INTERVIR

   

09/2002

 

 

 

 

Contributos para a utilização educativa da Realidade Virtual: VRML e História.

Nelson A. F. Gonçalves

 

Resumo: Nos últimos anos, têm crescido as referências à utilidade educativa de uma tecnologia vulgarmente designada por Realidade Virtual (RV). O termo tem sido utilizado de uma forma pouco rigorosa para designar sistemas com características bastante diversificadas. A RV não imersiva, de tipo Desktop, é um desses sistemas e sobre ele nos vamos debruçar. A RV não imersiva tem assegurado um cresente número de adeptos, com especial destaque no âmbito da educação, dado o baixo custo envolvido no seu desenvolvimento e utilização. Dentro deste grupo, podemos ainda encontrar uma enorme variedade de sistemas e aplicações mas destacamos os ambientes desenvolvidos em VRML pelas suas  características específicas. Procuramos com este texto tentar contribuir para uma melhor compreensão das vantagens na utilização educativa desses sistemas. Paralelamente, desejamos despertar a curiosidade dos educadores  para este tipo de ferramenta e identificar algumas possíveis linhas de orientação para a sua utilização em contexto educativo. 

 

Realidade Virtual: um conceito pouco pacífico

            O conceito de Realidade Virtual (RV) não é pacífico no seu enunciado. Existem várias definições, nem todas concordantes e algumas até contraditórias. Todavia, se o significado do termo não surge de modo claro, o mesmo não se aplica à sua origem . O crédito da  invenção deste termo é atribuído a Jaron Lanier e foi no SIGGRAPH, a reunião anual de computação gráfica organizada pelo Special Interest Group, Graphics of the American Association of Computing Machinery, de 1989 que  foi divulgado (Woolley, 1997). Por respeito ao seu autor, devemos referir que inicialmente o  termo foi  utilizado para designar um sistema imersivo.

            Talvez o aspecto mais comum às diferentes definições seja o facto de a esmagadora maioria dos autores concordar que a RV tem de ser suportada por um sistema informático. O suporte mínimo de qualquer sistema de RV é o computador onde o mundo virtual é criado e ganha existência.

A primeira divergência diz respeito à natureza de mundo virtual. Para alguns autores, o mundo virtual pode ser suportado tanto por um ambiente gráfico como por um textual (Auld, 1995; Pantelidis, 1995a), caso seja apresentado ao seu utilizador através de imagem ou texto, respectivamente. Estes mundos virtuais construídos através de texto e suportados por redes de computadores são também designados por “text-based networked VR”, dividindo-se em Multi-user dungeon Object Oriented (MOO) e Multi-User Dungeon (MUD).

Não obstante a situação referida, se a maioria dos autores concorda em apenas considerar enquanto RV os ambientes gráficos, importa referir o facto de estes mesmos autores não partilharem ainda assim exactamente a mesma perspectiva. Se uns aceitam o termo RV para apenas designar sistemas imersivos, respeitando na íntegra a ideia e a definição original de Jaron Lanier: “Virtual reality is an immersive, interactive simulation of realistic or imaginary environments." (citado por Cronin, 1997), outros incluem na mesma designação sistemas não-imersivos, tipo RV de Desktop, ou semi-imersivos, tipo “realidade projectada”.

 Em síntese, o termo RV surgiu associado a uma experiência imersiva em tempo real num ambiente tridimensional gerado por computador. A evolução dos sistemas informáticos e das redes de computadores permitiu que o mesmo termo pudesse ser utilizado para designar outras experiências com diferentes graus de imersão, interactividade e navegabilidade.

No presente texto, utilizamos um conceito de RV coincidente com a definição proposta por Auld (1995): “The computer simulation of na environment with which a participant can interact. The environment can be real or imaginary, it can be represented with text or with graphics, and there is na implicit element of interaction between the participant and the computer-generated environment.”. Esta definição permite classificar como RV as experiências designadas por RV de Desktop e, dentro destas, as resultantes da exploração de ambientes desenvolvidos em VRML.

