seu uso.
2 Trabalhos Relacionados
Foram encontrados na literatura diversos trabalhos que fazem a utilização
de Objetos de Aprendizagem e Realidade Aumentada, em sua maioria visando a
interação do usuário com o próprio modelo tridimensional da projeção.
Specht, Ternier e Greller (2011) descreve um jogo que se utiliza de Realidade Aumentada chamado Locatory. O jogo faz uso de dispositivos móveis
criando um jogo da memória em um local específico, onde os jogadores tem que
encontrar cartas andando pelo ambiente real estabelecido para o jogo.
4
Uma aplicação que utiliza de Realidade Aumentada para o ensino é o
Construct3D(KAUFMANN; SCHMALSTIEG; WAGNER, 2000), que utiliza do conceito
previamente definido por Szalavári et al. (1998) no Studierstube para o ensino de
Matemática e Geometria. O Studierstube é uma interface 3D colaborativa que
permite a criação de objetos tridimensionais imersos no ambiente real.
??) propõe uma ferramenta para auxílio no ensino de engenharia que faz
uma interação entre Web3D e Realidade Aumentada. Os alunos tem, a partir da
visão disponibilizada pelo Web3D, a possibilidade de projetar uma visão mais
detalhada do objeto sobre, por exemplo, uma mesa ou outra superfície.
Zorzal et al. (2006) desenvolve jogos que fazem uso da Realidade Aumentada para estimular o aprendizado. Um desses jogos propõe um quebra-cabeças,
onde se organiza e combina cubos em que cada face é um marcador e a projeção varia de acordo com a posição e face de cada cubo que está sendo mostrada,
sendo que a projeção só é mostrada em sua forma completa quando é feita a combinação correta dos cubos e suas posições. Outro jogo proposto foi um jogo de
palavras, onde se utiliza marcadores com letras do alfabeto, e quando uma palavra
pré-cadastrada é formada, é projetado um modelo virtual associado àquela palavra.
Thomas et al. (2000) propõe uma extensão do jogo Quake utilizando realidade aumentada e um capacete com um display. O objetivo de Thomas et al.
(2000) era de que se pudesse jogar o jogo em um ambiente físico real, o jogo
se orientasse pela posição do jogador, informações relevantes fossem passadas ao
jogador por meio do display do capacete e que o jogador estivesse livre para se
mover como quisesse de acordo com o ambiente em que se encontra.
5
Um exemplo de repositório de Objetos de Aprendizagem é o Banco Internacional de Objetos Educacionais3 , que é um serviço online para coleta, preservação e disponibilização de objetos educacionais e material de pesquisa.
Em sua maioria, os trabalhos citados acima são focados em utilizar a Realidade Aumentada como o principal recurso de disponibilização de conteúdo. A
particularidade deste trabalho se deve ao fato que seu foco é que os Objetos de
Aprendizagem consigam prover interação de mídias digitais e que sejam exibidos em dispositivos móveis, utilizando da Realidade Aumentada como um recurso
para atrair atenção e interesse dos alunos.
3 Disponível
em: <http://objetoseducacionais2.mec.gov.br>
6
3 Referencial Teórico
3.1 Tecnologia Aplicada à Educação
“A tecnologia computacional tem mudado a prática de quase todas as atividades, das científicas às de negócio, até as empresariais. E os conteúdos e práticas
educacionais também seguem essa tendência. Podemos dizer que a criação de sistemas computacionais com fins educacionais tem acompanhado a própria história
e evolução dos computadores. A abordagem que usa o computador como meio
para transmitir a informação ao aluno mantém a prática pedagógica vigente. Na
verdade, a máquina está sendo usada para informatizar os processos de ensino
existentes.”(VALENTE et al., 1999).
Além dessa forma de utilização da tecnologia em função da educação,
pode-se ir além, e não somente informatizar a forma de ensino, mas utilizar-se
de formas mais inovadoras, explorando mais os recursos tecnológicos e disponibizando o conteúdo de forma mais interessante e atraente para o aluno.
Diversas formas inovadoras de se ensinar e transmitir conteúdo já são utilizadas por professores e educadores ao redor do mundo, como por exemplo:
c 4 (SAN• Utilização de conceitos de Robótica utilizando Lego MindStorms
TOS; MENEZES,
2005) como forma de motivação e para despertar interesse
dos alunos no ensino de Física, fazendo com que eles vejam o lado prático
do que estão estudando.
• Disponibilização de vídeo-aulas em sites como o khanacademy.org com o
intuito de que os interessados em aprender um determinado assunto tenham
como estudar sem tutoria ou professor, possam assistir à mesma aula, ou até
mesmo trechos de aulas, mais de uma vez, de acordo com a necessidade,
4 Mais
informações em: http://mindstorms.lego.com/en-us/Default.aspx
7
além de fornecer testes e formas de auto-avaliação, sem que o aluno precise
recorrer a qualquer auxílio de tutor ou professor.
• A utilização de jogos educacionais, como por exemplo, para o ensino de
programação (RAPKIEWICZ1 et al., 2006), onde o jogo auxilia no ensino de
comandos básicos de programação e contribui para o raciocínio lógico do
aluno.
• Utilização de Objetos de Aprendizagem, como por exemplo animações ou
vídeos, para disponibilizar de forma mais eficiente, ou até mesmo mais atraente, o conteúdo a ser ministrado. O conceito de Objetos de Aprendizagem
será introduzido na seção seguinte.
