Abstract:
O avanço tecnológico dos últimos anos ocasionou mudanças na maneira como as pessoas
se relacionam. Dispositivos computacionais, sensores e atuadores se fazem presentes na
vida das pessoas atualmente, de maneira que os mundos físico e virtual se misturam.
Propostas de sistemas físico-cibernéticos (Cyber-Physical Systems ou CPS) surgem com o
intuito de integrar os sistemas computacionais com objetos do mundo físico. Neste novo
contexto, as discussões dos impactos tecnológicos nos ambientes escolares são
importante, estabelecendo novas áreas de pesquisa, como ensino eletrônico, educação à
distância, aprendizagem móvel e aprendizagem ubíqua. Dentro dessas áreas, os Ambientes
Virtuais de Aprendizagem (AVAs), que são sistemas computacionais disponíveis na internet,
destinados ao suporte de atividades mediadas pelas tecnologias de informação e
comunicação, são bastante utilizados e estudados. Esses ambientes podem ser
identificados por uma série de características que envolvem interação entre alunos e
professores, oportunidades de socialização e concepção de informação, propostas
pedagógicas, representação do espaço virtual, entre outras. No entanto, os AVAs costumam
apresentar possibilidades restritas de lidar com as informações do mundo físico. Esta tese
tem como foco a integração de elementos reais/físicos em AVAs, através de interfaces
humano-computador avançadas. Para tanto, propõe-se a definição de Ambientes Físico-
Virtuais de Aprendizagem, discutindo suas características e um modelo conceitual de
referência. Por fim, a plataforma Toogle, proposta para implementação de sistemas físicocibernéticos,
é aprimorada e utilizada no desenvolvimento desses novos espaços.
Technological advances in recent years has brought about changes in the way people relate.
Computing devices, sensors and actuators are present in the in people's lives today, in a
way that the physical and virtual worlds mix. Proposals of Cyber-Physical Systems (CPS)
arise in order to integrate computer systems with the physical world objects.In this new
context, discussions about technological impacts on school environments are important,
establishing new areas of research, such as e-learning, distance education, mobile learning
and ubiquitous learning. Within these areas, the Virtual Learning Environments (VLEs),
which are computer systems available on the Internet, intended to support activities
mediated by information and communication technologies, are widely used and studied.
These environments can be identified by a number of features that involve interaction
between students and teachers, socialization opportunities, educational proposals,
representation of virtual space, among others. However, VLEs often have limited possibilities
to deal with the information of the physical world. This dissertation focuses on the integration
of real / physical elements in VLEs, through advanced human-computer interfaces. We
propose the definition of Cyber-Physical Learning Environments, discussing their
characteristics and a reference conceptual model. Finally, the Toogle plataform, proposed to
implement cyber-physical systems, is enhanced and used to develop these new spaces.
