Pontifícia Universidade Católica do Paraná Centro de ......2009/08/27 · do Módulo 3...

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Pontifícia Universidade Católica do Paraná

Centro de Ciências Biológicas e da Saúde

Pós-Graduação em Ciências da Saúde

Bianca Carneiro Ribeiro

Identificação de Dismorfologias utilizando Objetos de

Aprendizagem

Curitiba, 2009

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Identificação de Dismorfologias utilizando Objetos de

Aprendizagem

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ciências da Saúde da

Pontifícia Universidade Católica do

Paraná para obtenção do título de Mestre.

Orientador: Prof. Dr. Guilherme Vilar

Co-orientador: Prof. Dr. Waldemiro Gremski

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Curitiba, 2009

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Dedico esta dissertação às pessoas mais importantes, meus pais, Cláudio e Diana, em reconhecimento a todos os esforços e

investimentos que realizaram e principalmente ao apoio, companheirismo e

amor incondicionais.

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AGRADECIMENTOS

A Deus pela oportunidade e saúde concedida. Ao professor, orientador e amigo Guilherme Vilar pelo apoio, sinceridade, motivação e conhecimentos transmitidos, sendo de grande contribuição no desenvolvimento deste projeto. Ao professor Waldemiro Gremski pelo apoio à participação em projetos de outras instituições. Em especial, à professora e amiga Marizete Santos pelo constante incentivo, apoio e confiança. Aos amigos Rafael Lira, Rodrigo Paixão e Monique Coelho, pelo envolvimento, sem o qual esse trabalho não seria realizado. À minha irmã, Patrícia Ribeiro, pelo carinho, atenção e conhecimentos prestados. À equipe do Núcleo de Educação a Distância da Universidade Federal Rural de Pernambuco pelo incentivo e paciência em atender as solicitações. À Daniela Vilar e a Solena Kusma pela colaboração e boa vontade em me ajudar. Aos colegas do Núcleo de Telessaúde da PUCPR, Laura Assunção, Denise Werneck, Maria Teresa e Renato Pustilnick pela colaboração e companheirismo. À Alcione Slugovieski pela paciência e por estar sempre disposta a atender aos pedidos solicitados. Ao Pró-saude da PUCPR pelo apoio e colaboração oferecidos. À equipe de Telemedicina da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo pela paciência e auxílios fundamentais prestados durante o desenvolvimento deste projeto. À Professora Marcia Olandoski pela ajuda. Enfim, a todos aqueles que colaboraram direta ou indiretamente para a conclusão deste trabalho.

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RESUMO

Objetivo: Criar objetos de aprendizagem, utilizando imagens tridimensionais, voltados para o estudo das dismorfologias permitindo uma imersão rápida nesse tema, assim como avaliar o impacto da aplicação destes objetos de aprendizagem. Métodos: Para o desenvolvimento foram utilizados softwares que envolvessem todos os aspectos do processo de criação 3D, que permitisse modelagem, animação de objetos e personagens, assim como gerassem imagens de alta qualidade. Os objetos de aprendizagem foram divididos em módulos e disponibilizados em um ambiente virtual. O processo de avaliação foi realizado com dois grupos. O grupo 1 foi formado por 27 pediatras que foram submetidos a uma análise quali-quantitativa, respondendo a um questionário de auto-percepção antes e depois da aplicação dos objetos de aprendizagem. O grupo 2 foi formado por médicos e biólogos com formação específica em genética humana que realizaram uma avaliação na qual eles classificaram os objetos de aprendizagem de forma quali-quantitativa. Resultados: Como resultados têm-se animações tridimensionais de alta qualidade que forma os objetos de aprendizagem, alguns interativos e outros em forma de vídeos. Para os resultados da avaliação, o teste de Shapiro-Wilks confirmou a condição de normalidade das variáveis, e para avaliar o impacto da aplicação dos objetos de aprendizagem aplicou-se o teste t de Student para amostras pareadas (antes e depois). Valores de p<0,001, na aplicação dos módulos, indicaram significância estatística. O nível de significância estatística utilizado em ambos os testes foi de 5%. Conclusão: é possível afirmar que os objetos de aprendizagem em 3D foram de grande valia em uma imersão rápida no estudo das dismorfologias para pediatras, visto que houve uma melhora estatisticamente significante sobre o nível de compreensão do grupo 1, assim como foram considerados de boa qualidade pela classificação realizada pelo grupo 2.

Palavras-chaves: Dismorfologias, Telessaúde, Genética, Computação

Gráfica, Educação a Distância

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ABSTRACT

Objective: To create learning objects using three-dimensional images devoted to the study of the dysmorphologies in order to allow a fast immersion in this subject as well as assess the impact of the application of these learning objects. Methods: Softwares, which involve all the aspects of the process in creating 3D that allow modeling, animation of objects and characters with high quality images, were used for this work. The assessment process was made two groups. Group 1 was formed by 27 pediatricians who were submitted to a quali-quantitative analysis who answered a questionnaire of self-perception before and after the application of learning objects. Group 2 was formed by physicians and biologists with specific training in human genetics who performed an assessment which they rated the learning objects. Results: There are high quality three-dimensional animations. The Shapiro-Wilks test confirmed the condition of normality of the variables for the assessment results, and the Student’s t-test was used for the paired samples to assess the impact of application of learning objects (before and after). Values of p<0,001 indicated statistical significance, using the level of statistical significance of 5%. Conclusion: it is possible to assert that the 3D learning objects are very important in a fast immersion in the study of dysmorphologies for pediatricians, once there is a statistically significant improvement about the degree of understanding of group 1, and were classified by the group 2 as very good learning objects.

Keywords: Dysmorphology, Genetic, Telehealth, Computer Graphics, Distance Education.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Esquema simplificado dos OA tridimensionais....................................... 23

Figura 2. Cabeça 3D em desenvolvimento: considerada normal e com

Plagiocefalia .......................................................................................................... 30

Figura 3. Cabeça 3D em desenvolvimento: (A) Vista lateral de um rosto

considerado perfeito. (B) Vista lateral de um rosto com deformação na mandíbula.

(C) Vista em perspectiva do mesmo rosto considerado perfeito. (D) Vista em

perspectiva de um rosto com a mesma deformação na mandíbula. ..................... 31

Figura 4. Célula em desenvolvimento ................................................................... 32

Figura 5. Rotação tridimensional de um objeto ..................................................... 34

Figura 6. (A) Formas primitivas geométricas. (B) Modelagem de forma livre........ 35

Figura 7. Rosto com a maior parte das faces quadriculares ................................. 35

Figura 8. Imagem da malha usada como referência para a criação da textura..... 36

Figura 9. (A) Segmento de reta com uma pequena barra que se move conforme o

mouse. (B) Ao clicar, um valor é impresso na tela. ............................................... 38

Figura 10. Fórmula para a quantificação da percepção. ....................................... 39

Figura 11. Imagem do Ambiente Virtual de Aprendizagem criado ........................ 41

Figura 12. Tela do tópico 1 do AVA....................................................................... 42



Figura 15. (A e B) Indicação da sutura. (C) Cabeça 3D considerada normal. (D)

Indicação de onde ocorrerá a deformação. (E) Cabeça 3D final com a

escafocefalia ......................................................................................................... 45

Figura 16. Animação da Plagiocefalia ................................................................... 46

Figura 17. Animação da Trigonocefalia................................................................. 46

Figura 18. Animação da Braquicefalia................................................................... 47

Figura 19. Animação da Turricefalia...................................................................... 47

Figura 20. Animação da Oxicefalia........................................................................ 48

Figura 21. Telas com imagens da rotação da cabeça 3D (Plagiocefalia).............. 49

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Figura 22. (A) Indicação das medidas lineares de uma mandíbula considerada

normal. (B) Indicação de onde ocorrerá a deformação. (C) Cabeça 3D final com a

micrognatia e informações adicionais sobre esta dismorfologia............................ 49

Figura 23. Animação da Macrognatia.................................................................... 50

Figura 24. (A) Indicação da infusão da enzima no paciente. (B) Enzima na corrente

sanguínea. (C) Indicação de uma célula. (D) Indicação da representação do

lisossomo. (E) Visualização do acúmulo de GAG’s. (F) Atuação da galsufase

degradando os GAG’s. (G) Visualização das células afetadas dentro do fígado. (H)

Paciente com protrusão abdominal. (I) Abdômen do paciente volta ao normal após

a TRE. ................................................................................................................... 51

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Distribuição dos valores para a classificação........................................ 39