3.2 Objetos de Aprendizagem
Segundo Weller, Pegler e Mason (2003), objeto de aprendizagem é qualquer forma de informação, digital e auto-suficiente, que pode ser reutilizado em
diferentes contextos. Ainda segundo Weller, Pegler e Mason (2003), por ser reutilizável e flexível, um objeto de aprendizagem é também uma forma vantajosa de
representação de informação.
O ideal para Objetos de Aprendizagem é que eles sejam estruturados e
disponibilizados de uma forma que exponha com clareza o que quer se obter desse
objeto a nível de conteúdo, e que este conteúdo ou mesmo o objeto em si seja
reutilizável por outras pessoas ou até em outros contextos.
Como observa Gomes et al. (2005), existe uma grande dificuldade em
definir um consenso para o conceito de Objeto de Aprendizagem. Diversos autores
utilizam diferentes notações e conceitos, de acordo com a forma de utilização. A
definição mais abrangente foi descrita por Hodgins, Duval et al. (2002) da IEEE,
8
onde fica definido que objeto de aprendizagem é uma entidade, digital ou não, que
pode ser utilizada para ensino, aprendizado ou treinamento.
Longmire (2000) define diversas características às quais os objetos de
aprendizagem devem atender para que sejam úteis e eficientes, tanto para usos
imediatos quanto para utilizações futuras. As principais características citadas por
Longmire (2000) são:
• Flexibilidade: Se um material é desenvolvido para ser utilizado em múltiplos
contextos, ele pode ser reutilizado muito mais facilmente do que um material
que tem que ser reescrito para cada novo contexto. A reutilização é uma das
maiores vantagens de um objeto de aprendizagem.
• Facilidade de atualização, pesquisa, e gerência de conteúdo: Quando bem
definidos onde estão os arquivos, onde se encontram os objetos de aprendizagem, sua utilização e dados para pesquisa fica muito mais simples o
processo de atualização e gerência do conteúdo.
• Customização: Um objeto genérico é facilmente adaptável para um caso
específico.
• Interoperabilidade: Com o padrão na representação fica mais fácil definir
novas especificações de acordo com os novos requisitos para o uso.
• Facilitação da aprendizagem baseada em capacidades: A aprendizagem é
facilitada em diversos aspectos, seja habilidade, conhecimento ou qualquer
outra forma de utilização do objeto.
• Aumento do valor do conteúdo: A cada reutilização, tem um aumento do
valor do conteúdo, visto que houve economia quando não foi necessária a
criação de um novo objeto.
9
Além dessas características, Longmire (2000) diz que o conteúdo ideal de
um objeto de aprendizagem reutilizável é modular, transportável, não-sequencial,
útil a várias pessoas, coerente e não embarcados em um sistema específico.
Além de definições, há também um modelo de referência para Objetos de
Aprendizagem, o SCORM (Sharable Content Object Reference Model), que define um conjunto de padrões técnicos para produtos de aprendizado virtual. É uma
forma de direcionar os programadores a nível de código para que seja compatível
com outros softwares voltados para a educação. A níveis mais específicos, o padrão SCORM estabelece regras de como os Sistemas de Gerência e Repositórios
de Objetos de Aprendizagem devem se comunicar. Outro fator importante é que
o SCORM não entra em níveis pedagógicos, ditando somente regras específicas
para a criação dos objetos.
No site da Agência de Proteção ao Meio-Ambiente dos Estados Unidos
(EPA-US) 5 podem ser encontrados diversas animações e mídias que caracterizam
Objetos de Aprendizagem, explicando, por exemplo, como funciona o processo de
filtração de água suja de pântanos ou rios, ou como na figura 1, onde é utilizada
uma animação interativa e de uso intuitivo para explicar o ciclo da água.
Na figura 1, nota-se que as etapas do ciclo da água são bem definidas, e
que a forma de interação com o usuário é dada de forma simples, selecionando-se a
etapa a ser visualizada, ou simplesmente clicando-se em “Auto”, e todas as etapas
serão explicadas. Ao selecionar-se uma etapa, é inicializado também o audio,
explicando como funciona a etapa que foi selecionada, e a animação demonstra as
mudanças que ocorrem.
Uma outra forma de utilização de Objetos de Aprendizagem, em conjunto
com Realidade Aumentada, foi proposta por Pastorino, Haguenauer e Filho (2008)
5 Imagem
retirada de: http://water.epa.gov/learn/kids/index.cfm
10
Figura 1: Animação sobre Ciclo da Água disponível no site da EPA-US.
utilizada para auxiliar no ensino de Física, onde eram utilizadas raquetes de tênisde-mesa reais num ambiente onde essas raquetes interagiam com uma bolinha
virtual com o intuito de fazer simulações em que se alterarasse certos fatores como,
por exemplo, a gravidade. O conceito de Realidade Aumentada será introduzido
na seção a seguir.
3.3 Realidade Aumentada e Objetos Tridimensionais
Tori, Kirner e Siscoutto (2006) define Realidade Aumentada como sendo
“o enriquecimento do ambiente real com objetos virtuais, usando algum dispositivo tecnológico, funcionado em tempo real”. Essa interação do real com o virtual
tem como objetivo suplementar o mundo real dando a ilusão de que o objeto virtual
faz parte do ambiente real, parecendo coexistir no mesmo espaço e apresentando
as seguintes características:
• Combina objetos reais e virtuais no ambiente real;
11
• Executa interativamente em tempo real;
• Alinha objetos reais e virtuais entre si;
• Aplica-se a todos os sentidos, incluindo audição, tato, força e cheiro. (AZUMA
et al.,
2001)
A realidade aumentada pode ser utilizada de diversas formas, como por
exemplo, Kirner e Zorzal (2005) propõe uma forma de uso de Realidade Aumentada como solução para a interação em ambientes colaborativos remotos. Kirner e
Zorzal (2005) descreve um ambiente formado por uma conferência online dada por
meio de chat, como por exemplo o Skype, onde, como no esquema representado
anteriormente, há figuras associadas aos símbolos presentes nos marcadores, e os
participantes dessa conferência conseguem jogar Jogo da Velha, estando em ambientes diferentes. Como mostra a figura 2, cada jogador possui marcadores com
um símbolo, um jogador com esferas vermelhas, e o outro com cones amarelos.
