Com o objetivo de avaliar se uma tarefa visual espacial mede a capacidade de atenção de um indivíduo, Stefanidis et al. (2007) desenvolveram um estudo observando diferentes níveis de especialização na execução de tarefas, atentando para constructos alicerçados na teoria da automaticidade e na construção de um modelo matemático testado durante o processo de aquisição de habilidades.
Na condução do estudo experimental foi utilizado um computador adaptado a um sistema de simulação em RV com alças de cirurgia laparoscópica para o desenvolvimento simultâneo de duas tarefas virtuais.
Para a análise dos fatores de atenção presentes na teoria da automaticidade, foram comparados fatores de desempenho relacionados à execução em paralelo da primeira e segunda tarefas virtuais.
Baseado em procedimentos originados no domínio da laparoscopia, foi apresentado um sistema de pontuação matemático que considerava parâmetros capturados durante a realização de uma tarefa primária em paralelo a outra tarefa secundária. Fatores como tempo, precisão e erros de segurança foram admitidos como parâmetros de validação.
Tzafestas, Palaiologou e Alifragis (2006) desenvolveram uma investigação com o objetivo avaliar resultados de aprendizagem que consideram os seguintes cenários: i) modalidade de educação a distância, utilizando AVAs; ii)
60 procedimentos manipulados por robôs; e iii) análise de experiências que acontecem em ambientes reais.
Esses experimentos foram conduzidos de acordo com um protocolo de avaliação e metodologia especialmente concebida para a tarefa considerada alvo de treinamento. Foram empregados gráficos de pontuação para a obtenção de medidas quantitativas e de desempenho. Os estudantes podiam desenvolver interações presenciais com robôs (manipulação direta em ARs), utilizar comunicação mediada pela internet (à distância) ou utilizar softwares simuladores de RV instalados em computadores, conforme ilustrado na Figura 7.
Fonte: Tzafestas, Palaiologou e Alifragis (2006, tradução nossa)
A pesquisa considerava a formação como um processo dinâmico em que se pontuava o desempenho obtido nas seguintes dimensões: habilidades de baixo nível versus habilidades de alto nível de complexidade.
Segundo os autores, os resultados da pesquisa evidenciaram os seguintes parâmetros: tempo de cada fração do trabalho (projetado em gráfico para medir cada uma das fases e procedimentos de operações), erros de baixo nível de competência técnica, erros de nível médio de competência técnica, erros de alto
61 nível de competência técnica, análise do grau de habilidade e experiência dos aprendizes.
O método de avaliação de abordagem matemática possibilitava a somatória de pontos relativos a acertos e a aplicação de penalidades em caso de erros cometidos durante a execução de uma tarefa.
Os resultados obtidos revelaram diferenças entre os três cenários propostos e forneceram algumas premissas sobre metodologias e o grau de relevância em cada uma das dimensões da formação. Por fim, os autores concluíram que estudos em grande escala ainda são necessários para desenvolver a proposta de pesquisa citada. Nesse sentido, afirmam ser necessário intensificar experimentos que considerem cenários de formação diversificada.
Panait et al. (2009) apresentaram contribuições com a análise de simuladores de RV utilizados na realização de tarefas executadas por meio de dispositivos hápticos de laparoscopia com e sem retroalimentação de força. Nessa análise, os autores procuraram comparar tarefas realizadas com técnicas de treinamento que seguem um padrão de práticas para cirurgias laparoscópicas implementadas, que utilizam técnicas de avaliação de treinamento do campo de Fundamentos de Laparoscopia Cirúrgica (FLC).
O estudo em questão contou com dez estudantes, com níveis de habilidades iniciais, que desenvolveram atividades em três níveis de dificuldade.
Para cada nível de dificuldade, o experimento mediu resultados a fim de verificar possíveis ganhos ou perdas com o uso de dispositivos com e sem retroalimentação de força.
Como método para avaliar os resultados de avaliação, o estudo utilizou o método de avaliação originado no campo de FLC, juntamente com um sistema de pontuação matemática baseado em tempo de conclusão (Figura 8), comprimento do caminho ou da trajetória a ser percorrida, e medida de tensão de força aplicada.
Esse estudo revelou que, nas tarefas mais avançadas, especialmente aquelas envolvendo recorte de tecidos e que exigem um nível de precisão superior, os dispositivos de retroalimentação de força, quando utilizados para apoiar esses procedimentos, possibilitaram a obtenção de resultados mais rápidos na realização das tarefas, conforme se observa nos níveis de dificuldade e tempos de N1 a N3, na Figura 8.
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Fonte: Panait et al. (2009, tradução nossa)
O estudo também agrupou as atividades em tarefas básicas, no entanto, a simulação tátil avançada, quando aplicada a esse grupo, não demonstrou uma melhoria no desempenho.
Segundo os pesquisadores, esses dados sugerem que métodos que utilizem softwares e dispositivos com retroalimentação de força sejam usados para tarefas de maior complexidade, tendo em vista o melhor desempenho dos resultados observados nos experimentos.