A investigação nesta área ainda está a dar os seus primeiros passos. Não obstante, alguns investigadores já avançaram com resultados encorajadores que parecem demonstrar a existência de vantagens para a aprendizagem na utilização de RV, da imersiva à não-imersiva.

 

 Introdução ao VRML (Virtual Reality Modeling Language)     

            O termo VRML (Virtual Reality Modeling Language) foi forjado por Dave Raggett num artigo enviado para a Primeira Conferência Internacional sobre World Wide Web (WWW1), em 1994.

Nessa mesma conferência, a 25 de Maio, Mark Pesce, convidado por Tim Berners-Lee, o investigador que originalmente concebeu e desenvolveu a ideia da World Wide Web (WWW), apresenta uma comunicação onde descreve o Labyrinth, um protótipo de interface tridimensional para a WWW, desenvolvido pelo próprio Pesce e por Tony Parisi. Esta comunicação é apontada por muitos como o início da história do VRML, pois conseguiu criar na assistência um consenso em torno da necessidade de criação de uma linguagem comum para construir ambientes tridimensionais suportados pela WWW.

            O trabalho de desenvolvimento dessa linguagem comum começou imediatamente a seguir à WWW1. A 10 de Junho do mesmo ano, Brian Behlendorf e Mark Pesce criam a mailing list www-vrml com o objectivo de facilitar a discussão sobre as especificações dessa nova linguagem. Passado algum tempo, a comunidade que subscreveu a mailing list seleccionou o Open Inventor ASCII File Format da Silicon Graphics, Inc como base para o VRML.

A 24 de Outubro é apresentado o VRML 1.0 e menos de dois anos depois, em Agosto de 1996, no SIGGRAPH 96, em Nova Orleães, surge o VRML 2.0. O futuro do VRML está presentemente em aberto e em discussão.

  

O VRML na aprendizagem

A RV de tipo Desktop tem vindo a implantar-se com maior impacto junto das comunidades educativas. A razão justificativa desse facto prende-se sobretudo com os baixos custos destes tipos de sistemas. Na realidade, não existem vozes a discordar da maior riqueza da experiência num sistema imersivo. A opção pela RV não-imersiva resulta de um imperativo de ordem económica.

Na maioria das vezes, a possibilidade de utilização neste tipo de sistemas de equipamento adicional, tal como a luva de dados, os óculos red/blue ou os Shutterglasses, permite, com custos adicionais, melhorar o grau de imersão e de interactividade da experiência.

Dentro dos sistemas de RV não-imersiva destacam-se os desenvolvidos em VRML. Geralmente, estes ambientes são explorados por um utilizador que visualiza o mundo num monitor normal (mecanismo de output), sem equipamento adicional, e navega através do rato ou do teclado (mecanismos de input). Estamos portanto perante um sistema de RV de Desktop de baixo custo.

O facto desta linguagem estar particulamente vocacionada para ser suportada em rede, mais concretamente para a World Wide Web, possibilita o relativamente fácil desenvolvimento de ambientes tridimensionais que podem ser acedidos a partir de qualquer ponto do planeta.

A facilidade de desenvolvimento e acesso, juntamente com a possibilidade de múltiplos utilizadores explorarem em simultâneo os mesmos mundos virtuais e interagirem entre si, confere a esta tecnologia um enorme potencial educativo. Como refere Peretti (1997), “Multi-user, real-time, interactivity in three-dimensional virtual worlds is now available on the internet. Access to these worlds is becoming available to a broad range of educators and has the potential to radically change pedagogy. Yesterday’s science fiction is beginning to find a place in today’s classrooms.” (p. 927).

            As vantagens e potencialidades do ambiente desenvolvido em VRML são idênticas às apontadas para qualquer sistema de RV Desktop sem equipamentos adicionais. Juntando-se ainda as possíveis vantagens e potencialidades resultantes do facto de ser suportado em rede, pela WWW. No que diz respeito a estas últimas, há que realçar o surgimento de um crescente número de esforços no sentido de criar espaços para múltiplos utilizadores e de analisar a sua utilidade e as suas implicações no âmbito educativo.