O jogo é feito com a contribuição de ambos os jogadores num ambiente virtual e
remoto.
Figura 2: Jogo da velha num ambiente remoto (KIRNER; ZORZAL, 2005).
Outro exemplo é o uso de Realidade Aumentada no aprendizado musical.
Zorzal, Buccioli e Kirner (2005) desenvolveu duas aplicações: Na primeira, como
pode ser visto na figura 3, quando o usuário posicionar a mão cobrindo um dos 5
marcadores presentes, o som correspondente àquele marcador será executado. Na
segunda, a aplicação faz a leitura das notas musicais em notação musical, contendo
as 5 linhas e permitindo a leitura de diferentes notas musicais de acordo com a
12
mudança no seu posicionamento nessas 5 linhas, além de ser possível também a
alteração do tempo de duração da nota que está sendo lida.
Figura 3: Aplicação descrita por Zorzal, Buccioli e Kirner (2005).
A forma mais usual de Realidade Aumentada é descrita por Milgram et al.
(1994) como “window-on-the-world”, ou seja, uma janela interativa com o mundo
real, onde um certo objeto tridimensional é sobreposto, analógica ou digitalmente,
no ambiente real, utilizando algum tipo de marcador para posicionar esse objeto
no ambiente. A figura 4 é uma esquematização deste processo.
Figura 4: Uso de Realidade Aumentada.(DDA, 2012)
A figura 4 retrata seguinte processo:
• A câmera capta a posição do marcador;
• O software posiciona o objeto virtual de acordo com a posição do marcador;
13
• O software alinha objetos reais e virtuais entre si;
• Por fim, o resultado da sobreposição do modelo virtual com o marcador é
mostrado na tela.
O avanço tecnológico fez com que celulares incorporassem câmeras, e
com o advento dos tablets, a realidade aumentada vem se popularizando e sendo
utilizada para diversas finalidades. A seção seguinte tratará da utilização desses
novos aparelhos e suas especificidades.
3.4 Tablets, Smartphones e o Sistema Operacional Android
Para que seja melhor estabelecida a relação entre Tablets, Smartphones e
c estes serão abordados separadamente por tópicos.
Android,
3.4.1 A evolução dos tablets e dispositivos móveis
Com a evolução do computador e a popularização da internet, a tecnologia evoluiu tão rapidamente que em pouco tempo o homem começou a utilizar a
internet de forma móvel, seja por laptops, palmtops, e celulares mais modernos.
A modernização desses tecnologias levou à criação de smartphones e tablets, que
tem por características serem leves, ágeis, terem baixo custo e alta mobilidade.
Essas tecnologias não são criações recentes, porém sua utilização vem crescendo
devido às novas possibilidades e funcionalidades que são adicionadas a esses dispositivos.(BOTTENTUIT, 2012)
3.4.2 A criação do Sistema Operacional Android
Com a modernização dos sistemas computacionais e dispositivos móveis,
a criação de um sistema operacional que atendesse às novas necessidades dos usuá-
14
rios se fez necessária. Diante dessas necessidades, a Google Inc. juntamente com a
c
OHA (Open Handset Alliance) desenvolveram o Sistema Operacional Android.
c foi criado para ser um sistema completo
Segundo a OHA (2012), o Android
para dispositivos móveis, sendo composto de sistema operacional, middleware e
aplicativos-chave para dispositivos móveis.
Ainda segundo a OHA (2012), um dos focos para o desenvolvimento do
Android foi para que ele fosse opensource6 , fazendo com que se facilitasse a criação de aplicativos por usuários e outros desenvolvedores sem que precisem se
preocupar com hardware, tornando possível que esses desenvolvedores usufruíssem dos recursos que desejassem de forma simples.