Tabela 2 - Dados estatísticos obtidos com o grupo 1 antes e depois da aplicação

do Módulo 1 (Craniossinostose)............................................................................ 51


do Módulo 2 (Micrognatia)..................................................................................... 52


do Módulo 3 (Macrognatia) ................................................................................... 52

Tabela 5 - Dados estatísticos obtidos com o grupo 2 na classificação dos Módulos

1, 2 e 3 .................................................................................................................. 54

Tabela 6- Dados estatísticos obtidos com o grupo 2 na classificação do Módulo 4

(MPS VI)................................................................................................................ 55

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LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Informações estatísticas com base nos dados da tabela 2................... 53



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LISTA DE ABREVIATURAS

3D – Três dimensões

AVA – Ambiente Virtual de Aprendizagem

CAD – Computer Aided Design

CEP – Comitê de Ética e Pesquisa

EAD – Educação a Distância

GAG – Glicosaminoglicano

MOODLE – Modular Object-Oriented Dynamic Learning

Environment

MPS – Mucopolissacaridose

OA – Objeto de Aprendizagem

OMIM – Online Mendelian Inheritance in Man

TCLE – Termo de Consentimento Livre e Esclarecido

TRE – Terapia de Reposição Enzimática

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SUMÁRIO

1. Introdução........................................................................................................ 15

1.1. Genética................................................................................................ 16

1.1.1. Dismorfologia.................................................................................... 16

1.2. Educação a Distância............................................................................ 20

1.3. Computação Gráfica ............................................................................. 21

1.4. Objetos de aprendizagem ..................................................................... 22

1.4.1. Construção do Conhecimento ......................................................... 23

1.5. Motivação.............................................................................................. 24

2. Objetivos .......................................................................................................... 25

2.1. Objetivo Geral ....................................................................................... 25

2.2. Objetivos Específicos ............................................................................ 25

3. Materiais .......................................................................................................... 26

3.1 3D Studio Max....................................................................................... 26

3.2 ZBrush................................................................................................... 27

3.3 Photoshop ............................................................................................. 27

3.4 Roxio Easy Media Creator .................................................................... 27

3.5 Flash ..................................................................................................... 28

3.6 Moodle .................................................................................................. 28

4. Métodos ........................................................................................................... 29

4.1. Módulos................................................................................................. 29

4.1.1. Módulo 1: Craniossinostose............................................................. 29

4.1.2. Módulos 2 e 3: Micrognatia e Macrognatia ...................................... 30

4.1.3. Módulo 4: Mucopolissacaridose VI .................................................. 32

4.2. Implementação...................................................................................... 33

4.2.1 Modelagem ........................................................................................ 34

4.2.2 Texturização ...................................................................................... 36

4.2.3 Animação e Renderização................................................................. 36

4.3. Avaliação............................................................................................... 37

4.4. Ambiente Virtual .................................................................................... 40

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5. Resultados....................................................................................................... 44

6. Análise Estatística............................................................................................ 55

7. Conclusão e Trabalhos Futuros ....................................................................... 56

8. Referências Bibliográficas ............................................................................... 58

Apêndices ............................................................................................................. 62

Anexos .................................................................................................................. 76

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1. INTRODUÇÃO

As anomalias congênitas afetam cerca de 5% dos nascidos vivos em todo o

mundo (Penchaszadeh, 1993) e na América Latina constituem uma das dez

primeiras causas de mortalidade infantil (Horovitz, 2003). No Brasil, o impacto dos

defeitos congênitos vem aumentando, apontando para a necessidade de

estratégias específicas na política de saúde. Apesar da íntima ligação da genética

clínica com a atenção aos defeitos congênitos, menos de 30% da demanda vem

sendo absorvida pelos serviços do país, visto que se sabe que no sistema público

de saúde é perceptível a insuficiência da resposta governamental à problemática

dos defeitos congênitos no Brasil. (Horovitz et al, 2006)

As malformações congênitas podem ocorrer como defeito isolado ou, como

ocorre em 20 a 30% dos casos, como múltiplas malformações (Horovitz, 2003) e a

identificação inicial das condições genéticas de um paciente está, muitas vezes,

diretamente associada às dismorfologias (Hammond, 2007), visto que uma

síndrome é detectada a partir de um teste padrão de reconhecimento dos sinais

dismórficos que têm uma causa comum (Hunter, 2002).

Detectar precocemente uma síndrome altera significativamente as

perspectivas do tratamento da mesma. Desta forma, torna-se de grande

importância o médico detectar corretamente características dismorfológicas no

paciente. Caso anomalias físicas sejam detectadas, elas podem levar a um

possível diagnóstico de síndrome, sendo assim, o médico deverá encaminhar o

paciente a um geneticista.

Para detectar dismorfologias em um paciente é necessário que o médico

possua certo conhecimento sobre as malformações congênitas existentes, e para

isso, torna-se indispensável o estudo destas. Sabe-se que se aprofundar sobre

doenças genéticas e suas características são atividades dominadas por

geneticistas, porém por existirem poucos profissionais especializados nesta área,

geralmente nenhum paciente vai diretamente a um geneticista, e sim são

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encaminhados a pedido de seus médicos, após estes observarem alguma

necessidade do paciente receber um aconselhamento genético.

Horovitz (2003) ressalta que diante da carência de geneticistas no país,

programas de capacitação de médicos não geneticistas em áreas específicas da

genética, como dismorfologia ou genética pré-natal deveriam ser levados em

consideração. Ela afirma ainda, que a criação de centros de capacitação em

unidades de referência seria uma forma de ampliar as possibilidades de

disseminação do atendimento.

1.1. Genética

A genética humana é a ciência da variação e da hereditariedade dos seres

humanos. A genética médica, por sua vez, aborda a variação genética humana

que traz repercussões clínicas.

A genética clínica é uma especialidade bastante nova, e o ano de 1959 é

considerado sua data de nascimento, com a descoberta da base cromossômica de

três doenças genéticas freqüentes, as Síndromes de Down, Klinefelter e Turner

(McKusick, 1975). Pode-se definir genética clínica como a ciência da variação

biológica em humanos e sua relação com a saúde e a doença em indivíduos e

suas famílias, ou seja, a ciência e a prática (arte) do diagnóstico, prevenção e

manejo de doenças genéticas. (McKusick, 1993)

1.1.1. Dismorfologia

O termo dysmorphic é derivado das palavras gregas "dys" (desordenado,

anormal) e "morph" (forma) (Hunter, 2002). A palavra dismorfologia foi criada por

David Smith nos anos sessenta, para substituir o termo teratologia (McKusick,

2005). Trata-se de um ramo da genética médica que estuda malformações

congênitas humanas, que literalmente significa “o estudo da forma anormal”,

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enfatizando anormalidades estruturais do desenvolvimento. Atualmente os clínicos

não gostam de ser chamados de teratologistas, por isso dismorfologista é agora a

designação geralmente utilizada (McKusick, 2005).

A dismorfologia considera o delineamento de desordens que afetam o

desenvolvimento físico do indivíduo, antes ou depois do nascimento (Featherstone

et al, 2005) , que podem ser malformações maiores, como a polidactilia (presença

de mais de 5 dedos nas mãos e/ou nos pés), ou malformações menores, como a

micrognatia (queixo pequeno), para determinar um diagnóstico. É através da

dismorfologia que muitas vezes se suspeita de um diagnóstico específico, que

deverá ser confirmado através de exames complementares.

Para detectar uma síndrome é necessária uma análise dismórfica, o que

requer um exame físico completo que inclui todos os sistemas do corpo.

Combinações de anomalias podem ser direcionadas a uma busca no computador,

comparando as observações avaliadas no exame físico e histórico do paciente

com aquelas esperadas nas síndromes que estão sendo consideradas, ou com a

ligação sugerida pela base de dados (Hunter, 2002). Havendo grande

possibilidade de um diagnóstico de síndrome, o paciente deve ser encaminhado a

um geneticista.

Uma base de dados bastante utilizada atualmente é o OMIM (Online

Mendelian Inheritance in Man). Trata-se de um site onde estão descritos mais de

18 mil fenótipos de síndromes genéticas (Portal do OMIM, 2009). Porém, para

fazer uso desta ferramenta é necessário que o profissional de saúde seja capaz

de identificar as dismorfologias existentes no paciente. Uma vez identificando as

dismorfologias e inserindo-as na base de dados do OMIM, o sistema irá retornar

as síndromes relacionadas, diminuindo a possibilidade de síndromes que o

paciente possa ter.

