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Realidad aumentada ara el fortalecimiento del desarrollo de la inteligencia espacial.

Augmented reality for support to strengthen the development of spatial intelligence

INTRODUCCION

En la actualidad el uso de las TIC en la educacion es cada vez mas creciente, dia a dia se proponen nuevas formas para su implementacion como apoyo a procesos pedagogicos y surge infinidad de aplicaciones con el objetivo de suplir necesidades y desafios en temas educativos; sin embargo, en nuestro pais el modelo educativo aun no se ha adaptado a las necesidades que se requieren para la formacion de nuevas generaciones; es decir, no brinda las herramientas necesarias para enfrentar una era de revolucion tecnologica que evoluciona de manera constante.

Un gran porcentaje de estudiantes se sigue formando de la manera tradicional, esto debido muchas veces a falta de una politica educativa tanto a nivel gubernamental como institucional encaminada al uso de nuevas formas de ensenanza, a la falta de asignacion de recursos para realizar investigaciones al respecto y su implementacion, y por ultimo, a la resistencia de algunos docentes a cambiar su modelo de ensenanza o al desconocimiento de estas tecnologias de apoyo. Esto hace que, si bien con los procesos tradicionales de ensenanza se logre preparar al estudiante para conocer definiciones y conceptos basicos del mundo que lo rodea, no se consiga contextualizarlo para que pueda a traves de la observacion sacar sus propias conclusiones basadas en la experiencia y aplicarlas para resolver problemas tanto triviales como complejos.

Teniendo en cuenta lo anterior, existe la necesidad de desarrollar aplicaciones enfocadas a apoyar los procesos de aprendizaje desde las primeras etapas del desarrollo humano, ayudando con ello a la estructuracion cognitiva del individuo, brindando la posibilidad de fortalecer sus habilidades innatas o aprendidas para lograr extrapolarlas a todos los ambitos de su desarrollo intelectual y personal, esto amparado en tecnologias emergentes como la realidad aumentada.

La realidad aumentada

La realidad aumentada es la tecnologia que permite superponer objetos virtuales sobre el mundo real, creando con ello una realidad mixta; una de las definiciones mas usadas es la de Ronald Azuma[1], en la cual indica que la realidad aumentada esta estrechamente relacionada con la realidad virtual, esto debido a que ambas de alguna manera generan cierto nivel de inmersion del usuario. La realidad virtual sustituye de manera total el ambiente real por uno virtualizado y por su parte la realidad aumentada incluye elementos virtuales en la realidad del usuario (Fig. 1).

Siguiendo la definicion de Azuma[1], la realidad aumentada se compone de las siguientes caracteristicas:

* Combina elementos reales y virtuales

* Es interactiva en tiempo real

* Esta registrada en 3D

En cuanto a los componentes basicos de un sistema de realidad aumentada tenemos los siguientes (Ver Fig. 2):

Software: es el aplicativo informatico que se encarga de tomar la informacion del mundo real, la procesa y le anade la informacion virtual de acuerdo a las instrucciones con las que fue programado.

Existen multiples herramientas para desarrollar software de realidad aumentada para diferentes plataformas como computadores personales, paginas web y dispositivos moviles. A continuacion se mencionan algunas de las aplicaciones mas utilizadas en el sector de desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada para dispositivos moviles:

* Metaio: es la plataforma de desarrollo de aplicaciones moviles de realidad aumentada mas utilizadas en el mundo, cuenta con una gran cantidad de herramientas para el desarrollo de aplicaciones. http://www.metaio.com/

* Layar: a pesar de no ser una herramienta muy potente, se destaca por su facilidad y sencillez de uso. https://www.layar.com/

* Total Immersion: plataforma potente para la creacion de aplicaciones de realidad aumentadas multiplataforma, es muy utilizada para la creacion de proyectos publicitarios.

http://www.t-immersion.com/

* ARTTool Kit: plataforma de software libre para desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada, ofrece posibilidades interesantes pero limitadas en comparacion con las versiones de pago anteriormente mencionadas.

http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/

Pantalla de despliegue: es el componente de visualizacion donde se observara la combinacion realizada por el software, es decir mostrara la combinacion de la realidad con los componentes virtuales agregados. Esta pantalla puede ser:

* Pantalla de la computadora.

