Vol. 1. N°23 (I Semestre 2016) Faro Fractal
Facultad de Ciencias Sociales, Universidad de Playa Ancha Valparaíso, Chile
e-ISSN 0718-4018 http://www.revistafaro.cl
Secuencias
didácticas con realidad virtual:
En
el área de geometría en educación básica
Teaching Geometry Sequences with Virtual Reality:
In Basic Education
José Lino Carrillo-Villalobos
[1]
Universidad Autónoma de Chihuahua
Jorge Abelardo Cortés Montalvo
[2]
Doctor en Ciencias de La Información, Comunicación y Periodismo
Universidad Autónoma de Chihuahua
jcortes@uach.mx
Recibido: 4 de marzo de 2016
Aceptado: 15 de abril de 2016
g
Resumen La
llamada Realidad Virtual (R.V.), denominada también realidad aumentada (R.A.) o
en tercera dimensión (3D), tiene
varios años en desarrollo, pero es en estos últimos que ha tenido un repunte
significativo, ya sea por los avances tecnológicos, por el software que
actualmente permite manejar mayor cantidad de información en tiempo real, o por
el interés de las nuevas empresas de software que han encontrado un importante
nicho de mercado. Su aplicación en educación, sin embargo, no está todavía
generalizada en México. El presente escrito refiere un proyecto con aplicación
de realidad virtual inmersiva (RVI) para la enseñanza de geometría en el área
de cuerpos con volumen, aplicado en secuencias didácticas para discentes de 4ó
año de nivel primaria en la ciudad de Chihuahua, con el fin de analizar su
utilidad como herramienta de ayuda en el aula.
g
Palabras clave Comunicación educativa - estrategias didácticas - innovación educativa -
realidad virtual - tecnología educativa.
g
Abstract The Virtual Reality (VR), also called augmented
reality (AR) or three-dimensional (3D) has several years in development, but in
the latter that has had a significant rebound, either by technological
advances, the software currently can handle larger amounts of information in real
time, or the interest of new software companies have found an important niche.
Its application in education, however, is not yet widespread in Mexico. This
paper discusses a project with implementation of immersive virtual reality
(IVR), for teaching geometry in the area of bodies with volume, applied in
teaching sequences for students in 4th grade level in the city of Chihuahua, in
order to analyze its usefulness as an aid in the classroom.
g
Key Words Educational
communication - Didactic strategies, Educational Innovation - Virtual Reality -
Educational technology.
Introducción
La habilidad de sobreponer gráficos
en un ambiente controlado de
computadora se llama Realidad Aumentada (RA) y se caracteriza principalmente
por visualizar mediante el monitor o lentes especiales un entorno en Tercera
Dimensión (3D) y al mismo tiempo que se sobreponen imágenes virtuales. Una
interface de RA puede ser diseñada de diferentes formas, la primera de ellas
fue llamada Monitor montado en la cabeza (Head Mounted Display, HMD),
posteriormente evolucionó a las cámaras web de los ordenadores personales y
portátiles, más recientemente a los dispositivos móviles y tabletas y en un
siguiente paso a anteojos o gafas de uso cotidiano, con microordenadores
integrados.
El permitir trabajar con medios
electrónicos y poder interactuar con ambientes creados dentro de un software se
conoce como Realidad Virtual (RV) y de ella se derivan dos tipos:
inmersiva y no inmersiva. La
Realidad Virtual Inmersiva (RVI) consiste en crear un ambiente tridimensional y
con ayuda de pequeñas pantallas poder interactuar dentro del mismo, de tal
forma que el usuario tenga la sensación de estar interactuando en el área
virtual (creada por software). Mientras que la Realidad Virtual no Inmersiva no
requiere equipo extra ya que se interactúa por medio del escritorio de la
computadora, siendo la opción disponible y económica más utilizada, pero con un
nivel de virtualización limitado.
El desarrollo de la Realidad
Virtual para fines académicos cobra cada día mayor relevancia, ya que sus
alcances son múltiples; puede aplicarse en la enseñanza de las ciencias básicas
y aplicadas, en muy diversas áreas y actividades en cualquier nivel educativo y
su aplicación está siendo ya prolífica en la educación superior, en las áreas
de medicina, odontología, diversas ingenierías, arquitectura, etc., permitiendo
a los alumnos de cualquier nivel obtener visualizaciones en tercera dimensión
de objetos a través de una computadora o dispositivo móvil, que normalmente no
se pueden visualizar o representar fácilmente con objetos de uso cotidiano,
generando así las condiciones para un proceso de aprendizaje versátil y una
mejor asimilación del conocimiento.
Cuando se piensa en un dispositivo
innovador en el aula, que ayude a niños de educación básica en el manejo de
temas específicos como la geometría, cuyos conceptos y características pueden
aplicarse en situaciones reales de la propia escuela, en la casa o en el
parque, y que al mismo tiempo resulte atractivo e interesante para los
educandos, es factible proponer un recurso tecnológico que en el salón de clases
esté en condición de crear un contexto virtual propicio para el desarrollo de
esos conocimientos, dicho recurso puede ser la RVI, que al interactuar con el
medio ambiente, genere elementos en 3D, que muestren los conceptos y
aplicaciones y los enlace con elementos del entorno real del maestro y del
estudiante para, mediante una secuencia de aprendizaje apropiada, lograr
obtener un aprendizaje significativo del tema tratado.