Em paralelo a outras áreas clínicas, como neurologia, oncologia e

esterilidade, a dismorfologia representa um espaço importante onde a medicina e

a ciência genética se cruzam. (Featherstone et al, 2005)

Entre os defeitos congênitos, as anomalias craniofaciais constituem um

grupo diverso e complexo em que considerável parte dos pacientes com esse tipo

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de anomalias, tem expectativa de vida normal. A despeito disto, essas anomalias

impõem significativo impacto sobre a fala, audição, aparência e cognição,

influenciando de modo prolongado e adverso a saúde e a integração social do

portador. (World Health Organization, 2002; Monlleo et al., 2006)

Como exemplos de dismorfologias craniofaciais podem ser citadas as

craniossinostose, macrognatia e micrognatia. Como exemplo de doenças que

causam dismorfologias craniofaciais assim como dismorfologias em todo o corpo,

pode ser citada a Mucopolissacaridose VI (MPS VI).

1.1.1.1. Craniossinostose

A craniossinostose, também chamada de cranioestenose, é um grupo

específico de deformações no crânio. Trata-se do fechamento prematuro de uma

ou mais suturas cranianas. A forma do crânio se modifica, causando deformidades

na cabeça devido ao impedimento do crescimento normal do crânio, acarretando

uma conformação craniana anormal, com conseqüências variáveis. (Arduino-

Meirelles et al., 2006)

Existem tipos de craniossinostoses conforme pode ser visto abaixo:

- Plagiocefalia: causada pela fusão unilateral prematura da sutura coronal;

- Escafocefalia: é a mais comum e é causada pela fusão prematura da

sutura sagital;

- Trigonocefalia: a deformação ocorre na parte frontal do crânio em forma

de V, sendo causada pela fusão prematura da sutura metópica;

- Braquicefalia: também chamada de Braquiocefalia, é causada pela fusão

bilateral prematura das suturas coronal.

- Turricefalia: o crânio se desenvolve em forma de torre, sendo causada

pela fusão prematura das suturas frontoparietal e parietoccipital.

- Oxicefalia: é a mais grave, sendo causada pela fusão prematura de todas

as suturas.

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1.1.1.2. Macrognatia e Micrognatia

Dentre as dismorfologias craniofaciais existem também as deformações na

mandíbula. As mais conhecidas são a Micrognatia e Macrognatia.

A Micrognatia é caracterizada pelo indivíduo que possui um queixo

pequeno. Na área da ortodontia é similar ao retrognatismo mandibular. Já a

Macrognatia é justamente o contrário, a mandíbula é projetada para fora. Na área

da ortodontia é similar ao prognatismo mandibular.

1.1.1.3. Mucopolissacaridose VI

As mucopolissacaridoses são doenças metabólicas hereditárias causadas

por erros inatos do metabolismo que levam à falta de funcionamento adequado de

determinadas enzimas. Dentre as MPS existe a MPS VI, também conhecida como

síndrome de Maroteaux-Lamy, pertencente a um grupo de doenças chamado

Doenças de Depósito Lisossômico. (Cardoso-Santos et al, 2008; Borges et al,

2003)

Portadores da MPS VI possuem vários sinais dismórficos em todo o corpo

devido falta ou deficiência de uma determinada enzima em seus lisossomos. Esta

enzima quebra um açúcar complexo chamado glicosaminoglicano, ou GAG.

O GAG tem uma função importante no organismo, pois serve de estrutura

para a pele, as vias aéreas, os ossos e outros órgãos que precisam ser

continuamente reciclados e substituídos. O acúmulo excessivo de GAG causa

sintomas generalizados. (Cardoso-Santos et al, 2008)

Embora ainda não exista cura para a MPS VI, é importante saber que há

meios de melhorar a vida dessas pessoas. Existem tratamentos médicos que

podem ajudar a aliviar alguns sintomas. A monitoração constante e o tratamento

precoce das complicações da MPS VI podem ajudar a prevenir a ocorrência de

danos irreversíveis (Cardoso-Santos et al, 2008). Um dos tratamentos que atuam

sobre a deficiência enzimática subjacente é a terapia de reposição enzimática

(TRE).

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1.2. Educação a Distância

A educação a distância - EAD, como modalidade educacional alternativa

utilizando a transmissão de informações e instruções aos alunos, bem como a

recepção das respostas destes às lições propostas, através de meios de

comunicação disponibilizados pelos correios, tornou a educação convencional

acessível às pessoas residentes em áreas isoladas ou que não tinham condições

de cursar o ensino regular no período apropriado. A EAD é capaz de oferecer

ensino de qualidade em situações onde as aulas presenciais não são viáveis.

Além da vantagem de possibilitar a interação no processo de ensino/

aprendizagem entre alunos e professores situados geograficamente distantes, a

modalidade a distância apresenta outra vantagem importante: a assincronicidade,

ou seja, os estudantes não precisam estar disponíveis no mesmo horário do

professor, podendo escolher hora e local para estudar.

De acordo com Moran (2002) a educação a distância trata-se de um

processo de ensino-aprendizagem, mediado por tecnologias, onde professores e

alunos estão separados espacialmente e/ou temporalmente. A associação de

tecnologias tradicionais de comunicação como o rádio e a televisão, como meio de

emissão rápida de informações, e os materiais impressos enviados via correios

trouxeram um novo impulso à EAD. Com isso, a integração entre a tecnologia

digital com os recursos da telecomunicação evidenciou possibilidades de ampliar o

acesso à educação (Almeida, 2003).

No século atual os estudantes demandam experiências educacionais

inovadoras, sempre que conveniente e que a aprendizagem é relevante. A web é

uma das tecnologias da informação e comunicação capaz de permitir estas

experiências. O seu uso está mudando completamente a maneira como a

medicina está sendo ensinada hoje e tem evoluído significativamente, com uma

posição garantida em currículos médicos (Bernardo et al, 2004).

O uso de recursos tecnológicos no processo ensino-aprendizagem torna a

compreensão e o ensino na modalidade EAD muito mais viável. O fato do

professor não está presente fisicamente em sala de aula, requer certa adaptação

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do aluno para se acostumar com essa “virtualidade”. A necessidade de diminuir

esta distância, proporcionando aos indivíduos envolvidos maior proximidade com o

mundo real, pode ser suprida pelo uso apropriado de recursos tecnológicos.

1.3. Computação Gráfica

A computação gráfica surgiu no início dos anos 1960 quando foi criado o

primeiro sistema gráfico interativo. A partir daí o seu uso se alastrou iniciando

aplicações de CAD (Computer Aided Design), seguido da Realidade Virtual. (Tori,

2008)

De acordo com Silva (2001), a realidade virtual surgiu como uma opção de

lazer, onde a possibilidade do usuário fazer parte de um mundo diferente do seu

tornou-se atrativa. É através da computação gráfica que é possível a criação de

mundos virtuais e objetos de aprendizagem tridimensionais. Diante disso, surgiu a

necessidade de aplicar essa ferramenta tão poderosa para as mais diversas

áreas, tais como, educação, medicina, física, química, arquitetura, entre outras.

Na medicina, aplicações com a computação gráfica vêm sendo uma das

mais importantes, pois é uma área de pesquisa extremamente desafiante, que é

de fundamental importância na existência humana. A variedade e complexidade

inerente de problemas ainda não solucionados fazem disso uma principal força

direcionada para muitas engenharias e ciências naturais. Ferramentas e métodos

gráficos individuais tornaram-se cada vez mais insubstituíveis na medicina

moderna, onde os sistemas de imagem médica são apenas um proeminente

exemplo. (Gross, 1998)

Na aplicação de estudos acadêmicos a computação gráfica tem um papel

importante. Ela permite traduzir números, dados, teorias em representações

gráficas de compreensão e leitura mais fácil, assim como permitem a proximidade

com o mundo real dos indivíduos envolvidos no processo de educação, baseando-

se em três dimensões (3D).

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Atualmente, faz-se necessário o uso de tecnologias que venham a auxiliar

na educação presencial e à distância. Na educação médica, a tecnologia

apresenta-se como promissora opção para suprir necessidades e dar suporte a

possibilidades que surgem em nossa sociedade atual, tais como flexibilidade de

tempo e espaço, redução de custo, maior alcance geográfico, maior intercâmbio

de informações entre profissionais da área médica potencializando o aprendizado,

entre outras (Vilar et al, 2004).

De acordo com Dev (1999), um dos principais objetivos da educação

médica é o de ensinar a detecção (diagnóstico) e resolução de problemas, com

base em amplos conhecimentos e experiência, bem como na análise de cada

doente.

