EXPERIMENTO COM REALIDADE VIRTUAL E AUMENTADA E O ENSINO DE FÍSICA PARA ALUNOS COM POUCA OU NENHUMA VISÃO

## EXPERIMENTO COM REALIDADE VIRTUAL E AUMENTADA E O ENSINO DE FÍSICA PARA ALUNOS COM POUCA OU NENHUMA VISÃO

## EXPERIMENT WITH VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY AND PHYSICAL EDUCATION FOR STUDENTS WITH LITTLE OR NO VISION

## Antonio Luiz Fernandes Marques 1 , Cláudio Kirner , Murilo Silva Giacometti 2 3

1 Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Física e Química, amarques@unifei.edu.br

2 Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Matemática e Ciência da Computação ,

ckirner@unifei.edu.br

3 Universidade Federal de Itajubá/Licenciando em Física, msgtti@live.com

## Resumo

A educação de alunos com necessidades educacionais especiais está garantida por lei e cada vez mais alunos frequentarão as salas de aula regulares e também os espaços não formais de aprendizado. Em 2012 a Universidade Federal de Itajubá inaugurou o Espaço InterCiências, um pequeno Centro de Ciências. Desde então este espaço não formal de aprendizado está vinculado ao projeto do Programa de Educação Tutorial (PET) - Formação de Professores de Ciências Exatas. Nosso PET tem como objetivo formar monitores para atuar no espaço InterCiências para que sejam plenamente capacitados para a interação com o público e conscientizados da importância do ensino não formal e da divulgação das ciências para a comunidade. Este artigo apresenta os resultados do projeto de iniciação científica, vinculada ao PET, que tem como objetivo desenvolver um trabalho que visa auxiliar a aprendizagem da física para alunos com pouca ou nenhuma visão utilizando ferramentas de Realidade Virtual e Aumentada para a criação de mecanismos que possam auxiliar e dinamizar a compreensão dos conceitos discutidos nas atividades realizadas durante a visita ao InterCiências. Realizamos uma atividade com uma pessoa com deficiência visual interagindo com um pêndulo de Newton. Fizemos duas entrevistas com ela, uma antes e outra depois da realização da atividade, e pelas suas respostas constatamos que ela somente entendeu o que acontece quando são deslocados um e dois corpos do equipamento, mas a partir de três corpos não concluiu que o terceiro corpo também se movimenta. A partir desta atividade sugerimos modificações na sua realização que acreditamos que possam torná-la inclusiva.

Palavras-chave : Centro de Ciências, Deficiência visual, Inclusão, Realidade Virtual e Aumentada.

## Abstract

Teaching pupils with special educational needs is guaranteed by law and increasingly students will attend the regular classes and also non-formal learning spaces. In 2012 the Federal University of Itajubá inaugurated the Space InterCiências, a small Sciences Center. Since then the non-formal learning space is

linked to the Tutorial Education Program (PET) project - Training of Teachers of Exact Sciences. Our PET aims to train monitors to operate in space InterCiências so they are fully capable of interacting with the audience and made aware of the importance of non-formal education and dissemination of science to the community. This article presents the results of scientific research project, linked to PET, which aims to develop a work that aims to aid the learning of physics for students with little or no vision using Virtual and Augmented Reality tools to create mechanisms that can assist and foster understanding of the concepts discussed in the activities undertaken during the visit to InterCiências. We perform an activity with a person with visual impairment interacting with a pendulum of Newton. We did two interviews with his, one before and one after the completion of the activity, and their responses found that she only understood what happens when they are shifted one and two bodies of the equipment, but from three bodies did not conclude that the third body also moves. From this activity suggest changes in their realization that we believe may make it inclusive.

Keywords : Science Center, Visual impairment, Inclusion, Virtual and Augmented Reality.

## Introdução

A Educação Inclusiva tem sido tema de reflexão para educadores em todos os níveis de ensino. A inclusão de alunos com necessidades especiais no ensino regular é um direito.

