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Desenvolvimento de um Aplicativo de Realidade Aumentada para Educação

Desenvolvimento de um Aplicativo de Realidade Aumentada para Educação

Análise sobre a elaboração de um aplicativo de realidade aumentada para a Educação, criando um ambiente de aprendizado tecnológico através de imagens tridimensionais.

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RESUMO

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um aplicativo de realidade aumentada com a função de exibir imagens de interface diferenciadas. O aplicativo foi desenvolvido no intuito de mostrar para as pessoas como funciona a realidade aumentada. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica, através da qual foram pesquisados autores que abordam o conceito de realidade aumentada e que explicam os processos de elaboração de um aplicativo. Posteriormente, foi realizada uma pesquisa de campo através da qual foi desenvolvido um aplicativo de realidade aumentada que incentiva o consumo de frutas e legumes para ser trabalhado por professores e crianças. Concluiu-se com a apresentação de um aplicativo de realidade aumentada sob o nome de FSL02 que pode ser encontrado na Google Play Store.

PALAVRAS-CHAVE

Aplicativo. Realidade Aumentada. Educação. Tecnologias.

INTRODUÇÃO

As tecnologias usadas em games, que se tornou um mercado milionário e muito cobiçado pelo público jovem, trouxeram conquistas e com ela veio o conhecimento. O mundo se tornou conectado a aparelhos celulares. Com isso, é necessária a adaptação ao mundo moderno.

Partindo desta premissa torna-se relevante a elaboração de aplicativos voltados à criação de games, mas com ferramentas que dimensionam imagens dando formas e movimentos. Essas imagens em movimento originaram a ideia do uso desses aplicativos na educação devido às técnicas inovadoras que utilizam.

O acesso às tecnologias de realidade aumentada fica restrito, na sua maioria, às classes média e alta, não atingindo as classes menos favorecidas. Com o intuito de alcançar todas as classes sociais, sem restrições, foi que surgiu a motivação para a elaboração do aplicativo, objeto desta pesquisa.

Outro aspecto foi o desejo de mostrar as tecnologias de forma diferente, estando diante de uma nova imagem que nos remete à imaginação e à instigação de muitas possibilidades.

A questão orientadora geral para a elaboração do trabalho foi: “Como desenvolver um aplicativo de realidade aumentada para a educação?”.

O objetivo deste trabalho é elaborar um aplicativo de realidade aumentada para a Educação, criando um ambiente de aprendizado tecnológico através de imagens tridimensionais. Inova-se com o uso de ferramentas modernas e disponibilizam-se novas formas de trabalho dentro da Educação.

O aplicativo será uma ferramenta educativa, especialmente destinado a utilização dos professores no trabalho com as crianças.

REFERENCIAL TEÓRICO

Realidade Aumentada é uma área com as novas gerações de interface, potencializando as interações do usuário com as aplicações de computadores (KIRNER; SISCOUTTO, 2007). Os autores complementam que realidade aumentada são objetos virtuais em tempo real, através de apoio de tecnologias manipuladas por objetos em ambientes reais através de sistemas.

Os sistemas são classificados conforme o modo em que a Realidade Aumentada é utilizada, visão ótica interagindo por vídeo, dando origem a vários sistemas (RIBEIRO; ZOZAL,2011).

Freire e Guimarães (1986), ao tratarem sobre o humanismo e o avanço tecnológico mencionam que Um humanismo sério não contradiz a ciência nem o avanço da tecnologia. Ora, os meios de comunicação, os instrumentos tecnológicos – como, por exemplo, a máquina de ensinar – são criaturas nossas, são, invenções do ser humano, através do progresso científico, da história da ciência. O risco aí seria o de promovê-los, então, a quase fazedora de nós mesmos. (FREIRE; GUIMARÃES, 1986, p. 58).

Compreendermos os sistemas e a ciência passou a ser crucial e primordial nos tempos em que a evolução tecnológica se prolifera e da forma como se dissemina com suas críticas e desconfianças. Freire e Guimarães (1986) exaltam que o comando do homem sobre a máquina sempre prevalecerá, uma vez que quem a inventou foi o ser Humano.