* Pantalla del dispositivo movil.

* Pantalla colocada en la cabeza (casco de realidad virtual, HMD por sus siglas en ingles), dispositivo similar a las gafas utilizadas en realidad virtual, con la diferencia que las utilizadas en realidad aumentada no aislan al usuario de la realidad, sino que agregan a la realidad el componente virtual. (Ver Fig. 3).

Camara: componente de hardware encargado de capturar el ambiente real y alimentar al software con esta informacion.

Marcadores: son elementos que se localizan en el ambiente real y que son identificados por el software para incluir en el lugar donde esten los elementos virtuales asociados a dichos marcadores. (Ver Fig. 4).

Estos son algunos tipos de marcadores:

* Etiquetas impresas con disenos especiales.

* Imagen impresa con significado, un logo.

* Imagen procesada, deteccion de rostros, un vehiculo, etc.

* Un color en particular.

* La deteccion del movimiento.

Tambien existen en este momento aplicaciones que no utilizan marcadores fisicos, realizando el reconocimiento de la escena con base en la posicion del usuario, esto lo realizan utilizando el hardware de los dispositivos moviles (GPS, brujula y acelerometro). Algunas de las aplicaciones mas populares que utilizan el sistema de reconocimiento por geolocalizacion son Layar, Junaio y Wikitube.

Las inteligencias multiples

La teoria de las inteligencias multiples es un modelo introducido por el profesor Howard Gardner en su libro[2] y desarrollada en varios trabajos posteriores, donde plantea que la inteligencia no debe ser vista como un elemento unitario, sino que es un conjunto de inteligencias que cubren el panorama completo del individuo y que se desarrollan unas mas que otras dependiendo del propio individuo, su entorno y la educacion recibida.

En su estudio, Gardner ha identificado y definido 8 tipos de inteligencias, estas son:

* La inteligencia linguistica-verbal: es la capacidad de emplear de manera eficaz las palabras, manipulando la estructura o sintaxis del lenguaje, la fonetica, la semantica y sus dimensiones practicas.

Esta en los ninos a los que les encanta redactar historias, leer, jugar con rimas, trabalenguas y en los que aprenden con facilidad otros idiomas.

* La inteligencia fisica-cinestesica: es la habilidad para usar el propio cuerpo para expresar ideas y sentimientos y sus particularidades de coordinacion, equilibrio, destreza, fuerza, flexibilidad y velocidad, asi como propioceptivas y tactiles.

Se aprecia en los ninos que se destacan en actividades deportivas, danza, expresion corporal y/o en trabajos de construcciones utilizando diversos materiales concretos. Tambien en aquellos que son habiles en la ejecucion de instrumentos.

* La inteligencia logica-matematica: es la capacidad de manejar numeros, relaciones y patrones logicos de manera eficaz, asi como otras funciones y abstracciones de este tipo.

Los ninos que la han desarrollado analizan con facilidad planteamientos y problemas. Se acercan a los calculos numericos, estadisticas y presupuestos con entusiasmo.

* La inteligencia espacial: es la habilidad de apreciar con certeza la imagen visual y espacial, de representarse graficamente las ideas y de sensibilizar el color, la linea, la forma, la figura, el espacio y sus interrelaciones.

Esta en los ninos que estudian mejor con graficos, esquemas, cuadros. Les gusta hacer mapas conceptuales y mentales. Entienden muy bien planos y croquis.

* La inteligencia musical: es la capacidad de percibir, distinguir, transformar y expresar el ritmo, el timbre y el tono de los sonidos musicales.

Los ninos que la evidencian se sienten atraidos por los sonidos de la naturaleza y por todo tipo de melodias. Disfrutan siguiendo el compas con el pie, golpeando o sacudiendo algun objeto ritmicamente.

* La inteligencia interpersonal: es la posibilidad de distinguir y percibir los estados emocionales y signos interpersonales de los demas y responder de manera efectiva a dichas acciones de forma practica.

La tienen los ninos que disfrutan trabajando en grupo, que son convincentes en sus negociaciones con pares y mayores, que entienden al companero.

* La inteligencia intrapersonal: es la habilidad de la introspeccion y de actuar consecuentemente sobre la base de este conocimiento, de tener una autoimagen acertada y capacidad de autodisciplina, comprension y amor propio.

