Interfaces Tangíveis no Processo de Alfabetização Infantil

UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
INSTITUTO DE ENGENHARIA E GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
Adriana Carvalho Nascimento
INTERFACES TANGÍVEIS COMO AUXILIARES
NO PROCESSO DE ALFABETIZAÇÃO
INFANTIL
Santarém-PA
Junho 2011

INTERFACES TANGÍVEIS COMO AUXILIARES
NO PROCESSO DE ALFABETIZAÇÃO
INFANTIL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para
obtenção de grau de Bacharel em Sistemas de
Informação.
Orientadora: Profa. MSc. Socorro Vânia L. Alves
Santarém – PA
Junho 2011

INTERFACES TANGÍVEIS COMO
AUXILIARES NO PROCESSO DE
ALFABETIZAÇÃO INFANTIL
Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado para obtenção de grau de Bacharel
em Sistemas de Informação.
Aprovado em ____/____/_______
Comissão Examinadora
______________________________________________
Professora Msc. Socorro Vânia Lourenço Alves (Orientadora)
Universidade Federal do Oeste do Pará
_______________________________________________
Professor Msc. Enoque Calvino Melo Alves (Co-Orientador)
_______________________________________________
Professor Msc.

2
AGRADECIMENTOS
A Deus Todo Poderoso por ter me dado força em todos os momentos e por todas as minhas
conquistas.
A minha mãe, Ana Maria Carvalho dos Santos, à minha irmã, Manoela Arcanja Carvalho
Nascimento, aos meus tios Antônio Pereira de Oliveira e Eliane Carvalho dos Santos pelo
suporte, incentivo e paciência em todos os momentos.
A minha orientadora, Socorro Vânia Lourenço Alves, por ter acreditado na minha capacidade
e pelo apoio, confiança, orientação e companheirismo durante a realização deste trabalho.
Ao meu co-orientador, Enoque Calvino Melo Alves por investir nesse trabalho e pelo
companheirismo e confiança dedicados.
A minha segunda família, Jacira Teixeira de Aguiar, Antônio Teixeira de Aguiar, Andréia
Teixeira de Aguiar e Lidiane Teixeira de Aguiar Botter, por todas as acolhidas e por cederem
um espaço para que este trabalho fosse escrito.
As amigas e amigos da turma BSI2007, companheiros de caminhada: Adisson Gomes
Marinho, André Luiz Chaves Rodrigues, Antônio Fernando da Possa Pantoja, João Batista,
Luma da Rocha Seixas, Paula Mayara Alcântara, Rafael Benzaquem Neto, Rafael Allan,
Marlison Henrique Paiva, Romário Roberto de Pádua, Warlington Nascimento e Yuko
Mitsuya, por todos os momentos de alegria, dificuldades e esforços que compartilhamos.
Aos os professores desta instituição que ao longo da minha vida acadêmica me instigaram a
construir o conhecimento através das suas aulas.
Aos professores, crianças, diretores e coordenadores que participaram da pesquisa pela
receptividade e atenção com que me receberam em seu ambiente escolar.
Enfim, a todos os que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho.

3
―O homem não é nada além daquilo
que a educação faz dele.‖
(Emmanuel Kent)

4
RESUMO
A alfabetização infantil é uma prática social de construção do conhecimento que assume um
importante papel no processo educativo da criança, impactando diretamente nas relações
indivíduo-sociedade, e permitindo a apropriação da linguagem nas suas diversas formas, ao
mesmo tempo em que proporciona momentos lúdicos à criança.
Um dos recursos utilizados nesta fase são os materiais concretos (conhecidos como
manipulativos) destinados a despertar habilidades na criança, como coordenação motora,
lógica, associação, entre outras. Pesquisas têm demonstrado vantagens do uso desses na
educação. No entanto, eles trabalham em sua maioria conceitos matemáticos, não sendo tão
eficientes quando empregados no ensino de conhecimentos como a leitura e escrita.
Estudos recentes têm buscado aliar a computação a materiais concretos, permitindo
aplicá-los em outros contextos além da matemática, através de um novo paradigma de
interação conhecido como ―Interfaces Tangíveis‖. Interfaces Tangíveis, portanto, possibilitam
embarcar computação em objetos físicos com significado real.
Dessa forma, este trabalho tem por objetivo modelar e desenvolver uma interface
tangível adaptada ao conteúdo escolar de aprendizagem do 1º ano do Ensino Fundamental,
antiga alfabetização, como forma de auxiliar uma das atividades desenvolvida em sala de
aula.
Para isso, foi necessário compreender e especificar o contexto em que se inserem
crianças em processo de alfabetização. Tal entendimento foi possível através da adoção de
uma metodologia de design centrado no usuário, onde se buscou observar nas tarefas
desenvolvidas pelas crianças em ambiente de sala de aula a identificação de requisitos
(necessidades) que uma interface tangível deve oferecer para apoiar de forma adequada o
processo de ensino-aprendizagem nesta fase.

5
ABSTRACT
The children's literacy is a social practice of constructing knowledge that plays an important
role in the children's educational process, impacting directly on the individual-society
relations, and allowing the appropriation of language in its various forms, while providing
ludic moments to child.
One of the tools used in this phase are the concrete materials (known as manipulative)
intended to awaken the child skills such as motor skills, logical, association, and others.
Research has demonstrated advantages of using this in the education. However, they work
mostly mathematical concepts, not as effective when used in literacy teaching such as reading
and spelling.
Recent studies have attempted to combine computing to concrete materials, allowing
them to apply in other contexts outside mathematics, through a new interaction paradigm
called "Tangible User Interfaces". Tangible Interfaces, therefore, enable computing embedded
on physical objects with real meaning.
Thus, this study aims to model and develop a tangible user interface tailored to the
content of school learning from the 1st year of primary school, ancient literacy as a means of
aiding the activities developed in the classroom.
To this, we need to understand and specify the context in which children are included
in the literacy process. This understanding was possible by adopting a methodology of user-
centered design, where we observe the tasks performed by children in a classroom
environment the identification of requirements (needs) that should provide a tangible user
interface to support adequately the teaching-learning process in this phase.

6
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO........................................................................................................................12
APRENDIZAGEM INFANTIL ...............................................................................................14
2.1. ALFABETIZAÇÃO E A FORMAÇÃO DO CONHECIMENTO HUMANO .............14
2.2. MATERIAIS TANGÍVEIS PARAAAPRENDIZAGEM .............................................18
2.2.1. Ábaco......................................................................................................................20
2.2.2. Blocos Lógicos de Dienes ......................................................................................21
2.2.3. Escala de Cuisenaire...............................................................................................21
2.2.4. Material Dourado....................................................................................................22
2.2.5. Geoplano.................................................................................................................23
2.2.6. Discussão................................................................................................................24
2.3. NOVAS TECNOLOGIAS PARAA EDUCAÇÃO .......................................................26
INTERFACES TANGÍVEIS ....................................................................................................29
3.1. ORIGEM E CONCEITO...............................................................................................29
3.1.1. Primeira Geração de TUIs – Urban Planning (URP) .............................................30
3.1.2. Segunda Geração de TUIs – TUIs Orgânicas.........................................................32
3.1.3. Interface Gráfica x Interface Tangível....................................................................33
3.1.4. Características de TUIs...........................................................................................35
3.2. INTERFACES TANGÍVEIS PARAA EDUCAÇÃO INFANTIL ................................36
3.2.1. Topobo....................................................................................................................36
3.2.2. FlowBlocks.............................................................................................................37
3.2.3. I/O Brush ................................................................................................................38
3.2.4. Curlybot..................................................................................................................39
3.2.5. AlgoBlocks .............................................................................................................40
3.2.6. Quetzal....................................................................................................................40
3.2.7. Tern.........................................................................................................................41
3.2.8. reacTable.................................................................................................................42
3.3. TECNOLOGIAS E FRAMEWORKS PARA O DESIGN DE INTERFACES
TANGÍVEIS .........................................................................................................................43
3.3.1. Visão computacional...............................................................................................44
3.3.2. Controladores, Sensores e Atuadores .....................................................................45
3.3.3. RFID (Radio Frequency Identification) .................................................................46
METODOLOGIA.....................................................................................................................48
4.1. ENTENDER O CONTEXTO DE USO ........................................................................49
4.2. ELICITAR REQUISITOS.............................................................................................50
4.3. CONCEBER SOLUÇÕES ............................................................................................51
RESULTADOS OBTIDOS.......................................................................................................52
5.1. ASPECTOS IMPORTANTES DO AMBIENTE FÍSICO.............................................52
5.2. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS EM SALA DE AULA .....................................55
PROTOTIPAÇÃO ....................................................................................................................58
6.1. ASPECTOS GERAIS DA INTERFACE TANGÍVEL PROPOSTA.............................58
6.2. AVALIAÇÃO DA INTERFACE PROPOSTA ..............................................................63
6.2.1. Controle (control) ...................................................................................................63
6.2.2. Representação Física da Informação ......................................................................64
6.2.3. Alteração no modelo computacional ......................................................................64
6.2.4. Representação Digital.............................................................................................65
6.3. POSSÍVEIS TECNOLOGIAS ENVOLVIDAS............................................................65
CONCLUSÕES E TRABALHO FUTUROS...........................................................................66
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS .....................................................................................68

7
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1. Ábaco ........................................................................................................................20
Figura 2. Blocos Lógicos de Dienes.........................................................................................21
Figura 3. Escala de Cuisenaire .................................................................................................22
Figura 4. Peças constituintes do Material Dourado..................................................................23
Figura 5. Material Dourado ......................................................................................................23
Figura 6. Geoplano ...................................................................................................................24
Figura 7. Leapster Explorer......................................................................................................27
Figura 8. Sombra projetada pelo URP......................................................................................31
Figura 9. Fluxos de vento na mesa do URP .............................................................................32
Figura 10. SandScape ...............................................................................................................33
Figura 11. MVC - Modelo de interação de GUIs .....................................................................34
Figura 12. MCRpd - Modelo de interação de TUIs..................................................................34
Figura 13. Topobo.....................................................................................................................37
Figura 14. Peças conectadas do FlowBlocks............................................................................38
Figura 15. I/O Brush.................................................................................................................39
Figura 16. Curlybot ..................................................................................................................39
Figura 17. AlgoBlocks..............................................................................................................40
Figura 18. Peças do Quetzal .....................................................................................................41
Figura 19. Peças em forma de Pluzze do Tern..........................................................................42
Figura 20. reacTable .................................................................................................................42
Figura 21. Funcionamento da tecnologia RFID .......................................................................46
Figura 22. Ações e técnicas adotadas na metodologia..............................................................48
Figura 23. Cartazes em sala de aulas infantis...........................................................................52
Figura 24. Painéis de atividades rotineiras ...............................................................................53
Figura 25. Interface Tangível proposta.....................................................................................59
Figura 26. Entradas dos compartimentos .................................................................................60
Figura 27. Varetas com imagens...............................................................................................61
Figura 28. Etiqueta com notas musicais...................................................................................61

9
LISTA DE QUADROS
Quadro 1. Distribuição das barras de cuisenaire ............................................................ 21
Quadro 2. Pontos positivos e negativos do uso de materiais concretos ......................... 24
Quadro 3. Distribuição das crianças entre as turmas observadas ................................... 48