            A primeira vantagem apontada insistentemente a todos os sistemas de RV, VRML incluído, é o carácter motivador (Ainge, 1996; Chou, Tsai e Tsai, 1999; Grove, 1995; Grove, 1996; Pantelidis, 1995a; Pantelidis, 1995b). A esta motivação, e eventualmente directamente relacionada com a mesma, podemos ainda juntar o carácter activo da aprendizagem. Muitos autores concordam que a aprendizagem através da experiência em RV, independentemente do tipo de sistema, proporciona ambientes interactivos onde o aluno emerge como  sujeito activo na construção do seu conhecimento (Chou, Tsai e Tsai, 1999; Grove, 1995; Grove, 1996; Pantelidis, 1995a; Pantelidis, 1995b; Sanders, s/d).

            Não obstante as vantagens acima mencionadas, para alguns autores (Cronin, 1997) as vantagens educativas de um sistema imersivo seriam bastante superiores. A utilização de uma interface não intrusivo permitiria ao utilizador construir conhecimento com base em experiências na primeira pessoa e no seu comportamento natural. Neste tipo de sistema, o utilizador não necessitaria de dominar qualquer sistema simbólico ou metáfora para interagir com o ambiente virtual.

A substituição da imagem fixa pelo ambiente tridimensional , enquanto meio de visualização, vem acrescentar à primeira a possibilidade de múltiplos pontos de vista, a perspectiva extremamente aproximada e distante, a visualização do espaço 3D, aumentar o carácter activo da experiência, etc. Vem aproximar do mundo real a experiência de aprendizagem. “These synthetic worlds give us the ability to visualize objects on the computer screen almost as if they were in the real world and also view them from all possible angles and directions.” (Ranga e Gramoll, s/d).

          Logicamente, esta ferramenta possibilitará um compromisso, cumprido na sua totalidade apenas em sistemas imersivos, no sentido de tornar a aprendizagem um processo activo, de valorizar o papel da experiência do aluno na construção do seu conhecimento, de situar a aprendizagem em contextos reais e de respeitar a aprendizagem , enquanto processo de interpretação e reconstrução pessoal do mundo.

            Para vários autores, a imersão é a principal vantagem educativa dos sistemas de RV (Cronin, 1997). Todavia, se por um lado é pacificamente aceite que a imersão é importante para criar experiências de aprendizagem mais ricas, por outro, não estão ainda claramente demonstradas todas as vantagens no processo educativo dos sistemas imersivos em relação aos não-imersivos. Claramente, até ao momento, apenas se demonstrou que os sistemas imersivos são mais motivadores que os não-imersivos (Youngblut, 1998).

          Uma outra limitação à exploração de mundos virtuais desenvolvidos em VRML em contexto educativo diz respeito à velocidade de acesso à Web. Actualmente, o acesso generalizado à Web ainda não é suficientemente rápido. Todavia, os avanços nas telecomunicações e os computadores cada vez mais rápidos permitem uma visão optimista para um futuro muito próximo.

  

VRML e História

            No que  respeita à utilização educativa da RV para o ensino de História, Grove (1995), referindo-se a todos os tipos de sistemas de RV, expressa a sua convicção do seguinte modo: “History, a subject area which calls for learners to try and experience the past through the eyes of those who lived it, seems perfectly suited to «virtualising»”.

            Alguns autores (Sanders, s/d; Velho e Figueiredo, 1999) são ainda da opinião que o VRML, mais especificamente, pode desempenhar uma função extremamente importante na visualização de dados recolhidos a partir de escavações arqueológicas.

Talvez num futuro não muito distante se possa aceder, através da Web, a réplicas virtuais exactas de escavações arqueológicas em curso ou já terminadas e a reconstituições virtuais com base nos dados obtidos. A partir de qualquer escola ou sala de aula, o aluno poderia visitar não só as escavações arqueológicas mas também as reconstituições virtuais como se de uma máquina do tempo se tratasse.

As réplicas virtuais em VRML, para além de constituírem espaços de exploração da História, possuindo hiperligações entre si e com bases de dados científicas, permitiriam ainda multi-utilizadores, originando deste modo verdadeiros ambientes de aprendizagem colaborativa. “Collaborative uses of Virtual Reality Modeling Language (VRML) would also be enhanced by the increased speed and would pave the way for the next generation of research and development of fully 3-D collaborative environments.” (Hardin e Ziebarth, 2000).

