Novas Metodologias no Ensino e Aprendizagem na Área da Engenharia Eletrotécnica

Abstract

Um ambiente educativo para aquisição de competências requer materiais facilmente acessíveis nas escolas, em casa, em papel e on-line. Para potenciar a motivação deve-se recorrer mais a práticas digitais, não formais, na sala de aula e na educação de adultos.

É preciso facultar oportunidades de aprendizagem, de duração e ritmo adequados, em hora e local convenientes, apoiadas nas TIC, associadas à vida ou ao trabalho, facilitando uma formação pedagógica personalizada, inicial e contínua. O ensino a distância ou a utilização das TIC têm-se revelado eficazes, pois a introdução de tecnologias e a informática permitem uma maior divulgação do saber. Além disso, as TIC podem tornar a aprendizagem mais eficaz e oferecer acesso a conhecimentos e competências, muitas vezes difíceis de obter de outro modo.

Existem cursos que aliam explicações teóricas a experiências virtuais. Ao aumentar a possibilidade de experimentação, os laboratórios virtuais e remotos abrem novas possibilidades. São um novo recurso didático que, com outros, pode ser integrado em plataformas de e-learning. A realidade virtual (VR-Virtual Reality) permite examinar e manipular, em tempo real, ambientes tridimensionais interativos gerados por computador e ensinar sistemas complexos, dispendiosos ou perigosos de forma económica através de um monitor de computador. Os sistemas VR são considerados muito adequados na representação visual e espacial dos ambientes físicos que pretendem recriar.

Esta dissertação apresenta o processo de design de um protótipo VR, “Manual elétrico virtual” (VEMA - Virtual Electric MAnual) para ser usado como manual elétrico virtual no 1º ano da licenciatura em Engenharia Eletrotécnica, do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC). Desenvolveram-se várias cenas interativas, recriando um laboratório de medidas e instrumentação como ambiente virtual.

O aplicativo permite a navegação num ambiente virtual e a interação com muitos elementos elétricos e destina-se a melhorar o desempenho prático num ambiente laboratorial. O laboratório virtual pode valorizar e estimular metodologias em engenharia eletrotécnica. Espera-se que seja um incentivo para uso da tecnologia VR nas instituições de ensino superior.

Alternate abstract:

An educational environment to foster the acquisition of competences requires access to materials at school, at home, in books and online. In order to enhance the motivation, nonformal digital practices should be more frequent in the classroom and in adult education.

Access to learning opportunities is mandatory, with adequate rhythm and duration, at convenient times and places, using computer technologies associated with life or work, as individualized preparation at beginner level or as lifelong learning. Distant learning or the use of computer technologies has proved to be efficient as technology and computing allow broader access to knowledge. Besides, computer technologies can make learning more efficient and offer access to competences and knowledge, difficult to get otherwise.

There are courses already combining theory with virtual experiments. Virtual and remote labs open up new insights by broadening the spectrum of experimentation. They have become a new pedagogical resource which, combined with others, can be integrated into e-learning teaching platforms. Virtual Reality (VR) allows the examination and manipulation of computer generated tridimensional interactive environments, in real time, and teaches complex, expensive or dangerous systems inexpensively, by using a computer screen. VR systems are considered quite adequate for visual and spatial recreation of real environments.

This thesis presents the design process of a VR prototype, VEMA (Virtual Electric MAnual) to be used as a virtual electric manual, in the first year of the Electrical Engineering course. A number of interactive scenes were created to allow the visualization of an Instrumentation and Measurements laboratory as a virtual environment.

The tool allows the navigation inside a virtual laboratory and the interaction with many of the electrical components as it is designed to improve the practical performance in a laboratory environment. The virtual laboratory may advance and stimulate new teaching methods in Electrical Engineering at the Electrical Engineering Department of ISEC, Polytechnic Institute of Coimbra. Hopefully, this prototype may come as an incentive for the use of VR technology in Universities and Institutes of Higher Education.