10
"Ninguém educa ninguém, ninguém
educa a si mesmo, os homens se
educam entre si, mediatizados pelo
mundo."
(Paulo Freire)

11
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
app Aplication
IHC Interação Homem-Computador
GUI Graphic User Interface
I/O input/output
LCD Liquid Crystal Display
LED Light-Emitting Diode
MCRpd Model Control Representation physical and digital
MiM Montessori-inspired Manipulatives
M.I.T. Massachussets Institute Tecnology
MVC Modelo-View-Control
PARC Palo Alto Research Center
rep-p physical representation
rep-d digital representation
RFID Radio Frequency Identification
TUI Tangible User Interface
URP Urban Planning
3D tridimensional

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CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
A cultura nacional de informática na educação no Brasil teve início nos anos 80, a partir de
seminários internacionais (1981 e 1982) sobre o uso do computador como ferramenta auxiliar
do processo de ensino-aprendizagem [Moraes, 2006].
Desde então, ocorreram grandes avanços na discussão sobre o uso dessa tecnologia na
educação [Moraes, 2006]. A grande expansão dos recursos tecnológicos e sua crescente
acessibilidade fizeram com que os computadores rapidamente chegassem às salas de aula
marcando presença também na educação infantil [Nakashima & Amaral, 2006].
Porém, mesmo sendo uma ferramenta comum no ambiente escolar, o computador
ainda não conseguiu ser adaptado às propostas pedagógicas para a educação. Laboratórios
equipados com computadores de última geração são, muitas vezes, subutilizados nas escolas,
principalmente considerando-se o contexto público de ensino, devido à ausência de
profissionais aptos ao uso dos recursos tecnológicos de forma crítica e planejada [Freitas &
Silva, 2009].
Estudos realizados acerca do uso da informática no processo de ensino-aprendizagem
da alfabetização têm levado os pesquisadores a imaginar outras formas de aproveitar os
avanços da tecnologia e da computação nas escolas, diferentes dos tradicionais computadores
pessoais organizados lado a lado em uma sala à parte [Falcão, 2004].
Um conceito já existente e que tem ganhado cada vez mais pesquisas sobre a sua
aplicabilidade na educação infantil é o de Interfaces Tangíveis. Segundo [Jacobson, 1991], as
Interfaces Tangíveis tratam a manipulação de objetos reais como uma maneira mais natural da
Interação Homem-Computador (IHC), através da incorporação de elementos computacionais
a objetos do cotidiano das pessoas.
Diante disso, o objetivo deste trabalho é propor uma Interface Tangível que dê suporte
a uma das atividades observadas em sala de aula na série inicial do ensino fundamental (1º
Ano), antiga alfabetização, auxiliando no desenvolvimento de habilidades de leitura e escrita.
Para tornar possível a realização deste trabalho, foi necessário compreender e
especificar o contexto em que se inserem crianças em processo de alfabetização, através da
adoção da seguinte metodologia:
 Observação em sala de aula de duas turmas de educação infantil (1º Ano do Ensino
Fundamental) através da técnica de Etnografia ou Observação;

13
 Análise qualitativa dos dados coletados para levantamento de requisitos;
 Prototipação de uma Interface Tangível a partir dos requisitos identificados.
Esse trabalho está dividido da seguinte forma:
No Capítulo 2 contextualizamos a aprendizagem infantil, com as teorias do
conhecimento humano e as características de crianças de 2 a 6 anos de idade. Além disso,
abordamos a prática alfabetizadora como um importante processo educativo da criança. E
ainda apresentamos os materiais tangíveis utilizados para a aprendizagem e as novas
tecnologias que vem sendo empregadas na educação.
No capítulo 3 apresentamos a origem e o conceito de Interfaces Tangíveis, apontando
suas principais características e a aplicação dessas na aprendizagem infantil, demonstrada
através de alguns exemplos. Demonstramos também frameworks e tecnologias para o
desenvolvimento de interfaces tangíveis.
No capítulo 4 apresentamos a metodologia de design centrada no usuário adotada
neste trabalho, descrevendo detalhadamente as ações implementadas e as técnicas que
auxiliaram no levantamento de requisitos junto aos futuros usuários (crianças em
alfabetização).
No capítulo 5 apresentamos e discutimos os resultados obtidos a partir da análise dos
dados coletados, referentes à observação realizada em sala de aula de contextos educacionais
infantis, apontando requisitos importantes para o design de uma interface tangível voltada
para o contexto educativo infantil.
No capítulo 6 apresentamos a proposta de uma interface tangível adaptada ao ambiente
de sala de aula e que auxilia no processo de ensino-aprendizagem de uma das atividades
observadas, fundamentada nos requisitos levantados no capitulo 5 e sendo voltada para
trabalhar habilidades de leitura e escrita.
Finalmente, no capítulo 7 apresentamos as conclusões e os trabalhos futuros
relacionados aos resultados obtidos até aqui.

14
CAPÍTULO 2
APRENDIZAGEM INFANTIL
A educação deve proporcionar ao indivíduo uma aprendizagem contínua, em que os
conhecimentos acumulados durante os primeiros anos de vida possam ser explorados,
confrontados e aprofundados na instituição escolar [Delvan et al, 2002].
Nesse contexto, a alfabetização assume destacado papel no processo educativo da
criança, influenciada por fatores socioculturais que impactam diretamente nas relações
indivíduo-sociedade [Printes & Brito, 2002], propiciando à criança a aquisição de novos
conhecimentos a partir de experiências próprias, e comportando a aprendizagem coletiva e
simultânea dos rudimentos da leitura e da escrita [Barbosa, 1994].
Nesse capítulo apresentamos o processo de formação do conhecimento humano e suas
teorias, indicando características de crianças em fase de alfabetização e os materiais concretos
tradicionais aplicados ao contexto da aprendizagem infantil. Apresentamos ainda as novas
tecnologias que tem sido utilizadas em sala de aula.
2.1. ALFABETIZAÇÃO E A FORMAÇÃO DO CONHECIMENTO HUMANO
Nos últimos anos, conhecimentos, crenças e atitudes das crianças sobre a escrita e a
linguagem escrita têm sido um importante foco de atenção de pesquisas psicológicas e
intervenções pedagógicas [Teberosky, 1992]. A Psicologia Infantil tem feito avanços
significativos nessa área, estimulando várias pesquisas sobre processos mentais subjacentes ao
comportamento humano [Salles & Parente, 2007], mostrando que a alfabetização infantil deve
ser entendida e estudada de forma multidisciplinar, por ser uma prática que sofre influência de
fatores pedagógicos, psicológicos, sociais, linguísticos, dentre outros [Printes & Brito, 2002].
Nas concepções que se referem ao diálogo entre a Psicologia e a Educação, algumas
teorias se propõem a explicar o processo de formação do conhecimento em cada uma das
fases do desenvolvimento humano. Duas dessas teorias, bastante conhecidas e referenciadas
na literatura são representadas pelos estudos de Lev Vygotsky [Vygotsky, 1994] e Jean Piaget
[Piaget, 1972]. São elas respectivamente o Sociointeracionismo e o Construtivismo.
Segundo a teoria Sociointeracionista de Vygotsky, a aquisição do conhecimento se dá
mediante as experiências da criança através da interação com adultos ou com outras crianças
mais experientes. Dessa forma, o conhecimento se dá ao longo do desenvolvimento, indo do

15
social para o individual [www.brasilescola.com.br, 2010].
Para [Piaget, 1972], teórico construtivista, desde o nascimento até a idade adulta, o
desenvolvimento mental do indivíduo é um processo contínuo de construção de estruturas
variáveis, que, ao lado de características constantes e comuns a todas as idades, refletem o seu
grau de desenvolvimento intelectual [Ferracioli, 1999]. Piaget divide o processo de construção
do conhecimento humano em quatro estágios distintos:
1. Estágio Sensório-motor (nascimento até 2 anos);
2. Estágio Pré-operatório (2 até 6/7 anos);
3. Estágio das Operações Concretas (6/7 até 11/12 anos);
4. Estágio das Operações Formais (11/12 até adultos).
Cada um desses estágios é caracterizado por diferentes formas de organização mental
que possibilitam as diferentes maneiras do indivíduo relacionar-se com a realidade que o
rodeia [Coll & Gillièron apud Terra, 1987].
Seguindo esta divisão, o período inicial da alfabetização escolar se dá durante o
estágio descrito por Piaget como Pré-operatório. Para [Bee, Sroufe, Richmond apud Mano,
2005], crianças nesse estágio apresentam as seguintes características:
 Egocentrismo: A criança tende a estar centrada no seu próprio ponto de vista e
julga as coisas a partir da sua perspectiva, não imaginando que existam outros
pontos de vista possíveis e conciliáveis com a realidade.
 Raciocínio transdutivo: As crianças procuram sempre explicações para os fatos,
frequentemente estabelecendo relações causa-efeito. Porém, em muitas situações,
estas relações juntam fatos não relacionados entre si. Este raciocínio ocorre
quando a criança tenta estabelecer uma inferência sem possuir todos os
conhecimentos ou conceitos que possibilitam um raciocínio correto.
 Irreversibilidade: Na perspectiva da criança, apenas o momento presente é
importante. Ela não é capaz de desfazer mentalmente uma ação e voltar a fazê-la.
 Centração: A centração é a incapacidade de considerar os múltiplos aspectos ou
características de uma situação. A criança centra-se num aspecto que considera
relevante, não considerando os outros aspectos envolvidos. Esta característica,
associada à irreversibilidade, impede a criança de adaptar o conhecimento
adquirido por experiência a outras situações similares, ou seja, o seu raciocínio não
tem mobilidade.
 Intuição: Normalmente na apreciação dos dados que compõem uma situação, as
crianças são levadas a extrair conclusões baseadas na aparência das coisas. Com

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isso, julgam as situações através da criatividade e imaginação.
 Sincretismo: O sincretismo é o tipo de raciocínio que deriva da concentração no
todo sem ter em conta as partes que o compõem. Para a criança tudo está ligado a
tudo, o que a impede por vezes de relacionar as partes e deduzir as suas
propriedades.
 Dificuldade de classificação: A criança pode classificar os objetos, mas tem
dificuldades em organizar e relacionar as classes.
 Dificuldades de seriação: A criança, ao organizar séries, deve ser capaz de
descentrar o seu raciocínio para perceber todos os aspectos dos objetos que devem
ser seriados. Por isso, ela consegue fazer séries, mas tem dificuldades, porque a
seriação exige mobilidade de pensamento.
Para [Kramer et. al. 2007], as características psicológicas da criança são informações
especialmente importantes, pois permitem conhecer o desenvolvimento infantil nas diferentes
áreas (sensório-motora, sócio-afetiva, simbólica e cognitiva) e compreender de que forma as
crianças constroem seu conhecimento, permitindo assim, a criação de subsídios fundamentais
para a prática pedagógica nos diferentes níveis da escolaridade, e orientando os professores
sobre o que as crianças são capazes de descobrir e aprender a cada momento, e sobre como
aprendem.
Segundo [Doro & Alencar, 2007], ao entrar na escola, as crianças já trazem consigo
uma bagagem de conhecimentos. [Barbosa, 1994] argumenta que essa condição prévia
permite a elas identificar elementos não significativos da escrita, estabelecer correspondência
termo a termo, considerar uma ordem prefixada, etc. Dessa forma, ao entrar na escola, elas já
se encontram em níveis de conceituação diversificados em relação à escrita.
[Ferrero, 1992], baseada em seus estudos acerca da psicogênese da linguagem, afirma
que as crianças são facilmente alfabetizáveis desde que descubram, através de contextos
sociais e funcionais, que a escrita é um objeto interessante que merece ser conhecido, assim
como tantos outros objetos da realidade. Quando a criança percebe que elementos textuais
estão ligados a assuntos do seu cotidiano, seu interesse é estimulado, pois elas passam a
entender que a língua escrita tem significado na sua realidade imediata [Doro & Alencar,
2007].
Assim, o domínio da leitura e escrita pode ser entendido como um processo de
construção social que permite à criança enfrentar as experiências do mundo contemporâneo,
ampliando o acesso às informações sobre diversos fatos do cotidiano, e possibilitando a
tomada de decisões consciente e participação ativa dos indivíduos na sociedade [Silva &