Este documento constituye una
revisión a profundidad y con relativa exhaustividad del ‘estado de la
cuestión’, en virtud de que el tema es motivo de un abordaje profuso por parte
de múltiples investigadores, tanto en su sentido de desarrollo tecnológico como
de sus aplicaciones y de que constantemente salen a la luz nuevos resultados.
Nuestro interés descansa en su aplicabilidad didáctica y su potencial para
favorecer los procedimientos docentes y en general, académicos, por lo que
deriva en un proyecto, que se describe en este escrito, el cual tiene como
propósito recoger datos que permitan probar que el desarrollo del componente de
la competencia comunicativa basado en la tecnología digital, o
Tecno-competencia, contribuye de modo significativo a mejorar los procesos
formativos en la educación de los niños y niñas de nivel primaria, considerando
que ambos suelen tener, en la actualidad, gran afinidad con las tecnologías
digitales y una gran habilidad para aprender por medio de dispositivos
electrónicos, en este caso, se pretende explorar la efectividad de la RVI como
recurso de apoyo en temas de geometría.
Antecedentes históricos
Si se amplía el concepto de Realidad Virtual a los
diferentes medios por los que los humanos percibimos el mundo, es decir, la capacidad
de aumentar la realidad no solo para el sentido de la vista, sino también para
el tacto, oído, olfato e incluso el gusto, se advierte que el ser humano ha
desarrollado el talento, a lo largo de la historia, de complementar o mezclar
la realidad sensorialmente percibida con ciertos elementos de ‘extrasentido’;
de existencia virtual o aparente, que le han ayudado tanto a realizar tareas
cotidianas y de supervivencia
básica, como a explicarse lo que pasa a su alrededor. Tal podría ser el caso de
la magia, de la percepción extrasensorial o paranormal así como de diversas
religiones desde las más antiguas culturas, asociadas con seres y personajes
mitológicos, que aunque no formaban parte propiamente tangible del mundo en que
las personas vivían, si formaban parte de su realidad, algunos incluso eran
objeto de culto y se les atribuía la posibilidad de afectar sucesos tan importantes como, entre muchos otros
fenómenos, la transición entre el día y la noche.
En la actualidad los desarrollos
tecno-científicos, resultantes de la convergencia de redes informáticas, de
telecomunicaciones y de lenguajes audiovisuales han hecho posible un nuevo
nivel de reproductibilidad de mundos imaginados y objetos virtuales diseñados
por ordenador, que son compartidos a lo largo y ancho de la geografía
terrestre, al que se refiere Cuadra (2007), como
"hiperreproductibilidad", entendida como una red de flujos planetarios por los
cuales circula toda la producción simbólica que constituye el imaginario de la
sociedad global contemporánea, y a su vez a empujado a las nuevas generaciones
(y también a las anteriores) al dominio de múltiples y cambiantes dispositivos
tecnológicos, es decir, al desarrollo de competencias tecnológicas. La
tecnología digital viene a ser "el conjunto de instrumentos característicos de
una época con que la sociedad cuenta para aprender, producir, convivir y
" (Cortés M. & Carrillo V., 2012)
La llamada tecno-competencia o
competencia digital, como componente de la competencia comunicativa, se asocia
necesariamente con el incremento de habilidades, en docentes y dicentes, para
integrar nuevos, complejos y cada vez más sofisticados desarrollos tecnológicos
en las actividades de enseñanza aprendizaje, a fin de recrear el entorno en el
cual se lleva a cabo la actividad formativa.
En un contexto enfocado en los
desarrollos tecnológicos, se consideran como antecedentes los siguientes hitos
en la evolución de las técnicas de RV:
El Cineasta Morton L. Heiling,
considerado el padre de la realidad virtual (1962), crea la máquina sensorama que contenía sonido,
vibraciones en el asiento, efectos visuales, olores y viento integrados a una
película en 3D. Ivan Sutherland (2005) inventa en 1966 el Monitor Montado en la Cabeza o Head Mounted Display (HMD), con el
cual podía visualizar objetos virtuales y el mundo real al mismo tiempo. En
1975 Myron W. Krueger (1985),
presentó Videoplace, máquina que permitía por primera vez a los usuarios
interactuar con objetos virtuales en 3D, es decir con sonidos, imágenes incluso
aromas. El término "Realidad virtual" nace en 1989, cuando Jaron Lanier (1989)crea la primera compañía para vender productos de
RV.
En 1990, mientras trabajaba para
Boeing en un sistema que mostraba diagramas de cableado en un monitor montado
en la cabeza (HMD), Tom Caudell (1992), crea
el término "Realidad aumentada". Paul Milgram y Fumio Kishino (1994), definen la realidad de Milgram-Virtuality Continuum como un continuo que abarca
desde el entorno real a un entorno virtual puro (Figura 1). En medio hay
Realidad Aumentada (más cerca del entorno real) y Virtualidad Aumentada (está
más cerca del entorno virtual o puramente computacional).
Realidad Aumentada también es la
incorporación de datos e información digital en un entorno real, por medio del
reconocimiento de patrones que se realiza mediante un software, en otras
palabras, es una herramienta interactiva que está dando sus primeros pasos
alrededor del mundo y empieza a aparecer en todas partes.
Ilustración
1
Muestra el continuum desde el entrno real
al entorno virtual, tomando como parte del trabajo la interpretación de la
realidad mezclada, es decir, se entrelaza lo real y lo virtual. Fuente: Milgram
et als. , 1994
Antecedentes recientes
En referencia a lo que se está
investigando actualmente en el área de RV, se cuenta con una serie de proyectos, que a diferente escala
utilizan la tecnología para formular nuevas y novedosas propuesta, donde
podemos destacar las siguientes.
