MODELO DE OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA

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1 1 Revista Internacional de la Educación en Ingeniería, Vol. 5, No. 1, 2012, 1-7 ISSN MODELO DE OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA Ma. Antonieta Abud Figueroa MC 1 Resumen En la actualidad las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) son de gran apoyo para el fortalecimiento de los programas educativos. Dentro de estas tecnologías destacan los objetos de aprendizaje, ya que permiten compartir conocimiento y facilitan la capacidad de resolver problemáticas a través del desarrollo de competencias en los estudiantes. La producción de objetos de aprendizaje se considera una actividad multidisciplinaria que involucra diferentes elementos como el diseño, los contenidos informativos, la parte pedagógica y tecnológica entre otras. Uno de los aspectos primordiales es el grado de interoperabilidad que los objetos de aprendizaje presentan, ya que de ello depende en gran parte su éxito. En este trabajo se presenta un modelo que integra la tecnología de realidad aumentada con los objetos de aprendizaje con el objetivo de incrementar su grado de interacción con el usuario. Palabras clave: objetos de aprendizaje, realidad aumentada, interacción humano-computadora Introducción Los avances en las tecnologías de la información han impactado grandemente en la educación. Hoy en día gran parte de las instituciones educativas utilizan apoyos didácticos basados en estas tecnologías, tanto en sistemas educativos presenciales como a distancia. En este sentido, los objetos de aprendizaje son un elemento importante ya que ofrecen una forma de organización y reutilización de los recursos didácticos. Por otra parte la realidad aumentada es una tecnología que ofrece una forma novedosa de interacción con el usuario, permitiendo la presentación de elementos reales y virtuales en un mismo ambiente, lo que aplicado a la educación facilita la comprensión de las materias de estudio ya que permiten que los estudiantes interactúen con objetos virtuales en un entorno real aumentado. En este artículo se presenta un modelo para incluir elementos de realidad aumentada como parte de los objetos de aprendizaje, con el objetivo de incrementar el grado de interacción del usuario de modo que los materiales de aprendizaje sean más atractivos al usuario. Antecedentes Objetos de Aprendizaje De acuerdo con IEEE (2002), el objeto de aprendizaje es cualquier entidad digital o no que puede ser usada, reusada o referenciada para el aprendizaje soportado en tecnología. El objeto de aprendizaje se conforma principalmente de dos elementos: el contenido, que abarca los elementos que permiten o apoyan el aprendizaje de un determinado tema; y el metadato, que es aquella información que engloba los datos referentes al objeto que permiten su uso adecuado. LÁllier J.J. (1997) establece que para que el objeto de aprendizaje sea efectivo debe contener como mínimo: el objetivo del objeto de aprendizaje, el contenido informativo, actividades de aprendizaje y actividades de evaluación como se muestra en la figura 1. Los objetos de aprendizaje pueden ser atómicos o compuestos; los primeros son aquellos conformados por materiales básicos (texto simple, texto enriquecido, videos, imágenes o animaciones) y los segundos aquellos además de elementos simples contienen otros objetos de aprendizaje. En la figura 2 se muestra esta estructura utilizando la notación UML. Generalmente los objetos de aprendizaje son visualizados a través de la Web, ya sea en forma individual o bien a través de un sistema de gestión de aprendizaje LMS (Learning Management System), siendo un elemento primordial en su efectividad el diseño adecuado de los contenidos y el grado de interacción que presentan. Los objetos de aprendizaje con alto grado de interacción son más atractivos para el usuario y permiten un mejor aprovechamiento del aprendizaje. 1 Ma. Antonieta Abud Figueroa MC es Profesora del área de Sistemas Computacionales del Instituto Tecnológico de Orizaba, Orizaba, Veracruz, México. aabud@prodigy.net.mx (autor corresponsal)

