Aplicaciones de la Realidad Virtual e Inteligencia Artificial en la Enseñanza del Idioma Inglés

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1 Aplicaciones de la Realidad Virtual e Inteligencia Artificial en la Enseñanza del Idioma Inglés D. en C. Miguel Ángel García Ruiz Facultad de Telemática, Universidad de Colima Ave. Universidad 333, Colima, Col., México Correo electrónico: mgarcia@ucol.mx Página Web: Resumen. Los ambientes de realidad virtual (RV) han sido aplicados en diversos campos del conocimiento, utilizándose como herramientas educativas, de trabajo, de investigación, y de entretenimiento. La RV se ha utilizado hasta hace poco en computadoras de escritorio funcionando de manera local, aunque recientemente se ha realizado investigación y desarrollo acerca de aplicaciones de RV en red y últimamente el uso de ambientes virtuales distribuidos utilizando redes inalámbricas, aprovechando sus características de dispositivos móviles de uso a cualquier hora - en cualquier lugar (anytime-anywhere). Además, la RV se ha aplicado satisfactoriamente en computadoras portátiles y en asistentes personales digitales (PDA, por sus siglas en inglès), siguiendo el desarrollo tecnológico del cómputo móvil actual, incluyendo la aplicación de la Inteligencia Artificial. Actualmente, la tecnología de realidad virtual se ha investigado para llevar a cabo la enseñanza de idiomas, donde podemos encontrar diversas aplicaciones, en especial en la enseñanza del idioma inglés. Breve Introducción a la Realidad Virtual La realidad virtual (RV) es un tipo de tecnología que puede ser definida como un espacio tridimensional gráfico, táctil, visual o auditivo (también llamado ambiente o mundo virtual) generado por computadora, donde los usuarios pueden interactuar y navegar en ese espacio utilizando aparatos especiales (Sherman y Craig 2003, Whitelock, 2000). La RV presenta tres características esenciales: Ésta produce el efecto de inmersión; esto es, cuando el usuario siente que está adentro o presente en el ambiente virtual, es interactiva, porque podemos seleccionar o manipular algún objeto dentro del ambiente virtual y es multisensorial, cuando los usuarios del ambiente virtual usan más de un sentido sensorial para interactuar con éste. Además de poder utilizarse por una persona, un ambiente de realidad virtual puede ser accedido por dos o más personas. La realidad virtual de colaboración (también llamada multiusario, o con ambientes virtuales distribuidos) es un sistema de RV que contiene un ambiente virtual gráfico compartido entre varios usuarios, pudiendo funcionar en una red local o amplia (Internet), en el cual los usuarios se pueden comunicar por medio de ventanas de mensajes de texto (llamado chat en inglés), gestos, o voz síncrona y dichas maneras de comunicarse generalmente se encuentran embebidas o son parte del sistema de realidad virtual. Este tipo de realidad virtual también podemos llamarla concurrente, ya

2 que puede ser usada de manera cooperativa, donde dos o más personas pueden interactuar en conjunto hacia una meta u objetivo en común. En el contexto de la tecnología de redes de computadora, un ambiente de realidad virtual inalámbrico es una aplicación móvil de un ambiente virtual de colaboración, la cual utiliza una red inalámbrica para el intercambio de datos entre los participantes del ambiente virtual, incluyendo el envío de la voz sobre IP (VoIP, por sus siglas en inglés), la distribución de imágenes, gestos, sonido, texto y gráficas dentro del ambiente virtual. La red inalámbrica puede ser accedida por medio de computadoras portátiles (laptops) y en un futuro próximo inclusive por medio de asistentes personales digitales (PDA). La tabla 1 muestra una lista de programas de realidad virtual para crear ambientes virtuales y para acceder a mundos virtuales compartidos en la Internet. Nombre del programa Distributed Interactive Virtual Environment (DIVE) VR Juggler Second Life Leng. de programación X3D Avango URL World2World Tabla 1. Lista de programas para llevar a cabo la realidad virtual de colaboración. El concepto de realidad virtual no es nuevo. Fue creado en los años cincuenta y cristalizado en los años sesenta cuando Morton Heilig, un cineasta estadounidense, concibió, describió y patentó por primera vez un aparato al que le llamó Sensorama, parecido a un videojuego. Éste constaba de una proyección de una película que podía ser vista por una persona, percibiendo aromas, viento y movimiento dentro del mismo, como parte de la recreación de la película proyectada dentro del aparato (Sherman y Craig, 2003). La realidad virtual no tuvo avances significativos sino hasta principios de los años ochenta, debido a que hasta esas fechas las computadoras personales no eran lo suficientemente poderosas en cuanto a capacidad de procesamiento, memoria y despliegue gráfico. Actualmente, la realidad virtual se aplica en muchos campos del conocimiento y la técnica, desde la industria química y farmacéutica, pasando por la medicina y la psicología, hasta la exploración de petróleo. Otra de sus aplicaciones se da en la educación, aplicándose desde inicios de los años ochenta en el mundo, pero en México