La evidencian los ninos que son reflexivos, de razonamiento acertado y suelen ser consejeros de sus pares.

* La inteligencia naturalista: es la capacidad de distinguir, clasificar y utilizar elementos del medio ambiente, objetos, animales o plantas. Tanto del ambiente urbano como suburbano o rural. Incluye las habilidades de observacion, experimentacion, reflexion y cuestionamiento de nuestro entorno.

Se da en los ninos que aman los animales y las plantas, que reconocen y les gusta investigar caracteristicas del mundo natural y de lo hecho por el hombre.

La realidad aumentada en la educacion

La realidad aumentada ofrece diferentes grados de inmersion e interaccion que pueden ayudar a motivar a los estudiantes y despertar interes en algunas areas del conocimiento[3].

Los avances en la tecnologia movil hacen posible el uso de la realidad aumentada para el aprendizaje[4], la cual hace que se consiga un mejoramiento de nuestros niveles de percepcion sensorial (visual, auditiva y tactil) con la informacion virtual superpuesta en el mundo real a traves de los medios digitales posibles[1].

La realidad aumentada crea una realidad mixta. La coexistencia de objetos virtuales y ambientes reales permite a los estudiantes visualizar relaciones espaciales complejas y conceptos abstractos[5], fenomenos de la experiencia que no son posibles en el mundo real[6], interactuar con objetos en 2 y 3 dimensiones en una realidad mixta y llevar a cabo importantes abstracciones y logros cognitivos que no se desarrollan facilmente en otros ambientes de aprendizaje[7].

La realidad aumentada ha sido reconocida como una tecnologia con gran potencial para el desarrollo de libros de ensenanza[8] y para el aprendizaje de las ciencias[9], ya que ofrece nuevas formas de interacciones que podrian ayudar a mejorar los resultados del proceso de aprendizaje[10] y las habilidades espaciales de la ciencia y la ingenieria[11]. (Ver Fig. 5).

Estas potencialidades han motivado la utilizacion de la realidad aumentada como elemento auxiliar en la ensenanza, por ejemplo en geometria, fisica newtoniana, astronomia, biologia humana y en la creacion de libros con realidad aumentada para la formacion en areas especificas de la fisica como el electromagnetismo.

Estas nuevas formas de interaccion han permitido a los investigadores demostrar que las caracteristicas de la realidad aumentada pueden ampliar la motivacion de los estudiantes, el compromiso y la satisfaccion en la realizacion de actividades de aprendizaje[12], elementos muy importantes, ya que la motivacion es considerada como la mejor forma de aprender[13].

La realidad aumentada y la inteligencia espacial

Como podemos ver la realidad aumentada nos ofrece un sinnumero de posibilidades sobre las cuales podemos trabajar aplicandolas en el campo de la educacion; ya hemos visto como ha sido aplicada a temas especificos del conocimiento como matematicas, geometria, fisica, biologia y astronomia, entre otros; sin embargo, enfocando su aplicacion en un sentido mas amplio, la realidad aumentada seria de gran ayuda en el fortalecimiento de una de las inteligencias multiples expuestas. Hablamos de la inteligencia espacial, la cual juega un papel muy importante en el desarrollo de los individuos, brindandoles habilidades para realizar abstracciones sumamente complejas, haciendolos pensar en terminos de imagenes. Por ello se propone el desarrollo de una aplicacion prototipo de realidad aumentada que apoye el fortalecimiento de la inteligencia espacial en los ninos, la cual implementara problemas de razonamiento espacial que permitan identificar, manipular, ubicar y organizar elementos tridimensionales virtuales sobre la realidad, ayudando a desarrollar habilidades para la transformacion y el reconocimiento de multiples objetos desde distintas perspectivas, agudizando su memoria visual y su orientacion espacial, es decir aprende observando.

CONCLUSIONES

Las habilidades, las destrezas y como el ser humano se desenvuelve en sociedad estan intimamente relacionado con la forma en la cual fue educado en etapas tempranas, ademas de ello al modelo educativo que le impartieron y cuales fueron las habilidades que desarrollo; todos estos factores impactan notablemente el desarrollo intelectual, social y afectivo del individuo. Una de esas habilidades se refiere a la inteligencia o razonamiento espacial, la cual aporta de manera significativa herramientas que seran traducidas en la capacidad de ser innovador y creativo, especialmente en areas relacionadas con las ciencias, la ingenieria, la tecnologia y las matematicas.