En el año 2013 en la Universidad de
Thessaly, Grecia, con apoyo de algunas instituciones locales, se desarrolló un
proyecto que buscaba mostrar y prevenir la afectación de recursos naturales,
como el agua, por efecto del uso no planificado y sobrexplotado. Realizando en
el salón de clases animaciones por medio de RV, se recrearon diversas
situaciones que permitían a los estudiantes ver, por ejemplo, el comportamiento
de un lago al ser afectado en su medio ambiente, en específico, cómo el nivel
del agua disminuía al ser compartida en los campos de granjeros. La animación
se realizó con la ayuda de ambientes virtuales en tercera dimensión y fue
posible apreciar el crecimiento de las plantas con el riego, escuchar el sonido
del agua y de la máquina de bombeo funcionando al llevar el riego hasta los
campos. La aplicación demostró su utilidad en el aprendizaje de los
estudiantes, bajo una metodología en la que se midió y contrastó con un grupo
control con instrucción tradicional, el posterior desempeño de los estudiantes
en tareas y evaluaciones, tanto de tipo cualitativo como cuantitativo (Barbalios, Ioannidou,
Tzionas, & Paraskeuopoulos, 2013).
En Taiwán, en la National Central University,
se trabajó en un proyecto para la enseñanza de la geometría, para cálculo de
volúmenes y áreas de las caras de objetos en tres dimensiones, en ambientes
colaborativos, mediante la RV y mediante diferentes herramientas multimedia
como los tableros electrónicos, chats para mensajes, etc., donde cada alumno,
en su área de trabajo, resolvió y documentó los problemas que se le fueron
presentando y así mismo podía ver los tableros y las notas que sus demás
compañeros iban realizando y podía compararlas con las suyas para observar los
distintos métodos que se podían presentar para resolver un mismo problema (Wu-Yuin & Shin-Shin, 2013).
Del
mismo modo en la National Taiwan University of Science and Technology en
conjunto con la National University of Singapore, se trabajó en el año de 2013
en un proyecto de Realidad Aumentada a nivel universitario con el tema de la construcción colaborativa
del conocimiento de alumnos,
actuaciones y pautas de comportamiento en una realidad aumentada,
con sistemas de simulación, donde se trabajó con estudiantes de pregrado
universitarios de Singapur, con el tema de colisión elástica de
partículas, mediante dispositivos móviles, y el software AR Physics, y mediante
análisis pre y post test se pudo medir el apoyo que dan las tecnología móviles,
en uso compartido a la enseñanza, creación de patrones y construcción
colaborativa de conocimiento, encontrando que estadísticamente el conocimiento
mejora significativamente con el uso del software utilizado (Tzung-Jin,
Been-Lirn Duh, Nai, Hung-Yuang, & Chin-Chung, 2013).
Trabajando
también con proyectos universitario se encuentra la Universidad Politécnica de
Valencia, en España, que presentó en la conferencia internacional de realidad
virtual y aumentada en educación de 2013 a través de Javier Mayáns un proyecto
que analiza diferentes interfaces de realidad aumentada, donde se observan las
bondades de esta tecnología, que va desde análisis biométrico para identificar
a personas así como para ensayos artísticos, o bien la utilización de información
de la RA para conocer el curriculum general de una persona, o para información
médica de un paciente, aplicada en varias áreas como odontología,
otorrinolaringología, o en la
corrección de simetría corporal, como terapia para parálisis facial o como
tratamiento para eliminar el "miembro fantasma", síndrome presentado después de
amputaciones. Todo lo anterior se presenta para lograr una RA con un enlace más
humano, en su uso y aplicaciones. (Mayáns-Martorell, 2013)
La
Universidad de Piraeus en Grecia, presenta desarrollos en la RV aplicada a la
educación por medio de Juegos con soporte del software VR-ENGAGE, a través del
cual conducen una evaluación que se enfoca principalmente en los efectos de la
educación. En dicha investigación trabajaron con tres grupos de estudiantes,
separados de acuerdo al desempeño académico (alto, medio y bajo). En esta
investigación los investigadores comprobaron que aprender con apoyo de un juego
educativo genera más beneficios que aprender por medio de software educativo convencional
y todo basado en un juego que se ambienta en el medievo, con castillos y
dragones, donde en primera instancia, los estudiantes trabajarán solos para que
conozcan el ambiente y posteriormente se podrán apoyar en línea para descubrir
los puntos de interés más rápidamente.
En
una segunda parte de la evaluación se buscó identificar que niños y
adolescentes prefieren usar el software y medir cuántos de ellos cambian sus
juegos tradicionales por este en particular. (Virvou & Katsionis, 2008)
En
un tema poco común dentro de los artículos analizados aparece el estudio
reportado por Kartiko, Kavakli y Cheng, de la universidad de Macquarie, en
Sídney Australia, con el título "Aprender Ciencia en una aplicación de RV: Los
impactos de la complejidad visual con actores animados-virtuales" (AVA’s por
sus siglas en ingles), donde miden el conocimiento que dejan las imágenes que
pueden llegar a tener una complejidad mínima en figuras planas o animadas (como
dibujos animados o incluso como humanoides) contrastado con el uso de imágenes
representadas como en la vida real, preguntándose si los detalles irrelevantes
pueden interferir con la adquisición del conocimiento u obstaculizar el
aprendizaje y el desempeño en la retención y en la resolución de problemas.