O ciclo da realidade aumentada se deu em 1929 com Edward Link que inventou um simulador de voo comercial, um leme que simulava turbulência. Dois engenheiros da Philco Corporation desenvolveram o primeiro precursor para o HMD em 1961. O Headsight, como foi chamado, incorporava uma tela de vídeo para cada olho, e um sistema de rastreamento de movimento ligado a uma câmera de circuito fechado (FUTURO EXPONENCIAL,2019).

Segundo o site Futuro Exponencial (2019) a primeira referência ao conceito de Realidade Aumentada remonta ao ano de 1962 quando Morton Heilig construiu uma máquina com tecnologia multissensorial imersiva que denominou de Sensorama. Esta máquina oferecia uma experiência de RA multissensorial imersiva já que era capaz de exibir imagens em 3D, som estéreo, sensações hápticas através da inclinação do corpo e sensações de vento e aromas dispositivo este desenvolvido por Tajuki Narumi.

No ano de 1978, o pesquisador do MIT Andrew Lippman, idealizou um sistema hypermedia revolucionário chamado Aspen Movie Map (FUTURO EXPONENCIAL, 2019).

O termo Realidade Virtual surgiu em 1987 através do programador Jaron Lanier. Na época, Lanier desenvolveu o EyePhone, um revolucionário óculos de VR (Realidade Virtual).

Nos anos 90, foram lançados jogos com óculos VR com visualização. Já em 2010 surgiu uma linha de sensores de movimento lançados pela Microsoft. Um computador holográfico autônomo que possibilita ao usuário criar hologramas no mundo ao seu redor, e interagir ao mesmo tempo, foi lançado pela Microsoft em 2016 (SOUSA, 2018).

Um campo de aplicação da Realidade Aumentada que se tornou comum foi o esporte, diante das análises de jogos com imagens tridimensionais mostrando técnicas de jogadas, já que elas podem ser ilustradas por exposições de imagens aos telespectadores.

As tecnologias na educação tem passado por grandes transformações na era digital. A realidade aumentada na educação, através do celular, vem chamar a atenção dos alunos, saindo do modelo tradicional e sendo usado como aliado na sala de aula. Novidades tecnológicas passam a fazer parte dentro das instituições de ensino, uma das formas é a realidade aumentada que veio para estimular desafios dentro da educação (DESAFIO DA EDUCAÇÃO, 2018).

Segundo Jornalistas do Portal Desafios da Educação (2018), são tantas as tecnologias que vem se apresentando, embora tenham aplicações distintas, como a Realidade Aumentada, são ferramentas adicionais aos professores elevando a qualidade no ensino, apesar de que cada uma tem suas características.

Elaboração de um aplicativo.

O mercado de aplicativo é um mercado com um crescimento exorbitante, este mercado é muito cobiçado pelas empresas em geral, um exemplo é a Uber com crescimento rápido se tornando uma potência no mercado (MARKETEAM, 2017).

Segundo Marketeam (2017) para se desenvolver um aplicativo, primeiramente deve-se fazer um estudo identificando o problema, através de questionamentos e seguindo um roteiro. Os passos sugeridos são: a) Definição dos objetivos; b) Identificação do público alvo; c) análise de mercado; d) Busca do problema; e) Esboço do projeto; f) Elaboração do Aplicativo de Realidade Aumentada.

Ainda para este autor, a elaboração de um aplicativo nos remete em definir as ações que devemos tomar. Essas diretrizes dão uma ideia escrita, para início dos trabalhos na realização de um projeto. Traçar bem os objetivos é de suma importância para elaborar um aplicativo bem definido. A definição do público alvo depende dos objetivos traçados, onde é determinante saber as finalidades do aplicativo.

Essas definições ajudam a desenvolver um aplicativo. Uma análise de mercado para verificar funcionalidades parecidas com o aplicativo e que tenha o mesmo público alvo, busca de pontos positivos e negativos especificados pelos concorrentes, certificando-se em não cometer os mesmos erros e certificar-se que seja um diferencial competitivo com os mesmos, são aspectos importantes para se levar em consideração (MARKETEAM, 2017).