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Brito, 2006]. Sabendo ler, o indivíduo é capaz de atuar sobre o acervo de conhecimentos
acumulados através da escrita e, a partir disso, construir seu próprio conhecimento [Barbosa,
1994].
Nesse contexto, a prática alfabetizadora deve permitir à criança o acesso a diferentes
formas de leitura e escrita, levando-a a refletir sobre o uso da linguagem nas variadas
situações de seu funcionamento [Brito, 2007], levando em consideração que o
desenvolvimento do conhecimento infantil se dá através de experiências cotidianas de
participação em eventos de leitura e escrita [Doro & Alencar, 2007].
Aproveitando-se disso, as salas de aula de séries iniciais de ensino encontram-se
repletas de artifícios educacionais voltados para o mundo infantil, com forte ênfase a
elementos lúdicos que levam a criança a identificar em seu dia-a-dia aspectos da linguagem e
conhecimentos adquiridos no ambiente escolar. Vários recursos pedagógicos são utilizados
nesse contexto, como a cartilha, os jogos educativos, e os objetos concretos, que despertam o
interesse da criança e se mostram como uma forma mais agradável de aprendizagem dos
conteúdos.
Na próxima seção apresentamos e discutimos a utilização de materiais concretos na
educação como forma de despertar habilidades na criança (leitura, escrita, lógica, etc.),
apontando benefícios e limitações desses no processo de ensino-aprendizagem infantil.

18
2.2. MATERIAIS TANGÍVEIS PARAAAPRENDIZAGEM
Crianças em início de alfabetização encontram-se no estágio descrito por Piaget como ―Pré-
operatório‖. Nesse estágio (2 a 6/7 anos de idade), elas desenvolvem a capacidade simbólica,
passando a utilizar a linguagem (evocação verbal), e a criar imagens mentais (que surge com a
imitação interiorizada a partir de lembranças) [Duarte, 2006].
Nessa fase, o uso de objetos significativos na aprendizagem é uma prática bastante
usual, sobretudo a utilização de materiais concretos voltados para o desenvolvimento de certas
habilidades da criança, como a coordenação motora, a lógica, a percepção, a capacidade de
associação, entre outras. Segundo [O,Malley & Fraser, 2004], a manipulação desses materiais
permite que crianças construam modelos de representação simbólicos que as ajudarão mais
tarde na resolução de problemas.
[Druin et. al., 1999] aponta algumas razões da importância do uso de materiais
concretos na aprendizagem. Segundo ele, permitem o estabelecimento de relações simbólicas
a partir de instâncias concretas, e por serem familiares, são mais facilmente entendidos do que
entidades simbólicas abstratas. Piaget estabelece dois tipos distintos de experiência que as
crianças vivenciam com a manipulação de objetos: a experiência física e a experiência lógico-
matemática. Segundo ele, a experiência física consiste em agir sobre o objeto para abstrair
suas propriedades, partindo do próprio objeto; e a experiência lógico-matemática também
consiste em agir sobre o objeto para abstrair propriedades, mas não do objeto em si, e sim a
partir das ações do indivíduo sobre ele [Delvan et. al., 2002].
A associação desses materiais ao processo de ensino-aprendizagem teve início a partir
do avanço das discussões sobre o papel e a natureza da educação, e do desenvolvimento da
psicologia, que ocorreram ao longo das transformações sociais e políticas [Fiorentini &
Miorim, 1990].
Segundo [Fiorentini & Miorim, 1990], até o século XVI, não se fazia distinção entre a
capacidade de assimilação de crianças e adultos. A criança era vista como um adulto menos
desenvolvido e a educação tinha a função de corrigir as deficiências existentes neste ser
[Falcão, 2007]. A aprendizagem consistia basicamente em memorizar regras, fórmulas,
procedimentos ou verdades localmente organizadas, e para os educadores da época, o uso de
materiais concretos nesse processo era considerado perda de tempo e perturbação do silêncio
em sala de aula, sendo estes utilizados somente para efeitos de demonstração.
No século XVII, ocorreram os primeiros questionamentos sobre o ensino mediado por
materiais concretos. Comenius (1592-1671), em sua obra ―Didática Magna‖ (1657), sugeriu o

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uso de elementos da natureza, ao invés de livros, para o ensino de conceitos. Apesar disso,
nessa época ainda não havia uma clara separação entre os mundos infantil e adulto [Fortes,
2008].
Rousseau (1712-1778), então, no século XVIII, reconheceu a especificidade do mundo
infantil, chamando a atenção para as necessidades da criança e as condições de seu
desenvolvimento. Para ele, o contato físico de crianças com instrumentos de trabalho, como a
pá, permitia a elas medir, contar, pensar e comparar situações [Nicolau, 2003]. Seu trabalho
acerca do mundo infantil possibilitou a adoção de práticas educativas que prevalecem até
hoje, criando uma nova concepção de ensino [Falcão, 2007] e propagando o uso de materiais
concretos para a aprendizagem.
Os estudos de Rousseau inspiraram outros educadores, como Pestalozzi (1746-1827),
Froebel (1782 – 1852), Decroly (1871-1932) e Montessori (1880-1952), que fortaleceram a
ideia da utilização de materiais concretos na educação.
O educador Alemão Friedrich Froebel (1782 – 1852) defendeu que as crianças
estabelecem relações matemáticas e adquirem noções de Física e Metafísica através da
manipulação e montagem de materiais como bolas, cubos e cilindros [Kishimoto, 1993].
Decroly, dando prosseguimento às práticas de Froebel, elaborou um conjunto desses
materiais para a educação de crianças deficientes mentais, relacionando desde os materiais
neutros, como a água e a argila, até os alternativos, como botões e carretéis [Kishimoto,
1993]. Esses eram utilizados como recursos para despertar a percepção, a motricidade e o
raciocínio das crianças.
Maria Montessori, médica e importante educadora, defendeu em seus estudos que a
apresentação de uma situação concreta à criança permite a esta agir, pensar, experimentar,
descobrir, e a partir disso, abstrair conceitos [Fiorentini & Miorim, 1990]. Sua experiência
com crianças excepcionais a levou a desenvolveu vários materiais concretos para o ensino da
matemática. Posteriormente, a educadora considerou que os métodos que propiciaram o
desenvolvimento psíquico dessas crianças poderiam também favorecer o desenvolvimento de
crianças normais, constituindo assim um sadio processo educativo para toda pessoa normal
[Montessori, 1965].
A utilização de materiais clássicos para a educação, desenvolvidos por Montessori,
Decroly e outros, ainda hoje são encontrados em salas de aula. Estes têm sido utilizados como
subsídio à prática docente, na forma de produtos como geoplano, material dourado, blocos
lógicos, jogos com peças para encaixe, quebra-cabeças e outros [Moura, 1997 apud Falcão,
2007]. [Cavalcanti et. al., 2007], classifica esses materiais em dois tipos:

20
 Materiais concretos estruturados, representados por objetos construídos para
auxiliar a representação de ideias matemáticas; e
 Materiais concretos não estruturados que são os objetos comuns do cotidiano
utilizados pelo professor na prática de sala de aula, como os grãos de feijão, palitos de
picolé, folha de papel, lápis, cordão, bolas de gudes, dados, baralho entre outros.
Nas próximas seções, apresentamos alguns materiais concretos tradicionais utilizados em
sala de aula para o ensino conceitos, fazendo ao final uma discussão sobre o uso desses em
sala de aula.
2.2.1. Ábaco
O ábaco pode ser considerado o precursor dos objetos concretos para a aprendizagem da
matemática. O seu surgimento está ligado ao desenvolvimento de conceitos de contagem. Há
indícios e relatos de que os babilônios utilizavam um ábaco construído em pedra lisa por volta
de 2400 a.C., e também o uso deste na Índia, Mesopotâmia, Grécia e Egito
[www.ee.ryerson.ca:8080, 2003].
O ábaco (Figura 1) é um objeto de madeira retangular com bastões na posição
horizontal, que representam as posições das casas decimais (unidade, dezena, centena, milhar,
unidades de milhar, dezenas de milhar, centenas de milhar, unidades de milhão), onde cada
bastão é composto por dez ―bolinhas‖. As operações são efetuadas de acordo com o sistema
posicional. Dessa forma, o ábaco não resolve os cálculos, ele simplesmente contribui na
memorização das casas posicionais enquanto os cálculos são feitos mentalmente [Noé, 2011].
Figura 1. Ábaco
Segundo o site [www.ee.ryerson.ca:8080, 2003], este material é utilizado nas escolas
para ensinar às crianças conceitos matemáticos simples, especialmente a multiplicação, sendo
um excelente substituto para memorização de tabuadas, uma tarefa particularmente detestável
para crianças pequenas. Ele permite ainda a execução de adição, divisão, subtração, e também

21
a extração de raízes quadradas e cúbicas. O ábaco é também uma excelente ferramenta para o
ensino de outros sistemas de numeração, uma vez que facilmente se adapta a qualquer base.
2.2.2. Blocos Lógicos de Dienes
Criado na década de 1950 pelo matemático Zoltan Paul Dienes (1916), o conjunto de blocos
lógicos é composto de 48 peças de diferentes cores (amarelo, azul e vermelho), formas (faces
circulares, quadradas, triangulares e retangulares), tamanhos (grande e pequeno) e espessuras
(fina e grossa) (Figura 2) [Falcão, 2007].
Figura 2. Blocos Lógicos de Dienes
Fonte: jogosebrincadeiras1b.blogspot.com
Os blocos lógicos são recursos de grande aplicabilidade nas séries iniciais, pois
permitem que a criança desenvolva as primeiras noções de operações lógicas e suas relações
com correspondência e classificação, imprescindíveis na formação de conceitos matemáticos
[Alves & Morais, 2005]. O seu manuseio permite também desenvolver o raciocínio lógico e a
percepção táctil e visual, reconhecer as formas, coordenação motora, percepção de espessura e
tamanho, atenção e concentração [Araújo et. al., 2010].
2.2.3. Escala de Cuisenaire
A Escala de Cuisenaire (Figura 3) foi criada pelo professor belga Georges Cuisenaire Hottelet
(1891-1980), que depois de ter observado o desespero de um aluno, em uma de suas aulas,
decidiu criar um material que o ajudasse nos conceitos básicos da matemática. Cuisenaire,
então, cortou algumas réguas de madeira em dez tamanhos diferentes e pintou cada peça de
uma cor [Araújo et. al., 2010].