Durante o processo de aprendizado, as imagens de visualização constituem

um elemento essencial da aprendizagem de conteúdos. Quando se introduz a

tecnologia no processo de aprendizagem, pode-se tirar vantagem de uma grande

quantidade de material visual para tornar o aprendizado mais eficiente e mais

envolvente. (Dev, 1999)

1.4. Objetos de aprendizagem

Entende-se por objetos de aprendizagem (OA), elementos de comunicação

baseados em computador voltados para propósitos instrucionais que podem ser

reutilizados inúmeras vezes em diferentes contextos de aprendizagem. Eles

podem variar desde mapas e gráficos até demonstrações em vídeo e simulações

interativas.

Segundo Beck (2001 apud Wiley, 2001, p.1):

Objeto de aprendizagem é qualquer recurso digital que possa ser reutilizado para suporte ao ensino. A principal idéia dos objetos de aprendizagem é quebrar os materiais de aprendizagem em pequenos pedaços, que possam ser reutilizados em diferentes ambientes de aprendizagem, no espírito da programação orientada a objetos.

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Atualmente este recurso é bastante utilizado no processo de ensino-

aprendizagem, tanto presencial quanto à distância. Quando associado à

computação gráfica, resulta em objetos de aprendizagem tridimensionais.

Figura 1. Esquema simplificado dos OA tridimensionais

Diante disso, uma importante fase surgiu: uma nova era das interfaces

gráficas que causam impactos significativos na educação devido ao surgimento de

aplicações e ferramentas educacionais altamente visuais e interativas, baseadas

em 3D, utilizadas em diferentes contextos na construção do conhecimento.

1.4.1. Construção do Conhecimento

Durante o processo de ensino-aprendizagem existem várias formas de

utilizar os objetos de aprendizagem na construção do conhecimento do assunto a

ser abordado.

O ser humano é capaz de processar informações de três formas:

sequencial, hipertextual e multimídico. (Moran, 2000).

• Sequencial: se expressa na linguagem falada e escrita. A construção

do conhecimento se dá aos poucos, em sequência concatenada, no

qual o contexto oculta-se e revela-se na leitura progressiva (Moran,

2000). Mais utilizado quando o foco são objetivos específicos da

informação.

• Hipertextual: é a conexão entre histórias e relatos de situações. É a

comunicação relacionada através de nós intertextuais (Moran, 2000).

Objetos de

aprendizagem

Computação

Gráfica

Objetos de Aprendizagem

Tridimensionais + =

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Geralmente esta forma é utilizada quando se trabalha com pesquisa,

projetos de médio prazo.

• Multimídico: a construção do conhecimento é menos rígida. As

conexões das informações passam pelo sensorial, emocional e

organização do racional (Moran, 1998). Ideal para dar respostas

rápidas, imediatas, generalistas e menos profundas.

Atualmente, em virtude das rápidas transformações que o ser humano

experimenta cotidianamente, enfrentando situações diferentes a cada instante, o

processamento multimídico é cada vez mais utilizado, inclusive como apoio a

construção do conhecimento seqüencial. Isso se faz presente principalmente na

educação.

Uma das tarefas primordiais da educação é ajudar a desenvolver o

conhecimento de resposta imediata, assim como o de longo prazo (Moran, 2000).

Dessa forma, a utilização de objetos de aprendizagem tornou-se uma forma

bastante válida para a construção do conhecimento.

1.5. Motivação

Durante o curso de medicina, bem como de outros cursos na área da

saúde, a atenção voltada para análise dismorfológica de um paciente é vista

superficialmente. Os profissionais de saúde possuem acesso a muitos termos sem

saber corretamente o que significam. Muitos desses profissionais, já ouviram falar,

por exemplo, sobre os termos cebocefalia, plagiocefalia ou microftalmia, mas não

conseguem associá-los aos seus conceitos.

Com o tempo, a experiência adquirida por esses profissionais em clínicas e

hospitais vai revelando outra realidade. Eles possuem contato com vários

pacientes com malformações congênitas (principalmente bebês, crianças e

adolescentes ou adultos novos) e possuem grande dificuldade para detectá-las.

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O estímulo à elaboração desse trabalho foi a pouca importância dada ao

estudo de dismorfologias diante do aumento relativo dos defeitos congênitos no

Brasil. Perante essa situação fica evidenciada a importância de se aprimorar e

enfatizar o estudo dismorfológico, criando objetos de aprendizagem interativos e

em forma de vídeos que se aproximassem o máximo possível da realidade,

privilegiando a construção do conhecimento na forma multimídica, facilitando a

percepção e estudo das malformações congênitas, relacionando termos e

conceitos através de imagens tridimensionais representativas de um ser humano.

Desta forma, com a utilização destes objetos de aprendizagem, o

profissional de saúde será capaz de reconhecer as dismorfologias existentes em

seu paciente e fazer uso do site do OMIM, onde será possível restringir as

possibilidades de diagnóstico de síndromes do paciente mediante as

dismorfologias apontadas. Com isso, estes objetos de aprendizagem poderão ser

utilizados não apenas para aplicações da área educacional, como também como

apoio a pratica médica.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo Geral

Desenvolver e avaliar o impacto da aplicação de objetos de aprendizagem

voltados para uma imersão rápida no estudo das dismorfologias,

2.2. Objetivos Específicos

- Criar objetos de aprendizagem com imagens tridimensionais

representativas de um ser humano, apontando possíveis dismorfologias,

presentes nas mais diversas síndromes.

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- Abordar, nos objetos de aprendizagem, as dismorfologias:

craniossinostose, micrognatia, macrognatia e o processo de terapia de reposição

enzimática que ocorre em um portador de MPS VI.

- Testar os objetos de aprendizagem tridimensionais;

- Aprimorar os objetos de aprendizagem tridimensionais de acordo com os

testes realizados;

- Aplicar os módulos com pediatras;

- Realizar as avaliações com os pediatras;

- Realizar as avaliações dos objetos de aprendizagem tridimensionais com

médicos e biólogos com formação específica em genética humana;

3. MATERIAIS

Fez-se uso de seis ferramentas computacionais para o desenvolvimento

dos objetos de aprendizagem, conforme descrito a seguir:

3.1 3D Studio Max

Desenvolvido pela Discreet, tem como objetivo envolver todos os aspectos

do processo de criação fornecendo uma performance otimizada para grandes

conjuntos de dados em ambientes de produção 3D. Possui ferramentas

indispensáveis para estúdios de efeitos visuais, cinema, games e publicidade.

Permite modelagem tridimensional orgânica e inorgânica, animação de objetos e

personagens.

O 3D Studio Max é utilizado para o desenvolvimento de vinhetas,

comerciais, maquetes eletrônicas, simulações e até mesmo produção de filmes de

animação. Suporta Direct3D e OpenGL, produzindo um misto de animação de

modo não linear baseado em controle, recursos de simulação de comportamentos

de multidões altamente expansíveis e facilidades extensivas de filtragem e edição

de captura de movimento.

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Possui interface amigável, alta qualidade de imagem durante o processo de

renderização, liberdade de animação de acordo coma criatividade do

desenvolvedor. Com a utilização deste software foi possível a criação das imagens

e animações tridimensionais representativas de um ser humano, assim como a

modelagem e animação das células e os órgãos internos envolvidos nos objetos

de aprendizagem.

3.2 ZBrush

Trata-se também de um software de modelagem tridimensional usado em

filmes, animações, porém é conhecido pela simplicidade de seu uso devido a

semelhança de modelar objetos em 3D como se fosse uma massa de modelar.

Diante disso, ele aborda um conceito novo que é a escultura digital.

Com esta ferramenta foi possível desenvolver as dismorfologias a partir das

imagens tridimensionais representativas de um ser humano criadas no 3D Studio.

3.3 Photoshop

Este software permite o usuário criar rápidas ilustrações com interatividade,

desde simples botões gráficos até sofisticados efeitos de rollover e menus pop-up.

Admite as mais diversas criações de efeitos de design, alterações em imagens e

podem importar os principais formatos de ilustrações.

Com esta ferramenta é possível criar as texturas (imagens que dão

aspectos mais reais as modelagens tridimensionais) e tratar as imagens,

modificando seu tamanho e exportando com uma menor quantidade de bytes,

quando necessário.

3.4 Roxio Easy Media Creator

Trata-se de uma ferramenta de criação e modificação de arquivos

multimídia. Permite criar e editar vídeos, inserindo legendas, efeitos especiais,

transições entre cenas.