2 2 Figura 1. Elementos de un Objeto de Aprendizaje Figura 2. Estructura de un Objeto de Aprendizaje Realidad Aumentada La realidad aumentada es una tecnología que complementa la percepción e interacción con el mundo real y permite al usuario estar en un entorno real aumentado con información adicional generada por la computadora. En circunstancias ideales, el usuario percibe los objetos reales y virtuales coexistiendo en el mismo espacio. Azuma (1997) define la realidad aumentada como una tecnología que combina elementos reales y virtuales, que es interactiva en tiempo real y está registrada en tres dimensiones. Como se muestra en la figura 3, una aplicación de realidad aumentada se conforma por el monitor de la computadora o dispositivo móvil, donde se ve reflejada la combinación de los elementos reales y virtuales; la cámara Web que toma la información del mundo real y la transmite al software de realidad aumentada; el software, que toma los datos reales y los transforma en realidad aumentada; y los marcadores, símbolos impresos que la cámara capta y el software interpreta para responder en forma específica Nájera ( 2009).

3 3 Figura 3. Funcionamiento de la Realidad Aumentada El uso más difundido de la realidad aumentada en el ámbito educativo es en aplicaciones de libros aumentados, que son aplicaciones donde la cámara de la computadora enfoca el contenido del libro y en la pantalla se muestra la información del libro donde se agrega información adicional generada por la computadora. Varios autores reportan el uso de realidad aumentada en libros con resultados positivos. Entre los principales se encuentran Rosenblum y Macedonia (2001) que presentan el proyecto MagicBook el cual incluye realidad aumentada a un libro normal; Grasset et al (2008) muestran los resultados del desarrollo de un libro de realidad mixta, estudiando la semántica de un libro de realidad mixta, el espacio de diseño y la experiencia del usuario con este tipo de interfaz; Norziha (sf) et al presentan un libro con realidad aumentada (AR- Book) que se basa en la técnica visual y orientado a los estudiantes sordos que son generalmente clasificados como estudiantes visuales; Singh et al (2004) describen dos proyectos de Realidad Aumentada enfocada a las solicitudes de los niños que utilizan teléfonos móviles como interfaz de usuario; Trien y Lee (2009), se propone una idea novedosa para la creación de libros electrónicos con 3D (3D e-libros) de una manera rápida y fácil a través de una herramienta denominada ARBookkCreator; y Pérez et al. (2010), presentan el desarrollo colaborativo de un sistema de realidad aumentada para apoyar la enseñanza de los sistemas digestivo y circulatorio. Modelo Propuesto Como se mencionó en la sección previa, para visualizar los objetos de aprendizaje deben estar inmersos en una aplicación Web, por lo que para la interacción con el usuario se utilizan los elementos tradicionales de interacción de las GUI (interfaces gráficas de usuario) como son menús, controles (botones, radio botones, cajas de selección, etc.), entradas de texto e hiper-vínculos, entre otros. En este trabajo se propone un modelo que incorpora marcadores y contenidos aumentados al ambiente de visualización del objeto de aprendizaje con el objetivo de incrementar el grado de interoperabilidad. Los marcadores son imágenes enmarcadas en un recuadro que están impresas y que al presentarlas ante la cámara de la computadora ésta las interpreta para que la aplicación muestre un contenido aumentado o bien realice alguna acción en particular. En el modelo que se propone, los contenidos simples, los elementos de actividades de aprendizaje y los de evaluación pueden contener información aumentada, la cual incluye el marcador y el contenido aumentado que generalmente es una imagen en tres dimensiones o bien una respuesta en forma de otro contenido simple. En la figura 4 se muestra la estructura de objetos de aprendizaje aumentados que se propone. Los elementos marcados en azul son los que se incorporan para modelar la parte aumentada. Resultado Como ejemplo de la aplicación de este modelo, se presenta un objeto de aprendizaje orientado a la enseñanza de la anatomía y funciones del hígado. El objeto de aprendizaje presenta un menú en la parte izquierda y los contenidos

