A primeira etapa do framework, detalhada na Figura 4.2, possui as atividades de definição do laboratório, onde serão analisados os conceitos da área a ser estudada e treinada para identificar a necessidade de criação de um laboratório virtual.
As atividades da Definição do laboratório são discutidas a seguir:
Identificar a área: identificar qual área de conhecimento de Engenharia Elétrica carece de uma abordagem mais prática. Pode englobar toda uma disciplina acadêmica ou um nicho profissional. Perceber esta necessidade pode se dar pela observação da turma, falta de acessibilidade a laboratórios, falta de oportunidades para treinamento ou qualquer outro entrave percebido no ambiente acadêmico ou profissional. Podem ser identificadas mais de uma área para uma mesma necessidade, o que não impede execução das atividades seguintes, nem o funcionamento do framework restante.
Identificar conceitos: esta atividade deve relacionar os conceitos e teorias interessantes para a aplicação prática na área identificada. Cada conceito irá nortear algum aspecto do laboratório virtual e poderá servir de roteiro durante a execução das aulas com os experimentos virtuais, ao passo que as aulas convencionais ajudam na identificação destes conceitos durante esta atividade. Da mesma forma para treinamentos profissionais, onde os treinamentos ou instruções já utilizadas servirão como guia para a criação dos experimentos virtuais.
Discutir formas de apresentação: após a definição dos conceitos das áreas de estudo, deve-se questionar como estes conceitos devem ser apresentados. Analisar por que as aulas ou treinamentos atuais não são mais satisfatórios. Analisar outras formas de apresentação além de laboratórios virtuais, por exemplo, visitas técnicas, vídeos, aquisição de equipamentos, etc. Tentar mensurar o quanto o desempenho Figura 4.2 - Etapa de definição do laboratório
nas aulas e treinamentos é consequência da falta de prática nos conceitos identificados. Discutir de forma incipiente, a metodologia e a execução dos laboratórios virtuais, identificando formas de interação, métodos de avaliação, etc. Essa discussão prematura alimenta a Metodologia, que servirá também durante o desenvolvimento laboratório virtual.
Metodologia: esboço da Metodologia para ser usado no desenvolvimento do laboratório virtual.
Coletar dados: consiste em reunir informações sobre procedimentos, equipamentos, dispositivos e sistemas reais que aplicam os conceitos identificados. Por exemplo, a conversão de energia é realizada pelo equipamento transformador. Ou ainda, a operação de um relé modelo A possui um roteiro textual no site do fabricante. Reunir estas informações ajudará na criação dos laboratórios virtuais. Preparar dados: organizar as informações coletadas, para montar o laboratório em
um roteiro coerente com os conceitos identificados. Partes dos procedimentos poderão ser descartados por não serem interessantes para a demonstração dos conceitos. Equipamentos, dispositivos e procedimentos serão reunidos em um só roteiro para formar um cenário que demonstre todos os conceitos da área.
Roteiro: o produto final desta etapa deve descrever o procedimento passo-a-passo, avisos de segurança, descrição dos equipamentos, dispositivos e ferramentas utilizados, as interações dos alunos ou treinandos com os equipamentos durante o procedimento e todo as regras de funcionamento dos equipamentos e sistemas do cenário. O roteiro pode ser um arquivo textual com figuras, vídeos, áudio ou qualquer mídia que permita a compreensão das regras laboratório.
As principais intenções desta etapa do framework são identificar a necessidade de criação de um laboratório virtual e preparar um roteiro para sua criação. É bem verdade que este framework tem por objetivo melhorar o aspecto prático de ensino aprendizado e treinamento, porém ainda deve-se questionar a necessidade de criação de um laboratório virtual ao final de cada etapa, seja para ponderar o ganho em aprendizado, custo financeiro depreendido e tempo de criação, visto que o laboratório virtual criado pode não resultar em um ganho de aprendizado ou ainda custar recursos e tempo desnecessários durante a produção.
4.2.1 Papéis
O principal papel desempenhado nesta etapa do framework é do tomador de decisão, aquele que decidirá área, conceitos e necessidades de um laboratório virtual. Portanto é o professor da disciplina o ator mais adequado exercer este papel. No caso de treinamentos, os profissionais mais experientes devem exercê-lo, já que conhecem os procedimentos executados no ambiente de trabalho. Este papel recebe o nome de Especialista no diagrama da Figura 4.3.