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Com esta ferramenta é possível a junção de várias cenas tridimensionais

em um único objeto de aprendizagem, assim como a inserção de textos

explicativos e legendas, quando necessário. É capaz de exportar os vídeos em

extensões .avi e .wmv, pois são leves para inserir no ambiente virtual.

3.5 Flash

Ferramenta desenvolvida para criação de páginas além de componentes

gráficos e interativos para web, como por exemplo, imagens, botões, menus,

banners e animações bidimensionais. Capaz de gerar gráficos vetoriais que são

menores e mais ágeis que os arquivos bitmap e não perdem resolução quando

ampliados, o que torna páginas serem carregadas mais rapidamente.

É capaz de permitir a interação do usuário com a página ou animação

criada. Para isso, o software utiliza uma linguagem de programação chamada

Action Script. Orientada a objetos, esta linguagem possui influência do Javascript

e permite, ainda, organizar o preenchimento de formulários, executar distintas

partes de uma animação em função de eventos produzidos pelo usuário.

Esta ferramenta foi de grande importância para a possibilidade do usuário

interagir com o sistema, rotacionando as imagens tridimensionais.

3.6 Moodle

Trata-se de uma ferramenta livre, de código aberto que possui integração

com banco de dados, com a Internet e redes locais. Sua estrutura é baseada em

módulos. A interface do ambiente é intuitiva tornando-se fácil a navegação. Uma

forte característica é a facilidade dos usuários disponibilizarem materiais, além de

incluírem atividades.

Com esta ferramenta foi criado o ambiente virtual de aprendizagem

necessário para disponibilizar os objetos de aprendizagem.

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4. MÉTODOS

Os métodos envolvidos neste projeto foram divididos em três partes:

organização em módulos, implementação e avaliação. Os objetos de

aprendizagem foram disponibilizados em quatro módulos, desenvolvidos em

quatro etapas durante a implementação e posteriormente avaliados por pediatras

e geneticistas.

4.1. Módulos

Os objetos de aprendizagem disponibilizados no ambiente virtual foram

divididos em quatro módulos:

- Craniossinostose;

- Micrognatia;

- Macrognatia;

- MPS VI.

4.1.1. Módulo 1: Craniossinostose

Neste módulo foram criados dois objetos de aprendizagem: um vídeo com

animações tridimensionais (mostrando e conceituando seis craniossinostoses) e

um objeto com interação do usuário (onde é possível rotacionar cada uma das

seis craniossinostoses).

Para visualizar cada uma das craniossinostoses no objeto de aprendizagem

em formato de vídeo, são utilizadas as mesmas etapas:

• Indicação da sutura relacionada com a craniossinostose em questão;

• Visualização de uma breve descrição textual sobre esta

craniossinostose;

• Visualização da cabeça tridimensional considerada normal em duas

visões (superior e perfil, ou frontal e perfil)

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• Indicação de onde ocorrerá a deformação no crânio (através de

setas vermelhas);

• Visualização da cabeça tridimensional com a dismorfologia.

Todas essas etapas foram bem detalhadas no início do desenvolvimento,

durante a criação de um roteiro. Na figura 2 é possível visualizar imagens durante

o processo de criação deste módulo.

Figura 2. Cabeça 3D em desenvolvimento: considerada normal e com Plagiocefalia

No segundo objeto de aprendizagem disponibilizado neste módulo, com a

cabeça tridimensional com dismorfologia já formada, é possível a interação, onde

o usuário através das setas do teclado pode rotacionar a cabeça em 360º para

cada craniossinostose.

4.1.2. Módulos 2 e 3: Micrognatia e Macrognatia

Foi criado um objeto de aprendizagem para cada módulo em formato de

vídeo contendo animações tridimensionais. Nestes módulos, é possível visualizar

uma cabeça representativa de um ser humano em 3D com medidas lineares da

mandíbula que vai se desenvolvendo até uma cabeça com a dismorfologia da

mandíbula.

Tanto para o módulo da Micrognatia quanto para o da Macrognatia o

processo e visualização seguem as mesmas etapas:

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• Indicação das medidas lineares de uma mandíbula considerada

normal;

• Indicação de onde ocorrerá a deformação (através de setas

vermelhas);

• Visualização de uma breve descrição textual sobre a deformação na

mandíbula;

• Indicação das medidas com dimensões díspares de uma mandíbula

considerada normal;

• Visualização da cabeça tridimensional com a dismorfologia.

Todas essas etapas foram bem detalhadas no início do desenvolvimento,

durante a criação do roteiro.

É possível observar na figura 3, imagens do processo de desenvolvimento

da cabeça tridimensional com deformação na mandíbula.

Figura 3. Cabeça 3D em desenvolvimento: (A) Vista lateral de um rosto considerado

perfeito. (B) Vista lateral de um rosto com deformação na mandíbula. (C) Vista em

perspectiva do mesmo rosto considerado perfeito. (D) Vista em perspectiva de um rosto

com a mesma deformação na mandíbula.

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4.1.3. Módulo 4: Mucopolissacaridose VI

Levando em consideração a terapia de reposição enzimática (TRE), neste

módulo foi desenvolvido um objeto de aprendizagem em formato de vídeo com

animações tridimensionais onde é possível visualizar todo o processo que ocorre

nas células dos órgãos internos atingidos pela MPS VI. Os órgãos internos

afetados aumentam de volume, ocasionando dismorfologias nos pacientes.

Observa-se na figura 4, imagem do processo de desenvolvimento de uma célula,

ainda na etapa de escolha da cor mais adequada.

Figura 4. Célula em desenvolvimento

Neste módulo, o órgão interno a ser focado é o fígado que inchado,

acarreta a saliência dismorfológica do abdômen (protrusão abdominal). Com a

terapia é possível visualizar o que ocorre desde a infusão das enzimas pelo

sangue do paciente, depois mostra como a enzima atua nos lisossomos e por fim

demonstra o que ocorre exteriormente com o paciente (diminuição da

dismorfologia).

As etapas envolvidas na criação deste objeto foram:

• Infusão da enzima galsufase no paciente;

• Enzima na corrente sanguínea;

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• Visualização da célula com os lisossomos com tamanho maior que o

normal;

• Infusão da enzima no lisossomo;

• Diminuição da célula e do lisossomo;

• O órgão interno (fígado) com aumento de volume;

• Diminuição do volume do órgão interno (fígado);

• Diminuição da protusão abdominal.

Essas etapas podem ser melhor visualizadas no apêndice B, onde é

apresentado o roteiro produzido para o desenvolvimento do módulo MPS VI.

4.2. Implementação

Alguns objetos de aprendizagem tridimensionais desenvolvidos fazem uso

de alguns recursos matemáticos para proporcionar uma maior interatividade do

profissional e/ou estudante de saúde com o objeto de aprendizagem.

Foi utilizado um recurso para realizar interações com os objetos, tal como a

rotação, que permite ao usuário a possibilidade de visualizar a imagem

tridimensional representativa de um ser humano em vários ângulos, como por

exemplo, observar a parte frontal, esquerda, direita ou posterior do objeto 3D.

A rotação tridimensional trata-se de uma transformação de objetos onde

são necessários pelo menos três números (x,y,z) de um sistema de coordenadas

(Sobrinho, 2003), conforme figura 5 e o valor de um ângulo para definir em

quantos graus o objeto irá rotacionar em torno de qual eixo.

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Figura 5. Rotação tridimensional de um objeto

Dessa forma, os objetos de aprendizagem foram desenvolvidos em etapas:

modelagem, texturização, animação e renderização; que são descritas a seguir.

4.2.1 Modelagem

A modelagem constitui a criação e movimentação de pontos no espaço.

Através dos pontos em 3D (x,y,z) constituímos faces e com ela vamos dando a

aparência do objeto. Existem métodos para a modelagem de objetos que possuem

características específicas capazes de facilitar o processo de desenvolvimento de

formas geométricas. O método utilizado na criação das imagens tridimensionais

representativas de um ser humano, ou seja, da cabeça em 3D deste trabalho foi a

Modelagem de Forma Livre (Neto et al, 2005). Trata-se de um processo em que o

desenvolvedor modela uma forma primitiva (figura 6A) através da manipulação de

seus vértices, faces e polígonos (figura 6B).

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Figura 6. (A) Formas primitivas geométricas. (B) Modelagem de forma livre

A forma primitiva utilizada para a criação da cabeça tridimensional foi um

Box, e tentou-se manter a maior parte das faces quadriculares, conforme pode ser

observado na figura 7.