22
Figura 3. Escala de Cuisenaire
O material é composto de 241 barras coloridas, que são prismas quadrangulares com
um centímetro de aresta na base, com dez cores e dez comprimentos diferentes [Oliveira,
2009], distribuídos conforme apresentado no Quadro 1:
Quadro 1. Distribuição das Barras de Cuisenaire.
Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br
A escala de Cuisenaire é útil para explorar sequências numéricas, frações (o aluno
identifica as relações entre a parte e o todo), coordenação motora, memória, percepção de
forma, tamanho e cores [Ribeiro, 2005 apud Falcão, 2007].
2.2.4. Material Dourado
Desenvolvido por Maria Montessori, o Material Dourado é formado por placas, faixas e cubos
pequenos e grandes, conforme ilustrado na Figura 4. Ele é destinado a atividades que auxiliam

23
o ensino e a aprendizagem do sistema de numeração decimal-posicional e dos métodos para
efetuar as operações fundamentais (ou seja, os algoritmos) [http://educar.sc.usp.br, 2011].
Segundo [Montessori, 1965], as unidades são representadas por pequenas contas
amarelas; a dezena (ou número 10) é formada por uma barra de dez contas enfiadas num
arame bem duro. Esta barra é repetida dez vezes em dez outras barras ligadas entre si,
formando um quadrado, "o quadrado de dez", somando o total de cem. Finalmente, dez
quadrados sobrepostos e ligados formando um cubo, "o cubo de 10", isto é, 1000.
Figura 4. Peças constituintes do Material Dourado
O uso do Material Dourado (Figura 5), segundo [Maia, 2006] é importante porque as
relações numéricas abstratas passam a ter uma imagem concreta, facilitando a compreensão, o
desenvolvimento do raciocínio lógico e um aprendizado bem mais agradável.
Figura 5. Material Dourado
2.2.5. Geoplano
Esse material didático é formado por uma base de madeira onde são cravados pregos,
formando uma malha, que pode ter diversas texturas, acompanhados por elásticos ou

24
barbantes (de preferência coloridos) que "desenharão" as figuras, podendo ser
complementados por papel ponteado, quadriculado, isométrico ou triangular. Nele, é possível
―desenhar‖ diferentes figuras geométricas usando elásticos ou barbantes [Falcão, 2007].
Segundo [Machado, 2009], o Geoplano (Figura 6) facilita o desenvolvimento das
habilidades de exploração espacial, comparação, relação, discriminação, sequência,
envolvendo conceitos de frações e suas operações, simetria, reflexão, rotação e translação,
perímetro e área.
Figura 6. Geoplano
2.2.6. Discussão
Os materiais concretos existentes são, em sua maioria, recursos didáticos são voltados para o
ensino de conceitos matemáticos, não sendo tão aplicados a outros contextos, como na leitura
e escrita. Em [www.derbp.com.br], a justificativa para esse fato é que no caso da matemática,
parece ser mais difícil fazer a criança explorar o mundo à sua volta, porque as noções
matemáticas nem sempre aparecem com clareza nas situações do cotidiano, e os materiais
concretos criam um mundo artificial que facilita a exploração pela criança.
[Cavalcanti, 2006] aponta, através do Quadro 2, os benefícios (pontos favoráveis) e os
pontos vulneráveis da implementação dos materiais concretos em sala de aula. Ele salienta
que a utilização de materiais concretos como recursos didáticos depende de clareza de
objetivos, critérios na escolha do material e do planejamento de situações de aprendizagem
que evidenciem maior proximidade na interação do material concreto e as relações
matemáticas implícitas.

25
Pontos Positivos Pontos Negativos
 Participação ativa do aluno na
construção do seu próprio
conhecimento;
 Momentos de exploração do
material;
 Motivação para concretização da
aprendizagem;
 Aquisição de uma maior confiança
em expressar e elaborar argumentos
pertinentes à ação;
 Favorece a capacidade de raciocinar
e justificar seus pensamentos para
solução de problemas;
 Geração de reflexões acerca das
noções matemáticas;
 Desenvolvimento de estratégias de
resolução de problemas
 Utilização imprópria, tornando-se um
―apêndice‖ em sala de aula;
 Restrição de um ensino apenas no nível
sensitivo;
 Distância entre o material e as relações
matemáticas existentes;
 Geração de conexões ao acaso
(dificuldade de relacionar as interações
com os materiais com as estruturas
existentes)
 Aumento no tempo didático em
atividades sacrificando outros conteúdos.
 Disponibilidade de material que possam
subsidiar essa prática do docente
(dificuldades na elaboração /construção
de materiais)
Quadro 2. Pontos positivos e negativos do uso de materiais concretos
Fonte: www.sbem.com.br
Outro recurso alternativo aos materiais concretos bastante comum nas escolas é o
computador. Até pouco tempo, ele não tinham grande participação no mundo dos artefatos
educacionais tangíveis que tanto encantam as crianças [Falcão, 2007], sendo, em sua maioria,
explorado através de softwares a serem visualizados e manipulados na tela [Eisenberg et. al.,
2003], que através do suporte multimídia dão a ilusão da novidade [Stemmer, 2001].
Porém, nos recentes anos, pesquisas na área de computadores sensíveis ao contexto
para crianças tem se tornado crescentemente populares [Xu et. al., 2006], e tem mostrado que
aliar materiais concretos com dispositivos computacionais pode trazer benefícios para o
processo de ensino-aprendizagem de crianças, permitindo a elas vivenciar a aprendizagem
mediada por computadores através da experiência pessoal de interação com objetos reais.
Algumas escolas têm se preocupado em buscar formas adequadas de utilização do
computador como recurso didático [Leite & D’Estefano, 2006], incorporando em seu dia-a-

26
dia novas tecnologias.
Na próxima seção discutimos a utilização de recursos tecnológicos que tem emergido
com a promessa de dinamizar o processo de ensino-aprendizagem em sala de aula.
2.3. NOVAS TECNOLOGIAS PARAA EDUCAÇÃO
Atualmente, no contexto educacional, várias tecnologias vêm sendo adotadas como auxiliares
no processo de ensino-aprendizagem. Tais tecnologias começam a provocar mudanças
significativas nas relações entre docentes e discentes, bem como nas maneiras de ensinar e
aprender, ancoradas no processo de revolução tecnológica [Freitas & Silva, 2009].
Algumas dessas tecnologias já fazem parte do dia a dia das salas de aula. Hoje, os
antigos giz e quadro negro estão sendo substituídos pela moderna Lousa Digital, que nada
mais é que uma tela maior de um computador acessada via teclado virtual, caneta digital, ou
com o toque dos dedos, através da tecnologia touchscreen, possibilitando ainda a realização
de acessos e buscas a conteúdos da internet e manipulação de arquivos. Segundo [Nakashima
& Amaral, 2006], essa tecnologia oportuniza a incorporação da linguagem audiovisual ao
processo de ensino e aprendizagem, considerada uma forte tendência da atualidade.
Outra tecnologia recente que vem sendo incorporada ao ensino em sala de aula,
principalmente em instituições de ensino norte-americanas, é o iPad. Essa tecnologia
desenvolvida pela empresa Apple [www.apple.com, 2010] é um computador portátil com um
design voltado para a interação mais natural do usuário com o equipamento. A aplicação deste
na educação se deve aos diversos aplicativos (app) educacionais desenvolvidos para utilizar
os recursos oferecidos pelo equipamento. Segundo dados divulgados pela empresa Distimo
[www.distimo.com, 2011] em maio de 2010, 8% dos apps produzidos para o iPad foram
voltados para a educação. Porém, não há evidências concretas ou estudos que apontem reais
benefícios da aplicação desta ferramenta na educação.
Estudos interdisciplinares têm sido desenvolvidos atualmente sobre a utilização dessas
tecnologias no processo educacional, envolvendo áreas como a psicologia, a pedagogia, e a
informática; e a participação das crianças na investigação, concepção e desenvolvimento de
novas tecnologias educacionais tem se tornado uma prática comum em projetos dirigidos à
educação infantil [Mattila & Väätänen, 2006].
[Druin et. al. 1999] aponta características importantes sobre o uso de tecnologias por
crianças. Segundo ele, crianças desejam ter o controle da tecnologia, vivenciar experiências
sociais e manipular ferramentas expressivas. A tecnologia deve dar suporte à sua curiosidade,

27
sua vontade de repetição e sua necessidade de controle.
Recentemente, a integração entre materiais tangíveis e artefatos computacionais em
projetos voltados para a educação infantil tem permitido o desenvolvimento de tecnologias
tangíveis para o contexto de sala de aula. Essa fusão entre mídias físicas e digitais tem levado
à produção de computadores na forma de brinquedos infantis que podem trazer benefícios
significativos ao processo de ensino-aprendizagem de crianças.
A exemplo, a empresa norte-americana LeapFrogSchoolHouse
[www.leapfrog.com/school, 2010] é especializada em produzir tecnologias educacionais para
a sala de aula, através da união de tecnologias robusta, conteúdos educacionais e
entretenimento para criar experiências envolventes de aprendizagem, através de sistemas
interativos de leitura móvel e sistemas de aprendizagem.
Os brinquedos educativos da LeapFrogSchoolHouse são largamente utilizados nas
salas de aula norte-americanas, como o Leapster Explorer (Figura 7) que funciona como um
computador de mão, apresentando à criança conceitos básicos de geografia: flora, fauna e
cultura dos povos de diversos países. Além disso, oferece atividades de ciências,
desenvolvendo a habilidade de investigação e análise da criança; e ainda conceitos
matemáticos, através de exemplos de experiências vivenciadas no dia-a-dia, como contagem
de dinheiro, comparação de temperatura e conceitos de frações; também estimula a leitura de
frases em vez de ler uma palavra por vez.
Figura 7. Leapster Explorer
Há ainda outras empresas, grupos e projetos voltados para o desenvolvimento de
tecnologias para a educação, como o Future of Learning Group, grupo de estudo do MIT
(Massachusetts Institute of Technology) [www.media.mit.edu, 2010], que tem estudado
formas de integrar mídias físicas e digitais, através da nova abordagem de interação homem-
computador conhecida como Interface Tangível de Usuário. As Interfaces Tangíveis
pretendem tornar materiais concretos capazes de trabalhar os diversos sentidos da criança,
através da incorporação da computação em objetos do cotidiano da sala de aula.

28
No próximo capítulo apresentamos o conceito, origem e características de Interfaces
Tangíveis, demonstrando através de alguns exemplos como estas tem sido empregadas como
suporte à educação infantil.