Por outro lado, são os alunos ou profissionais menos experientes que manifestam explicitamente ou mesmo implicitamente a necessidade de aprendizado, demonstrando desinteresse, notas baixas, falta de atenção, etc. Ou no caso de profissionais, realizando procedimentos sem conformidade com as normas, com muitos erros, no tempo inadequado, gastando muitos recursos, etc. Este papel não é representado no diagrama porque não exerce nenhuma das atividades deste processo.
O professor e o especialista na área definida também têm o papel de preparar o roteiro, visto que são eles quem conhecem os conceitos, equipamentos e procedimentos que serão o propósito do laboratório virtual.
4.2.2 Implementação
Cada tarefa de cada etapa do framework é descrita conceitualmente e serve apenas como um guia de melhores práticas para a execução real da atividade. Assim, pode-se realizar esta tarefa, ou como esta tese nomeia, implementar esta tarefa da melhor forma possível, respeitando limitações financeiras da instituição, tempo e aproveitando práticas já existentes.
Logo, além de sugerir um framework conceitual como cerne desta tese, será sugerido também uma ou mais formas de implementação de cada atividade. Em geral, será apresentada a implementação utilizada nos experimentos relatados no Capítulo 5.
4.2.2.1 Identificar a área e Identificar conceitos
As duas primeiras atividades desta etapa, Identificar a área e Identificar conceitos podem ser implementadas praticamente como o framework já propõe: o professor identifica as necessidades de cada disciplina e conceitos passíveis de demonstração em um laboratório em RV.
4.2.2.2 Discutir formas de apresentação
A atividade Discutir formas de apresentação é implementada como uma decisão entre diferentes formas de apresentação e metodologias: laboratórios em realidade virtual em lugar de ou em conjunto com outras apresentações como palestras, vídeos, laboratórios reais, visitas técnicas, simulações matemáticas, etc. Mesmo usando RV, o conteúdo pode ser apresentado de diferentes formas, como a exploração de uma maquete virtual, simulações em um cenário virtual, operações e manutenções de equipamentos no ambiente virtual ou um game.
4.2.2.3 Coleta de dados e Apresentação dos dados
As atividades de Coleta de dados e Apresentação dos dados resultando no roteiro do experimento podem ser realizadas de uma vez só utilizando uma Instrução Técnicas (IT).
Uma Instrução Técnica é um conjunto de procedimentos ou normas que devem ser realizados fielmente a fim de resolver uma tarefa ou se enquadrar em um padrão (OLIVEIRA NETTO; TAVARES, 2006). Uma IT mostra um caminho otimizado que resolva um problema, de modo que não haja acidentes, seja rápido e utilize o mínimo de recursos disponíveis, listando ferramentas, equipamentos envolvidos, estados e pré-condições do sistema, participantes do procedimento e passos para realização do procedimento. A Eletrobrás Eletronorte S/A possui dezenas de IT’s que definem passo a passo como uma operação ou manutenção deve ocorrer. Por exemplo, um procedimento de desmontagem da caixa de vedação de uma turbina hidrogeradora possui uma IT relacionada definindo desde parâmetros de segurança até os materiais utilizados na limpeza das peças. Esta IT é totalmente textual e cita nomes de peças a serem desmontadas, mostra alguns desenhos esquemáticos e fotos de peças e ferramentas.
Em resumo, uma IT já é um roteiro de execução de operações e manutenções em equipamentos e sistemas elétricos. E por ser um procedimento executado na prática, pode ser utilizado para demonstrar conceitos e ao mesmo tempo ilustrar como esses conceitos serão
usados no ambiente profissional. Portanto, utilizar uma ou mais IT’s como roteiro para criação do laboratório significa realizar as últimas atividades do framework de uma vez só. É claro que é necessário escolher IT’s que os cenários sirvam para apresentação dos conceitos. Do ponto de vista de treinamento, um laboratório virtual que mimetiza uma IT convencional torna-se automaticamente uma IT interativa.