Figura 7. Rosto com a maior parte das faces quadriculares

Para a criação das deformações da cabeça, foi necessário modelar primeiro

uma cabeça considerada perfeita no 3D Studio e a partir daí, criar as deformações

do crânio e da face. As deformações do crânio e mandíbula foram criadas no

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ZBrush. No desenvolvimento de cada deformação foi gerada uma imagem

displace no ZBrush e aplicada no 3D Studio no modificador Displace.

4.2.2 Texturização

Pode ser definida como um tipo de imagem bidimensional ou material

aplicado em um determinado objeto 3D criado. A aplicação de texturas respeita o

formato do objeto e tem como objetivo, proporcionar ao usuário a sensação de

estar mais próximo à realidade.

A textura do rosto foi criada no Photoshop utilizando fotos como referência

e tendo como base a imagem do mapeamento (Unwrap UVW) realizado no 3D

Studio, como pode ser observado na figura 8.

Figura 8. Imagem da malha usada como referência para a criação da textura

4.2.3 Animação e Renderização

A técnica de animação utilizada neste projeto foi a de interpolação entre

quadro chaves (Neto et AL, 2005). Esta permite ao usuário definir apenas os

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quadros principais da cena, pois o software gera automaticamente os quadros

intermediários.

Após a criação das imagens tridimensionais da cabeça e/ou células, tendo-

se modelado as deformações, aplicado texturas, definido posições de câmeras e

desenvolvidas as devidas animações, segue-se a etapa de renderizar as imagens.

Foi necessário renderizar, para cada dismorfologia, imagens em vários ângulos

com extensão .jpg.

Posteriormente, iniciou-se o tratamento dessas imagens no Photoshop.

Finalmente as imagens foram importadas para o Flash para que o usuário

estabelecesse determinado grau de interatividade com o ambiente. As setas do

teclado foi o dispositivo de entrada escolhido para conectar o usuário com o

sistema.

É importante ressaltar que, no caso das animações que envolveram a

cabeça tridimensional, a animação não foi renderizada na extensão de vídeo e sim

de imagens, para que quando fosse importada para o Flash, a qualidade visual do

sistema não reduzisse. Dessa forma, foram importadas para o Flash as imagens

quadro a quadro, garantindo assim, a boa qualidade das imagens. No caso da

animação da célula, esta foi renderizada na extensão .avi, visto que neste objeto

de aprendizagem não haveria interação com o usuário.

4.3. Avaliação

O processo de avaliação foi realizado com indivíduos que foram divididos

em dois grupos:

• Grupo 1 - formado por pediatras, profissionais de saúde que

representam uma porta de entrada no sistema de atendimento em

saúde.

• Grupo 2 - formado por médicos e biólogos com formação específica

em genética humana.

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Estes indivíduos responderam a questões de auto-percepção (apêndice C e

D), através do posicionamento qualitativo em uma escala contendo nas

respectivas extremidades as indicações “Nenhuma Compreensão” e “Profunda

Compreensão” (Junior, Knopfholz, Menini, 2002).

Através do posicionamento de uma resposta qualitativa na escala é

possível a atribuição de um valor numérico para essa resposta, possibilitando a

quantificação de uma qualidade.

Para isso foi utilizado um segmento de reta contendo 600 pixels de

comprimento sem indicação de valores, com uma pequena barra que se move

para a esquerda e direita conforme movimentação do mouse (figura 9A).

Figura 9. (A) Segmento de reta com uma pequena barra que se move conforme o

mouse. (B) Ao clicar, um valor é impresso na tela.

Com o grupo 1 foi realizada uma análise quali-quantitativa. Cada

profissional de saúde foi solicitado a posicionar na barra o local representativo do

seu grau de compreensão sobre as dismorfologias. Após posicionar e clicar, é

atribuído e apresentado na tela um valor em pixels, que é utilizado para a

quantificação da percepção (figura 9B).

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A quantificação da percepção foi realizada através de uma fórmula

matemática (figura 10), utilizada para transformar os pixels em uma escala de zero

a dez.

Figura 10. Fórmula para a quantificação da percepção.

Visando avaliar a eficácia e eficiência dos objetos de aprendizagem, os

questionários são aplicados antes e depois (pré-avaliação e pós-avaliação) da

aplicação do objeto de aprendizagem.

Com o grupo 2 foi realizada uma avaliação na qual os profissionais

envolvidos classificaram os objetos de aprendizagem de forma qualitativa,

utilizando uma escala variando de “Péssimo” a “Excelente”. A quantificação da

percepção foi realizada de modo semelhante ao descrito anteriormente.

A tabela 1 relaciona faixas de valores com uma classificação conceitual,

possibilitando uma atribuição de classes para os valores obtidos com o processo

de quantificação da percepção.

Tabela 1- Distribuição dos valores

para a classificação

Intervalo Classificação

0 – 3 Péssimo

3.1 – 4.9 Ruim

5 – 6.9 Regular

7 – 8 Bom

8.1 – 8.9 Muito Bom

9 – 10 Excelente

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Com os valores obtidos através das quantificações de percepção foi

realizado um teste para avaliar se o conjunto de dados resultantes das avaliações

pode ser considerado como tendo uma distribuição de probabilidade normal. A

avaliação da normalidade das distribuições foi realizada pelo teste de Shapiro-

Wilks, utilizando o nível de significância estatística de 5%, no qual a hipótese H0

foi definida como: “a distribuição de probabilidade adequa-se a uma distribuição

Gaussiana”.

Os valores obtidos com as avaliações antes e depois foram analisados

utilizando o teste t de Student. O nível de significância utilizado foi de 5% (�=0,05),

onde se tem como hipóteses:

H0: µD = 0

H1: µD > 0

tal que:

µD = média da diferença entre os valores das avaliações depois e antes da

aplicação.

As avaliações só foram realizadas após aprovação do Comitê de Ética em

Pesquisa – CEP, e os indivíduos submetidos a estas avaliações estavam cientes

do objetivo, detalhes da pesquisa e que sua participação é voluntária, mediante

justificativa contida no Termo de Consentimento Livre e Esclarecido – TCLE

(apêndice A).

4.4. Ambiente Virtual

Os objetos de aprendizagem aplicados com o grupo 1 foram

disponibilizados em um ambiente virtual de aprendizagem (AVA), conforme pode

ser visto na figura 11.

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Figura 11. Imagem do Ambiente Virtual de Aprendizagem criado

O AVA é divido em tópicos. No tópico 1 (figura 12) encontram-se as boas

vindas e o objetivo do projeto. Caso o usuário tenha interesse em saber mais

detalhes, há um link para um texto no qual os objetos de aprendizagem são

definidos de maneira clara e objetiva, assim como exemplos de onde os objetos

de aprendizagem que serão mostrados poderão ser utilizados. Posteriormente é

informado como será a participação do profissional no processo de avaliação.

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Figura 12. Tela do tópico 1 do AVA

No tópico 2 encontra-se a pré-avaliação, no qual é explicado todo o

processo de aquisição de dados, onde o pediatra irá mensurar seu grau de

compreensão (conforme já foi descrito no tópico de avaliação) seguido das

perguntas (figura 13).

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Após a realização da pré-avaliação, os objetos de aprendizagem eram

liberados para serem visualizados no tópico 3 do AVA, conforme pode ser visto na

figura 14. O objeto de aprendizagem em vídeo do módulo 1 (craniossinostose) foi

oferecido em 2 qualidades gráficas: uma de qualidade excelente e outra de

qualidade boa. Isto se deve ao fato da velocidade da Internet variar de acordo com

a banda larga de cada usuário. De qualquer forma, a qualidade disponibilizada

ainda era boa, de maneira que não comprometeu o grau de compreensão dos

pediatras.

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E por fim, no tópico 4 encontra-se a pós-avaliação que contém a mesma

estrutura com as mesmas perguntas da pré-avaliação.

5. RESULTADOS

Após o desenvolvimento dos objetos de aprendizagem, têm-se como

resultados animações tridimensionais de alta qualidade demonstrando, no caso do

módulo das deformações no crânio e na mandíbula, a variação de uma cabeça

considerada perfeita às dismorfologias. No caso do MPS VI, é possível visualizar o

processo que ocorre nas células dos órgãos internos de um indivíduo durante

terapia de reposição enzimática.

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Na figura 15 é possível observar um exemplo da seqüência de imagens de

uma animação que demonstra o crescimento da cabeça de um indivíduo portador

da Escafocefalia.

Na figura 15A e 15B observa-se a indicação da sutura que está relacionada

a esta craniossinostose e uma breve descrição. Na figura 15C, é possível observar

uma cabeça tridimensional considerada normal na visão superior e de perfil. Já na

figura 15D, observam-se setas em vermelho que indicam onde ocorrerá a

deformação no crânio. E finalmente na figura 15E visualiza-se uma cabeça com a

dismorfologia.

