Este trabalho reporta os resultados do desenvolvimento de aplicações computacionais utilizando técnicas de

realidade virtual, para fins de ensino e divulgação científica. O objetivo é desenvolver aplicações que possam

facilitar o aprendizado, com o uso de recursos computacionais que o tornem uma atividade lúdica e mais

agradável para os alunos, de forma a melhorar o envolvimento destes com os temas abordados, para que os

conhecimentos possam ser melhor absorvidos. São mostrados os resultados das aplicações desenvolvidas, com as perspectivas de sua utilização através de apresentações em laboratórios das duas Instituições envolvidas

Jorge, Carlos Alexandre Fructuoso

Mol, Antônio Carlos de Abreu

Rodrigues, Yuna

Teicheire, Ana Carolina A.

Carpe dIEN

2009 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2009
Rio de Janeiro,RJ, Brazil, September27 to October 2, 2009
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN
ISBN: 978-85-99141-03-8
REALIDADE VIRTUAL COMO FERRAMENTA MOTIVADORA AO
PROCESSO DE APRENDIZADO
Yuna Rodrigues1, Ana Carolina A. Teicheire1, Antônio Carlos A. Mól1,2 and
Carlos Alexandre F. Jorge2
1
 Universidade Gama Filho
R. Manoel Vitorino, 553
Piedade - 20740-900 Rio de Janeiro, RJ
2
 Instituto de Engenharia Nuclear, IEN - CNEN
R. Hélio de Almeida, 75
Cidade Universitária - Ilha do Fundão
21941-906 Rio de Janeiro, RJ
mol@ien.gov.br, calexandre@ien.gov.br
ABSTRACT
Este trabalho reporta os resultados do desenvolvimento de aplicações computacionais utilizando técnicas de
realidade virtual, para fins de ensino e divulgação científica. O objetivo é desenvolver aplicações que possam
facilitar o aprendizado, com o uso de recursos computacionais que o tornem uma atividade lúdica e mais
agradável para os alunos, de forma a melhorar o envolvimento destes com os temas abordados, para que os
conhecimentos possam ser melhor absorvidos. São mostrados os resultados das aplicações desenvolvidas, com
as perspectivas de sua utilização através de apresentações em laboratórios das duas Instituições envolvidas.
1. INTRODUÇÃO
O objetivo deste trabalho é desenvolver ferramentas que possibilitem o aprendizado, de
alunos de ensino fundamental e médio, de uma forma agradável e que possa prender sua
atenção, motivando-os a se envolver no processo de aprendizagem. Dentro deste contexto, as
universidades podem contribuir pesquisando formas adicionais de aprendizagem de modo a
complementar as deficiências existentes. Foi vislumbrada a possibilidade do uso de Realidade
Virtual [1] através da “navegação em mundos virtuais”, para serem utilizados como
ferramentas de apoio ao aprendizado.
Há na “navegação em mundos virtuais” um apelo visual que deve ser observado e deve ser
levado em conta para um bom aproveitamento pedagógico. Como que crianças com
problemas de alfabetização ou de aprendizado podem, na maioria das vezes, ser bem espertas
diante um computador ou um vídeo game? Como elas não conseguem aprender o raciocínio
da matemática, mas entendem toda a estratégia que devem utilizar para vencer tal etapa num
jogo? Com esses questionamentos é que se procura pesquisar a utilização de realidade virtual
na educação.
Este trabalho reúne os resultados desenvolvidos em dois trabalhos de Iniciação Científica [2],
[3], de certa forma correlatos, porém cada um aplicado a um assunto específico: (i) modelo
atômico, baseado no modelo atômico de Bohr (tema abordado nos ensinos fundamental e
INAC 2009, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
médio); (ii) fissão nuclear (tema que pode ser abordado em caráter de divulgação científica).
Este último caso visa também desmistificar o uso da energia nuclear para os alunos.
Este trabalho faz parte de uma cooperação entre o Instituto de Engenharia Nuclear –
IEN/CNEN e a Universidade Gama Filho – UGF onde, além da infraestrutura já disponível
no IEN/CNEN, com o Laboratório de Realidade Virtual – LABRV [4], está sendo montado
um outro laboratório similar na UGF. A infraestrutura do LABRV, IEN/CNEN, compreende
uma tela de projeção de 3 × 2 m, para projeção passiva, e um auditório, entre outras
facilidades. Este auditório foi projetado também para, além da visualização de aplicações pela
própria equipe do LABRV e laboratórios associados, receber visitantes externos, incluindo
alunos. O LABRV já recebeu a visita de alunos de ensino médio, os quais tiveram a
oportunidade de assistir a alguns dos desenvolvimentos do LABRV. A Fig. 1 mostra uma
vista do LABRV.
Figura 1. Vista do LABRV.
A seguir é descrita a metodologia utilizada, sendo mostrados também os resultados obtidos.
INAC 2009, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
2. METODOLOGIA
A seguir é descrita a metodologia utilizada para o desenvolvimento das duas aplicações.
Algumas funcionalidades são comuns às duas aplicações, enquanto foram implementadas
também funcionalidades específicas para cada uma.
A ferramenta utilizada é a mesma, para as duas aplicações. Para construir os modelos e as
animações, foi usada linguagem C, com o pacote gráfico OpenGL [5]-[7], que facilita o
desenvolvimento deste tipo de aplicação. O OpenGL possibilita a construção de animações
