Framework para criação de laboratórios virtuais: diminuindo a lacuna entre teoria e prática em engenharia elétrica

Dentro do campo de estudo de Engenharia Elétrica, o entendimento de alguns equipamentos pode ser frustrante e desmotivador devido à falta de uma visão clara de como estes equipamentos funcionam e operam em um ambiente real. Tanto estudantes quanto profissionais têm dificuldades para conhecer ou treinar com estes equipamentos, por fatores como segurança, custo para manter um laboratório ou impedimentos para treinamento em instalações reais. Diversas formas de ensino e aprendizado têm sido utilizadas para melhorar este aspecto prático do aprendizado em Engenharia Elétrica. Dentre essas formas, o uso de realidade virtual tem tido bons resultados por fornecer um ambiente seguro, controlado e barato em relação a um laboratório real. Porém, ainda há lacunas que podem ser sanadas nesses experimentos, como por exemplo, atender tanto alunos como profissionais, facilidade de criação dos laboratórios e reproduzir situações reais dos equipamentos e assim aproximar a teoria da prática. Assim, esta tese propõe um framework conceitual para criação de laboratórios virtuais para preencher estas lacunas. Uma revisão sistemática foi conduzida para reunir características, oportunidades e desafios da neste tema. O framework apresenta métodos, técnicas e melhores práticas para a definição, criação, execução e medição de experimentos de Realidade Virtual aplicados à Engenharia Elétrica. São apresentados experimentos que foram conduzidos para validar o framework. Um experimento demonstra o ensino do funcionamento de transformadores elétricos em subestações para estudantes de graduação de Engenharia Elétrica. Outro experimento treina profissionais para operação e manutenção de uma turbina hidrogeradora em uma usina hidrelétrica. Os resultados mostram que o framework possibilitou o melhor estudo prático ao mostrar cenários e situações reais dos conceitos apresentados e melhorou aspectos de ensino e aprendizado como notas, motivação e obtenção do conhecimento, tanto para alunos e profissionais quanto para o professor.