Figura 15. (A e B) Indicação da sutura. (C) Cabeça 3D considerada normal. (D) Indicação de

onde ocorrerá a deformação. (E) Cabeça 3D final com a escafocefalia

Conforme informado anteriormente, esta metodologia de indicar a sutura,

definir o conceito e mostrar onde ocorrerá a deformação foi adotada para todas as

craniossinostoses, como podem ser visualizadas nas figuras 16, 17, 18, 19 e 20

abaixo.

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Figura 16. Animação da Plagiocefalia

Figura 17. Animação da Trigonocefalia

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Figura 18. Animação da Braquicefalia

Figura 19. Animação da Turricefalia

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Figura 20. Animação da Oxicefalia

A figura 21 mostra um exemplo de telas de rotação da cabeça em 3D de um

indivíduo portador da Plagiocefalia. Nesse objeto de aprendizagem é possível a

interação do profissional, visto que através das setas do teclado consegue-se

visualizar a cabeça tridimensional em 360º.

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Figura 21. Telas com imagens da rotação da cabeça 3D (Plagiocefalia)

Na figura 22 é possível observar a seqüência de imagens de uma animação

que demonstra um indivíduo portador da micrognatia.

Figura 22. (A) Indicação das medidas lineares de uma mandíbula considerada

normal. (B) Indicação de onde ocorrerá a deformação. (C) Cabeça 3D final com a micrognatia

e informações adicionais sobre esta dismorfologia.

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Devido a criação dos roteiros, as deformações na mandíbula seguem uma

mesma metodologia, isso significa que a animação da macrognatia é mostrada

seguindo o mesmo esquema da micrognatia, como pode ser visualizada na figura

23 abaixo.

Figura 23. Animação da Macrognatia

Na figura 24 é possível visualizar as etapas do objeto de aprendizagem que

abordam a terapia de reposição enzimática para portadores de MPS VI.

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Figura 24. (A) Indicação da infusão da enzima no paciente. (B) Enzima na corrente

sanguínea. (C) Indicação de uma célula. (D) Indicação da representação do lisossomo. (E)

Visualização do acúmulo de GAG’s. (F) Atuação da galsufase degradando os GAG’s. (G)

Visualização das células afetadas dentro do fígado. (H) Paciente com protrusão abdominal.

(I) Abdômen do paciente volta ao normal após a TRE.

No processo de avaliação com o grupo 1 foram aplicados apenas os

módulos 1, 2 e 3. O grupo 1 foi composto de vinte e sete pediatras que

responderam as questões de auto-percepção.

Para os resultados obtidos antes e depois da aplicação dos objetos de

aprendizagem foi avaliada a condição de normalidade pelo teste de Shapiro-Wilks,

com um nível de significância de 5%.

Os resultados obtidos antes e depois da aplicação dos objetos de

aprendizagem do módulo 1, 2 e 3 foram expressos por médias, valores mínimos,

valores máximos e desvios padrões, conforme tabela 2, 3 e 4, respectivamente.


do Módulo 1 (Craniossinostose)

Variáveis Média Valor Mínimo

Valor Máximo Desvio Padrão

Antes 2,62 0,00 7,14 2,14

Depois 6,44 1,93 9,86 1,96

Diferença (depois - antes) 3,81 0,71 7,71 1,82

Teste t de Student (p < 0,001)

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do Módulo 2 (Micrognatia)



Antes 3,50 0,00 9,71 2,43

Depois 6,67 1,07 9,86 1,90




do Módulo 3 (Macrognatia)



Antes 3,06 0,00 9,50 2,32

Depois 6,71 0,93 9,86 1,92



Para a avaliação do efeito da aplicação dos objetos de aprendizagem sobre

os valores obtidos pelos pediatras, foi usado o teste t de Student para amostras

pareadas com nível de significância de 5% (�=0,05). O valor obtido nas três

situações foi de p<0,001.

Os gráficos 1, 2 e 3 ilustram as médias com base nos dados das tabelas 2,

3 e 4 respectivamente. Nas três situações é possível observar o distanciamento

entre as médias antes e após a aplicação dos objetos de aprendizagem.

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Gráfico 1. Informações estatísticas com base nos dados da tabela 2


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Para esses mesmos três módulos foi realizada a avaliação com o grupo 2,

para que classificassem os objetos de aprendizagem em questão. Por se tratar de

um grupo restrito, com poucos profissionais especializados em todo o país e de

difícil acesso, esta avaliação foi realizada com cinco profissionais especializados

em genética médica. Levando em consideração a distribuição da classificação

informada anteriormente no tópico Avaliação, os dados obtidos seguem

relacionados na tabela 5.

Tabela 5 - Dados estatísticos obtidos com o grupo 2 na classificação dos

Módulos 1, 2 e 3

Participante Valor Classificação

1 9,00 Excelente

2 8,21 Muito Bom

3 9,07 Excelente

4 9,00 Excelente

5 8,57 Muito Bom

Média 8,77 Muito Bom

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Para o módulo 4, por se tratar de um assunto bastante específico da

genética, foi necessário realizar a avaliação apenas com os médicos e biólogos

especializados em genética médica. Dez desses profissionais classificaram o

módulo 4 seguindo as mesmas formas de avaliação dos módulos anteriores, como

pode ser conferido na tabela 6.

Tabela 6- Dados estatísticos obtidos com o grupo 2 na

classificação do Módulo 4 (MPS VI)

Participante Valor Classificação

1 9,79 Excelente

2 9,29 Excelente

3 9,64 Excelente

4 8,64 Muito Bom

5 8,79 Muito Bom

6 9,14 Excelente

7 9,93 Excelente

8 9,07 Excelente

9 9,36 Excelente

10 8,71 Muito Bom

Média 9,24 Excelente�

6. ANÁLISE ESTATÍSTICA

Observando a tabela 2 (pág. 51) e o gráfico 1 (pág. 53) evidencia-se a

grande diferença entre as médias da quantificação da percepção antes e depois

da aplicação dos objetos de aprendizagem. Esta mesma ressalva pode ser

visualizada nas tabelas 3 e 4 (pág. 52) e seus respectivos gráficos 2 e 3 (pág. 53 e

54).

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A condição de normalidade destes resultados obtidos antes e depois da

aplicação dos objetos de aprendizagem foi confirmada pelo teste de Shapiro-

Wilks, no qual os resultados permitem aceitar que distribuição de probabilidade

adequa-se a uma distribuição Gaussiana, com um nível de significância de 5%.

Ainda para as três análises realizadas com o grupo 1, o teste t de Student

permite afirmar que as médias das diferenças entre os valores das avaliações

depois e antes da aplicação dos objetos de aprendizagem são maiores que zero,

levando em consideração um nível de significância de 5% (�=0,05). O valor de

p<0,05 indica significância estatística, o que permite rejeitar H0, garantindo um

aumento da compreensão sobre as dismorfologias abordadas nos três módulos.

Na avaliação dos módulos 1, 2 e 3 realizada com o grupo 2 é possível

observar que todos os profissionais especialistas envolvidos classificaram os

objetos de aprendizagem como uma ferramenta Muito Boa ou Excelente, obtendo

através da média, uma classificação final de Muito Bom. Na avaliação do módulo 4

observa-se a mesma situação, diferenciando-se pela média obtida que acarretou

numa classificação de Excelente objeto de aprendizagem.

7. CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS

As analises estatísticas mostram que houve uma melhora significativa no

nível de compreensão dos pediatras sobre as dismorfologias, como resultado da

utilização de objetos de aprendizagem 3D.

As classificações realizadas a partir dos valores médios resultantes da

quantificação da avaliação realizada por profissionais especialistas em genética

humana também permitem afirmar que a utilização de objetos de aprendizagem

3D são de muito boa qualidade para uma imersão rápida no estudo das

dismorfologias.

Levando em consideração os objetivos traçados, os resultados obtidos e as

análises realizadas, é possível afirmar que os objetos de aprendizagem 3D foram

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de grande valia no estudo das dismorfologias, considerando a forma multimídica

de processamento da informação na construção do conhecimento.

Esta forma de processamento da informação na construção do

conhecimento do conhecimento sobre as dismorfologias deve estar voltada para

profissionais de saúde em níveis de atenção primária, visto que representam uma

porta de entrada no sistema de atendimento e necessitam de uma compreensão

abrangente sobre o tema, porém sem grande profundidade.