- A Constituição Federal (BRASIL, 1988) e a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (BRASIL, 1996) estabelecem que todas as crianças têm o direito de frequentar uma escola e de serem alfabetizadas, respeitando as diferenças, os limites e as possibilidades de cada um.

De acordo com a Declaração de Salamanca (UNESCO, 1994), os alunos com necessidades educacionais especiais devem ter acesso às escolas regulares e estas devem se adequar para satisfazer às necessidades dos mesmos.

A inclusão de pessoas com necessidades educacionais especiais só foi incorporada ao conjunto dos PCNs (Parâmetros Curriculares Nacionais) em 1998, depois da institucionalização dos mesmos, por meio do documento 'Adaptações Curriculares: estratégias para a educação de alunos com necessidades especiais'. (BRASIL, 1998)

Mas, apesar das leis destinadas a normatizar o processo de inclusão de alunos com necessidades educacionais especiais, muitas pessoas ligadas a educação afirmam não se sentirem preparadas para enfrentar tal desafio (FERNANDES & HEALY, 2007). O estudo de metodologias adequadas à aprendizagem que utilizem recursos visando a educação inclusiva e a busca de material didático adequado se torna necessário para qualificar os educadores para este novo desafio. Estes estudos devem visar uma educação de qualidade para todos.

Em 2012 a Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) inaugurou o Espaço InterCiências, seu próprio Centro de Ciências, que foi financiado pelos projetos aprovados nos seguintes editais: a) Promove Engenharia no Ensino Médio 05/2006, MCT/FINEP/FNDCT, A Engenharia sob um olhar das Ciências: um lugar

interdisciplinar; b) Programas de Consolidação das Licenciaturas - Prodocência 2006, 2009 e 2010 (MEC/SESu/DEPEM) e c) Projeto de criação do Núcleo interdisciplinar de ensino de ciências e tecnologias associadas , do FINEP. Vinculado a ele, criou-se o grupo PET (BRASIL, 2010), Formação de Professores de Ciências Exatas, tendo como uma de suas funções a formação de monitores capacitados para atuar em um espaço como esse. (FERREIRA, 2008)

Os alunos bolsistas, participantes do projeto, além de adquirir formação para atuarem como monitores do InterCiências, desenvolvem projetos de pesquisa vinculados a espaços não formais de educação de forma a contribuir tanto para a formação dos mesmos como para o desenvolvimento do nosso Centro de Divulgação Científica.

Para Mamede & Zimmermann (2005), uma das principais funções dos centros de divulgação científica é auxiliar a escola a cumprir o objetivo de letrar cientificamente seus estudantes e também melhorar a percepção pública da população em relação à ciência.

Nosso projeto de iniciação científica tem como objetivo a inclusão de pessoas com pouca ou nenhuma visão nas atividades desenvolvidas no espaço InterCiências da UNIFEI utilizando ferramentas de Realidade Virtual e Aumentada (RVA).

A RVA é caracterizada pelo uso de diversas tecnologias digitais para criar a ilusão de uma realidade que não existe de verdade, fazendo a pessoa mergulhar em mundos criados por um computador. Alguns dos primeiros usos foram em simuladores de voo que ajudavam a treinar futuros pilotos. Diferentemente do que muitos acreditam a realidade virtual não somente serve para jogos de computador ou treinamento. Por meio dela, engenheiros, por exemplo, conseguem testar projetos de automóveis e aviões antes de gastar dinheiro fazendo protótipos. Projeções semelhantes são usadas em simulações de batalhas, nas pesquisas de engenharia genética e até no estudo da previsão do tempo. A maior parte das imagens que criam essas realidades virtuais não são montadas em modelos 3D de computação. Ela também pode nos ajudar no ensino da física auxiliando inclusive na acessibilidade e na inclusão, de pessoas com necessidades especiais. Mesmo com todo esse avanço ainda há muito a explorar nessa área. (KIRNER & SISCOUTTO, 2007)

