Como a Purdue University está aprimorando a educação com realidade estendida

O Centro Envision da Purdue University é um laboratório de pesquisa e desenvolvimento em visualização de dados, situado dentro do Rosen Center for Advanced Computing na Purdue IT. O Centro Envision foi estabelecido em 2004 e tem mais de duas décadas de experiência ajudando professores universitários e parceiros da indústria com suas necessidades de multimídia e simulação virtual.

As tecnologias de realidade estendida (XR) estão transformando a forma como os alunos aprendem e como os pesquisadores colaboram. O Centro Envision da Purdue University lidera essa inovação com CollabXR, uma plataforma de código aberto e multiusuário que fornece experiências imersivas de realidade mista para conectar a aprendizagem física e digital.

Mais de 100 alunos de várias disciplinas já experimentaram essa abordagem revolucionária para a educação no último ano. Continue lendo para aprender como o CollabXR:

- Aumenta significativamente a compreensão relatada pelos alunos sobre assuntos complexos.

- Melhora a colaboração entre pesquisas e em sala de aula.

- Permite que os instrutores estendam as sessões de 20 minutos para mais de 45 minutos devido à redução da cinetose.

- Permite que especialistas façam observações novas em minutos ao explorar dados na aplicação.

O desafio: Visualizando dados complexos de forma eficaz

Dr. Danny Milisavljevic, um membro do corpo docente de física e astronomia na Purdue, precisava de uma maneira eficaz de explorar e compartilhar dados complexos de remanescentes de supernova estelar. Métodos tradicionais como plataformas de visualização de dados científicos, vídeos animados e óculos anáglifos tinham limitações significativas. Ele precisava de uma plataforma que pudesse facilitar a exploração, comunicação e colaboração com colegas e alunos além das ferramentas padrão de visualização científica. Isso levou o Dr. Milisavljevic a se associar ao Envision Center em 2018 para começar o desenvolvimento do que se tornaria o CollabXR.

A solução: Unity alimenta o CollabXR

O Envision Center da Purdue já havia adotado o Unity como a ferramenta preferida para criação de conteúdo. Ao avaliar o desenvolvimento do CollabXR, o Unity provou ser uma opção versátil por várias razões principais:

Extensibilidade e suporte a dispositivos: A ampla compatibilidade do Unity com vários dispositivos XR e a capacidade de adaptar facilmente a plataforma CollabXR permitiram que a Purdue prototipasse e expandisse rapidamente a solução, acomodando mudanças de direção e escopo. A plataforma atualmente suporta os headsets Meta Quest 3 e Apple Vision Pro.

Shaders e efeitos visuais: Como o CollabXR se concentra na visualização, a equipe realiza um extenso trabalho com shaders. Unity Shader Graph e VFX Graph possibilitaram prototipagem rápida, iterações mais rápidas e finalização mais fácil de suas visualizações.

Pacotes de Asset: Com Pacotes de Asset, os usuários podem facilmente agrupar e entregar conteúdo diretamente aos headsets.

Suporte extensivo a XR: A gama de ferramentas multiplataforma da Unity para desenvolvimento de XR, incluindo o XR Interaction Toolkit e vários pacotes multiplayer de terceiros, ajudou a equipe a iterar rapidamente enquanto construía seus protótipos de XR.

Uma nova era de educação

Desenvolvido com o Dr. Miliasvljevic e usando Unity Industry, o CollabXR foca em três áreas principais:

1. Visualização científica: A equipe queria uma plataforma que suportasse dados complexos computados e medidos em uma variedade de formatos, como nuvens de pontos, volumes, superfícies isométricas e campos de fluxo.

2. Suporte a AR com passthrough: Aproveitando câmeras de passthrough para sobrepor conteúdo virtual ao mundo real, mantém elementos essenciais da sala de aula, permitindo que os alunos interajam naturalmente enquanto se envolvem com materiais virtuais. Isso facilita a contextualização do conteúdo virtual no mundo real. Por exemplo: Os usuários podem sobrepor campos de radiação virtual sobre um laboratório real de radiofármacos ou atravessar uma tomografia enquanto se encontram em um ambiente hospitalar ao vivo.

3. Colaboração sem costura: Projetado para pesquisa e instrução co-presenciais, facilitando a comunicação intuitiva por meio da interação real entre pares, enquanto reduz o enjoo em comparação com experiências puras de VR.

O CollabXR se tornou uma parte padrão da execução de cursos e do currículo do Dr. Danny Milisavljevic, mudando fundamentalmente a forma como ele ensina e conduz pesquisas. Desde o lançamento do programa piloto na primavera de 2025, o CollabXR melhorou cursos em diversas disciplinas, incluindo Aeronáutica, Enfermagem, Engenharia Mecânica, Ciências da Terra e mais.

Resultados inovadores: Veja como o CollabXR faz a diferença

O CollabXR entrega resultados tangíveis. Durante seu programa piloto, seis professores universitários com currículos que variam de Enfermagem a Artes Liberais testaram o CollabXR em suas salas de aula. Uma vez que o programa piloto foi concluído, uma pesquisa foi respondida por mais de 50 alunos participantes.

Aqui estão os resultados:

- 84% concordaram fortemente que o CollabXR melhora significativamente a compreensão e a comunicação do conteúdo em relação a métodos de apresentação alternativos na sala de aula, com os 16% restantes ainda concordando de alguma forma.

- Diminuição significativa do enjoo com a integração de AR, permitindo sessões de aula mais longas e eficazes (aumentando de 20 minutos para mais de 45 minutos).

- Especialistas fazem observações novas e ganham nova intuição em minutos de exploração de dados na aplicação.

- Aprendizado acelerado ao superar obstáculos de transformação de dados por meio da visualização.

- Melhorou a comunicação e colaboração entre professores e alunos.

O programa piloto foi extremamente bem-sucedido, com os participantes relatando experiências positivas e um forte desejo de continuar o engajamento com o CollabXR ao longo de seus estudos.

Perspectiva futura: O futuro do CollabXR

Após o sucesso do programa piloto, a Purdue planeja expandir e melhorar o CollabXR. A plataforma em breve será disponibilizada como código aberto para fomentar a comunidade e a acessibilidade em outras instituições. A equipe foi implantada no Apple Vision Pro e planeja expandir o suporte para AR em dispositivos móveis e desktop.

O CollabXR representa mais do que uma nova tecnologia—é uma mudança em direção a uma educação e pesquisa mais envolventes e eficazes. O sucesso da plataforma demonstra o potencial do XR na educação. À medida que mais instituições adotam essa tecnologia, o aprendizado virtual colaborativo desempenhará um papel importante no futuro do ensino e da aprendizagem.