3 quizás se aplica desde hace apenas una década, de lo cual se explicará a continuación. La Realidad Virtual en la Educación Youngblut (1998) muestra en su reporte una amplia lista de ambientes virtuales y proyectos de investigación sobre realidad virtual aplicados a la educación. En la mayoría de ellos se muestra un uso positivo de la exploración y la motivación que experimentan los estudiantes al utilizar ambientes virtuales educativos, soportando el aprendizaje significativo, experiencial y constructivista. Algunas investigaciones como la realizada por Roussou (2004) y Kyoung et al. (2001) apuntan que los ambientes virtuales multisensoriales y experienciales son una continuación de los juegos de video recientes, y hay que aprovechar las características de estos últimos para utilizarlas en otros contextos como el educativo para incrementar la motivación y participación en los niños y jóvenes en actividades de aprendizaje (Robertson y Good, 2004; Aylett y Louchart, 2003). Todo esto se basa en teorías sólidas acerca del aprendizaje y tecnologías en la educación (Bruner y Tally, 1999). Algunos juegos de video se apegan a la definición de realidad virtual, ya que producen inmersión y son multisensoriales, tales como el Halo o el Flight Simulator, por lo que estos y otros juegos similares se pueden clasificar como de realidad virtual. Además, los juegos de video pueden proveer cuatro tipos motivación intrínseca: reto, curiosidad, control y fantasía (Malone y Lepper, 1987). Es notorio ver que la mayoría de los niños y adolescentes (y algunos adultos) llegan a tener un alto grado de concentración, y experimentan reacciones fisiológicas como sudoración e incremento del ritmo cardiaco, reacciones características de una fuerte inmersión, cuando juegan un juego de video como los ya mencionados. Por lo anterior, tenemos mucho que aprender y tomar de las técnicas de los juegos de video para su aplicación en las tecnologías aplicadas a la educación, y aprovechar las características de inmersión, multisensorialidad y motivación que proveen éstas para que los alumnos se sientan inmersos, concentrados y motivados en una situación de aprendizaje. La Inteligencia Artificial ha sido definida como la rama de la computación que se basa en la creación de programas y máquinas que simulan la inteligencia humana. Una de las subramas de la Inteligencia Artificial que se ha aplicado a la realidad virtual educativa han sido los agentes, definidos por Russell y Norvig (2003) como un ente basado en software o hardware que percibe datos de un ambiente particular por medio de sensores y actúa en consecuencia a través de efectores. Los agentes en ambientes virtuales han sido utilizados como un tutor o profesor virtual para ayudar a estudiantes a realizar actividades técnicas o para aprender conceptos científicos, principalmente. Una de las primeras aplicaciones de los agentes inteligentes pedagógicos en la realidad virtual es la descrita por Rickel y Johnson (1998). Estos investigadores desarrollaron un agente llamado Steve, el cual funge como instructor-tutor de estudiantes de mecánica

4 naval. Steve les explica procedimientos y actividades de mantenimiento acerca del motor de un barco y además revisa y corrige las actividades realizadas por el estudiante. La comunicación del agente hacia el alumno se realiza con voz sintetizada y gestos. El agente percibe la presencia y actividades del alumno por medio de reconocimiento de voz y observando los gestos del estudiante en el ambiente virtual. Aplicaciones de la Realidad Virtual e Inteligencia Artificial en la Enseñanza de una Segunda Lengua El Cuerpo Académico 65 de la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima se encuentra desarrollando un ambiente de realidad virtual educativo, con el objetivo de realizar investigación acerca del mismo y su futura aplicación en clases del idioma inglés. La Figura 1 muestra la captura de una pantalla del ambiente de realidad en desarrollo, llamado Realtown. Éste está siendo programado en el sistema DIVE (Distributed Interactive Virtual Environment), desarrollado por el Instituto Sueco de Computación, el cual es open source y puede ser obtenido en: Realtown es un pequeño pueblo simulado, donde los estudiantes pueden recorrer sus calles y practicar comprensión auditiva, verbos y conceptos en inglés. Figura 1. Aspecto del pueblo virtual Realtown El ambiente virtual de Realtown se encuentra en fase de prototipo, ya que se necesita realizar ajustes en cuanto a la calidad de las texturas (imágenes) y para que éste tenga una mejor usabilidad (facilidad, satisfacción, eficacia y eficiencia de uso) por parte de los estudiantes. Se planea integrar agentes inteligentes pedagógicos que hagan las veces de habitantes virtuales, para que interactúen con los estudiantes que accedan al ambiente virtual y así poder mantener prácticas de conversación y recreación de situaciones del mundo real que los estudiantes pudieran vivenciar en otro país.