Madan e Frantzides (2007) apresentaram um estudo envolvendo dispositivos de RV para aplicação de métodos de treinamento laparoscópico, com base em abstrações de modelos que utilizam caixas (boxes) para treinamento de procedimentos laparoscópicos.
Para realização do experimento, os autores desenvolveram um ensaio clínico aleatório com estudantes de Medicina sem nenhuma experiência prévia com cirurgias. Os alunos foram agrupados de acordo com quatro métodos de treinamento: i) realidade virtual; ii) treinamento em box inanimado; iii) combinação dos métodos “i” e “ii”; e iv) nenhum treinamento (informação de controle). As informações do pré e pós-treino relativas aos quatro métodos foram utilizadas como parâmetros para balizar a metodologia.
Como método de avaliação foi utilizado um sistema de pontuação matemática que atribuiu valores a parâmetros obtidos com base em julgamentos de especialistas e em métricas quantitativas coletadas em cada experimento, dentre as
Figura 8 – Tempo necessário para completar a tarefa Pegar e Transferir. Dificuldades: Nível 1 (N1), 2 (N2), 3 (N3); H0 - sem retroalimentação háptica; H1 – com retroalimentação háptica
63 quais foram destacadas: número de erros, indicadores de sucesso/insucesso, indicadores de facilidade/dificuldade no desenvolvimento da tarefa e métricas obtidas com a análise da tarefa gravada.
Os autores destacaram que o resultado não demonstrou diferenças significativas entre quaisquer das medidas de pré-treino. Quando aplicada a análise de dados ao pós-treino, as medidas diferiram entre os 4 grupos. Nesse sentido, os autores afirmam que os dados resultantes revelaram que a combinação de treinamento com RV e treinamentos com box inanimados leva à melhor aquisição de competências em procedimentos laparoscópicos.
Watanabe e Katusura (2010) propuseram um método que avalia o movimento humano com base em experiências exitosas na comparação de movimentos de aprendizes e de professores experientes. O método proposto foi desenvolvido objetivando a avaliação de experimentos com a construção de escrita em caracteres chineses.
O método permite definir o processo de avaliação com base na teoria dos grafos, em que o valor de cada componente de uma matriz de adjacência é tratado como uma pontuação obtida com base em movimentos realizados. Nós de grafos são gerados com base em movimentos de um professor experiente e são comparados aos nós de grafos de aprendizes.
A comparação entre nós de um grafo é feita por meio de um processo de ponderação e por um coeficiente de correlação. Dessa forma, os movimentos dos aprendizes são avaliados e comparados com base em uma pontuação de treinamento ideal.
A captura de interações é realizada por meio de dispositivos hápticos que coletam informações sobre o procedimento de escrita com base em parâmetros como: força, massa, posição e velocidade.
Kolesnikov et al. (2009) descreveram um simulador háptico desenvolvido para auxiliar na aquisição de HSM em odontologia. Uma característica importante desse simulador é a capacidade de gerar modelos de posição e trajetórias para os alunos seguirem. Além disso, o simulador tem um mecanismo de reprodução tátil para ajudar os alunos a aprenderem e seguirem esses modelos, conforme se observa na Figura 9.
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Fonte: Kolesnikov et al. (2009)
Usando esse recurso, o professor pode realizar um procedimento no simulador háptico e gravar suas ações. Guiando-se pelo procedimento gravado, o aprendiz é então capaz de seguir a trajetória correta na posição e força orientada. No trabalho em questão, foram revisadas várias técnicas de reprodução háptica e, além disso, foi descrito em detalhes o processo implementado no simulador. A reprodução tátil incluía parâmetros de orientação com base em posição, força e gravação de trajetória em processos de aquisição de HSM.
Concluído o trabalho, foram apresentados os resultados experimentais de um sistema de pontuação matemático capturado com base em questionários que avaliavam a eficiência do método proposto na orientação de aprendizes em tarefas odontológicas conduzidas por meio de reprodução tátil.
Solis et al. (2009) desenvolveram um robô paciente, que incorpora sensores e atuadores com base em um modelo convencional humano, para realização de treinamento de suturas por meio de simulação física processando métodos de avaliação quantitativa. A captura de dados foi feita com três componentes: alguns sensores incorporados em um manequim de pele, que detecta o movimento artificial da pele durante a realização da tarefa de sutura/ligadura; uma webcam; e um sistema multimídia utilizado para a visualização das imagens e da pontuação obtida durante a realização de tarefas. Como técnica de avaliação foi desenvolvido um método matemático (Função E-suture) envolvendo dimensões, tais como eficiência, segurança e qualidade na realização de tarefas. À base dessas dimensões foram coletados parâmetros relacionados ao tempo para completar uma
65 tarefa (eficiência), força aplicada (segurança) e percurso correto na realização da tarefa (qualidade).