Teniendo en cuenta la facilidad con que lo ninos se adaptan e interactuan con nuevas tecnologias, entre ellas el manejo de aparatos electronicos, se puede aprovechar esto para que sirva de vehiculo en el proposito de fortalecer sus capacidades y habilidades cognitivas.

Dentro esas tecnologias se tiene a la realidad aumentada, que por sus caracteristicas y explotacion de representaciones visuales y superposicion de objetos virtuales sobre la realidad ayudaria al fortalecimiento en el desarrollo de la inteligencia espacial, adicionalmente brindaria la posibilidad de explorar nuevas alternativas de ensenanza utilizando este tipo de tecnologias.

REFERENCIAS

[1] Azuma, R. T. (1997). A survey of augmented reality. Presence, 6(4): 355-385.

[2] Gardner, H. (2011). Inteligencias multiples: la teoria en la practica. Barcelona: Paidos Iberica.

[3] Billinghurst, M.; Kato, H.; Poupyrev, L. (2001). The MagicBook: Moving seamlessly between reality and virtuality. Computer Graphics and Applications, IEEE, 21(3): 6-8.

[4] Di Serio, A.; Ibanez, M. B.; Delgado, C. (2013). Impact of an augmented reality system on students' motivation for a visual art course. Computers & Education, 68: 586-596.

[5] Arvanitis, T. N.; Petrou, A.; Knight, J. F.; Savas, S.; Sotiriou, S.; Gargalakos, M. (2009). Human factors and qualitative pedagogical evaluation of a mobile augmented reality system for science education used by learners with physical disabilities. Personal and Ubiquitous Computing, 13(3): 243-250.

[6] Klopfer, E.; Sheldon, J. (2010). Augmenting your own reality: Student authoring of science-based augmented reality games. New Directions for Youth Development, 128: 85-94.

[7] Squire, K.; Jan, M. (2007). Mad city mystery: Developping scientific argumentation skills with a place-based augmented reality game on handheld computers. Journal of Science, Education and Technology, 16(1): 5-29.

[8] Johnson, L.; Smith, R.; Willis, H.; Levine, A.; Haywood, K. (2011). The 2011 Horizon Report. Austin, Texas: The New Media Consortium.

[9] Bujak, K.; Radu, I.; Catrambone, R.; MacIntyre, B.; Zheng, R.; Golubski, G. (2013). A psychological perspective on augmented reality in the mathematics classroom. Computers & Education, 68: 536-544.

[10] Cheng, K.-H.; Tsai, C.-C. (2013). Affordances of augmented reality in science learning: Suggestions for future research. Journal of Science, Education and Technology, 22(4): 449-462.

[11] Dunser, A.; Walker, L.; Horner, H.; Bentall, D. (2012). Creating interactive physics education books with augmented reality. Proceedings of the 24th Australian Computer-Human Interaction Conference: 107-114.

[12] Ibanez, M. B.; Di Serio, A.; Villaran, D.; Delgado Kloos, C. (2014). Experimenting with electromagnetism using augmented reality: Impact on flow student experience and educational effectiveness. Computers & Education, 71: 1-13.

[13] Ghani, J.; Deshpande, S. (1994). Task characteristics and the experience of optimal flow in human-computer interaction. The Journal of Psychology: Interdisciplinary and Applied, 128(4): 381 391.

Fabio Alexander Ramirez Salamanca, Ingeniero Senior de Desarrollo en Total Quality Management, Universidad Manuela Beltran, fabioalexander.ramirez@gmail.com

Fecha de recepcion: 24-06-2015

Fecha de aceptacion: 15-12-2015

Leyenda: Figura 1. Ejemplo de Realidad Aumentada

Leyenda: Figura 2. Componentes de un sistema de Realidad Aumentada

Leyenda: Figura 3. Gafas (HMD) de Realidad Aumentada

Leyenda: Figura 4. Ejemplo marcador realidad aumentada

Leyenda: Fig. 5. Libro de Realidad Aumentada.
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Author:Ramirez Salamanca, Fabio Alexander
Publication:TIA (Tecnologia, Investigacion y Academia)
Date:Jul 1, 2015
Words:2717
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