De acordo com Kirner e Tori (2004) realidade aumentada pode ser definida de várias maneiras:

- a) é uma particularização de realidade misturada, quando o ambiente principal é real ou há predominância do real;
- b) é o enriquecimento do ambiente real com objetos virtuais, usando algum dispositivo tecnológico, funcionado em tempo real.
- c) é uma melhoria do mundo real com textos, imagens e objetos virtuais, gerados por computador (INSLEY, 2003 apud KIRNER & TORI 2004);
- d) é a mistura de mundos reais e virtuais em algum ponto da realidade/virtualidade contínua que conecta ambientes completamente reais a ambientes completamente virtuais (MILGRAN 1994 apud KIRNER & TORI 2004);

- e) é um sistema que suplementa o mundo real com objetos virtuais gerados por computador, parecendo coexistir no mesmo espaço e apresentando as seguintes propriedades:
- -combina objetos reais e virtuais no ambiente real;
- -executa interativamente em tempo real;
- -alinha objetos reais e virtuais entre si;
- -aplica-se a todos os sentidos, incluindo audição, tato e força e cheiro (AZUMA, 2001 apud KIRNER & TORI 2004)

Há algumas possibilidades do uso da RVA no ensino, como os citados por Silva e colaboradores (2011):

No ramo de ciências e matemática temos o projeto ScienceSpace, disponível em: www.virtual.gmu.edu/vrhome.htm, e o Construct3D, disponível em www.ims.tuwien.ac.at. ScienceSpace um ambiente virtual voltado para a compreensão de conceitos científicos por parte dos alunos e professores focado em química e física, já o Contruct3D é uma ferramenta para construção de geometria tridimensional projetado para o ensino de matemática e geometria nele os alunos e professores podem visualizar o objeto por todos os ângulos durante as explicações dos procedimentos de cálculos por exemplo.

## Os autores citados acima completam relacionando o uso da RVA com a inclusão:

Projetado para o ensino de crianças portadoras de necessidades especiais o LIRASPEC é uma ferramenta de ensino baseada em um livro, além de poder ser usado da forma tradicional quando colocado na frente de uma webcam conectada à um computador devidamente configurado cenas em 3-D são projetas usando a própria pagina como marcador, efeitos sonoros e narrações também são disponibilizadas, tudo isso para enriquecer o processo de leitura principalmente no caso crianças com necessidades especiais, pensando também nos deficientes visuais o livro possui marcações em alto relevo, narração e pode ser estendido para trabalhar com dispositivos hápticos.

## Procedimentos de Pesquisa

Em Itajubá há um centro de apoio à pessoa com deficiência, o CAIDI Centro de Apoio e Integração do Deficiente de Itajubá "Anísio Cândido Ferreira", que é uma entidade filantrópica, sem fins econômicos, fundada em 1994, e que trabalha de forma expressiva em Itajubá e sua microrregião na integração e inclusão das pessoas com deficiência. Entramos em contato com eles e assim pudemos ter a participação de uma pessoa com deficiência visual com ensino médio completo na atividade proposta.

Gostaríamos de destacar a importância da presença de uma pessoa com deficiência visual nesta etapa do nosso trabalho. Os videntes por mais que tentem imaginar como uma pessoa com deficiência visual interage com sua realidade cotidiana não tem noção de o que está ocorrendo. Camargo, Nardi e Veraszto (2008) afirmam que:

A teoria de Vigotski sobre a cegueira justifica que os significados indissociáveis de representações visuais são inacessível ás pessoas cegas de nascimento. Esta teoria afirma que tais pessoas não compreendem o fenômeno luminoso em seu âmbito visual, e sim a partir dos significados não visuais e sociais a tal fenômeno relacionados. Neste sentido, a cegueira nativa em nada se assemelha à sensação visual de um vidente com os olhos vendados, ou seja, o cego de nascimento não vive envolvido na escuridão, já que as ideias de claro, escuro, cores, etc., não possuem, para este indivíduo, um significado visual.