Fazer um esboço do projeto, usando textos e Imagens, definir a forma do aplicativo, se vai ser gratuito ou pago, são elementos que podem facilitar o entendimento de como será este aplicativo. Assim o aplicativo começará a tomar forma, definindo a lista de ferramentas no desenvolvimento do esboço (MARKETEAM, 2017).

Os Softwares com seus banco de dados e seu próprios gerenciadores, podem ser acessados de uma única máquina, mas também com a possibilidade de gerenciamento individual. Gerenciamento de dados, segundo Morgan (1974), deve ser feito por máquinas com suporte exigidos conforme o software.

Em um gerenciamento convencional de banco de dados sistema, todos os principais componentes de software - sistema operacional, sistema de gerenciamento de banco de dados e programas aplicativos - são executados em uma única máquina que tem acesso direto ao banco de dados no armazenamento secundário. No sistema de back-end, a função de gerenciamento da base de dados é implementada em uma máquina separada que possui acesso exclusivo à base de dados. (MORGAN, 1974, p.576)

A Realidade Aumentada e suas aplicações no desenvolvimento de produtos:

A realidade aumentada pode ser definida em tempo real dentro do ambiente do usuário. Objetos gerados por computadores coexistem a partir de uma interação multissensorial com uso dos sentidos humanos. Uma vasta gama de tecnologias se posiciona entre os ambientes, real e virtual, formando assim uma realidade mista (FAUST et al, 2011).

Conforme apresentado por Faust et al (2011), a Realidade Aumentada vem usando ferramentas de suporte a prototipagem, permitindo a redução do tempo e flexibilidade em projetos e agregando funcionalidade aos protótipos. No início era utilizada na substituição de elementos físicos e atualmente proporciona uma experiência muito mais imersiva, como ocorre com o Playstation 3 em diante.

Construção do aplicativo.

Para o desenvolvimento de um aplicativo de Realidade Aumentada, pode-se utilizar o Unity e Vuforia, que são dois softwares especializados em jogos para simular imagens dimensionadas. É possível utilizar interfaces tangíveis que interagem entre elas, sendo necessária a instalação de versões com plataformas do Android (SCHMITZ; REIS; LOPES, 2017).

Quanto às ferramentas, segundo esses autores, o ARToolkit é uma biblioteca que permite aplicações em Realidade Aumentada. Um tipo de marcador muito conhecido é o QR code, que é um código em 2d que pode ser lido por uma câmera de smartphone ou através de uma webcam.

Tem também o Wikitude, que projeta dados virtuais no mundo real. Seu sistema se compara a HMD, que são dispositivos portáteis, providos de uma câmera, que se utilizam da técnica de video-see through, display utilizado com óculos ou também com handheld displays, exemplos os tablets e smartphone (SCHMITZ; REIS; LOPES, 2017).

Ao escolher seu SDK e sua ferramenta para desenvolver seu APK (aplicativo), o roteiro apresentado abaixo é o mais famoso no uso da ferramenta do Unity e Vuforia, para que seja possível rodar seu aplicativo (MONTEIRO, s.d.).

O primeiro passo é baixar e instalar o Unity e criar as licenças exigidas para ambas às ferramentas.

Depois, entra o aspecto da elaboração de um conteúdo 3D, com cenários e objetos idealizados. Personagens e cenários com objetos estáticos ou animados, cenários modelados e animados, são possíveis, mas são muito trabalhosos e sem talento manual e artístico fica muito mais difícil, como os objetos em movimento e aproximando sua geometria com 3 esferas. Porém existe a opção de obter objetos prontos, contratar empresas especializadas nesse tipo de produção com modelagens diversas.

Segundo Monteiro (s.d.), nesta próxima etapa que se usa o Vuforia para criar as targets das imagens a serem usadas no Unity, nesse caso são os QR Code, para servir como código de exibição do objeto. As imagens prontas de Targets passam a ser utilizada como códigos fontes na utilização da abertura das imagens.

Com o Unity configurado e as imagens do Vuforia prontas, agora se elabora o APK conforme os padrões desejados. Para isso se confirmar é só dar um buld no projeto dentro do Unity que gerará um APK pronto para publicação na Play Store Console (MONTEIRO, s.d.).