29
CAPÍTULO 3
INTERFACES TANGÍVEIS
Interfaces Tangíveis fazem parte de um movimento histórico na Interação Homem-
Computador (IHC), em que esta, motivada pelo desejo de conservar a riqueza e a
espontaneidade de interações físicas [Shaer & Hornecker, 2009], busca projetar interfaces de
usuários que estendam o alcance das habilidades humanas durante a manipulação de
computadores [Marshal et. al., 2003], [Ishii & Ullmer, 1997]. Elas têm emergido como um
novo tipo de interface que interliga elementos físicos e digitais [Shaer & Hornecker, 2009],
através da incorporação da computação em objetos concretos com significado real.
Neste capítulo descrevemos a origem e o conceito de Interfaces Tangíveis e
apresentamos características relevantes desse novo estilo de interação homem-computador.
Além disso, apresentamos projetos já existentes de tecnologias tangíveis voltadas para a
aprendizagem infantil e os frameworks e tecnologias envolvidos no design de Interfaces
Tangíveis.
3.1. ORIGEM E CONCEITO
Interfaces Tangíveis fazem parte de um campo maior do desenvolvimento tecnológico
conhecido como Computação Ubíqua em que a computação está de tal forma incorporada ao
mundo que ela ―desaparece‖ [O'Malley & Fraser, 2004].
A Computação Ubíqua foi originalmente proposta a partir de estudos antropológicos
realizados em 1988 por Mark Weiser e sua equipe de trabalho na Xerox PARC (Xerox Palo
Alto Research Center) sobre a forma como o homem se utiliza de ferramentas computacionais
para realizar suas atividades cotidianas no trabalho. Esses estudos apontaram que as pessoas
vivem situações de compartilhamento e de habilidades tecnológicas não treinadas, e o
computador, ao invés de ser um instrumento através do qual se executam suas tarefas sem
maiores preocupações, continua a tomar o centro das atenções do usuário [Weiser, 1993].
A partir desse estudo, Weiser concluiu que as tecnologias são mais bem utilizadas
quando se tornam imperceptíveis, quando são usadas inconscientemente pelas pessoas.
“As tecnologias mais profundas são aquelas que desaparecem.
Entrelaçam-se no tecido da vida cotidiana, até se tornarem

30
indistinguíveis” [Weiser, 1991].
Weiser propôs então um mundo computacional em que os computadores e seus
serviços estariam em todos os lugares, de forma tão presente que se tornariam invisíveis às
pessoas. Com esse conceito, ele pretendeu tornar a interação do homem com a tecnologia
(homem-computador) a mais próxima possível da sua interação diária com o mundo real
(homem-mundo), através de gestos, expressões, movimentos e manipulação de objetos
físicos.
A partir da Computação Ubíqua, aspectos da vida das pessoas – em casa, em
movimento, no trabalho – começaram a ser vistos como áreas que podiam ser melhoradas e
estendidas, projetando-se e integrando várias combinações de tecnologias computacionais
[Preece et. al. 2005]. Atualmente, ela está presente em vários objetos da vida cotidiana das
pessoas, através de sensores e tecnologias que tem permitido a criação de prédios inteligentes,
de roupas e relógios com computação embarcada (Wearable Computing), dentre outros.
Entretanto, alguns aspectos da computação ainda precisam ser repensados de forma a
expandir o alcance da computação ubíqua e torná-la mais consistente, como a forma de
integração entre equipamentos e sistemas, paradigmas de redes que suportem tal integração, e
a interação humana nesse contexto [Rollins, 2001]. Pensando nisso, [Ishii & Ullmer, 1997],
pesquisadores do Tangible Media Group, do M.I.T. (Massachussets Institute Tecnology),
estabeleceram um novo estilo de Interação Homem-Computador que chamaram de Interfaces
Tangíveis de Usuário (TUI).
O conceito de Interface Tangível surgiu a partir das discussões de [Fitzmaurice et. al.,
1995], sobre novas formas de aumentar a manipulabilidade de interfaces gráficas de usuário,
com a ideia das Graspable User Interfaces, que atualmente são representadas por sistemas
que permitem o controle direto de objetos eletrônicos e virtuais através do toque
(touchscreen). [Ishii, 1997] então estendeu essa ideia e propôs o termo Tangible User
Interfaces (TUI), como uma tentativa de preencher a lacuna existente entre os mundos físico e
digital. O objetivo era fazer com que os bits fossem diretamente acessíveis e manipuláveis,
usando o mundo real como display e ao mesmo tempo como meio de manipulação. Dessa
forma, mundo inteiro poderia tornar-se uma interface [Shaer & Hornecker, 2009].
A partir disso, surgiram os primeiros protótipos de TUIs, dando início à primeira
geração dessas Interfaces Tangíveis, representada pelo URP (Urban Planning).
3.1.1. Primeira Geração de TUIs – Urban Planning (URP)

31
A primeira geração de TUIs foi representada pelo URP (Urban Planning), uma Interface
Tangível para planejamento urbano que usa modelos físicos escalares de prédios sobre uma
mesa para configurar e controlar diretamente uma simulação urbana de sombra, reflexão de
luz, fluxo de vento, etc. O URP combina uma série de modelos de prédios físicos e
ferramentas interativas integradas, como o ―clock tool‖, para simular a mudança da posição do
sol, um bastão (material wand) para mudar a superfície de construção entre blocos e vidros
(com reflexão de luz), uma ―wind tool‖ para mudar a direção do vento, e um anemômetro para
mensurar a velocidade do vento [Ishii, 2006], além de projetor e câmera [Ullmer & Ishii,
2001].
Os modelos de prédios do URP lançam sombras digitais sobre a superfície da mesa
(via projeção de vídeo) correspondentes à sombra solar de uma hora particular do dia (Figura
8), que é controlada girando-se a ferramenta ―clock‖ sobre a mesa. Esse tipo de simulação
pode ser útil para identificar e evitar problemas de intersombreamento, e no posicionamento
de prédios, para evitar áreas escuras ou para maximizar a iluminação solar entre eles.
Figura 8. Sombra projetada pelo URP
Outra simulação que pode ser feita através do URP, é o fluxo de ar que circula entre os
prédios. Esse fluxo (Figura 9), ativado colocando-se a ferramenta "wind" na mesa, é baseado
em dinâmica computacional de fluidos, com linhas de campo graficamente fluindo em torno
dos edifícios. Se a orientação física do instrumento ―wind‖ for alterada, correspondentemente
altera-se a orientação do vento simulado computacionalmente [Ishii, 2006]. O anemômetro
pode ajudar nesse contexto, dando informações mais precisas sobre a velocidade do vento
[Underkoffler & Ishii, 1999]. Para os planejadores urbanos, essa informação pode ajudar a
identificar áreas de alta pressão eólica, que podem resultar em portas e janelas difíceis de abrir
ou ambientes desagradáveis de andar [Ishii, 2006].

32
Figura 9. Fluxos de vento na mesa do URP
As formas físicas dos modelos URP (representando especificamente prédios), bem
como sua posição e orientação sobre a mesa, servem tanto na representação como no controle
do estado da interface do usuário [Ullmer & Ishii, 2001]. Porém, nele, todos os objetos
tangíveis são predefinidos (fisicamente e digitalmente), sendo possível mudar apenas a
relação espacial, não a forma dos objetos individuais. Assim, o Grupo de Mídias Tangíveis do
M.I.T. iniciou pesquisas utilizando materiais orgânicos para controlar e representar a
informação, dando início assim à segunda geração de TUIs, as TUIs ―orgânicas‖,
representadas pelo SandScape.
3.1.2. Segunda Geração de TUIs – TUIs Orgânicas
O Sandscape (Figura 10) é uma Interface Tangível ―orgânica‖ para projetar e entender
paisagens através de uma variedade de simulações computacionais utilizando areia [Ishii,
2008]. Ele consiste basicamente de uma mesa onde os usuários podem escolher entre
diferentes simulações que destacam tanto a altura, inclinação, contornos, sombras, drenagem,
ou aspectos do modelo de paisagem, e podem alterar a forma da paisagem analisada através
da manipulação de areia [Ishii, 2006].
Os efeitos resultantes da análise computacional no SandScape são gerados e
projetados sobre a superfície de areia em tempo real através de técnicas ópticas para capturar
a geometria do modelo de paisagem.

33
Figura 10. SandScape
A abordagem orgânica de TUIs permitiu um melhor uso das habilidades humanas para
entender e buscar soluções de problemas através da manipulação direta de objetos e materiais
físicos orgânicos, como a areia no SandScape, e permitiu a criação de outras Interfaces
Tangíveis, como a Illuminating Clay [Ishii, 2006], que segue o mesmo princípio do
SandScape.
3.1.3. Interface Gráfica x Interface Tangível
Atualmente, várias pesquisas já foram desenvolvidas na área, e a abordagem tangível tem sido
vista como uma alternativa para a tradicional Interface Gráfica de Usuário (GUI), acoplando
objetos físicos a informação digital para permitir o envolvimento de usuários em várias
atividades mediadas computacionalmente [Marshal et. al., 2003].
Segundo [Ishii, 2006], a interface entre pessoas e informações digitais requer dois
componentes básicos: entrada e saída (ou controle), e representação. O controle permite aos
usuários manipular a informação, enquanto a representação é percebível externamente,
através dos sentidos humanos.
Para [Ishii & Ullmer, 1997], Interfaces Gráficas de Usuários (GUI) fazem uma
fundamental distinção entre esses componentes, utilizando mouses e teclados para entrada de
dados, e monitores para visualização da informação. O modelo MVC (Modelo-View-Control)
ilustra bem essa separação entre controle e representação nas GUI's (Figura 11).

34
Figura 11. MVC - Modelo de interação de GUIs
Enquanto isso, a abordagem tangível busca justamente eliminar tais distinções,
empregando artefatos físicos como representação e ao mesmo tempo como controle de mídias
computacionais, permitindo a produção de sistemas interativos que são mediados
computacionalmente, mas geralmente não identificados como computadores em si [Ishii &
Ullmer, 1997].
Para demonstrar a forte integração entre representação e controle em TUIs, [Ishii &
Ullmer, 1997] propuseram um framework baseado no MVC, porém adaptado às propostas das
Interfaces Tangíveis: o MCRpd (Model Control Representation physical and digital). Nele, a
View é dividida em dois componentes: representação física (rep-p) e representação digital
(rep-d), e a representação física é fortemente ligada ao Control, como pode ser observado na
Figura 12.
Figura 12. MCRpd - Modelo de interação de TUIs
Diante disso, a diferença fundamental que se faz entre interfaces de computadores
desktops tradicionais (GUI) e a abordagem computacional tangível (TUI) é relativa ao grau de
integração entre controle e representação da informação digital. Em computadores desktop, o
mapeamento entre a manipulação de dispositivos de entrada de dados (controle) e a
representação digital resultante nos dispositivos de saída são relativamente indiretas e
fracamente integradas, enquanto as Interfaces Tangíveis proveem um maior acoplamento
entre o físico e o digital. Nessas, a distinção entre entrada e saída é pouco distinguível.