Exploração de um sistema de RV Desktop / VRML em contexto educativo

            A investigação levada a cabo por Youngblut (1998) teve o mérito de salientar algumas ideias importantes e orientadoras para a implementação da RV na Educação. O estudo pretendeu descrever os projectos norte-americanos recentes de desenvolvimento, utilização e avaliação de sistemas de RV em contexto educacional.

            Em primeiro lugar, dos dados recolhidos é possível deduzir que um importante grupo de projectos se baseia nos sistemas Desktop. As áreas de conhecimento abrangidas por estes projectos estão integradas numa perspectiva currícular e, dentro destas áreas, a História é uma das que se destaca pelo número de sistemas que origina.

            A utilização educativa dos sistemas RV, independentemente do tipo de sistema utilizado, assenta sobretudo em duas abordagens: experiencial e pesquisa guiada. Na primeira, o aluno é convidado a assumir um papel e a desempenhar várias actividades e tarefas relacionadas com o mesmo. A aprendizagem resulta de uma construção assente nessa actividade e participação no mundo virtual.

Como refere Youngblut (1998), no que diz respeito à pesquisa guiada, abordagem mais utilizada nos sistemas de RV Desktop relacionados com conteúdos da História, “Students are guided in developing their own critical thinking skills by answering questions such as: What factors might tell us about the date of the building? What do you think the circular stones with the central depressions were used for?” (p.32).

Através de uma lista de questões ou de tópicos orientadores, os alunos podem assumir o papel de viajantes no tempo, permitindo-lhes pesquisar e encontrar aspectos no ambiente virtual susceptíveis de serem utilizados como provas de deduções sobre o modo de vida dos habitantes da Grécia Antiga, por exemplo.

          Pantelidis (1995b) descreveu uma experiência que poderá servir de exemplo para futuros trabalhos nesta área e que, na nossa opinião, ilustra vários dos aspectos aqui abordados. Com base em informações fornecidas por uma equipa de arqueólogos, os estudantes universitários do VREL (Virtual Reality and Education Laboratory), sob orientação dos seus professores, desenvolveram várias réplicas tridimensionais de habitações construídas por índios norte-americanos nos inícios do século XVIII. Estas réplicas foram posteriormente exploradas por alunos dos 9 aos 11 anos de idade, através de sistemas de RV Desktop, originando altos níveis de motivação e suscitando a sua curiosidade para tópicos relacionados com o conteúdo histórico dos ambientes virtuais.

 

Endereços WWW de ambientes em VRML relacionados com História

3-D Reconstructions: Página da BBC Online – History onde estão disponíveis reconstruções em VRML de estruturas reais (Ponte de Londres, Abadia medieval de Santo Edmundo,  etc) tal como existiram no passado. http://www.bbc.co.uk/history/3d.shtml

Arqueologia em 3D: Página portuguesa dedicada ao VRML enquanto ferramenta de visualização científica aplicada específicamente à arqueologia. Apresenta três modelos em VRML: o Templo de São Cucufate, um vaso e uma lucerna. http://www.terravista.pt/aguaalto/4003/#Links

Virtual Museum da MMU (Manchester Metropolitan University): Unidade de investigação que se dedica à utilização dos novos media (Internet, multimedia e ambientes virtuais) no desenvolvimento de recursos educativos para museus. Destacam-se dois projectos relacionados com o Antigo Egipto: o Túmulo de Menna e Kahun. http://www.doc.mmu.ac.uk/RESEARCH/virtual-museum/

VRML Education Applications: Lista de endereços da Focus on Web3D para galerias e mundos educacionais desenvolvidos em VRML. http://web3d.about.com/compute/web3d/msub5edu.htm

VRML Galleries and Worlds: Página da Web com endereços de galerias e mundos relacionados com várias áreas. http://hiwaay.net/~crispen/vrml/worlds.html

  

Referências

Ainge, D. (1996). “Grade-Six Students’ Recall of Detail: VR Compared with Photographs”. VR in the Schools, Vol. 1, Nº 4. Disponível em http://www.soe.ecu.edu/vr/vrits/1-4Ainge.htm