5 La realidad virtual se ha aplicado en otros proyectos de investigación y desarrollo de aprendizaje de una segunda lengua en el mundo. Recientemente, los agentes inteligentes se han utilizado en ambientes de realidad virtual para la enseñanza del idioma árabe. Los militares de los Estados Unidos están utilizando ambientes de realidad virtual, muy parecidos a los videojuegos actuales, para enseñar árabe a los soldados que serán enviados a Irak. Los agentes simulan personas que viven en una pequeña localidad de ese país del Oriente Medio, los cuales conversan con los soldados en entrenamiento y así poder estar inmersos en el ambiente. Evaluaciones iniciales de estos sistemas de realidad virtual han demostrado ser eficaces para la enseñanza de un idioma extranjero (Johnson et al., 2004). Conclusión La tecnología de realidad virtual en la educación llegó para quedarse, ya que ha demostrado ser útil en actividades de enseñanza-aprendizaje de idiomas. Basándose en la tecnología de redes actual, no es necesario realizar grandes inversiones de dinero o esfuerzo para implementar un sistema de realidad virtual que funcione de manera eficaz y eficiente, donde se pueden aprovechar las características técnicas actuales de dispositivos móviles (laptops o PDAs). La ventaja principal de la RV de colaboración, y en especial si el acceso es móvil por medio de una laptop, es que se puede usar a cualquier hora - en cualquier lugar (anytime-anywhere). Las tendencias de su uso a futuro indican que se aplicará con mayor frecuencia en el entrenamiento técnico y en la educación en general con una mayor integración de información sensorial en computadoras móviles con ambientes virtuales, utilizando eficientemente el ancho de banda en redes inalámbricas. Agradecimientos Esta investigación es apoyada por el Fondo Mixto CONACYT-Gobierno del Estado de Colima, proyecto Tecnología de Realidad Virtual de Colaboración Aplicada a la Práctica y Comprensión del Idioma Inglés, clave Colima-2008-C Referencias Aylett, R. y Louchart (2003). Towards a narrative theory of virtual reality. Virtual Reality, número 7. Brunner, C.B., & Tally, W. (1999). The new media literacy handbook: An educator's guide to bringing new media into the classroom. New York: Anchor Books. Johnson, W.L., Beal, C., Fowles-Winkler, A., Lauper, U., Marsella, S., Narayanan, S., Papachristou, D., & Vilhjálmsson, H. (2004). Tactical language training system: An interim report. Lecture notes in computer science, vol. 3220, pp

6 Kyoung S. P., Leigh J, Johnson A. E., Carter B., Brody J. y Sosnoski J.(2001), Distance Learning Classroom Using Virtual Harlem. Memorias de la septima conferencia internacional en sistemas virtuales y multimedia 2001 (VSMM 2001). Malone, T. W. y Lepper, M. R. (1987). Making learning fun: A taxonomy of intrinsic motivations for learning. En Aptitude, Learning, and Instruction: Cognitive and Affective Process Analyses. R. Snow and M. Farr, eds. Lawrence Erlbaum: Hillsdale, NJ. Rickel, J., Johnson, W.L. (1998). Steve: A pedagogical agent for virtual reality. En Proc. of International Conference on Autonomous Agents, ACM. Robertson, J. y Good, J. (2004).Children s narrative development through computer game authoring. Memorias de la Conference on Interaction design and children: building a community, ACM. Rousssou, M. (2004). Learning by Doing and Learning Through Play: An Exploration of Interactivity in Virtual Environments for Children. ACM Computers in Entertainment 2(1). Russell, Stuart J. & Norvig, Peter (2003), Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd ed.), Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. Sherman, W.R., y Craig. A. B. (2003). Understanding Virtual Reality. San Francisco, CA: Morgan-Kauffman. Whitelock, D. (2000). Education and Information Technologies, Official Journal of the IFIP Technical Committee on Education, 5(4). Youngblut, C. (1998). Educational Uses of Virtual Reality Technology, Institute for Defense Analyses, Reporte no. D2128, Alexandria, VA.