De acordo com Lee (2012), não há uma configuração padrão de software
c porém o sistema em
e hardware para os dispositivos que utilizam do Android,
si tem suporte aos seguintes atributos:
• Armazenamento: Utiliza um banco de dados relacional para armazenamento
de dados;
• Conectividade: Tem suporte a GSM/EDGE, IDEN, CDMA, EV-DO, UMTS,
Bluetooth, WiFi, LTE e WiMAX;
• Mensagens: Permite envio e recebimento de mensagens de texto(SMS) e
imagens(MMS);
• Navegador para internet: Com base no WebKit em conjunto com funcionalidades do Chrome;
• Suporte de mídias: Inclui H.263, H.264, MPEG-4, AMR, AMR-WB, AAC,
HE-AAC, MP3, MIDI, Ogg Vorbis, WAV, JPEG, PNG, GIF and BMP;
6 As
características que definem um software como Opensource envolvem: Distribuído gratuitamente, incluindo seu código-fonte, permite que sejam feitas modificações e que estas sejam também
distribuídas, entre outras características.(PERENS et al., 1999)
15
• Suporte a hardware: Acelerômetro, câmera, bússola digital, sensor de proximidade e GPS;
• Multi-touch: Suporta telas multi-toque;
• Multi-tarefas: Suporta diversas aplicações ao mesmo tempo;
• Suporte a flash: Flash 10.1 a partir do Android 2.3;
• Tethering: Compartilhamento de conexão à internet, seja por hotspot cabeado ou sem fio.(LEE, 2012)
3.4.3 A utilização do Sistema Android
De acordo com Steele et al. (2011), por ser uma plataforma embarcada
genérica, espera-se que a utilização do Android se extenda a campos além de tablets e smartphones. O primeiro automóvel baseado em Android é o Roewe 350,
produzido pela Shanghai Automotive Industry Corporation onde Android é utilizado principalmente como meio de navegação via GPS, mas também dá suporte
à web. O primeiro televisor baseado em Android, Google TV, é um desenvolvimento conjunto da Google Inc. na parte de software, Sony na parte de televisores,
Intel na parte de processadores e Logitech nos decodificadores e receptores. Ela
traz a Internet aos televisores de forma natural, além de prover acesso ao Android
Market pela televisão.(STEELE et al., 2011)
16
4 Metodologia
O trabalho se caracteriza como de Pesquisa Qualitativa de natureza tecnológica, pois visa a implementação de um novo recurso tecnológico para o ensino
de adolescentes. Espera-se que com a implementação do visualizador passe a ser
observado um crescimento no interesse dos alunos com relação ao conteúdo sendo
estudado.
Quanto aos objetivos, pode ser considerada como pesquisa exploratória,
pois envolve a agregação de novas formas de ensino, utilizando de tecnologias
que fazem parte do cotidiano, tendo como objetivo a contribuição no processo de
ensino. A plataforma desenvolvida tem intenção de explorar a curiosidade dos
alunos, fazendo com que seus interesses em tecnologia possam servir como um
atrativo aos estudos, fazendo com que haja um aumento da produtividade.
A confecção desse trabalho foi dada na seguinte ordem:
• Pesquisa bibliográfica por trabalhos e ferramentas com conceitos relacionados aos deste trabalho;
• Proposta da ferramenta;
• Levantamento do ferramental necessário para o desenvolvimento;
• Modelagem da ferramenta e recursos necessários para a viabilidade desta;
• Implementação e testes.
17
5 Proposta
Neste capítulo será descrito o processo de confecção deste trabalho, desde
a proposta inicial do trabalho, descrição do ferramental utilizado, qual o foco e
como foi dado o desenvolvimento, APIs e bibliotecas utilizadas em sua confecção.
Figura 5: Sequência de passos da proposta do trabalho
Para geração de um novo Objeto de Aprendizagem, devem ser inseridos
os recursos desejados na aplicação desktop. Após esta inserção, inicia-se a criação
de um Objeto de Aprendizagem, atribuindo a esse objeto um arquivo do marcador,
um Modelo Tridimensional (formato OBJ) a ser projetado sobre o marcador e o
arquivo de mídia que será lido pela aplicação após o clique no Modelo Tridimensional.7
Após a geração do Objeto de Aprendizagem, este objeto será inserido na
base de dados do repositório e estará disponível para download. Os objetos serão
baixados do portal e inseridos no cartão de memória do tablet ou smartphone.8
Após a inserção do Objeto de Aprendizagem no cartão de memória do
dispositivo, é feita a leitura do arquivo XML e a partir desta entrada serão referen7 Esta
etapa é relativa ao quadro 1 - Geração de Objeto de Aprendizagem, indicado na figura.
etapa é relativa ao quadro 2 - Disponibilização. Esta etapa foi somente idealizada, não
sendo foco do projeto, e por isso está adjacente à sequência demonstrada na figura.
8 Esta
18
ciados todos os arquivos do Objeto de Aprendizagem à Aplicação Android. A API
AndAR fará a leitura do modelo tridimensional de extensão .OBJ e pelo arquivo
do marcador e ficará responsável pela projeção do objeto tridimensional quando a
câmera for apontada em direção ao marcador. Após clique na tela, será feita novamente uma leitura no objeto lido do arquivo XML e de acordo com o tipo de mídia
daquele Objeto de Aprendizagem, será exibido este arquivo de mídia na tela, seja
este uma imagem, vídeo ou modelo tridimensional.9
5.1 Ferramental
Foram utilizadas ao longo do trabalho as seguintes APIs e bibliotecas:
• Java Swing: Utilizado na implementação da aplicação Desktop;
• AndAR: Responsável pela parte de Realidade Aumentada. Dos recursos
utilizados pela aplicação Desktop, serão utilizados pela API AndAR o marcador e o modelo tridimensional (OBJ);
• Min3D: Responsável pela exibição do Modelo Tridimensional (3DS) que é
uma das formas de mídia exibidas;
• Blender: Responsável pela geração e edição do Modelo Tridimensional que
será lido pela API AndAR;
• Eclipse e Android SDK: Utilizados para desenvolvimento Android.
5.2 Desenvolvimento
Neste trabalho foi desenvolvida uma aplicação que apresente conteúdo
educacional utilizando tecnologias do cotidiano das pessoas como um atrativo.
9 Esta
trabalho.
etapa é relativa ao quadro 3 - Aplicação Móvel, indicado na figura, e que é o foco deste
19
O problema consiste de diversas etapas, sendo uma visão geral retratada
na figura abaixo:
Figura 6: Visão geral do problema tratado
A popularização de tablets e smartphones faz com que as pessoas estejam
em constante contato com estes produtos, e sua inserção no ambiente de sala de
aula pode ser de grande contribuição para a forma com que o conteúdo educacional
é apresentado aos alunos em sala de aula.