## Batista (2005) destaca o papel do tato para a pessoa com deficiência visual:

Dentre os autores que discutem a questão do papel do tato para o cego, destacamse Ochaita e Rosa (1995), que apresentam o sistema háptico ou tato ativo como o sistema sensorial mais importante para o conhecimento do mundo pela pessoa cega.

e completa:

Ainda segundo Ochaita e Rosa (1995), existem importantes diferenças entre a percepção e o processamento da informação mediante o tato e a visão. Afirmam que a captação da informação mediante o tato é muito mais lenta que a proporcionada pelo sistema visual, e lembram que essa informação tem caráter sequencial. Consideram que isto dá lugar a uma maior carga na memória de trabalho, quando os objetos a serem explorados são grandes ou numerosos (exemplo: exploração tátil de uma mesa, em comparação com sua exploração visual).

Antes de realizar a atividade com a pessoa com deficiência visual discutimos, baseados no citado acima, que ele obrigatoriamente devia tocar livremente o aparato experimental para que pudesse entender o seu funcionamento e, ainda segundo o apresentado acima, ele levaria mais tempo para isso e também levaria mais tempo para realizar cada passo da experiência até o final. Esse tempo maior, em relação ao que uma pessoa vidente levaria, foi levado em conta no planejamento da atividade, isto é, foi levado em conta ao gravarmos as falas com as instruções que ele deveria seguir para realizar a atividade com o Pêndulo de Newton.

Na atividade garantimos que as falas gravadas no Flaras que dão as 1 instruções a serem realizadas na atividade fossem testadas por uma pessoa com deficiência visual possibilitando, junto com o toque no aparato experimental, a percepção completa da atividade e o entendimento do que está sendo realizado, pois segundo Camargo, Nardi & Veraszto (2008):

a qualidade da acessibilidade do aluno cego ou com baixa visão dependerá da intensidade descritiva oral dos significados que se pretendem comunicar.

E de acordo com Bizerra, Cizauskas, Inglez e Franco (2012) que afirmam

que

Sugere-se que, ao elaborar novas ações educativas, as equipes museais levantem os conhecimentos prévios de seus visitantes com deficiências visuais, em seus diferentes graus. Ao incluir essas informações em seus aparatos, é possível que se propiciem maiores frequências de conversas conectivas, como associações ou comparações de elementos encontrados na visita com algo familiar ou com conhecimentos obtidos anteriormente em outros espaços de educação formal ou não formal. Além disso, uma organização dos conteúdos científicos é necessária para o estabelecimento de conversas conceituais, simples ou complexas. (...),

planejamos a realização de uma entrevista antes do deficiente visual ter contato com o aparato experimental.

Ao iniciarmos a entrevista esclarecemos que o objetivo da pesquisa, e consequentemente da entrevista, era investigar a viabilidade de se usar ferramentas de Realidade Virtual e Aumentada na criação de mecanismos que possam auxiliar e dinamizar a compreensão dos conceitos discutidos nas atividades realizadas durante a visita ao InterCiências. A partir do experimento Pêndulo de Newton

queremos discutir a viabilidade do uso de RVA como ferramenta que possibilite a inclusão de pessoas com pouca ou nenhuma visão nas atividades desenvolvidas no InterCiências. A seguir apresentamos a entrevista e suas seções.

Bloco I. Perfil do entrevistado: 01. Nome; 02. Escolaridade; 03. Profissão; 04. Você concorda em participar deste projeto de pesquisa?; 05. Gostaria que contasse um pouco como foi sua infância e adolescência e o convívio com a deficiência.; 06. Você poderia me dar exemplos de recursos que normalmente utiliza ou que tem domínio para desenvolver essas atividades cotidianas? (ler um livro, acessar internet, telefonar, trocar de roupa, etc.).;

Bloco II. Relativo à atividade a ser realizada: 07. Do seu ensino médio, você lembra o que é quantidade de movimento?; 08. Novamente do ensino médio, você lembra o que é uma colisão elástica?; 09. Você conhece o experimento Pêndulo de Newton?