Este
estudio revela que contrario a las predicciones, el uso de imágenes complejas
no altera la adquisición del conocimiento al utilizar RV con mucho detalle.
(Kartiko, Kavakli, & Cheng, 2010).
Destaca
un proyecto desarrollado en la Universidad de Curtin en conjunto con la
Universidad de Murdoch de Australia Occidental, donde los investigadores Ai-Lim
Lee y Wai Wong (2014) presentaron resultados de una investigación donde por
medio de la RV se realizan prácticas de biología, con la disección de una rana virtual,
utilizando un software proporcionado por la compañía Tactus Technologies, en
donde por medio de herramientas también virtuales, los estudiantes pueden
encontrar el corazón y cualquier otro órgano y ver imágenes reales de este
animal, si se cometen errores o si se selecciona equipo no adecuado, se marcara
el error y se tomara como parte de una calificación. A partir de esta
experiencia, encuentran y reportan que el uso de RV de escritorio genera un
efecto positivo de tal forma que es un procedimiento más efectivo que el
utilizado en la enseñanza tradicional basada en la exposición del maestro. (Ai-Lim Lee & Wai Wong)
Utilizando el hardware incorporado
a la mayoría de los equipos de cómputo, encontramos la investigación hecha en
la Christian University de Taiwan, utilizando la cámara web como una interface
de entrada para aplicar la RV en
sistemas realistas, es decir Sun y Cheng utilizaron la cámara web
para medir el desplazamiento de una persona en el mundo real (mediante
algoritmos de lectura y comparación de movimientos) y transmitirla a un sistema
de cómputo manejado por el software Virtools Dev 3.0., además de sistemas de bases de
datos y programación es Visual C++, logrando representar ese movimiento a un
sistema de RV que generaba los mismos movimientos, logrando así un efecto
similar a los giroscopios o a los sistemas de posicionamiento global (GPS) que
se manejan en la actualidad. (Sun & Cheng, 2009)
Retomando
casos aplicados a la educación, tenemos en el Colegio Universitario de Dublín
en Irlanda, la aplicación de la RV aplicada en entornos colaborativos de
e-learning, donde se presenta la oportunidad de trabajar utilizando los avances
tecnológicos como lo son el internet y el uso de multimedia, para generar
personajes (avatars) en tercera dimensión de cada estudiante que se encuentre
trabajado en un ambiente colaborativo virtual, en donde se identifican a
compañeros por medio de su personaje e interactuar con ellos o con nuevos
estudiantes que se van integrando al área de trabajo, todo lo anterior
soportado por ejemplo con software de manejo de comunidades virtuales como lo
es Active Worlds, que permite mandar mensajes de texto, compartir archivos en
diversos formatos. (Monahan, McArdle, & Bertolotto, 2008)
En
el mismo tenor, en un estudio de la universidad de Trinidad y Tobago en
Wisconsin Estados Unidos en conjunto con la Universidad medica de China y el
Instituto Nacional de Tecnología Taichung en Taiwan, donde investigan las
actitudes de los alumnos hacia los entornos de aprendizaje de RV basados en un
enfoque constructivista, trabajando con Ambientes de aprendizaje de realidad
virtual (VRLE) mediante el cual manejan parámetros como: situaciones de
aprendizaje, juegos de rol entrelazados a la educación, aprendizaje cooperativo
y colaborativo, aprendizaje basado en problemas, aprendizaje creativo, donde
todos ellos generan un sistema de aprendizaje interactivo basado en 3D web y
realidad virtual el cual como caso de estudio se aplicó a las estudiantes de
medicina para generar el conocimiento de la estructura del cuerpo humano,
mediante tres principios de la RV que son: inmersión, interacción e
imaginación, elementos necesarios para medir el desempeño del software
aplicado. (Huang, Rauch, & Liaw)
En
la Universidad Central de Taiwan, existen también desarrollos en educación y
RV, como lo muestra el estudio realizado por Yang y compañeros, que integran la
RV al aprendizaje de un idioma (ingles en este caso) mediante la captura
de video enlazado a la RV, logra
realizar una serie de ejercicios encaminados al aprendizaje interactivo en
escuelas primarias, trabajando desde la identificación de letras, palabras y
oraciones, hasta la pronunciación y escritura de las mismas, todo por medio de
un software llamado PILE, que mediante cinco modulo realiza el funcionamiento
de interactividad: captura de video, detección de movimiento, control de
escenarios, edición de materiales e
interfaz de usuario, además cuenta con un módulo separado para el maestro.
La
relevancia del proyecto se mide al trabajar con 60 niños de segundo año de
primaria, manejados con diversas formas de enseñanza, 30 a través del sistema
PILE y 30 con presentaciones de PowerPoint, en donde los resultados se miden de
manera cualitativa y cuantitativa. (Yang, Chen, & Jeng, 2010)
Planteamiento
Con las herramientas pedagógicas
adecuadas y necesarias es posible aplicar una secuencia didáctica que incorpore
el uso de la RVI para el manejo de objetos geométricos tridimensionales como
cubos, conos, esferas, etc., en donde escolares de nivel básico sean capaces de
identificar características elementales como el número de caras, aristas,
vértices.
La intención formativa que existe
en este caso es que el escolar esté en condición de comprender la relación que
existe entre las figuras geométricas y el entorno del aula o el de su casa,
donde se pueden encontrar similitudes con objetos reales y al mismo tiempo se
pueden comprender las características básicas de una figura y de un cuerpo
geométrico.