20
O foco do trabalho consiste em criar uma aplicação que irá integrar Objetos de Aprendizagem aos tablets e smartphones, de forma que possam ser apresentados aos alunos em ambiente de sala de aula.
Os Objetos de Aprendizagem utilizados serão desenvolvidos por equipes
que terão como foco a criação de objetos que podem ser utilizados em diversos
contextos e que possam também ser adaptáveis de acordo com as necessidades
de cada usuário desses objetos. Esses objetos estarão concentrados em um repositório e disponível a todas as instituições parceiras10 no projeto, sendo que estas
terão autonomia para alterar e contribuir com esse repositório. Para geração desses
Objetos de Aprendizagem as Equipes de Desenvolvimento utilizarão a aplicação
Desktop descrita na seção seguinte.
O repositório trata-se de um servidor onde serão mantidos esses objetos
fruto da contribuição de diversos colaboradores. Nele se encontrará informações
sobre os objetos de aprendizagem, além de outras informações sobre o projeto e
as aplicações necessárias para que se faça o uso do mesmo.
A partir da geração de Objetos de Aprendizagem e da colaboração de diversos órgãos e equipes de desenvolvimento, um professor do ensino médio ou
básico, que também terá acesso ao projeto e ao repositório, selecionará o que deseja dos conteúdos já disponibilizados neste e os inserirá nos dispositivos móveis
(tablets e smartphones Android) que serão usados em sala de aula para apresentar
aquele conteúdo a seus alunos.
Este Objeto de Aprendizagem que o professor obterá consistirá obrigatoriamente de 3 elementos:
• Um marcador (QRCode), utilizado para Realidade Aumentada.
10 Instituições
parceiras também serão referenciadas como Equipes de Desenvolvimento de Objetos de Aprendizagem.
21
• Um modelo tridimensional simples.
• Uma mídia, que pode ser um vídeo, imagem de alta resolução ou um modelo
tridimensional mais detalhado que o anterior.
O professor disponibilizará em sala de aula um material de estudo ao
aluno, seja este um livro, apostila ou similar, que conterá o marcador utilizado
pela aplicação. O aluno, tendo em mãos o seu dispositivo móvel, fará a relação e
interação entre o material dado pelo professor e o virtual.
A aplicação Android disponibilizará esse conteúdo da seguinte forma:
Primeiramente, o aluno apontará a câmera do seu tablet ou smartphone
para o marcador disponibilizado pelo professor, e esse aluno verá, projetado sobre
esse marcador, o modelo tridimensional simples que foi selecionado pelo professor.
Figura 7: Exemplo da API de Realidade Aumentada(DOMHAN; TIT07INA; HOCHSCHULE, 2010).
22
Se, por exemplo, uma aula de Ciências, que tem por objetivo mostrar algumas das tecnologias utilizadas em missões espaciais, será projetado sobre o marcador a imagem de uma nave. Quando o aluno clicar nessa nave, ele será levado à
mídia selecionada pelo professor, que pode ser, por exemplo, um vídeo que mostra
o lançamento de uma nave espacial.
O intuito deste processo é de que o conteúdo possa ser passado aos alunos
de uma forma mais visual e interativa do que figuras em um livro.
Para que este material seja disponibilizado e utilizado de forma organizada, serão necessárias três aplicações, que serão descritas a seguir, começando
pela aplicação responsável pela geração de Objetos de Aprendizagem.
5.3 A aplicação desktop
Figura 8: A proposta da aplicação desktop.
A aplicação desktop, que corresponde à etapa de número 1 da figura 5,
corresponde à parte de geração de Objetos de Aprendizagem descrita na proposta.
Esta aplicação consiste de uma ferramenta que auxiliará os colaboradores
a organizar cada um dos três elementos citados anteriormente, formando o Objeto
de Aprendizagem que será passado ao tablet ou smartphone.
23
Figura 9: Casos de uso da aplicação.
Nesta aplicação o Desenvolvedor de Objetos de Aprendizagem terá a opção de gerar cadastrar recursos e utilizá-los nos Objetos de Aprendizagem, além
de poder exportar o Objeto de Aprendizagem criado.
5.3.1 Protótipo de interface da aplicação desktop
O propósito da aplicação desktop é facilitar a geração de Objetos de Aprendizagem, e que esta gere recursos nos moldes em que a aplicação Android utilizará,
padronizando o processo.
A tela inicial da aplicação dará ao usuário a opção de gerar um novo Objeto
de Aprendizagem ou buscar por algum já criado anteriormente.
24
Figura 10: Tela inicial da aplicação.
Para gerar um Objeto de Aprendizagem, será necessário que se carregue
os recursos necessários de acordo com os campos mostrados no exemplo abaixo:
Figura 11: Tela de geração de novo Objeto.
Quando cada campo for preenchido com os recursos, o usuário poderá
salvar e exportar seu Objeto gerado. A opção de salvar gravará no sistema aquele
objeto, com um nome a escolha do usuário. Se exportado, será gerado um diretório
contendo quatro arquivos que serão melhor descritos nas subseções a seguir.
25
5.3.2 Os arquivos utilizados pela aplicação
A aplicação receberá diretamente os arquivos gerados pela aplicação desktop. Estes arquivos serão inseridos na memória do dispositivo. Os arquivos contidos nesse diretório serão, especificamente:
• Um arquivo de extensão XML, que conterá todas as referências para o uso
da aplicação;
• Um arquivo referente ao marcador;
• Um arquivo de extensão OBJ, referente ao modelo tridimensional que aparecerá quando a câmera for apontada ao marcador;
• Um arquivo da mídia desejada quando o modelo tridimensional for clicado.
