VirTraM: one framework for the development of training using virtual reality in mobile learning

Mobile computing has emerged as an innovative technology for education. For example, a new terminology, called Mobile Learning or m-Learning, has been introduced to designate the use, in a transparent way and with a high mobility degree, of devices with wireless communication, as part of a model of integrated learning, On the other hand, education can be also seen as a process of exploration, discovery and construction of knowledge, using three-dimensional environments. However, different challenges are faced when designing educational applications for mobile devices with three-dimensional resources, such as: How to produce a 3D scenario together with images and information in the reduced screens of cellular phones? How to make possible efficient ways of interaction? How to overcome the limitation of memory and processing of the mobile devices? In this master's thesis, a framework for the development of educational applications with virtual reality resources in mobile devices is introduced, called VirTraM. This framework facilitates the development of such applications, allowing a programmer to work with little elements, abstracting the implementation details and emphasing the aspects concerning the training. For the validation of VirTraM, two case studies have been developed. These case studies demonstrate such characteristics as interaction, usability and portability, besides making possible the integration of mobile computing and virtual reality technologies. An application, constructed from VirTraM, offers to the user an innovative and interactive tool to help with complementary information at the moment and place where his necessary. Amongst the benefits of the applications based on VirTraM, the following are distinguished: to support and to motivate the learning; to improve the understanding on definitive objects; to allow the simulation and analysis of experiences in the field; to make possible the demonstration of the equipment execution; and to provide ways for the development of innovative methods of education and training.A computação móvel tem se destacado na área educacional como uma tecnologia inovadora. O termo Mobile Learning ou m-Learning tem sido empregado para tratar da utilização de dispositivos de comunicação sem fio, de forma transparente e com alto grau de mobilidade, como parte de um modelo de aprendizado integrado. Educação pode ser vista como um processo de exploração, descoberta e construção de conhecimento, através de ambientes tridimensionais. Quando são projetadas aplicações educacionais para dispositivos móveis com recursos tridimensionais, uma série de questões desafiadoras emergem: Como produzir um cenário 3D motivador, juntamente com imagens e informações nas reduzidas telas dos telefones celulares? Como possibilitar formas de interação eficientes? Como contornar a limitação de memória e processamento dos dispositivos móveis? Nesta dissertação, é apresentado um framework para construção de aplicações educacionais em dispositivos móveis com recursos de realidade virtual: o VirTraM. Este framework facilita o desenvolvimento de aplicações, ao permitir que o programador trabalhe com menos elementos e abstraia-se dos detalhes de implementação para concentrar-se nos aspectos relacionados ao treinamento. Para a validação do VirTraM, foram desenvolvidos dois estudos de caso que demonstram características como interatividade, usabilidade e portabilidade, além de possibilitar uma experimentação da integração das tecnologias de computação móvel e realidade virtual. Uma aplicação, construída a partir do VirTraM, fornece ao usuário uma ferramenta inovadora e interativa para auxiliá-lo com informações complementares no momento e no local em que ele precisar. Dentre os benefícios das aplicações baseadas no VirTraM destacam-se: apoiar e motivar o aprendizado; melhorar a compreensão sobre determinados objetos; permitir a simulação e a análise de experiências em campo; possibilitar a demonstração do funcionamento de equipamentos; e fornecer meios para o desenvolvimento de métodos inovadores de ensino e de treinamento