Simulador em Realidade Virtual para Aprendizagem da Física

Abstract

A forma como aprendemos depende do contexto tecnológico e sociocultural que nos rodeia, actualmente a inclusão de tecnologia recente na sala de aula não é mais considerada opcional, mas sim uma necessidade pois a forma como o aluno aprende está em constante evolução. Tendo em atenção esta necessidade, foi desenvolvido no decorrer desta tese um simulador em realidade virtual que utiliza comandos/interfaces hápticos. O objectivo deste simulador é ensinar conceitos de física de forma interactiva. Os dispositivos hápticos permitem adicionar o sentido táctil ou de toque à interacção entre homem e máquina, permitindo assim aceder a novas sensações relativas ao seu uso nomeadamente com objectivos de aprendizagem. O simulador desenvolvido designado por “Forces of Physics” aborda três tipos de forças da física: forças de atrito, forças gravitacionais e forças aerodinâmicas. Cada tipo de força corresponde a um módulo do simulador contendo uma simulação individual em que são explicados conceitos específicos dessa força num ambiente visual estimulante e com uma interacção mais realista devido à inclusão do dispositivo háptico Novint Falcon. O simulador foi apresentado a vários utilizadores bem como á comunidade científica através de apresentações em conferências. A avaliação foi realizada com recurso a um questionário com dez perguntas, cinco de sobre aprendizagem e cinco sobre a utilização, tendo sido preenchido por 14 utilizadores. O simulador obteve uma boa recepção por parte dos utilizadores, tendo vários utilizadores expressado as suas opiniões sobre estado actual do simulador, do futuro do mesmo e da respectiva validade para uso na sala de aula.

The way we learn depends on the technological and socio-cultural context that surrounds us, nowadays the inclusion of recent technology in the classroom is no longer considered optional, but a necessity since the way a student learns is constantly evolving. Taking into account this need, a simulator was developed in the course of this thesis that makes use of virtual reality haptic interfaces. The purpose of this simulator is to teach physics concepts interactively. Haptic devices allow you to add tactile sense of or touch to the interaction between man and machine, allowing access to new sensations regarding their use with particular learning objectives. The simulator developed called "Forces of Physics" addresses three types of forces of physics: friction forces, gravitational forces and aerodynamic forces. Each type of force has a corresponding simulator module containing an individual simulation in which specific concepts of that force are explained in a stimulating visual environment with a more realistic interaction due to the inclusion of the haptic device Novint Falcon. The simulator was presented to multiple users as well as to the scientific community through presentations at conferences. The evaluation was conducted using a questionnaire with ten questions, five related to learning and five related to usability, 14 records have been filled by users. The simulator got a good reception from users, with several users expressing their views on the current state of the simulator, the future of it and of its validity for use in the classroom.