Nas subseções seguintes serão dados detalhes de cada um destes arquivos.
5.3.3 O arquivo XML
O arquivo XML é o arquivo que faz a associação de todos arquivos armazenados na memória do dispositivo móvel.
Figura 12: Exemplo do arquivo XML utilizado.
Como mostrado na figura, cada objeto será referenciado por cinco tags,
sendo elas um identificador, uma mídia, um modelo, o tipo de mídia e o nome do
26
marcador. Cada objeto terá um identificador e todas as propriedades estarão associadas a esse identificador, então podem haver diversos objetos de aprendizagem
na memória de um mesmo dispositivo, porém, quando for lido o marcador “marker1.patt”, sempre estará associado a ele um modelo tridimensional “apollo”, que
quando clicado mostrará um vídeo de nome “apolloVideo”.
A tag de tipo só faz referência a qual o tipo de mídia está associada àquele
objeto.
5.3.4 O arquivo do marcador
O arquivo do marcador simplesmente explicitará qual marcador será usado
pela aplicação. A única restrição para esse arquivo é que ele deve ser gerado pela
aplicação “mkpatt”, disponível no site da API AndAR.
Figura 13: Exemplo de marcador utilizado pela aplicação.
5.3.5 O arquivo OBJ
O arquivo OBJ é referente ao modelo tridimensional que será projetado
sobre o marcador. Este modelo é um modelo simples, sem texturas e sem muitos
detalhes, tendo em vista as limitações da aplicação com relação aos recursos de
realidade aumentada.
27
5.3.6 O arquivo de mídia
O arquivo de mídia pode se referir a três tipos de mídia:
• Vídeo: Que deverá ser do formato MP4 ou 3GP11 ;
• Imagem: Que deverá ser do formato JPG ou JPEG12 ;
• Modelo tridimensional: Que deverá ser do formato 3DS13 ;
A mídia será exibida quando o usuário clicar no modelo tridimensional,
citado anteriormente.
5.3.7 O protótipo desenvolvido da aplicação desktop
Foi desenvolvido um protótipo da aplicação desktop, que tem um processo
de geração de Objetos de Aprendizagem que segue o proposto anteriormente na
proposta da interface da aplicação.
A figura seguinte demonstra as principais classes que foram criadas na
aplicação.
11 Extensões
12 Extensões
comumente utilizadas para vídeos de média qualidade
de imagens utilizadas por sua capacidade de compressão com baixa perda de quali-
dade
13 Extensão utilizada inicialmente pelo software 3ds Max da Autodesk.
28
Figura 14: Diagrama de classes simplificado da aplicação Desktop.
A geração de Objetos é feita da seguinte forma:
29
Figura 15: Tela inicial da aplicação desktop desenvolvida.
Como mostrado na figura, há três funcionalidades:
• Recursos: É onde será cadastrado cada recurso, seja ele uma imagem, modelo tridimensional, vídeo, ou modelo de realidade aumentada(OBJ);
• Objetos de Aprendizagem: É onde serão associados os recursos para formação do Objeto de Aprendizagem no padrão lido pela aplicação Android;
• Exportar: É onde é feita a exportação do Objeto de Aprendizagem.
30
Figura 16: Tela da funcionalidade de cadastro de recurso.
Na tela de cadastro de recurso, quando clicado no botão “Novo”, será
mostrada a tela para que se gere o recurso.
Figura 17: Tela do cadastro de recurso na aplicação.
31
Após o preenchimento dos campos correspondente ao recurso sendo cadastrado, basta clicar em adicionar, e o recurso estará disponível na lista de recursos cadastrados.
Figura 18: Tela de cadastro com o recurso “apolloVideo” cadastrado.
Após o cadastro de cada recurso desejado para o Objeto sendo criado,
basta ir na seção “Objetos de Aprendizagem” e iniciar a criação do objeto.
Figura 19: Tela de cadastro de novo Objeto de Aprendizagem.
Para a criação de um novo Objeto de Aprendizagem, tendo em mente os
recursos já cadastrados na aplicação, basta apertar o botão “Novo”.
32
Figura 20: Tela de cadastro de cada recurso ao novo Objeto de Aprendizagem.
Será selecionado pelo usuário um marcador, o tipo de mídia, o recurso
de mídia, além do nome do objeto gerado e uma breve descrição. Após o preenchimento de cada campo o usuário clicará em salvar para que o objeto esteja
disponível para ser extraído e utilizado na aplicação Android.
Figura 21: Tela da funcionalidade de exportar Objeto de Aprendizagem.
33
Após selecionado o objeto que se deseja exportar, é só clicar no botão “Exportar” e o objeto será exportado e estará pronto para ser colocado no dispositivo
Android e utilizado pela aplicação.
Gostaria de deixar aqui um agradecimento ao aluno Carlos Daniel Drury
pelo seu trabalho no desenvolvimento do protótipo da aplicação desktop.
Os arquivos gerados pela aplicação desktop serão utilizados pela aplicação
Android, que é o foco deste trabalho, e será melhor explicada na seção seguinte.
5.4 O repositório
Figura 22: A proposta do repositório.
O repositório, que corresponde à etapa de número 2 da figura 5, corresponde à parte de armazenamento e disponibilização dos Objetos de Aprendizagem
em um portal online. Como não é o foco deste trabalho, o repositório não foi
implementado.
Esta etapa consiste de diversos usuários, educadores, utilizando-se de recursos digitais para a geração de objetos de aprendizagem, sejam estes recursos
34
vídeos, imagens e modelos tridimensionais. Este conjunto de recursos será armazenado em um portal na internet, onde todos terão acesso livre ao conteúdo gerado
por outros educadores e poderão assim contribuir mutuamente a esses materiais.