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

O presente estudo refere-se à abordagem qualitativa através de uma pesquisa de campo e uma pesquisa bibliográfica, obtendo conhecimento para aplicabilidade e elaboração de um aplicativo de realidade aumentada. Para o desenvolvimento desse aplicativo se tornar real, foi necessário uma pesquisa bibliográfica muito ampla e também ir em busca de conhecimento de técnicos e especialistas na área de desenvolvimento de games. Foram necessário descobrir a relação existente entre as tecnologias e a educação, em encontrar disponível ferramentas que despertem a interação entre docente e discente.

A princípio surgiu a ideia de desenvolver um aplicativo de realidade aumentada, mesmo sabendo que já existem disponíveis no mercado diversos aplicativos, mas pensando naquela parcela de docentes e discentes que não tiveram conhecimento destas tecnologias então direcionamos uma pesquisa de campo. Esta pesquisa de campo foi feita com intuito de obter respostas quanto ao grau de conhecimento dos educadores e educandos, referente a realidade aumentada e qual o impacto no aprendizado dos discentes .

Com o resultado desta pesquisa de campo referente a questões feitas em forma de questionário, professores e alunos nos convenceram da necessidade de um aplicativo educativo. A pesquisa foi realizada através de um questionário, enviado para a maior parte de respondentes via sistemas eletrônicos, como whatsapp, e-mail e facebook, o restante via escrita e falada. Na pesquisa foram feitas 5 perguntas e obtivemos um retorno de 93 respostas de uma quantia de 117 questionários enviados.

Apresenta-se a seguir os resultados de 3 das 5 questões do formulário, pois foram as questões com maior relevância para este projeto.

Referente a pergunta 1 (Gráfico 1), sobre o controle do tempo de uso de tecnologias pelos pais/responsáveis, obtivemos as seguintes respostas: quanto a liberação das telas de celular e outros, um percentual de 30% (trinta por cento) dos respondentes disseram que liberam o uso, mas controlam em horários de alimentação ou que fazem esse controle através de recompensas. Com relação ao controle do tempo de uso de tela de celular ou outros, obteve-se um percentual de 60% (sessenta por cento) dos respondentes que disseram fazer esse controle.

Gráfico 1 - Controle do tempo de uso de tecnologias por parte de responsáveis

Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.

Na pergunta 2, questionamos sobre o grau de estudos dos entrevistados. Conforme mostra o Gráfico 2, 40% (quarenta por cento) dos entrevistados são graduados, outra fatia de 10% (dez por cento) possui Mestrado ou Doutorado. Uma fatia de 40% (quarenta por cento) possui formação de ensino médio. O restante, correspondendo a 10% (dez por cento), com ensino básico.

Gráfico 2 - Grau de estudo de entrevistados

Fonte: Elaborado pelo autor, 2019

A terceira pergunta que consideramos relevante para o estudo, questionava quanto ao conhecimento da Realidade Aumentada. 80% (oitenta por cento) dos respondentes disseram que desconhecem esse conceito, 18% (dezoito por cento) dos questionados já ouviram falar e, apenas, 2% (dois por cento) conhecem a tecnologia de realidade aumentada. Esses dados estão representados no Gráfico 3.

Gráfico 3 - Nível de conhecimento da Realidade Aumentada

Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.

Tendo como referência as respostas obtidas nessas três questões, partimos então para a organização da elaboração do aplicativo.

Elaboração do Aplicativo

Diante do resultado do questionário, o qual demonstrou um percentual reduzido no conhecimento de Realidade Aumentada, optamos por elaborar um aplicativo voltado com imagens em 3D desenvolvidas em Realidade aumentada. O objetivo deste aplicativo é de propiciar aos pais e educadores uma ferramenta que traz princípios de uma alimentação saudável e uma relação maior com atividades físicas e educativas.

Ao observar pais com filhos obesos, defendendo uma visão própria, ignorando estudos científicos com relação a obesidade e mesmo sabendo dos riscos com a saúde de seus próprios filhos, percebemos que poderíamos elaborar ferramentas para estimular novos hábitos alimentares.