A identificação de indivíduos atípicos no estudo da correlação genótipo-

fenótipo não pode ter êxito sem a participação dos profissionais de saúde que têm

o contato inicial com os pacientes, de forma que sejam capazes de identificar

pacientes afetados através de uma análise de detecção das dismorfologias

(Hammond, 2007). Ressaltando que após essa identificação é de grande

relevância que o paciente seja encaminhado a um geneticista.

A quantidade de deformações existentes é muito grande, de modo que os

profissionais de saúde que não são especialistas na área da genética, sentem

dificuldade na análise das dismorfologias. Portanto, é possível concluir que

modelos tridimensionais de morfologia facial que sejam intuitivos, interativos e de

fácil entendimento são capazes de auxiliar os pediatras no processo de aquisição

de compreensão, em uma imersão rápida sobre as dismorfologias.

Além da sua aplicação junto a profissionais de saúde e estudantes de

genética, durante a fase de desenvolvimento e avaliações ficou evidenciado

também que a utilização de objetos de aprendizagem 3D, tal como o do módulo 4,

podem ser aplicados também junto a familiares de pacientes portadores da MPS

VI, como forma a auxiliá-los no entendimento da doença e do processo da terapia

de reposição enzimática.

Como trabalhos futuros têm-se como objetivos a complementação do

módulo 4, desenvolvendo objetos de aprendizagem que mostrem o funcionamento

das células em um portador de MPS VI que ainda não tenha sido submetido à

TRE, assim como mostrar o funcionamento das células normais. Pretende-se

também a criação de novos objetos de aprendizagem que contemplem outras

dismorfologias da face.

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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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APÊNDICES

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APÊNDICE A – TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO

Eu, _________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_____________________ (nome do sujeito da pesquisa, nacionalidade, idade,

estado civil, profissão, endereço), RG nº ___________________ estou sendo

convidado a participar de um estudo denominado: “Objetos de aprendizagem baseados

em dismorfologias craniofaciais” , cujos objetivos são: Criar e avaliar objetos de

aprendizagem utilizando imagens tridimensionais no estudo da detecção de

dismorfologias craniofaciais.

Minha participação nesta pesquisa é voluntária e consistirá exclusivamente em

responder perguntas com conteúdos voltados para dismorfologias craniofaciais. Fui

informado que as minhas respostas serão utilizadas exclusivamente para avaliar a

eficácia dos objetos de aprendizagem.

Pelas informações recebidas, estou ciente de que os resultados da avaliação no

processo serão utilizados exclusivamente no projeto de pesquisa com a finalidade de

avaliar o impacto dos objetos de aprendizagem aplicados. Nenhum resultado de

desempenho pessoal será publicado.

Estou ciente de que minha privacidade será respeitada, ou seja, meu nome ou

qualquer outro dado ou elemento que possa, de qualquer forma, me identificar, será

mantido em sigilo. A elaboração final dos dados será feita de maneira codificada,

respeitando o imperativo ético da confidencialidade.

Estão garantidas todas as informações que eu queira saber antes, durante e

depois do estudo. Estou ciente também que posso me recusar a participar do estudo, ou

retirar meu consentimento a qualquer momento, sem precisar justificar, nem sofrer

qualquer dano.

Os pesquisadores envolvidos com o referido projeto são Bianca Carneiro Ribeiro

(RG: 6344788 / SPPPE) sob orientação do Prof Dr. Guilherme Vilar (RG: 194447/ SSPPB)

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e com eles poderei manter contato pelos telefones 41-8866.3018; 41-9989.0074

respectivamente.

Li, portanto, este termo, e fui orientado quanto ao teor da pesquisa acima

mencionada e compreendi a natureza e o objetivo do estudo do qual fui convidado a

participar. Concordo, voluntariamente em participar desta pesquisa, sabendo que não

receberei nem pagarei nenhum valor econômico por minha participação.

Data: ______/______/_______

__________________________ _________________________

Nome do sujeito da pesquisa Assinatura do sujeito da pesquisa

__________________________ _________________________

Nome do pesquisador responsável Assinatura do pesquisador responsável


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APÊNDICE B - ROTEIRO

PLANEJAMANTO PARA DESENVOLVIMENTO DE UM OBJETO DE APRENDIZAGEM

Nome:

Processo celular da MPS VI

Tema:

Terapia de reposição enzimática

Duração:

1 minuto

Justificativa:

Aprimorar o entendimento do processo celular da MPS VI através de

material visual didático.

Problema:

Aproximar o aluno da realidade que ocorre no processo de terapia de

reposição enzimática.

Mensagem:

Ensinar de maneira menos abstrata como ocorre o processo da terapia de

reposição enzimática da MPS VI.

Objetivo geral:

Desenvolver um objeto de aprendizagem que permita a visualização do

processo da terapia de reposição enzimática nas células dos órgãos internos

atingidos pela MPS VI.

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Objetivos específicos:

- Mostrar a enzima atuando na célula e a diminuição dos lisossomos;

- Mostrar a diminuição da célula e do órgão como conseqüência do

processo da terapia enzimática;

- Mostrar a modificação que ocorre externamente no indivíduo;

Descrição:

O vídeo deverá conter os seguintes “personagens”:

- Células (lisossomos, núcleo);

- Enzima;

- Fígado;

- Barriga do indivíduo.

Deverá ser chamada a atenção para os lisossomos já com tamanho grande,

assim como dar enfoque na relação do tamanho inicial do lisossomo para o

tamanho final do mesmo. É importante indicar que o aparecimento da enzima na

célula é feito através de infusão.

Após a visualização do vídeo, o aluno deverá ter condições de descrever

contextualmente como ocorre todo o processo da terapia de reposição enzimática.

Metodologia:

- Ferramentas a serem utilizadas: 3D Studio, ZBrush, Photoshop, Roxio

Easy Media Creator.

- Técnica de modelagem utilizada: modelagem de forma livre e modelagem

por derivação.

- Técnica de animação: interpolação de quadro chaves

Resultados Esperados:

Compreensão menos abstrata e mais clara do processo de terapia da

reposição enzimática nas células dos órgãos de um indivíduo portador de MPS,

sendo capaz de visualizar o que esta terapia ocasiona interna e externamente

neste indivíduo.

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Avaliação:

Será avaliado por médicos e biólogos com formação específica em genética

humana que irão classificar os objetos de aprendizagem de forma quali-

quantitativa, variando de “Péssimo” a “Excelente”.

1. ROTEIRO

Roteiro – Vídeo tratamento de

reposição enzimática

Seq 1. Visualização da Célula

1. Visualização da célula com os lisossomos já grandes�

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2. Câmera foca em um lisossomo

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Seq 2. Infusão da enzima

3. Lisossomo fica transparente e mostra detalhes dentro do lisossomo

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4. Aparece a enzima vindo de fora da célula (representando a infusão)

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5. Os detalhes dentro do lisossomo começam a diminuir

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6. Lisossomo deixa de ser transparente (volta a textura normal)

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Seq 3. Diminuição da Célula e

do Lisossomo

7. A célula e os lisossomos começam a diminuir

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8. Câmera afasta e mostra várias outras células iguais

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Seq 4. O órgão interno

9. Câmera se afasta e mostra as células dentro do fígado (fígado já grande e transparente)

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10. O fígado deixa de ser transparente

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11. Fígado começa a desinchar Imagem do fígado acima, porém

menor.�

Seq 5. Aparência externa

12. Barriga do indivíduo aparece (transparente)

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13. Barriga vira de perfil (grande)

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14. Barriga começa a desinchar

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APÊNDICE C – AVALIAÇÃO COM OS PEDIATRAS

PROCESSO DE PRÉ-AVALIAÇÃO: DISMORFOLOGIAS

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Perguntas

1. Qual o seu grau de compreensão sobre as craniossinostoses?

2. Qual o seu grau de compreensão sobre a micrognatia?

3. Qual o seu grau de compreensão sobre a macrognatia?

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PROCESSO DE PÓS-AVALIAÇÃO: DISMORFOLOGIAS

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Perguntas

1. E agora, qual o seu grau de compreensão sobre as

craniossinostoses?

2. Qual o seu grau de compreensão sobre a micrognatia?

3. Qual o seu grau de compreensão sobre a macrognatia?

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APÊNDICE D - AVALIAÇÃO COM OS ESPECIALISTAS

PROCESSO DE AVALIAÇÃO: OBJETOS DE APRENDIZAGEM

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Perguntas

1. Levando em consideração o objetivo do projeto, como você

classifica os objetos de aprendizagem?

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2. Críticas e/ou Sugestões:

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ANEXOS

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