O portal do repositório consistirá de 3 seções, sendo elas:
• Uma seção com informações e como se utilizar daquele portal e dos conteúdos que nele se encontram;
• Uma seção de colaboração, onde os colaboradores podem contribuir gerando mais conteúdo, discutindo e melhorando o que já se encontra disponível;
• e uma seção de downloads e busca por material.
5.4.1 Informações e Como usar
Esta seção conterá todas as informações relevantes ao Portal repositório de
Objetos de Aprendizagem, como utilizar, quais regras seguir, informações sobre
desenvolvedores, colaboradores e demais informações sobre uso e distribuição do
material disponibilizado aqui.
5.4.2 Colaboração
A seção de colaboração será semelhante a um fórum, dividido por temas
(disciplinas), onde colaboradores postarão tópicos com os materiais em que estão
trabalhando.
Em cada tema haverá tópicos criados para cada objeto que um colaborador
estiver trabalhando. No tópico de cada material os colaboradores discutirão sobre
o que pode ser alterado, acrescentado ou como melhor disponibilizar o conteúdo.
35
Figura 23: Proposta da Seção informativa do portal
Quando essa discussão for finalizada, será postado o objeto na seção de downloads,
onde estará disponível para educadores e demais usuários acessarem.
5.4.3 Objetos de Aprendizagem (Busca e downloads)
Nessa seção ficarão disponibilizados os materiais gerados pelos colaboradores. Será uma seção dividida por temas, como “Biologia” ou “Física”, e em cada
tema estarão listados os Objetos de Aprendizagem, disponibilizados de forma em
que sejam apresentados todos os elementos utilizados por cada objeto: um marcador, um modelo tridimensional e uma mídia.
Pode-se fazer a busca por material tanto dentro de uma seção específica
quanto por todo o conteúdo disponível no site. Os usuários dessa seção podem
também fazer uma sugestão de Objeto para os colaboradores.
36
Figura 24: Proposta da forma de acesso dos professores aos Objetos de Aprendizagem
5.5 A aplicação Android
A aplicação Android, A aplicação desktop, que corresponde à etapa de
número 3 da figura 5, será a aplicação utilizada em sala de aula por alunos e professores para apresentação do conteúdo gerado anteriormente.
A aplicação Android é dividida em quatro principais segmentos:
• Tela inicial: É a tela que exibe o modelo tridimensional utilizando realidade
aumentada, que quando clicado leva a uma das funcionalidade seguintes;
• Imagem: Exibe imagem em alta resolução;
• Vídeo: Exibe vídeo;
37
Figura 25: Interação entre professor e aluno e a aplicação Android.
• Modelo tridimensional: Exibe o segundo modelo tridimensional, em melhor
qualidade que o anterior;
Figura 26: Forma em que é dado o fluxo das telas da aplicação.
O fluxo da aplicação é dado de forma que para todos objetos de aprendizagem que venham a ser inseridos na aplicação terão o mesmo padrão de comportamento. Quando inicializada a aplicação, o usuário se deparará com a visão da
câmera, e ao apontar a câmera na direção do marcador, será projetado sobre este
o modelo tridimensional relacionado a ele. Quando clicada a tela, o usuário será
levado a alguma das funcionalidades de exibição de mídia.
A figura 27 é destaca seis das principais classes da aplicação. As duas
classes mais à esquerda representam representam o modelo de dados utilizado na
38
Figura 27: Diagrama das principais classes da aplicação.
leitura do arquivo XML que é lido do cartão de memória e a classe responsável
pela tradução de texto para XML e de XML para texto.
A classe ao centro é a classe principal e também a primeira tela da aplicação. É responsável pela funcionalidade de realidade aumentada e a partir dela
serão feitas as chamadas para as outras classes.
As três classes à direita são as classes responsáveis pela exibição de cada
mídia. A classe “ExampleLoad3DSFile” é responsável pela exibição do modelo
tridimensional, a classe Video é responsável pela exibição do video e a classe
ZoomActivity é responsável pela exibição da figura.
Todas as funcionalidades serão descritas em detalhes a seguir.
39
5.5.1 Tela inicial: Realidade aumentada
Para a funcionalidade de Realidade Aumentada foi utilizado como base o
código da API AndAR(DOMHAN; TIT07INA; HOCHSCHULE, 2010), que já proporcionava alguns modelos e marcadores. Após algumas alterações no código desta
API foi possível inserir mais modelos, inclusive fazer com que esses modelos pudessem ser lidos diretamente do cartão de memória do celular ou tablet.
Figura 28: Visão da tela inicial com a projeção do modelo.
Foi possível também que se acrescentasse mais marcadores à aplicação.
Estes marcadores são gerados a partir de uma aplicação chamada “mk_patt” que
também é disponibilizada na página da API AndAR. Como os marcadores são
lidos internamente na aplicação, além dos disponibilizados normalmente na API
AndAR, foram adicionados mais 15 marcadores à aplicação.
Quando inicializada, esta será a tela inicial da aplicação14 . Quando o usuário clicar na tela, ele será levado a uma das três funcionalidades que serão explicadas em mais detalhes a seguir.
14 Modelo
retirado da seção de samples de mídias do site da NASA
40
5.5.2 Exibição de Imagem
Uma das opções de mídia, a exibição de imagem é composta simplesmente
por uma tela que disponibiliza a imagem relacionada àquele objeto de aprendizagem.