Este aplicativo foi desenvolvido com plataformas altamente tecnológicas e muito aprendizado, tendo como necessidades: cenários específicos, equipamentos apropriados e a colaboração de especialistas e técnicos. No início dos trabalhos, exigiu-se: cadastros com autorizações dentro destas plataformas, configurações adequadas nos equipamentos de sistemas operacionais, como Android e ambientes de desenvolvimento de software, como visual Studio.

O aplicativo foi desenvolvido com as plataformas: Vuforia (Software para codificação de QRcode), Unity (Plataforma para elaboração das imagens) e Play Store Console (Plataforma para Publicação do aplicativo). Estas plataformas exigem o uso de um computador, celular, ou tablet com android superior a 4.0 e que possuem uma câmera ou webcam uma vez que utiliza QR Code.

No intuito de explanar a utilização deste aplicativo, foram elaboradas imagens ilustrativas e educativas em A4 e, anexo a cada uma delas, um QR Code, no qual, com o aplicativo e através da câmera do equipamento, acessa-se a Realidade Aumentada.

Primeiro passo foi verificar se as máquinas existentes suportavam configurações exigidas pelas provedores que rodam tais aplicativos. Baixar estas configurações para começar rodar os Softwares, que ajudam a desenvolver o aplicativo.

Depois de terminadas as configurações foram usados programas na nuvem, que propiciam o desenvolvimento de imagens, áudios e vídeos, sendo inseridos em portfólios tendo como exemplo o canvas. Como o projeto exige imagens tridimensionais foi necessário utilizar o Blender que é software livre onde se pode movimentar imagens de várias formas.

As principais ferramentas utilizadas para elaboração do app foram o Unity e o Vuforia eles exigem um cadastro onde deve se seguir suas políticas de uso. Após liberado o uso das ferramentas, elaboramos imagens criptografadas no Vuforia, que servem de código fonte para posteriormente abrir imagens em movimento tridimensionais com a ajuda do Unity, sendo estas QRcodes. No Unity inserem-se as imagens tridimensionais e busca os QRcodes criptografados do Vuforia para juntar num mesmo projeto.

Tendo o projeto montado no Unity, podemos gerar um APK, (Aplicativo) e esta geração sai pronta para publicação no Play Store. Antes da publicação é possível baixar o APK no Smarphone e fazer uma pré-visualização.

O Play Store Console, onde é possível a publicação deste aplicativo de realidade aumentada, exige um cadastro com cobrança de valores em dólar. Também se resguarda em sete dias após baixar o aplicativo no Play Store, para uma análise minuciosa quanto a qualidade do aplicativo, quanto ao público direcionado e que países estará disponível, sendo cabível de reprovação.

Passamos por todos estes processos, configurações, cadastros, elaboração de imagens, vídeos, áudios, codificações e publicações e, após tudo isso, estamos com o aplicativo de realidade aumentada para educação publicado e já podemos elaborar uma apresentação aos educadores.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O lançamento de um app é uma experiência complexa, depois de inúmeras pesquisas, levantamentos de funcionalidades e viabilidade de desenvolvimento aí finalmente pode-se ter uma versão de teste. Após a versão desenvolvida passamos para o passo de cadastro e adequações que são exigidas pela Google Play. Publicar um aplicativo no Play Store é essencial que tenha qualidade para que os Feedbacks sejam positivos, já que eles são decisivos para o sucesso do seu aplicativo.

Para acessar o aplicativo será necessário baixar no Play Store sob o nome de “FSL02” (colocando entre aspas) . Quando ele abrir vai solicitar a permissão da câmera de seu equipamento. Neste momento já pode direcionar aos QRcode dos portfólios e desfrutar das imagens em realidade aumentada.

Os requisitos para que a câmera do equipamento decodifique as imagens, são os seguintes: O aparelho deve ter Android superior ou igual a 4.0; Será necessário a câmera ao instalar o aplicativo.

O aplicativo é voltado ao público em geral, é gratuito e está disponível para baixar no Play Store basta seguir as diretrizes de sua política de privacidade com relação aos direitos autorais .

A Imagem 1 mostra como o aplicativo aparece para o usuário após sua instalação.

Imagem 1- Imagem do aplicativo FSL02 na Play Store