4 4 en la parte derecha. En la figura 5 se muestra la información que se presenta al elegir la opción del menú Anatomía Morfológica Clásica, un texto simple y una imagen que muestra la ubicación del hígado en el cuerpo humano. Figura 4. Modelo de OA aumentado Figura 5. OA de la Anatomía y Funciones del Hígado

5 5 Al incluir la realidad aumentada a este objeto de aprendizaje, es posible agregar información adicional la cual se accede al presentar ante la cámara de la computadora diferentes marcadores. Si se presenta un marcador con la imagen de una lupa frente a la cámara de la computadora, la imagen presentará superpuesta otra imagen 3D que muestra con mayor detalle la estructura del hígado como se puede apreciar en la figura 6. Figura 6. OA funciones del hígado aumentado. Marcador Lupa. Sin embargo, si el marcador que se presenta ante la cámara tiene el marcador de una película, lo que se superpone es un video donde se explica a detalle la estructura del hígado, como se muestra en la figura 7. Figura 7. OA funciones del hígado aumentado. Marcador Video. Otro ejemplo de la aplicación es en la parte de evaluación del objeto de aprendizaje. Se pueden tener tarjetas con marcadores que muestran cada una de las partes del hígado, de modo que el sistema pedirá por ejemplo que se

6 6 muestre la imagen correspondiente al lóbulo hepático izquierdo, y el usuario deberá presentar la imagen correcta. En la figura 8 se muestra el caso donde la respuesta es correcta. Figura 8. Evaluación en el OA aumentado Conclusiones Se presentó una iniciativa para incluir elementos de realidad aumentada como parte de la interacción humanocomputadora en la construcción de objetos de aprendizaje. Se propuso un modelo que incluye marcadores y elementos aumentados a los contenidos de los objetos de aprendizaje, y se ilustró el mismo con una aplicación de objetos de aprendizaje para la enseñanza de la anatomía y funciones del hígado. El uso de este modelo en el desarrollo de objetos de aprendizaje es una alternativa para el manejo de la interacción humano-computadora de una forma innovadora que puede ayudar a hacerlos más eficientes y atractivos. Como trabajo a futuro se contempla el desarrollo de una guía que ofrezca elementos para el diseño y desarrollo de este tipo de objetos de aprendizaje. Referencias Azuma Ronald, A survey on augmented reality. Teleoperators and Virtual Environments, pp , Agosto IEEE WG1 P Learning Objects Metadata Working Group homepage. Dirección de internet: Consultado Octubre LÁllier J.J. Frame of Reference: NETg s Map tp Its Products, Their Structures and Core Beliefs, Dirección de internet: Consultado Agosto 2011 Grasset Raphaël, Andreas Dünser, Mark Billinghurst, The Design of a Mixed-Reality Book: Is It Still a Real Book? pp , Septiembre Nájera Gutiérrez G., Realidad Aumentada en interfaces Hombre Maquina, Tesis, Instituto Politécnico Nacional, Mexico D.F., Mexico, Junio Norziha Megat Mohd, Halimah Badioze Zaman, Azlina Ahmad. A Participatory Design in Developing Prototype an Augmented Reality Book for Deaf Students pp

7 7 Pérez López David, Manuel Contero, Mariano Alcañiz, Collaborative development of an augmented reality application for Digestive and circulatory systems teaching, pp , 2010 IEEE. Rosenblum Lawrence and Michael Macedonia, The MagicBook Moving Seamlessly between Reality and Virtuality pp. 6-8 Mayo/Junio RaphaëlGrasset, Andreas Dünser, MarkBillinghurst, The Design of a Mixed-Reality Book: Is It Still a Real Book? pp , Septiembre Singh Siddharth, Adrian David Cheok, GuoLoong Ng, FarzamFarbiz, 3D Augmented Reality Comic Book and Notes for Children using Mobile Phones, pp , Junio Trien V. Do, Jong Weon Lee, Creating 3D E-books with ARBookCreator, pp , Octubre 2009.