Ao apertar o menu opções, o usuário é apresentado às funções possíveis
de se explorar essa imagem:
• Zoom: Permite ao usuário que dê zoom, arrastando um dedo para cima ou
para baixo na imagem;
• Explorar: Permite ao usuário explorar a imagem de acordo com o zoom
selecionado;
• Reset: Coloca a imagem de volta em tela cheia;
• Back: retorna à tela anterior.
Figura 29: Visão da tela que exibe a imagem.
A opção por se dar o zoom com apenas um dedo é devido a tablets e celulares mais simples que não dão suporte à tecnologia multi-touch, considerando
que esta aplicação pode vir a ser usada em escolas públicas e diversos outros ambientes.
41
5.5.3 Exibição de Vídeo
A exibição de vídeo é dada pela funcionalidade padrão do Android, lendo
o arquivo de vídeo15 diretamente do cartão de memória.
Figura 30: Visão da tela que exibe vídeo.
5.5.4 Exibição do novo Modelo Tridimensional
Para exibição do segundo modelo tridimensional foi utilizada a funcionalidade ExampleLoad3DSFile da biblioteca Min3D16 .
Figura 31: Visão da tela que exibe o modelo tridimensional.
15 Exemplo
16 Min3D
de vídeo retirado da seção de samples de mídias do site da NASA
é uma biblioteca 3D para Android que utiliza Java com OpenGL.
42
Os objetos em formato 3DS são colocados no cartão de memória, assim
como a textura associada a eles. A textura desses modelos é feita por meio da
técnica de UV Mapping, que consiste em se fazer um mapeamento da textura,
associando aquele formato mapeado ao objeto tridimensional que receberá essa
textura.
Figura 32: Exemplo de textura utilizando a técnica UV Mapping.
Como mostrado na figura, o mapeamento é dado por uma transformação
da figura tridimensional para uma figura correspondente em duas dimensões e atribuindo a essa nova figura as cores e texturas que serão aplicadas ao modelo tridimensional.
De acordo com o diagrama da figura 5, desconsiderando o portal, que não
foi implementado neste trabalho, a interação é dada como descrito porém a inserção do Objeto de Aprendizagem gerado na fase 1 é feita diretamente no dispositivo
móvel, e a sequência seguindo para a fase 3 do processo.
6 Conclusão
Através de pesquisa bibliográfica foram encontradas ferramentas com o
objetivo de auxiliar na educação, além de indicativos de uso de dispositivos móveis
em escolas públicas17 , o que justifica o desenvolvimento deste trabalho.
Foi estabalecido um padrão para criação e uso dos Objetos de Aprendizagem a serem utilizados pela aplicação, além da modelagem e implementação da
própria aplicação que faz a interação da funcionalidade de Realidade Aumentada
com as formas sugeridas de exibição de mídias. Para a esquematização destes Objetos de Aprendizagem foi necessária a idealização de um repositório e de uma
aplicação desktop para criação destes objetos.
À exceção de algumas limitações, a aplicação(Software) Prova de Conceito implementada atende à proposta inicial deste trabalho. Essas limitações são
referentes às bibliotecas utilizadas na aplicação e a variações entre versões do sistema operacional Android. A projeção do modelo 3D é feita utilizando realidade
aumentada e faz uso da biblioteca OpenGL, que tem diversas limitações quando
utilizada em dispositivos móveis, como por exemplo a função de toque(select),
além de restrições de memória e texturas para a projeção do modelo.
Uma dificuldade encontrada ao fim do projeto foi uma limitação das versões mais atuais do sistema Android. Ao início do processo de desenvolvimento
era utilizado um aparelho mais antigo para teste, e este tinha como sistema operacional a API 8 (2.2, Froyo) do Android, sendo que a partir da API 14 (4.0,
Ice Cream Sandwich), é restrito ao usuário o acesso ao cartão de memória quando
ligando o dispositivo ao computador, o que impossibilita que os Objetos de Aprendizagem sejam inseridos diretamente no dispositivo.
17 Informação
disponível
em:
http://www2.planalto.gov.br/imprensa/noticias-degoverno/ministerio-da-educacao-vai-distribuir-tablets-para-alunos-de-escolas-publicas-em-2012
44
Ao final do processo de implementação foram encontradas dificuldades ao
inserir uma funcionalidade que permitiria clicar no modelo tridimensional na tela
inicial, o que permitiria que a aplicação armazenasse e tratasse diversos objetos de
aprendizagem.
6.1 Trabalhos futuros
Como sugestão de trabalhos futuros, seria interessante que fosse desenvolvido o portal para disponibilização dos Objetos de Aprendizagem na web, e
também uma aplicação Android para fazer o download destes objetos diretamente
do portal, o que eliminaria o problema citado anteriormente sobre a restrição das
APIs mais novas ao acesso ao cartão de memória.
Seria ideal que se substituísse a API AndAR pela biblioteca Vuforia18 ,
pois além de ser uma biblioteca mais poderosa ela fornece funcionalidades atraentes, como por exemplo substituir o marcador em estilo QR Code por uma figura
normal, utilizar-se texturas nos modelos e modelos de melhor resolução, além de
permitir com mais facilidade que se implemente a funcionalidade de clicar no modelo.
18 Informações
e amostras estão disponíveis no site: <https://developer.vuforia.com/>
45
Referências
AZUMA, R.; BAILLOT, Y.; BEHRINGER, R.; FEINER, S.; JULIER, S.;
MACINTYRE, B. Recent advances in augmented reality. Computer Graphics and
Applications, IEEE, IEEE, v. 21, n. 6, p. 34–47, 2001.
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