não só para visualização, mas também permitindo a interação do usuário com a aplicação,
através do teclado e do mouse. Com isto, o modelo a ser visualizado pode ser “manipulado”,
de forma a mudar por exemplo, o ângulo de visão, ou aproximar/afastar o modelo (zoom).
Foi usada a funcionalidade de estereoscopia, de forma a simular a visão de objetos 3D por
cada um dos olhos. Isto é obtido com a geração de duas imagens idênticas, porém defasadas
de um ângulo. Este ângulo é tal que, um usuário, situado à distância normal a um monitor de
computador, fazendo uso de um óculos 3D passivo, percebe as imagens em 3D. Nas seções
seguintes são descritas as duas aplicações.
2.1.  Modelo Atômico
Este tema visa apresentar, de forma aproximada e lúdica, o modelo atômico de Bohr. Para
tanto, utiliza-se um modelo tridimensional (3D) que possa ilustrar a disposição dos elétrons
nas órbitas de um átomo, com um número atômico qualquer, incluindo o movimento destes
elétrons em diferentes planos no espaço 3D. A aplicação, sendo didática, apresenta os núcleos
e os elétrons como esferas, para maior clareza para os alunos.
No início da simulação, o aluno escolhe o número atômico, e o programa calcula a
distribuição dos elétrons nas camadas (K, L, M,...), construindo o modelo 3D didático. Por
simplicidade, e para facilitar a visualização, os elétrons de uma mesma camada são
desenhados movendo-se em um mesmo plano. Já camadas diferentes são desenhadas em
diferentes planos, de modo a permitir distinguir uma camada da outra. O aluno pode mudar o
ângulo de visão, através do uso do teclado, de modo a visualizar as diferentes camadas
eletrônicas.
2.1.  Fissão Nuclear
Nesta aplicação, o objetivo é mostrar, também de forma lúdica, uma reação nuclear de fissão.
Para tanto, é mostrado um núcleo atômico sendo bombardeado por um nêutron, fissionando
em dois novos núcleos menores, com a emissão de dois novos nêutrons. Esta aplicação
também mostra os nêutrons como esferas, e os núcleos compostos por esferas, para maior
clareza para os alunos.
Após o choque com o nêutron, o núcleo original divide-se em dois novos núcleos de mesmo
tamanho, com a emissão de dois nêutrons. Deve ser explicado aos alunos que estes dois
novos nêutrons irão colidir com outros núcleos de material físsil, provocando assim uma
reação em cadeia. Optou-se por desenhar estes dois novos nêutrons percorrendo trajetórias
“para dentro” e “para fora” da tela, de forma a fazer uso do efeito de visualização em 3D,
onde o usuário tem a impressão, neste último caso, de que o objeto está saindo da tela.
INAC 2009, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
3. RESULTADOS
A seguir são mostradas figuras das duas aplicações, a fim de ilustrar os resultados obtidos
com os modelos construídos. A Fig. 1 mostra a aplicação do átomo, enquanto a Fig. 2 mostra
a aplicação de fissão nuclear. Neste último caso, são mostrados instantes antes e após a
fissão.
Figura 2. Modelo atômico.
a)  b) 
Figura 3. Fissão nuclear: a) imagem obtida antes
da fissão; b) imagem obtida após a fissão.
4. CONCLUSÕES
Foram desenvolvidas duas aplicações computacionais, utilizando ferramentas de realidade
virtual, para servir como suporte ao aprendizado de alunos do ensino fundamenta e médio.
São apresentados os resultados das simulações, que foram experimentadas pelos próprios
INAC 2009, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
alunos de Iniciação Científica envolvidos, e por outras pessoas da equipe. Futuramente, estas
aplicações poderão ser utilizadas durante visitas de alunos, o que costuma acontecer no IEN,
utilizando a estrutura do LABRV.
AGRADECIMENTOS
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq e Universidade
Gama Filho – UGF.
REFERÊNCIAS
1. G. A. Francis, H. S. Tan, “Virtual Reality as a Training Instrument”. The Temasek
Journal, Volume 7, pp. 4-15 (1999).
2. Y. Rodrigues, A. C. A. Mól, “Realidade Virtual como Ferramenta Motivadora ao
Processo de Aprendizado no Ensino de Química”, Cadernos de Resumos da VI Jornada
de Iniciação Científica – Universidade Gama Filho, Rio de Janeiro, Brazil, November 4 -
6, pp. 134 (2008).
3. D. S. Muguet, A. C. A. Teicheire, Y. Rodrigues, D. S. Sales, “Apresentação de Trabalhos
de Iniciação Científica (PIBIC)”, Gamacomp – Universidade Gama Filho, Rio de Janeiro,
Brazil, August 4 - 6 (2008).
4. A. C. A. Mól, C. H. S. Grecco, P. V. R. Carvalho, et al., “Implementation of the
Immersive Virtual Reality Laboratory in Nuclear Engineering Institute”, 2005
International Nuclear Atlantic Conference – INAC 2005, Santos, Brazil, August 28 -
September 2, CD-ROM (2005).
5. The Industry's Foundation for High Performance Graphics: http://www.opengl.org/.
6. M. Cohen, I. H. Manssour, OpenGL – Uma abordagem prática e objetiva, Novatec
Editora, Brazil (2006).
7. D. Shreiner, M. Woo, J. Neider, T. Davis, OpenGL Programming Guide, 4th ed., Addison-
Wesley, USA (2004).


Realidade virtual como ferramenta motivadora ao processo de aprendizado

http://carpedien.ien.gov.br:8080/bitstream/ien/2443/1/REALIDADE%20VIRTUAL%20COMO%20FERRAMENTA%20MOTIVADORA%20AO%20PROCESSO%20DE%20APRENDIZADO.pdf

Realidade virtual como ferramenta motivadora ao processo de aprendizado

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