 Auld, L. (1995). “Differences Between 3D Computing and Virtual Reality”. VR in the Schools, Vol. 1, Nº 3. Disponível em http://www.soe.ecu.edu/vr/vrits/1-3Auld.htm

Chou, C., Tsai, C. e Tsai, H. (1999). Developing a Networked VRML Learning System for Health Science Education. Disponível em http://www.narst.org/narst/99conference/chouetal/chouetal.html

Cronin, P. (1997). Report on the Applications of Virtual Reality Technology to Education. Universidade de Edinburgo. Disponível em http://www.cogsci.ed.ac.uk/~paulus/Work/Vranded/vr.htm

Focus On Web3D. http://web3d.about.com/compute/web3d/mbody.htm

Grove, J. (1995). “VR in the United Kingdom: A Greek History VR Project”. VR in the Schools, Vol. 1, Nº 2. Disponível em http://www.soe.ecu.edu/vr/vrits/1-2Grove.htm

Grove, J. (1996). “VR and History – Some Findings and Thoughts”. VR in the Schools, Vol. 2, Nº 1. Disponível em http://www.soe.ecu.edu/vr/vrits/2-1Grove.htm

 Hardin, J. e Ziebarth, J. (2000). Digital Technology and its Impact on Education. Disponível em http://www.ed.gov/Technology/Futures/hardin.html

 Lutterman, H. (1999). VRML H I S T O R Y - A Proposal for a Temporal Extension of the  Virtual Reality Modeling Language. Disponível em  http://www-winfo.uni-siegen.de/vrmlHistory/docs/index.html

Pantelidis, V. S. (1995a). “Reasons to Use Virtual Reality in Education”. VR in the Schools, Vol. 1, Nº 1. Disponível em http://www.soe.ecu.edu/vr/vrits/1-1Pante.htm

Pantelidis, V. S. (1995b). “Using Virtual Reality to Teach Local History”. VR in the Schools, Vol. 1, Nº 3. Disponível em http://www.soe.ecu.edu/vr/vrits/1-3Pante.htm

Peretti, J. H. (1997). “Applied Sociology in Virtual Worlds” In J. Willis, J. D. Price, S. McNeil, B. Robin e D. A. Willis (eds.), Technology and Teacher Education Annual – Proceedings of SITE 97 – 8th International Conference of the Society for Information Technology and Teacher Education. Charlottesville: Association for the Advancement of Computing in Education, pp.927-929.

Ranga, K. e Gramoll, K. (s/d). Design Education over the Internet using VRML. Disponível em http://www.eml.ou.edu/papers/Ranga/Presentation/Paper.htm

Sanders, D. (s/d). Archaeological Virtual Worlds for Public Education. Disponível em http://cssjournal.com/sanders.html

Schaefer, A. e Wassermann, K. (1995). “Adult Students’ Reactions to Low-Cost VR”. VR in the Schools, Vol. 1, Nº 3. Disponível em http://www.soe.ecu.edu/vr/vrits/1-3Scha2.htm

Sims, M. R. e Elson, B. (1997). “Distributed Virtual Reality: Its Application to Education & Training” In J. Willis, J. D. Price, S. McNeil, B. Robin e D. A. Willis (eds.), Technology and Teacher Education Annual – Proceedings of SITE 97 – 8th International Conference of the Society for Information Technology and Teacher Education. Charlottesville: Association for the Advancement of Computing in Education, pp.933-936.

Velho, G. C. L. e Figueiredo, A. A. (1999). Arqueologia em 3D. Disponível em http://www.terravista.pt/aguaalto/4003/#O%20Arqueologia%20em

Web3D CONSORTIUM. http://www.vrml.org/

Woolley, B.(1997). Mundos Virtuais – Uma viagem na hipo e hiper-realidade. Lisboa: Editorial Caminho.

Youngblut, C. (1998). Educational Uses of Virtual Reality Technology. Institute for Defense Analyses. Disponível em http://www.hitl.washington.edu/scivw/youngblut-edvr/D2128.pdf


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