Para lograr este fin, se busca
favorecer el desarrollo de la Competencia Digital la cual permitirá entender y
expresar, tanto al docente como a los escolares los conceptos manejados en cada
tema, así mismo se pondrá en evidencia el manejo de la Tecno-competencia (Cortés M., Guzmán I., &
Marín U., 2013), mediante el uso de un
prototipo de RVI que el propio alumno deberá manipular de manera ordenada
durante la clase y de igual forma el uso adecuado de la computadora para el
apoyo de los ejes matemáticos: medidas figuras y cuerpos, ubicación espacial,
proporcionalidad y funciones así como el análisis y representación de datos,
según el campo formativo que se aborda (Castillo Alvarado, y otros,
2011).
Objetivos
-
Analizar la efectividad
de secuencias de aprendizaje con base en los programas educativos para el
cuarto año de primaria, aplicándolo en dos grupos y manteniendo un grupo como
testigo, en una escuela de la ciudad de Chihuahua, contrastando la aplicación
de la RVI como recurso de apoyo respecto de la clase ‘tradicional’ o con
ausencia de dicho recurso.
-
Verificar si la
incorporación de dispositivos tecnológicos innovadores como la RVI, constituye
un recurso útil de apoyo y de mejora en la construcción de aprendizajes
significativos en escolares de nivel básico.
Método
Se considera una metodología de
orden básicamente cualitativo, que permita valorar el trabajo en el aula de
docentes y alumnos de manera natural, mediante el análisis de datos
recolectados a partir de observación directa, confiabilizada en triadas y videograbada
con dos cámaras, una enfocada al maestro y a las herramientas tecnológicas y
otras a los alumnos del salón de clase.
Con base en una secuencia didáctica
estructurada según los lineamientos del M-DECA (Marín U. & Guzmán I.,
2012), que sirvió de instrumento para una secuencia de
aprendizaje orientada a los alumnos, se trabajó con cuatro grupos de cuarto
grado de primaria; en tres de ellos se utilizó el prototipo o dispositivo
tecnológico de RVI, el cuarto grupo fue el de ‘control’ o de comparación, ya que
en este se aplicó la secuencia de aprendizaje de forma tradicional, es decir,
sin la utilización del dispositivo.
Secuencia Didáctica
Como se ha señalado, con base en el Modelo de Desarrollo y Evaluación de
Competencias Académicas (M-DECA), metodología creada con el propósito de tener
un instrumento accesible en la elaboración de guías tanto para el docente como
para el estudiante en el desarrollo de competencias, se diseñó la secuencia de
aprendizaje que sirve de soporte a la incorporación del dispositivo de RVI a
probar en esta investigación y que está formada en tres fases interrelacionadas
1) formación, 2) intervención, 3) Documentación e integración.
El diseño de las secuencias de
aprendizaje, tienen una estructura que permite permear el conocimiento desde la
institución, pasando por el plan de estudio y los propósitos del curso para
hacerlo acorde con la o las actividades de aprendizaje, que mediante una
situación problema permita crear evidencias de desempeño y posteriormente
aplicar un dispositivo de evaluación (Marín U. & Guzmán I., 2013), con el que se establezca un comparativo entre una
actividad de aprendizaje tradicional y una apoyada por un dispositivo
tecnológico que maneja la RVI con fines didácticos.
Las tareas de aprendizaje forman
parte del programa regular de la asignatura, comprenden la construcción de
figuras geométricas y partiendo de dicha construcción identificar tres de sus
propiedades o elementos constitutivos: aristas, vértices y caras (Figura 2).
Ilustración
2
Propiedades generales de un cuerpo
geométrico Fuente: Secretaría de
Educación Pública, 2012 http://www.conevyt.org.mx/cursos/cursos/fracciones_v2/contenidos/u_4/u4_act26.html
Posteriormente, en la situación de
integración, los escolares identifican las figuras y los cuerpos geométricos y
señalan sus propiedades, en objetos del entorno real inmediato en el salón de
clase y hogar.
Instrumentos
Para el uso de la RVI se pretende
que el hardware a utilizar sea el menos complejo y mínimo necesario, para que
sea accesible en cualquier plantel escolar, por lo que se han considerado
algunas opciones en el manejo de la RVI. Su implementación puede llevarse a
cabo haciendo uso de computadoras de escritorio o laptops, que contengan cámara
web, disco duro 120Gb, por lo menos 4Gb de Memoria RAM, salida VGA para el
proyector y sistema operativo Windows vista, 7 o superior, salida HDMI y un
convertidor de HDMI a VGA o su equivalente; también se pueden utilizar
computadoras apple en cualquiera de
sus versiones y un adaptador VGA para un proyector.
Después de analizar varias opciones
de trabajo se decidió trabajar con lentes HMD (Figura 3), que aunque todavía son
poco comercializados (la mayoría de ellos se encuentran en fase de prueba) y
más costosos que los dispositivos de Realidad Aumentada, proporcionan una mejor
visualización de la RV. Suponemos, sin embargo que al ocupar los estantes del
mercado para su venta al público en general, bajarán significativamente sus
costos.
Imagen 1 Tecnología
empleada en Realidad Virtual. Fuentes: Fuentes: (a) http://www.oculusvr.com/dk2/; (b) http://www.google.com/glass/start/how-it-looks/
En (a) se muestra un modelo de
sistema de seguimiento HMD (Head Mounted Display) y en (b) un modelo de gafas de visión
aumentada. Siendo las gafas, la última tendencia en el manejo de la RV.