35
[Ishii & Ullmer, 2000] utilizaram o ábaco, apresentado na seção 2.2.1., como
inspiração para demonstrar o grau de integração entre controle e representação nas Interfaces
Tangíveis. Segundo eles, o ábaco serve como representação física manipulável de valores
numéricos e operações, e simultaneamente, serve como controle físico por manipular
diretamente as associações entre eles. Assim como nas TUIs, não se faz distinção alguma
entre entrada e saída no ábaco.
3.1.4. Características de TUIs
[Ishii & Ullmer, 2001] apontam quatro características importantes de Interfaces Tangíveis.
Segundo eles, 1) há nessas interfaces uma forte ligação entre as representações físicas (objetos
tangíveis) e a informação digital; 2) as representações físicas incorporam mecanismos de
controle interativos, cujas interações são facilitadas através da espacialidade, relações ou
conexões; 3) Representação físicas são perceptivamente integradas para mediar ativamente
representações digitais; 4) O Estado físico de Interfaces Tangíveis incorpora aspectos
importantes do estado digital do sistema.
Para [Fishkin, 2004 apud Falcão, 2007], as Interfaces Tangíveis seguem um paradigma
básico de funcionamento: como evento de entrada, o usuário utiliza as mãos para manipular
um objeto físico, movendo-o, apertando-o, agitando-o ou empurrando-o, entre outras ações;
em seguida, um sistema computacional detecta esta ação e altera seu estado interno; e como
evento de saída o sistema dá um retorno ao usuário, através de uma mudança na natureza
física de algum objeto (altera sua superfície de visualização, cresce, encolhe, emite um som,
dentre outros).
De acordo com [Xu et. al. 2006], TUIs oferecem, através da manipulação direta de
objetos físicos, diversas formas de interação, superando muitas das limitações impostas pelas
interfaces tradicionais: são mais explorativas, colaborativas e expressivas quando comparadas
às interfaces tradicionais (GUI).
Devido às suas características, as TUIs têm sido associadas à educação infantil. Várias
Interfaces Tangíveis tem sido desenvolvidas como forma de trazer a computação para o
mundo lúdico da criança através de brinquedos com computação embarcada, que permitem o
desenvolvimento de certas habilidades, como a lógica matemática, a escrita, entre outras.
Dessa forma, na próxima seção será discutido o uso de Interfaces Tangíveis na
educação infantil, mostrando alguns exemplos dessas interfaces e as habilidades que estas
despertam nas crianças.

36
3.2. INTERFACES TANGÍVEIS PARAA EDUCAÇÃO INFANTIL
Nas últimas décadas, Interfaces Tangíveis têm sido desenvolvidas com a promessa de suportar
atividades de aprendizagem e de resolução de problemas. Várias pesquisas com o uso de TUIs
na educação infantil segurem que crianças podem ter reais benefícios na aprendizagem
quando mediada por este tipo de interface [O'Malley & Fraser, 2004]. Crianças usam uma
forma especial de interação com as coisas ao seu redor, incluindo tanto objetos do mundo real
como objetos do mundo virtual [Social Mobile, Leichtenstern & André, 2008].
Segundo [Nan et. al., 2008], o uso das Interfaces Tangíveis nesse contexto é bastante
apropriado, pois TUIs podem encorajar interações físicas diretas da criança com objetos
computacionais que as ajudarão a abstrair conceitos, tornando a aprendizagem mais ativa.
[Leichtenstern & André, 2008] acrescentam que essas interações podem aumentar a imersão
de crianças e o engajamento social delas com caracteres virtuais.
Para [Xu, et. al., 2006], alguns benefícios que essas interfaces podem trazer para a
aprendizagem são:
 Requerem pouco tempo de investimento na aprendizagem da utilização da
interface;
 Oferecem aos usuários métodos alternativos de interação e controle do ambiente
computacional;
 Suportam atividades de ―tentativa-e-erro‖, e;
 Suportam mais de um usuário.
[Zuckerman et. al., 2005] acrescenta que o uso de Interfaces Tangíveis permite ainda a
acessibilidade.
Atualmente um grande número de TUIs podem ser classificadas como ferramentas ou
ambientes de aprendizagem suportados por computador. Essas combinam aprendizagem e
entretenimento através de brinquedos educativos com computação embarcada [Shaer &
Hornecker, 2009], os chamados ―Manipulativos digitais‖.
Apresentamos nas seções seguintes alguns projetos mais conhecidos e referenciados
de TUIs voltadas para a aprendizagem infantil.
3.2.1. Topobo

37
O Topobo é um sistema 3D embarcado com memória kinética (a capacidade de lembrar e
voltar a realizar movimentos físicos) (Figura 13), sendo composto por partes estáticas e partes
ativas (interligáveis e motorizadas), que permitem a criação de várias formas de animais,
geometrias regulares ou formas abstratas [Hayes et. al., 2004].
Figura 13. Topobo
A criança interage com essa ferramenta construindo formas de sua escolha e
conectando a parte ativa do Topobo a pequenos cabos. Para gravar um movimento, ela aperta
um botão em uma parte ativa do objeto e então torce e/ou move a criação para programar a
sequencia de comportamentos. Em seguida, pressiona o botão para registrar a ação. A criação
imediatamente vai entrar no modo relembrar, que repete tais movimentos de entrada realizado
pela criança quando o botão é pressionado uma terceira vez [Hayes et. al., 2004].
A avaliação do uso dessa ferramenta em sala de aula com crianças entre 5 e 13 anos de
idade sugere que crianças desenvolvem um relacionamento afetivo com a ferramenta e sua
experiência com ela permite a aprendizagem de conceitos sobre movimento, locomoção e
anatomia animal através da comparação de suas criações com o seu próprio corpo [Hayes et.
al., 2004].
O Topobo é utilizado inclusive com crianças autistas, para o desenvolvimento de
habilidades sociais. Seu uso nesse contexto permite oportunizar uma atividade expressiva e
coletiva a essas crianças, reduzindo o comportamento solitário e aumentando a cooperação e a
brincadeira em paralelo [Farr et. al., 2009].
3.2.2. FlowBlocks

38
O FlowBlocks é um MiM (Montessori-inspired Manipulatives) que permite à criança
manipular estruturas de processos dinâmicos, através da simulação de conceitos relativos à
contagem, probabilidade, looping e ramificações [Zuckerman et. al., 2005]. Ele é formado por
um conjunto de blocos físicos com computação embarcada, que se encaixam uns aos outros
através de conectores magnéticos [Zuckerman et. al., 2005]. Os tipos de blocos do
FlowBlocks são: caminhos (Paths), geradores (Generators), regras (Rules), e sondas (Probes)
(Figura 14).
Figura 14. Peças conectadas do FlowBlocks
As luzes representam a dinâmica do processo, se movimentando de um bloco para o
outro em um processo sequencial. Os blocos Generator dão poder aos outros blocos, e através
do acionamento de um botão enviam luz para o próximo Path. Blocos Rules são pequenas
unidades que se ligam a um Path e mudam a regra interna programada dentro do bloco.
Probes são representações adicionais, tais como sondas contadoras que contam
numericamente a propagação do fluxo de dados, mostrando a quanto tempo a luz passou sobre
eles [Zuckerman et. al., 2005].
O FlowBlocks permite que as crianças explorem os conceitos relevantes para a
compreensão da causalidade e as ajudam a entender que diferentes arranjos podem resultar em
diferentes estruturas físicas (casa, carro, trem ou pessoa). Os blocos podem representar um
sistema do mundo real, tais como propagação do vírus de uma população. [Shaer &
Hornecker, 2009].
3.2.3. I/O Brush
O I/O Brush é uma ferramenta de desenho digital para a exploração de cores, texturas e
movimentos de objetos do cotidiano. Usando um pincel que contém uma câmera de vídeo
com luzes embutidas e sensores de toque, eles podem ―pegar‖ e mover imagens, e então

39
desenhá-las em uma tela [Ryokai, 2005] (Figura 15).
Seu funcionamento é baseado em duas funções básicas que o pincel oferece: pegar
atributos do mundo real, e pintar com esses atributos. Fora da tela de desenho, a escova pode
pegar cor, textura e movimento de uma superfície escovada. Na tela, os artistas podem
desenhar com a tinta "especial" que capturaram do seu ambiente imediato
[http://web.media.mit.edu/~kimiko/iobrush/, 2011].
Figura 15. I/O Brush
3.2.4. Curlybot
O Curlybot (Figura 16) é uma bola robótica com duas rodas que grava os movimentos em
uma superfície plana e então reproduz esse movimento com precisão e de forma repetida
[Shaer & Hornecker, 2009].
Figura 16. Curlybot
Para gravar um gesto, uma criança aperta o botão no Curlybot e o move através de um
caminho desejado. Pressionando o botão uma segunda vez a gravação é interrompida e inicia
a reprodução do gesto gravado. O modo de reprodução repete o gesto até que o botão seja
pressionado novamente [Frei, 1998]. Um LED (Light-Emitting Diode) indica se o dispositivo
está no modo registro (vermelho) ou no modo reprodução (verde).

40
Ele pode ser usado para desenvolver nas crianças conceitos matemáticos e
computacionais avançados, como a geometria diferencial, através da brincadeira em um
computador diferente do tradicional [Frei et. al., 2000].
3.2.5. AlgoBlocks
AlgoBlocks (Figura 17) é uma interface tangível que apoia a aprendizagem da programação
para crianças. Grandes blocos representam construtores do ensino de linguagem de
programação Logo. Estes podem ser ligados uns aos outros formando um programa
executável, com o objetivo de dirigir um submarino através de um labirinto debaixo d'água
[Shaer & Hornecker, 2009].
Figura 17. AlgoBlocks
O programa é representado pelos blocos conectados, onde cada bloco tangível aciona
um comando. Durante a execução, um LED em cada bloco acende luzes que mostram que o
comando foi executado. Os resultados da execução do programa são indicados em uma tela na
forma de um submarino animado [Suzuki & Kato, 1995].
Essa ferramenta foi projetada para permitir às crianças aprimorar as habilidades de
resolução de problemas através do trabalho colaborativo utilizando a programação.
3.2.6. Quetzal
Quetzal (Figura 18) é uma linguagem de programação tangível para controlar as peças do
LEGO MindstormsTM
RCX. Trata-se de blocos de plástico que representam fluxos de estrutura
e controle, ações e parâmetros.

41
Figura 18. Peças do Quetzal
Os blocos são ligados entre si para formar o fluxo de controle da linguagem.
Programas simples começam com uma declaração ―Begin‖ e terminam com uma declaração
―End‖. A ordem na qual as instruções são conectadas é importante, mas a forma geral de um
programa não altera o seu significado. Usando outras declarações, os programadores podem
adicionar ramificações condicionais e tarefas simultâneas [Horn & Jacob, 2007].
3.2.7. Tern
O Tern é uma linguagem de programação tangível desenvolvida a partir do Quetzal. Nas
avaliações iniciais do Quetzal, os seus criadores observaram que as crianças tendem a brincar
mais com brinquedos cujas ações elas mesmas podem programar. Assim, interessados no
aspecto de programação das atividades das crianças, eles desenvolveram o Tern [Horn &
Jacob, 2007].
Nele, as crianças controlam robôs virtuais em uma tela escrevendo programas que lhes
dizem o que fazer. Assim, para ativar os robôs a realizar tarefas mais sofisticadas, as crianças
devem aprender a escrever programas mais sofisticados [Horn & Jacob, 2007].
O objetivo do Tern é que uma criança com nenhuma experiência anterior em
programação possa ser capaz de aprender a utilizá-lo em pouco tempo. A sintaxe da
linguagem é transmitida exclusivamente através de uma metáfora física pluzze [Horn & Jacob,
2007], conforme ilustrado na Figura 19.