A atividade foi realizada e depois continuamos a entrevista.

Bloco III. Questões após a realização da atividade: 10. O que ocorreu quando você levantou e soltou uma bola?; 11. O que ocorreu quando você levantou e soltou duas bolas?; 12. O que ocorreu quando você levantou e soltou três bolas?; 13. O que ocorreu quando você levantou e soltou quatro bolas?; 14. O que você achou do experimento?; 15. Achou o experimento acessível?; 16. Quais sugestões você teria para melhorar o experimento?

## Resultados

A pessoa com deficiência visual que realizou a atividade ficou cega em 2005 por causa de diabetes que é uma doença autoimune caracterizada pela destruição das células beta produtoras de insulina. Nesta época ela já havia cursado o ensino superior sendo formada em administração de empresas.

Ele respondeu, antes da realização da atividade, que não se lembrava do conceito quantidade de movimento e que também não se lembrava o que era uma colisão elástica.

Na Figura 1, a seguir, temos a imagem do experimento no Flaras. O Flaras é a ferramenta para autoria de aplicações de Realidade Aumentada Online para não especialistas em informática . 2

A pessoa com deficiência visual conseguiu realizar a experiência proposta seguindo as instruções gravadas, falas, utilizando o Flaras. Para isso ela acionou o ponto de apresentação mostrado, em vermelho, na Figura 1. Mas ela teve dificuldades em entender o que estava acontecendo na sua plenitude. Ele entendeu o que acontece quando o primeiro corpo da esquerda é levantado e solto. Entendeu também o ocorre quando dois corpos são levantados e soltos, mas a partir de três corpos não concluiu que o terceiro corpo também se movimenta.

Ao responder as outras questões da nossa entrevista, ele achou o experimento bem interessante, mas teve dificuldade em segurar as bolas, pois com o tempo, durante a realização da atividade, o seu braço direito cansava. Achou que o experimento ainda precisaria de alguns ajustes para ficar completamente acessível para uma pessoa com deficiência visual e declarou que naquele momento não tinha

mais sugestões que poderiam melhorar o experimento e a atividade a não ser da diminuição do tempo entre uma instrução e outra.

Após a realização da atividade sugerimos uma modificação onde o monitor do Espaço InterCiências deverá levantar os corpos e a pessoa com deficiência visual, com suas duas mãos, sentir o que esta ocorrendo com os corpos a sua esquerda (Figura 1). Assim acreditamos que os conceitos discutidos na atividade serão melhor compreendidos. Mas por outro lado não precisamos utilizar o Flaras para essa atividade já que o monitor estará junto com a pessoa com deficiência visual.

Figura.1- Imagem do experimento Pêndulo de Newton vista do Flaras.

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## Considerações Finais

Destacamos a importância da presença de uma pessoa com deficiência visual na realização das atividades de inclusão. Os videntes por mais que tentem imaginar como uma pessoa com deficiência visual interage com sua realidade cotidiana não tem noção de o que está ocorrendo.

Acreditamos que através do desenvolvimento deste projeto melhoraremos significativamente a formação dos licenciando em física da UNIFEI.

Acreditamos também que a discussão sobre inclusão de pessoas com deficiência visual nas atividades desenvolvidas no Espaço InterCiências será benéfica não somente para os portadores de necessidades especiais mas também para toda a equipe de monitores e professores que compõem a equipe gestora do espaço.

Finalmente acreditamos que devemos continuar a utilizar a RVA nos outros aparatos experimentais do InterCiências pois quando bem utilizada poderá ser uma ferramenta poderosa para a inclusão e acessibilidade de pessoas com deficiência visual em centros de ciências.

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