También es importante el uso
sensores de movimiento como el Leap Motion, (Figura 4) que permiten interactuar
dentro de los ambientes virtuales en 3D de la RVI, de la selección de estos
depende mucho la calidad y versatilidad de la presentación, ya que existen
también por ejemplo guantes, que son costosos y requieren del uso de varios
cables para su enlace con el equipo de cómputo, para el correcto funcionamiento
del sensor mencionado es necesario registrarse y descargar los controladores de
la página www.leapmotion.com/setup.
Imagen 2 Leap Motion, permite interactuar con
la mayoría del software en el mercado, reemplazando al mouse y teclado,
utilizando solo el movimiento de las manos. Fuente: www.leapmotion.com/product
Como se ha dicho renglones atrás,
dos cámaras de vídeo grabación dispuestas estratégicamente en el aula fueron
utilizadas para recoger detalles de las actividades, adicionalmente se llevó un
registro anecdótico de tipo observacional por dos integrantes de la triada.
Esquema procedimental:
Para implementar el proyecto, se
pusieron en práctica una serie de actividades que permitieron la correcta
aplicación de la Secuencia de aprendizaje; inicialmente se capacitó a las
docentes en el uso de la secuencia didáctica, de acuerdo con las indicaciones
del M-DECA y en el uso del dispositivo de RVI, se dio inicio con los discentes
a la secuencia didáctica preparada, posteriormente se presentó el uso de
objetos tridimensionales , enseguida la profesora les solicitó a los alumnos
que dieran ejemplos de uso de la figura mostrada por el sistema, como siguiente
paso el sistema mostró una serie de elementos de uso cotidiano que podían, o
podían no coincidir con los que se mostraron previamente, y en cada uno de
ellos se destacaron de nuevo las propiedades previstas en la secuencia,
presentando el ‘desdoble’ (construcción o armado y despliegue del cuerpo
geométrico), resaltando las caras, contándolas, de igual manera con las aristas
y los vértices, marcándolas y contándolas; en este momento de la aplicación se instruyó
a los niños en el manejo correcto del dispositivo de RVI que va desde la
colocación de los lentes HMD, la utilización de las manos sobre los sensores
para poder manipular los objetos además del uso de botones para la
visualización de los mismos.
Posteriormente y de manera
individual se fue pasando a que manipularan el dispositivo de RVI, manejando
tres objetos: cubo, pirámide y esfera, seleccionado sus propiedades básicas:
caras, aristas y vértices, así como rotación, cambio de tamaño, armado y desdoble
(presentación en un plano) de las figuras.
Rúbrica de evaluación:
Mediante software de Macromedia
Flash® se diseñó una secuencia de actividades que sirvió como actividad
integradora la cual posibilita evaluar el desarrollo de la competencia en el
reconocimiento de las características de los cuerpos geométricos. Consistió en
una instrucción para "rescatar" a ‘Robotín’, un avatar que debía superar varias
tareas utilizando las propiedades de las figuras, es decir, que el dicente
tenía que contestar correctamente ante distintas opciones, para ir superando
cada etapa. Se contabilizaron las respuestas correctas y se procedió a su
ón y graficación.
Considerando, sin embargo, que la
confirmación del aprendizaje con la experiencia táctil con objetos reales es
fundamental, como actividad de reforzamiento, se les proporcionó a los alumnos
material adicional impreso en cartulina, con dos figuras de un cuerpo
geométrico en un plano, ‘desdoblado’, para recortarlas y armarlas y que
sirvieran para utilizar además otros conceptos como conteo y la introducción al
manejo de volúmenes.
Aplicación Secuencia Didáctica y tratamiento de los datos
La aplicación de la secuencia
didáctica para probar el uso de la tecnología de Realidad Virtual Inmersiva
(RVI), se llevó a cabo en la escuela primaria pública: Antonio Quevedo Caro de la ciudad de Chihuahua, Chih., los días 1ro, 2, 5, y 6 de octubre de 2015.
Se trabajó con 4 grupos de cuarto
grado, con un promedio de 28 alumnos en cada uno de ellos, con un rango de edad
de entre 9 y 10 años. Inicialmente al profesor de la clase, se le explico el
desarrollo de la secuencia didáctica, que sirvió para la introducción al tema
de la geometría de volúmenes, así como al uso de la RVI.
Cuando se solicitó permiso a la
dirección de la escuela para la aplicación del proyecto, se acordó con la
directora que se trabajaría con cada uno de los alumnos y que se planearían
actividades para que todos los alumnos trabajaran, mientras uno a uno pasaban a
probar el equipo Oculus Rift de RVI, Conocido como HMD (Head Mounted
Display), que permiten la visualización de objetos en tercera dimensión (3D)
enlazado a la aplicación desarrollada exclusivamente para la secuencia
didáctica en el software Unity versión 4.5 y Maya versión 2014.
Originalmente se había pensado en
trabajar en triadas de alumnos, para el desarrollo de la clase, pero se optó
por trabajar en duplas debido a que los mesa bancos eran dobles, posteriormente
los demás docentes pidieron trabajar de manera individual.
El tiempo de trabajó con el
dispositivo fue de entre 6 a 10 minutos con cada uno de los niños. En los
grupos seleccionados, mientras la profesora planteaba la secuencia didáctica,
se les entrego material a los alumnos para que iniciaran su trabajo y esperaran
su turno de pasar al manejo del equipo de RVI, la primera actividad consistió
en elaborar una esfera impresa en cartulina, donde debían pintar, recortar y
armar.