42
Figura 19. Peças em forma de Pluzze do Tern
3.2.8. reacTable
O reacTable é um instrumento de som multi-usuário e eletro-acústico baseado em uma mesa
tangível (Figura 20), que permite que vários músicos possam ter o seu controle acionário,
girando e movendo artefatos físicos na superfície luminosa, e construindo assim diferentes
topologias de áudio [Kaltenbrunner et. al., 2006].
Figura 20. reacTable
Cada objeto representa um sintetizador modular reacTable com uma função específica
para a geração, modificação ou controle do som. Um simples conjunto de regras
automaticamente conecta e desconecta esses objetos, de acordo com tipo de afinidade e de
proximidade com os outros vizinhos. As topologias sonoras resultantes são representadas
permanentemente na superfície da mesa por um sintetizador gráfico responsável pelo
feedback visual [Jordà et. al., 2007].
As auras ao redor dos objetos físicos trazem informações sobre seu comportamento, os
valores de seus parâmetros e estados de configuração, enquanto as linhas que desenham as

43
conexões entre os objetos apresentam as formas de onda real do fluxo de som que está sendo
produzido ou modificado em cada nó [Jordà et. al., 2007].
Algumas dessas interfaces são desenvolvidas a partir dos materiais educativos
tradicionais descritos na seção 2.2., como é o caso dos FlowBlocks, que são inspirados nos
materiais desenvolvidos por Montessori. Esses são aliados a uma série de tecnologias
eletrônicas e digitais que permitem detectar objetos e gestos, bem como sentir e provocar
mudanças no mundo físico real [Shaer & Hornecker, 2009].
Na seção seguinte, apresentamos alguns frameworks e tecnologias utilizados na
modelagem e design de Interfaces Tangíveis.
3.3. TECNOLOGIAS E FRAMEWORKS PARA O DESIGN DE INTERFACES
TANGÍVEIS
Construir uma interface tangível, segundo [Shaer et. al., 2008], é um processo complexo que
envolve conhecimento multidisciplinar incluindo engenharia, psicologia, arte, e ciências
sociais. O sucesso do projeto depende de muitos fatores incluindo forma física, configuração
social e estética, em adição a um bom projeto de software e eletrônica.
Vários pesquisadores da área têm apresentado frameworks e taxonomias que visam
fornecer aos desenvolvedores de TUIs um poder crítico, que lhes permitam analisar e
comparar casos de TUIs, e aplicar as lições aprendidas em esforços futuros para a construção
de novas TUIs [Shaer & Hornecker, 2009].
[Xu et. al., 2006] descrevem uma metodologia baseada em design participativo para o
desenvolvimento de interfaces tangíveis, utilizando o usuário como informante. Essa
metodologia segue os seguintes passos:
1. Crianças e Educadores são envolvidos em equipes de trabalho para levantar
questões e problemas relacionados às ―funcionalidades requeridas em alto nível‖
para o projeto.
2. Em seguida, eles participam de uma prototipagem de baixa tecnologia em conjunto
com os designers do projeto, utilizando materiais como massinhas, giz de cera e
papel, criando assim ideias que motivarão atividades e interfaces.
De acordo com [Leichtenstern & André, 2008], decisões em conjunto são favoráveis
nesse tipo de projeto, pois forçam crianças a discutir sobre o cenário e os caracteres virtuais
para conhecer sobre a atitude de outras crianças.

44
[Falcão, 2006] propõe uma metodologia baseada em contexto para a criação de
interfaces tangíveis voltadas para o ensino de conceitos matemáticos. Tal metodologia
envolve técnicas de análise de competidores, compreensão do contexto, prototipação e criação
de novos produtos de interfaces tangíveis.
As metodologias empregadas na modelagem, não só de TUIs, mas também de outras
interfaces, permitem conhecer um problema ou aplicação e, assim, empregar as técnicas
adequadas que guiarão a análise e o projeto dessas interfaces.
Outra questão importante no design de TUIs são os conceitos técnicos envolvendo as
tecnologias utilizadas para dar forma física ao projeto. Assim, em [Shaer & Hornecker, 2009]
são descritas algumas tecnologias que geralmente estão envolvidas no design de TUIs: Visão
computacional, Controladores, Sensores e Atuadores, e RFID (Radio Frequency
Identification).
3.3.1. Visão computacional
Sistemas de visão computacional podem ser caracterizados inicialmente como uma variação
de inteligência artificial, onde algoritmos sofisticados são usados para interpretar
automaticamente uma imagem, ou uma variedade de etiquetas, onde o sistema rastreia
especificamente marcadores que são anexados a objetos físicos [Shaer & Hornecker, 2009].
Com a utilização desses algoritmos é possível desenvolver ferramentas capazes de
identificar a existência de pessoas e até suas características físicas, como por exemplo
identificar uma face, um olho ou uma boca em uma imagem [Trindade & Rehem, 2009].
[Jordà et. al., 2007] cita algumas vantagens no uso da visão computacional para o
projeto de sistemas:
 Pode ser combinada com a projeção, permitindo um sistema compacto do tipo
“todos-em-um”, em que câmeras e projetores são ocultos;
 Rastreia um grande número de diferentes marcadores; e
 Natural integração e detecção de toques para o controle adicional.
No contexto de TUIs, a visão computacional é utilizada para rastrear a posição de
múltiplos objetos em uma superfície bi-dimesional enquanto aumenta esta superfície com
informação digital usando projetores LCD [Shaer et. al., 2008].
Das TUIs apresentadas na seção 3.2., o reacTable utiliza um framework baseado em
visão computacional, o reacTVision, para o rastreamento da velocidade e robustez de
marcadores em uma corrente de vídeo em tempo real [Kaltenbrunner et. al., 2006]. O tern

45
também utiliza-se deste conceito para converter os programas criados através dele em
instruções digitais [[Horn & Jacob, 2007].
Geralmente, o desenvolvimento de sistemas de visão computacional requer uma
entrada de dados (imagem) na maioria dos casos obtida através de sensores, câmeras ou
vídeos [Trindade & Rehem, 2009].
3.3.2. Controladores, Sensores e Atuadores
Os conjuntos de operações das máquinas são realizados através da associação entre sensores,
atuadores e controladores. Os sensores enviam as informações dos objetos ―sentidos‖ por ele
para que o controlador processe essas informações recebidas e oriente o controle da força e
velocidade que devem ser aplicadas pela ação dos braços e mãos, através dos atuadores.
 Controladores
Segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association) [www.nema.org/],
controladores são aparelhos eletrônicos digitais que utilizam uma memória programável para
armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica,
sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de
entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.
 Sensores
São dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente que pode ser
luminosa, térmica, cinética, relacionando informações sobre uma grandeza que precisa ser
medida, como: temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração, posição, etc.
[www.profwalter.com]. Seu conceito é advindo da inteligência artificial, em que esta tenta
apresentar recursos artificiais cujas funções sejam paralelas às dos órgãos dos sentidos
humanos, mais especificamente da visão, tato e audição.
Atualmente, há no mercado vários sensores, como os sensores de luz infravermelha,
que identificam fontes de calor; sensores de proximidade, que detectam a aproximação de
objetos e animais ao seu redor; sensores acústicos, que determinam localização e movimento,
dentre outros.

46
 Atuadores
São dispositivos que modificam uma variável controlada. Recebem um sinal
proveniente do controlador e agem sobre o sistema controlado [www.profwalter.com]. Eles
têm como tarefa agarrar objetos, ferramentas eou transferi-las de um lugar para outro
[www.dee.feb.unesp.br].
A união de controladores, sensores e atuadores remete a um sistema humano, onde os
sensores representam os órgãos dos sentidos, os atuadores representam braços e mãos, e os
controladores são os cérebros que controlam o sistema.
3.3.3. RFID (Radio Frequency Identification)
Abreviação de Radio Frequency Identification – Identificação por Rádio-Frequencia – a
tecnologia RFID é baseada na utilização de ondas eletromagnéticas (de rádio frequência)
como meio de comunicar os dados de identificação de elemento, tais como produtos,
componentes, caixas, pallets, containers, veículos, pessoas, ativos, máquinas e serviços
[RAM, 2009]. Essa tecnologia é composta por três elementos: Antena, Transceiver (com
decodificador) e Transponder (chamado de RF Tag ou apenas Tag), composto de antena e
microchip [www.gta.ufrj.br, 2011].
Conforme descrito em [RAM, 2009], o esquema de funcionamento dessa tecnologia
segue o fluxo apresentando na Figura 21.
Figura 21. Funcionamento da tecnologia RFID
De acordo com [Shaer & Hornecker, 2009], muitas TUIs baseadas nesta tecnologia
empregam etiquetas RFID passivas de baixo custo e consistem em duas partes: uma tag

47
leitora que é fixada em um dispositivo computacional e um conjunto de objetos etiquetados. A
comunicação entre elas ocorre quando ambas são aproximadas.
O curlybot, descrito na seção 3.2.4. utiliza RFID para se comunicar com um
computador pessoal, tornando possível salvar movimentos realizados pelo curlybot na
memória do computador para usos posteriores.

48
CAPÍTULO 4
METODOLOGIA
O desenvolvimento de um sistema de auxílio ao processo educacional requer estudo,
compreensão e observação de conceitos fundamentais para na sequência empregá-lo [Lima e
Silva, 2004]. Nesse contexto, a forma mais segura de garantir que o sistema ou produto
desenvolvido atenda os requisitos do usuário [Cybis, 2003], é adotar o design centrado no
usuário [Gomes, 2004].
Nesta abordagem, a identificação dos requisitos necessários ao sistema, o
entendimento claro dos requisitos das tarefas e a sequência de ações executadas [Alves, 2006]
são extraídas a partir do próprio ambiente do usuário, permitindo identificar aspectos
relevantes que motivarão a criação de sistemas mais adequados e de maior utilidade [Preece
et. al., 2005].
Com base nestas considerações, para compreender e especificar o contexto em que se
inserem crianças em fase inicial de alfabetização, a metodologia deste trabalho seguiu
diretrizes do design centrado no usuário, permitindo identificar elementos importantes que
envolvem o ambiente de aprendizagem infantil.
Para isso, foram adotadas as ações representadas na Figura 22:
Figura 22. Ações e técnicas adotadas na metodologia
1. Entender o contexto de Uso: Inicialmente, para entender o contexto de uso de um
produto tangível voltado para a educação infantil, foi realizada uma observação no
ambiente de sala de aula de duas turmas de 1º ano do ensino fundamental;
2. Elicitar requisitos: a partir da análise qualitativa dos dados coletados, foram
levantados requisitos que nortearam a identificação de características que uma
interface tangível deve oferecer para a sua integração na educação infantil;

49
3. Conceber soluções: foi realizada a prototipação de uma interface tangível voltada
para o contexto educacional infantil, mais especificamente para trabalhar conceitos
de leitura e escrita normalmente desenvolvidos no 1º ano do ensino fundamental.
Nas seções seguintes, serão apresentadas de forma mais detalhada cada uma das ações
adotadas.
4.1. ENTENDER O CONTEXTO DE USO
Para entender o contexto de uso de sistemas centrados no usuário, a técnica adotada
neste trabalho foi a Etnografia ou Observação. Esta técnica, segundo [Cybis et. al., 2007], se
caracteriza por um pesquisador observando o usuário e tomando notas, enquanto este trabalha
em seu contexto usual. Para [Preece et. al., 2005], essa técnica fornece uma rica visão do
ambiente natural do usuário, e constitui uma maneira valiosa de se obter ―insights‖ que podem
complementar outras investigações.
De acordo com [Falcão, 2004], uma pesquisa etnográfica deve incluir:
 Trabalho de campo nos ambientes naturais do usuário;
 Estudo global para se entender o contexto completo da atividade;
 Descrições ricas de pessoas, ambientes e interações, e;
 Tentativa de se compreender as atividades sob a ótica do usuário.
A observação ocorreu em duas turmas de 1º. Ano do ensino fundamental: turma A de
uma escola pública e turma B de uma escola privada. A turma A da escola pública foi
observada durante 05 dias, nos turnos matutino e vespertino, em função das crianças passarem
os dois turnos na escola. Já as crianças da turma B (escola privada) foram observadas 03 dias,
somente no período vespertino. Em ambos os ambientes as crianças tinham entre seis e sete
anos de idade, distribuídas conforme apresentado no Quadro 3.
AMBIENTE MENINOS MENINAS EDUCADORES
PÚBLICO 4 10 2
PARTICULAR 10 9 3
TOTAL 14 19 5
Quadro 3. Distribuição das crianças entre as turmas observadas
A escolha de dois ambientes socialmente distintos se deu pela importância de perceber

