Viagem de um Glóbulo Vermelho

Este é um projecto de criação de um mundo virtual elaborado por alunos das turmas 6º C e 9º A do Agrupamento de Escolas Venda do Pinheiro. Criado para participação na iniciativa Ciência na Escola da Fundação Ilídio Pinho, desenvolveu-se em diferentes fases: actividades experimentais nas aulas de Ciências da Natureza (6º ano) e Ciências Naturais (8º) de observação de orgãos do sistema cárdio-respiratório, aprendizagem de processos de trabalho em aplicações de modelação tridimensional (Google Sketchup, Doga L3, Vivaty Studio, CB Model Pro), pesquisa de informação (texto e imagem) sobre o sistema cárdio-respiratório, modelação tridimensional dos elementos constituintes de células, vasos sanguíneos, artérias,

corrente sanguínea, orgãos do sistema cárdio-respiratório, e elementos decorativos, e integração com animação e interactividade em Vivaty Studio. 

Não acompanhei as actividades experimentais, por serem específicas a uma área disciplinar. O meu trabalho prendeu-se com as fases seguintes: aprender modelação 3D e construir os diferentes objectos tridimensionais necessários ao projecto. No Vimeo encontra-se um vídeo que mostra alguns resultados da descoberta do CB Model Pro para modelação orgânica.

A fase de pesquisa é essencial para estruturar ideias e procurar formas de representar os elementos que irão ser recriados virtualmente. Num projecto digital, a fase do papel - registar, rabiscar, rascunhar ideias, é um momento fundamental. 

Esta fase é intercalada com a aprendizagem do 3D. Não usámos equipamento muito potente - uns humildes netbooks Eee 1100. O ecrã pequeno dificulta a criação de modelos complexos, mas serve bem para criar diferentes elementos individuais que depois podem ser integrados num modelo complexo. Na imagem, um exercício livre de modelação por extrusão em torno de um eixo e em NURBS. 

A cada grupo de alunos coube a tarefa de modelar um elemento individual de cada modelo constituínte do mundo virtual. Definimos que este reuniria casa criadas em Sketchup, para albergar os modelos biomórficos e imagens das actividades experimentais, um boneco animado para a entrada no espaço criado no Doga e animado em Vivaty Studio, e modelos de veias, pulmões, coração, células e seus constituintes criados nas aplicações que mais se prestassem para a tarefa. Por exemplo, membranas celulares, glóbulos vermelhos e objectos similares foram modelados organicamente no CB Model Pro gerando objectos low poly. Formas mais regulares foram criadas em Doga e Vivaty Studio. Usaram-se diferentes tipos de modelação: extrusão, ponto forte do Sketchup, operações booleanas (gerando objectos ocos pela combinação de dois objectos) e  orgânica, muito facilitada no CB Model. Na  imagem, a criação de um modelo virtual de célula a partir da importação de diferentes objectos previamente criados pelos alunos.

O resultado é um modelo virtual em X3D - formato mais recente da linguagem VRML. Parece complicado, mas não é. Esta célula é constituida por sensivelmente cinco ou seis objectos tridimensionais, que foram repetidos utilizando um recurso muito elegante da linguagem VRML/X3D, a referência. Similar às operações copiar - colar e duplicar, ao invés destas não gera um novo modelo mas sim uma referência ao modelo original, que pode ser rodada e reposicionada. Com isto podemos obter modelos de elevada complexidade mas de tamanho leve. Apesar de complexo, e cheio de formas 3D, o modelo na imagem pesa uns meros 137 kb em X3D. A imagem foi renderizada em tempo real no BS Contact e o modelo permite rotação para visualização global das formas representadas.

A criação de um mundo virtual, ou modelo complexo, é um processo iterativo. Começamos com pequenos objectos individuais que são montados em modelos detalhados. Estes, por sua vez, são montados no modelo final. Aqui as coisas tornam-se mais difíceis pelo tamanho do espaço e quantidade de ficheiros envolvidos. É fundamental organizar os nós (objectos e formas em VRML) e grupos para saber exactamente onde está o que compõe o modelo virtual. Facilita o trabalho de posicionamento correcto dos modelos. Aqui é o momento em que termina o trabalho dos alunos e se intensifica o meu. Nas horas disponíveis para o projecto (45 minutos semanais para o 9º ano e 90 minutos para o 6º) não é possível treinar a utilização do Vivaty Studio de forma aprofundada. Seria, talvez, se todo o tempo fosse dedicado a isso e não à exploração de outras aplicações, pesquisa  e criação de modelos.

Este é um exemplo de outro dos objectos complexos utilizados: o modelo de uma veia, renderizado em wireframe nesta imagem para se poder ver os elementos interiores, constituintes do fluxo sanguíneo. No mundo virtual é um modelo texturizado que pode ser rodado pelo utilizador para inspeccionar os diversos elementos.

Outro exemplo, a estrutura interna de um osso. O exterior foi modelado em CB Model Pro em baixa resolução e o interior modelado e texturizado no Vivaty Studio.

Aqui, um dos muitos aspectos do mundo virtual onde podemos observar e interagir com os modelos dos elementos constituintes do sistema cárdio-vascular. A informação recolhida e tratada pelos alunos é mostrada em painéis.

Ao longo deste projecto os alunos participantes puderam visualizar o interior das estruturas do sistema cárdio-respiratório, aprender trabalho em laboratório, dominar progressivamente o computador e diferentes aplicações e explorar o potencial criativo da tecnologia digital. Exploraram experimentalmente os conteúdos curriculares e transferiram aprendizagens através da recriação de sistemas biológicos em modelação tridimensional e aprofundaram as TIC de forma criativa numa perspectiva construtivista.

O resultado final deste projecto é um ambiente de realidade virtual não imersiva em VRML/X3D. Pode ser visualizado num computador com aplicações de visualização de VRML ou visitado na internet em ambiente multiutilizador.