La segunda actividad fue elaborar
un cubo grande (6x6 cm.) y ver cuantos cubos pequeños (3x3cm.) cabían dentro,
para iniciar tareas preliminares de volúmenes.
Al finalizar el día, a cada niño se
le obsequio la plantilla en cartulina de un cubo para armar en su casa, por
haber participado en el proyecto.
Todos y cada uno de los niños de los grupos seleccionados
para la aplicación utilizaron el equipo de RVI, generando una diversidad de comentarios,
con una gran aceptación de los temas que trabajaron por medio de la tecnología.
El tercer día de aplicación fue muy
particular, ya que al llegar al salón el docente se desentendió del grupo; lo
dejó en manos del investigador y él se puso a trabajar en actividades ajenas a
la secuencia didáctica que se estaba aplicando, lo que generó en ellos,
momentáneamente, desconcierto e indisciplina, pero al final todos los niños
terminaron con sus actividades.
El cuarto grupo fue el de control y
la profesora trabajo con los temas señalados, de manera tradicional, es decir,
se revisaron los temas sin el apoyo del dispositivo de RVI ni de la secuencia
didáctica diseñada para tal fin. Después de evaluar al grupo de control, se les
dio también la oportunidad de probar el equipo de RVI para que no se quedaran
sin aprovechar la experiencia. Con ellos se manejaron solo dos figuras en lugar
de tres, debido al tiempo disponible.
En resumen, se trabajó con 79
alumnos en los tres grupos de aplicación, más 26 alumnos en el grupo de
control, en total 105 alumnos. Todos trabajaron con la secuencia didáctica en
la que se incorporó el dispositivo de RVI, fueron evaluados y armaron, posteriormente
y a modo de actividad integradora, figuras geométricas en cartulina.
Resultados y discusión
Después de revisar los videos
obtenidos de la aplicación de la secuencia didáctica y de analizar las
respuestas a la rúbrica diseñada y utilizada para evaluar el aprendizaje
obtenido, se pudo verificar la comprensión de los conceptos manejados y los
alcances en el conocimiento adquirido, se generaron tablas de información por
grupo con las respuestas correctas e incorrectas de la rúbrica, según se
muestra en las siguientes gráficas:
Gráfico
1
Grupo 1 comparado con el Grupo de Control
Gráfico
2
Grupo 2 comparado con el Grupo de Control
Gráfico
3
Grupo 3 comparado con el Grupo de Control
Gráfico
4
Comparativa del promedio de los tres grupos contra el grupo de control
Como se aprecia, no parece haber
una gran diferencia en el aprendizaje con la utilización del dispositivo frente
a la clase tradicional que llevó el grupo control, incluso en el inciso de
vértices, se observa mayor dificultad en su identificación a través del
dispositivo RVI. Esto puede deberse a que los vértices son los puntos de
convergencia de las aristas, que se representaban, virtualmente, también con
puntos, lo que pudo generar confusión en los niños. Por el contrario, en la
clase tradicional, la profesora explicó y señaló cuáles eran los vértices. Este
aspecto nos induce a revisar y corregir los gráficos de la representación
virtual de este componente.
En cuanto a las incidencias
observadas directamente en la aplicación y después analizadas con detenimiento
en los videos, se rescatan algunos efectos importantes en el desempeño de los
alumnos frente al equipo de RVI, como lo muestran los siguientes ejemplos:
-
Aldo, del segundo grupo
de cuarto grado, que, al decir de la profesora, es uno de los niños más
indisciplinados y a quien se le llama más frecuentemente la atención en las
clases ordinarias, ese día fue uno de los más trabajadores, tranquilos y
aplicados en las tareas de la clase.
-
El caso de Adriana, del
mismo grupo, niña extremadamente tímida e introvertida, que al llegar a las
conclusiones de la clase levanto la mano para participar, cosa que nunca había
hecho, según testimonio de la profesora, sin embargo, al concedérsele el turno,
finalmente no se atrevió a hablar.
La aplicación del dispositivo en la
secuencia didáctica causó de inmediato expectación entre los profesores y
alumnos del resto de los grupos de la escuela. Desde el primer día se corrió la
voz de que en los grupos de cuarto grado estaban llevando a cabo la aplicación
de un proyecto, por lo que pasaron por los diferentes salones en que se
trabajó, docentes de otros grados para preguntar por lo que se estaba realizando,
incluso algunos de ellos tuvieron la oportunidad de probar el equipo y pedirlo
para sus grupos.
Las maestras comentaron que algunos
papás se habían acercado a ellas interesados en la actividad y para preguntar
por las características del dispositivo, ya que los niños les comentaron de la
experiencia vivida en clase.
La aplicación generó una gran comunicación e intercambio de comentarios entre
todos los niños con quienes se estaba trabajando, los que ya habían pasado y
los que aún no pasaban. Cada vez que un alumno utilizaba el equipo, los demás
preguntaban "qué se siente", "está suave", etc.
La evidencia principal de desempeño, finalmente, fue que los alumnos pudieran
explicar, tanto por escrito como con demostración gráfica o mediante diversas representaciones,
donde se ubican, en su entorno real, objetos similares a los trabajados en
clase y provea información de sus características geométricas. Así mismo se
analiza el uso del dispositivo tecnológico como manifestación de la
Tecno-competencia o competencia digital para el correcto manejo del software de
realidad. Todos estos elementos, al cumplirse según lo esperado, se consideran
como evidencia del fortalecimiento de la competencia comunicativa y en
consecuencia, del desarrollo asociado de las competencias descritas en la
actividad didáctica, de acuerdo con el campo formativo del tema tratado.