50
o contraste que há entre os dois contextos sociais (ensino em escolas públicas e particulares)
para assim propor uma interface tangível que ofereça também a democratização do ensino.
O observador não interviu em nenhum momento durante a execução das atividades.
Ele apenas tomava nota dos aspectos considerados relevantes para a pesquisa: o engajamento
e o comportamento das crianças, a dinâmica das atividades, aspectos importantes que o
ambiente físico deveria oferecer para o envolvimento da criança, habilidades (leitura, escrita,
lógica, associação, entre outras) e competências trabalhadas pelos conteúdos das atividades, e
recursos didáticos utilizados para o domínio de conteúdos.
O observador registrou manualmente em papel todas as informações decorrentes de
sua observação, gerando ao final de cada dia um relatório. Além disso, foi feito registro de
imagens através de fotografias e pequenos vídeos, gravados através de câmera de vídeo. Foi
solicitado aos participantes que assinassem um termo de autorização, permitindo o uso das
imagens para estudo na pesquisa.
As tarefas desenvolvidas pelas crianças nas aulas foram catalogadas em álbuns (Anexo
01), contendo uma breve descrição da atividade, objetivo, materiais utilizados, habilidades e
competências a serem desenvolvidas.
4.2. ELICITAR REQUISITOS
Os dados coletados a partir das observações no ambiente de sala de aula foram analisados
qualitativamente, o que permitiu a identificação de requisitos que devem ser apoiados por
Interfaces Tangíveis voltadas para a educação de crianças em fase de alfabetização.
Os dados transcritos nos relatórios foram categorizados e analisados com base na
descrição dos elementos abaixo relacionados:
 Aspectos importantes que o ambiente físico (a sala de aula) deveria oferecer para o
envolvimento da criança;
 Atividades desenvolvidas em sala de aula, bem como o engajamento e o
comportamento das crianças na execução das atividades, e as habilidades (leitura,
escrita, lógica, associação, entre outras) e competências trabalhadas pelos
conteúdos dessas atividades.
No capítulo 5 (Resultados), os requisitos levantados são identificados utilizando o
indicador [REQ_TUI].

51
4.3. CONCEBER SOLUÇÕES
A última etapa da metodologia adotada neste trabalho consistiu na concepção de uma possível
interface tangível para auxiliar no desenvolvimento da habilidade da leitura e escrita de
crianças em fase de alfabetização. Para tanto, foi utilizada a técnica de prototipação. Esta
técnica é utilizada no contexto da engenharia de software principalmente nas fases de
elicitação e validação de requisitos [Alves, 2006].
No capítulo 6 será apresentado o protótipo da interface tangível proposta, atendendo
aos requisitos levantados no capítulo 5.

52
CAPÍTULO 5
RESULTADOS OBTIDOS
Este capítulo apresenta os resultados obtidos a partir da análise qualitativa dos dados
coletados durante a observação realizada em sala de aula em turmas do 1º ano do ensino
fundamental, com o objetivo de identificar requisitos que orientem a proposta de uma
Interface Tangível adaptada ao contexto educacional infantil, e que auxilie nas atividades de
leitura e escrita.
Para isto, dividimos esta análise em duas seções, conforme os elementos observados e
descritos no capítulo 4, na seção 4.2.1.
Em cada seção assinalamos os requisitos identificados com o indicador [REQ_ TUI] e
ao final da seção apresentamos uma listagem geral dos requisitos obtidos com a aplicação da
metodologia descrita.
5.1. ASPECTOS IMPORTANTES DO AMBIENTE FÍSICO
Os ambientes de sala de aula de educação infantil empregam diversos elementos que remetem
ao mundo lúdico da criança, com pinturas de personagens infantis, cartazes (Figura 23)
apresentando vogais, consoantes, números, sílabas, palavras, e textos curtos, tudo muito
colorido [REQ_TUI01] e sempre fazendo uso de metáforas [REQ_TUI02], associando
conteúdos a figuras representativas. Os cartazes são criados na medida em que novos assuntos
vão surgindo, sendo confeccionados pelos educadores, mas personalizados pelas próprias
crianças [REQ_TUI03], como forma de envolvê-las nesse contexto.
Figura 23. Cartazes em sala de aulas infantis

53
Nas paredes da sala estão dispostos ainda painéis que são utilizados para as atividades
rotineiras (Figura 24), como a lista de aniversariantes do mês, o ajudante do dia, calendário
para orientação temporal diária, painéis ilustrados de lista de presença com o nome dos
integrantes da turma, entre outros. Alguns desses são empregados em atividades que dão à
criança a noção da passagem de datas e horários rotineiros da escola [REQ_TUI04] (horário
de entrada e saída, hora do lanche, a chegada do aniversário de algum integrante da turma
etc.).
Figura 24. Painéis de atividades rotineiras
A maioria das salas de aula conta ainda com televisores e dvd’s. Através deles são
exploradas atividades multimídia, como assistir a vídeos educativos, filmes infantis
relacionados ao conteúdo apresentado em sala de aula, ou ainda ouvir músicas. Os vídeos são
recursos que permitem a visualização de situações [REQ_TUI02], pessoas, cores
[REQ_TUI01], paisagens, cenas, e ajudam na percepção de relações espaciais [REQ_TUI05],
como alto e baixo, direita e esquerda, entre outras, apresentando ainda elementos textuais de
forma interativa. A música e os sons [REQ_TUI06] estimulam a associação, criando
ambientes de ilustração de cenas a partir do modo como os elementos sonoros são
apresentados.
Nas escolas, uma forma utilizada para aproximar a criança do ato da leitura além dos
cartazes e painéis é implantar ambientes de leitura em sala de aula. Mais comuns nos
contextos particulares de ensino, as minibibliotecas oferecem livros infantis curtos e bastante
ilustrados, chamando a atenção das crianças para o mundo letrado e estimulando a imaginação
a partir de estórias lúdicas.
A utilização dos diversos recursos em sala de aula apresentados anteriormente
representam uma estratégia para despertar a curiosidade, o engajamento, desenvolver
habilidades, e tornar o ambiente atrativo e divertido para crianças, permitindo que estas

54
percebam os símbolos da linguagem no seu cotidiano. Eles também constituem uma forma de
integração [REQ_TUI07] e até mesmo motivação [REQ_TUI08].
É importante que a sala de aula disponha não apenas dos recursos lúdicos
apresentados, mas também de uma estrutura física apropriada, com climatizadores de ar,
lousas, mecanismos acústicos inibidores de barulhos externos, e outros. Esses são fatores que
podem interferir diretamente no processo de ensino-aprendizagem. Por exemplo, a
movimentação e o barulho externos a sala deixam as crianças distraídas. A falta de lousa no
ambiente prejudica a abstração visual de conceitos pelas crianças [REQ_TUI09]. O pouco
espaço físico [REQ_TUI10] disponibilizado na sala de aula também interfere, pois limita a
aplicação de atividades e dificulta o controle das crianças, que tendem a conversar com
colegas ao lado.
 Requisitos levantados
[REQ_TUI01] – O uso de cores no ambiente infantil é um atrativo para crianças. Por isso, a
Interface Tangível a ser proposta deve aproveitar-se desse recurso, tornando esse produto mais
atraente para elas.
[REQ_TUI02] – A Interface Tangível deve explorar o uso de metáforas, incorporando
recursos visuais representativos, que permitem à criança a aprendizagem através da
associação de imagens a elementos da linguagem escrita.
[REQ_TUI03] – Como apresentado na seção 2.3., crianças gostam ter o controle da
tecnologia. Dessa forma, a interface deve prover às crianças mecanismos de personalização.
[REQ_TUI04] – A interface proposta, dependendo do seu objetivo, pode adotar como uma das
aplicações mecanismos que permitam a orientação temporal.
[REQ_TUI05] – A interface tangível proposta, de acordo com sua aplicação, deve ser capaz
de trabalhar as relações espaciais (alto, baixo, direita, esquerda, etc.).
[REQ_TUI06] – O produto computacional tangível a ser proposto deve oferecer recursos
sonoros representativos e de boa entonação, de forma que a criança possa entender claramente
o som emitido.
[REQ_TUI07] – Como é um produto voltado para a sala de aula, a Interface Tangível deve
permitir o uso coletivo, dando suporte a vários usuários ao mesmo tempo, permitindo assim o
trabalho colaborativo e a integração da criança com os demais membros da turma.
[REQ_TUI08] – É importante que a criança se sinta motivada durante a utilização do produto
tangível a ser proposto. Por isso, este deve oferecer recursos que estimulem a criança a tentar

55
realizar novamente a atividade a ser trabalhada pela interface.
[REQ_TUI09] – A interface deve oferecer recursos visuais que permitam à criança perceber
os resultados de suas ações sobre o produto, como a utilização de luzes indicativas de ações
corretas ou incorretas implementadas em algumas interfaces tangíveis apresentadas na seção
3.2. deste trabalho (FlowBlocks, curlybot, AlgoBlocks e reacTable).
[REQ_TUI10] – Como forma de adaptar-se a diversos ambientes físicos, a Interface Tangível
a ser proposta deve ser utilizável também em ambientes com pouco espaço físico.
5.2. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS EM SALA DE AULA
Durante o período letivo, são desenvolvidas diversas atividades regulares e atividades que
seguem o conteúdo programático de ensino.
Apresentamos abaixo algumas atividades observadas e extraídas dos ambientes de sala
de aula que demonstram como os conceitos são apresentados à criança e o desempenho e
engajamento delas durante a realização dessas atividades:
 Caligrafia
O educador entrega cadernos de caligrafia e lápis a cada uma das crianças já com a atividade
preparada para que estas possam executá-la. O objetivo desta atividade é fazer com que as
crianças consigam reproduzir as palavras em toda a página do caderno, de acordo com o
cabeçalho escrito pelo educador. Inicialmente, elas devem contornar as letras com o dedo para
exercitar a coordenação motora [REQ_TUI11]. Após, utilizam o lápis para preencher letras
nas formas cursiva ou imprensa, dependendo do proposto. Essa atividade é um importante
artifício para o desenvolvimento do domínio da coordenação motora, da legibilidade e da
uniformidade do traçado das letras.
Uma das dificuldades mais comuns encontradas pelas crianças durante a realização
dessa atividade é a pouca coordenação motora que possuem nessa fase. O traçado das letras
ainda não tem uma forma definida, e quando as crianças não conseguem reproduzir
corretamente as palavras propostas, acabam desmotivadas a cumprir a atividade
[REQ_TUI08], ficando dispersas. Essa atividade não utiliza nenhum recurso lúdico, e
algumas crianças apresentam um baixo nível de concentração, por isso, a atividade torna-se
monótona e trabalhosa para elas.

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