Conclusiones
Observar como los alumnos interactuaban con el uso
del dispositivo de RVI, el efecto que tenía en su comportamiento durante las
actividades de la clase, sus expresiones, en ocasiones de asombro, otras de
incredulidad, la sonrisa obtenida
de gratificación y al final el cómo trataban de explicar a sus compañeros lo
que les tocaba observar en su respectivo turno, fue muy fructífero y
enriquecedor para entender los beneficios de la tecnología aplicada en la
educación.
Aun y cuando la evidencia del
dominio de la competencia descrita como identificación y manejo de
características básicas de las figuras geométricas, no parece resultar, en este
caso, significativamente mejor, utilizando el dispositivo de RVI dentro de la
secuencia didáctica del conocimiento adquirido con la secuencia trabajada de
manera tradicional, el flujo de comunicación dentro y fuera del aula si fue
mucho mayor entre los estudiantes, entre los docentes y aún despertó el interés
y expectación de los padres de familia, permitiendo una interacción mayor en el
proceso enseñanza aprendizaje, ésta situación favorece el trabajo colaborativo
entre los dicentes y aporta elementos de análisis sobre lo que ocurre en el
aula con la introducción de innovaciones tecnológicas.
Con la aplicación que se ha realizado,
se advierte que por el momento, el equipo ideal son las gafas interactivas,
semejantes al modelo Oculus Rift, con el kit de desarrolladores DK2, con que se
trabajó en la experiencia descrita, ya que permiten un mejor control sobre el
entorno, con lo que se logró una inmersión completa dentro del ambiente de la
RV, consiguiendo una aplicación exitosa, con gran interés por parte de los
alumnos, de los maestros y de todo el personal administrativo de la primaria
Antonio Quevedo Caro de la Cd. de Chihuahua.
Referencias Bibliográficas
Barbalios, N., Ioannidou, I., Tzionas, P., &
Paraskeuopoulos, S. (2013). A model
supported interactive virtual environment for natural resource sharing in
environmental education. Computers
& Education, 231-248.
Castillo Alvarado, P. et als. (2011). Matemáticas Cuarto Grado. México: Secretaria de Educación
Pública.
Caudell, T., & Mizell, D. (1992). Augmented Reality: and application of heads-up display
to manual manufacturing processes. Proceedings of the Twenty-Fifth Hawaii International
Conference on , vol.ii, 659-669.
Cortés M., J. A., Guzmán I., I., & Marín U., R.
(2013). Ámbitos y alcances de la competencia comunicativa en educación. European
Scientific Journal, 282-304.
Cortés M., J., & Carrillo V., L. E. (2012). La
Competencia comunicativa en la producción académica. En E.
Cisneros, B. García-Cabrero, E. Luna, R. Marín, &
(Coord.), Evalaución de competencias docentes en la educación superior (págs. 249-282). México: Juan Pablos Ed.; REDECA.
Cuadra, A. (2007). Hiperindustria cultural. Santiago de Chile: E-Book. Heiling,
M. L. (1962). The Father of Virtual Reality. Recuperado el 15 de mayo de 2014, de Morton L.
Heiling: http://www.mortonheilig.com/
Kartiko, I., Kavakli, M., & Cheng, K. (2010).
Learning science in a virtual reality application: The impacts of
’visual complexity. Computers & Education, 881–891.
Lanier, J. (1989). Brief Biography of Jaron Lanier.
Recuperado el 15 de mayo de 2014, de http://www.jaronlanier.com/general.html
Marín U., R., & Guzmán I., I. (2012). Formación-
evaluación: una propuesta para el desarrollo y la evaluación de competencias
docentes. En Evaluación de competencias docentes en la educación superior (págs. 203-247). México: Redeca, Juan Pablos editor.
Marín U., R., & Guzmán I., I. (2013). Formación-
evaluación: una propuesta para el desarrollo y la evaluación de competencias
docentes. En Evaluación de competencias docentes en la educación superior (págs. 203-247). México: Redeca, Juan Pablos editor.
Mayáns-Martorell, J. (2013). Augmented User Interface. Procedia Computer Science, 113-122.
Milgram, P., Takemural, H., Utsumi, A., & Kishino,
F. (1994). Augmented Reality: A class of displays on the reality-virtuaity
continuum. Telemanipulator, and telepresence Technologies, 282-292.
Myron W. Krueger, T. G. (1985). VideoPlace an
Artificial Reality. New
York, USA.: ACM. Secretaria de Educación Pública. (2012). conevyt.org.mx. Obtenido de
http://www.conevyt.org.mx/cursos/cursos/fracciones_v2/contenidos/u_4/u4_act26.html
Sutherland, I. (2005). Realidad Virtual.
Recuperado el 15 de mayo de 2014, de Realidad Virtual: www.realidadvirtual.com
Tzung-Jin, L., Been-Lirn Duh, H., Nai, L., Hung-Yuang,
W., & Chin-Chung, T. (2013). An investigation of learners’ collaborative
knowledge construction performances and behavior patterns in an augmented
reality simulation system. Computers & Education, 314-321.
Virvou, M., & Katsionis, G. (2008). On the
usability and likeability of virtual reality games for education: The case of
VR-ENGAGE. Computers & Education, 154–178.
Wu-Yuin, H., & Shin-Shin, H. (2013). Analysis of
peer learning behaviors using multiple representations in virtual reality and
their impacts on geometry problem solving. Computers & Education, 308-319.