potencialidades que ofrece la realidad aumentada en la...

Potencialidades que ofrece la Realidad Aumentada en la enseñanza de la Física

Experiencias prácticasExperiencias prácticas

María Blanca IbáñezDpto. Ing. Telemática

mbibanez@it.uc3m.es

Cátedra UNESCO 2015

Antonio de CastroDpto. de Física

decastro@fis.uc3m.es

El futuro nos alcanzaMinority ReportRobocop

Cátedra UNESCO 2015 2

Junaio (publicidad)

Realidad Aumentada.- Visión en tiempo real de un entorno físico al que se le ha superpuesto información digital.

Google Glass (publicidad)

Bases tecnológicas de la RATracking

Cátedra UNESCO 2015 3

Rendering Display

Plataformas de Desarrollo

Cátedra UNESCO 2015 4

¿QUÉ PUEDE APORTARNOS LA RA EN EDUCACIÓN?

Cátedra UNESCO 2015 5

RA en educación: oportunidades y retos

Esta tecnología permite …

Aprendizaje ubicuo, colaborativo y situacional

Cátedra UNESCO 2015 6

http://www.thedaringlibrarian.com/2012/05/qr-code-quest-scavenger-hunt-part-deux.html

RA en educación: oportunidades y retos

Esta tecnología permite …

Al estudiante sentir presencia, inmediatez e inmersión

Cátedra UNESCO 2015 7

Handheld Augmented Reality Project (HARP) (Harvard)Puntos de interésCaracteres que aparecenNarrativaColaboración para resolver problemas

Current status, opportunities and challenges of AR in education.Wu et al. Computers & Education

RA en educación: oportunidades y retos

Esta tecnología permite…

Presentar en contenido educativo utilizando perspectiva 3D

Cátedra UNESCO 2015 8

Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education

RA en educación: oportunidades y retos

Esta tecnología permite …

Visualizar lo invisible

Cátedra UNESCO 2015 9

Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education

RA en educación: oportunidades y retos

Esta tecnología permite …

Romper la barrera entre aprendizaje formal e informal

…Chemist …Linguist

Cátedra UNESCO 2015 10

…Chemist

…FBI

Agent

…Computer

Expert

…Linguist

Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education

RA: Métodos de enseñanza y aprendizaje

• Énfasis en roles– Juego de roles– Jigsaw

• Énfasis en lugares– Aprendizaje basado en la ubicación, – Aprendizaje basado en la ubicación, – Interacción del estudiante con el medio ambiente.– Autenticidad de la tarea.

• Énfasis en tareas a realizar– Juegos– Aprendizaje basado en problemas– Aprendizaje basado en simulación

Cátedra UNESCO 2015 11

Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education

ACTIVIDADES EDUCATIVAS

Cátedra UNESCO 2015 12

Construct3D - Sistema de Realidad Aumentada para la enseñanza de Matemáticas y Geometría

Cátedra UNESCO 2015 13

ARIES (Polonia)

Cátedra UNESCO 2015 14

TinkerLamp : sistema de RA para enseñar logísticaLausanne (Suiza)

Cátedra UNESCO 2015 15

EcoMOBILEHarvard Graduate School of Education (EEUU)

Introducción

Cátedra UNESCO 2015 16

Introducción

Instrucciones para utilizar la sonda en lugares designados de activación ("puntos calientes")

Evaluación

Feedback

NUESTRO APORTE

Cátedra UNESCO 2015 17

Aprendizaje vía Descubrimiento

¿Qué efecto tiene el grosor del alambre en su resistencia?

Cátedra UNESCO 2015 18

M.B. Ibáñez, A. Di Serio, D. Villarán, C. Delgado. “Augmented Reality-Based Simulators as Discovery Learning Tools: An Empirical Study”, IEEE Transactions on Education, en prensa.

Aprendizaje Basado en ProblemasTenemos un circuito formado por dos cables separados por una distancia de 0,08 metros.

Sobre estos cables y cerca del medio, colocarás una barra conductora que pesa 10 gramos.

La barra formará un ángulo de 90º con los cables.

Sabemos que la barra conductora tiene una resistencia de 2,4 ohmios.

Debemos garantizar que la intensidad del campo eléctrico que se producirá al introducir tres imanes sea de 3,75 amperios.

Sabemos que el campo magnético ejerce una fuerza sobre la barra de 0,15 Newtons.

Queremos que como resultado de este experimento la barra se mueva hacia la derecha.

Cátedra UNESCO 2015 19

Experimenting with Electromagnetism Using Augmented Reality: Impact on flow student experience and educational effectiveness.M.B. Ibáñez, A. di Serio, D. Villarán & C. Delgado-Kloos: Computers & Education. (2014).

Clase Magistral

Cátedra UNESCO 2015 20

Integración de la RA en cursos

Aprendizaje Síncrono

Cátedra UNESCO 2015 21

Aprendizaje Asíncrono

DEMOSTRACIÓN & APLICACIÓN EN CLASE

Cátedra UNESCO 2015 22

Enseñanza de la Física: Electromagnetismo

Algunas reflexiones personales…

Ecuaciones de MaxwellEvidencias experimentalesLeyes físicas

Cátedra UNESCO 2015 23

Ley de CoulombLey de GaussLey de Ampère…

Leyes físicas

Ecuaciones de Maxwell

Enseñanza de la Física: Electromagnetismo

En un curso de Física de primer año de universidad

Electromagnetismo

Campos independientes del tiempo

Cátedra UNESCO 2015 24

Campos independientes del tiempo

Electricidad y Magnetismo

Electrostática Magnetostática

Enseñanza de la Física: Electromagnetismo

Ventajas

La electrostática permite de manerasencilla explicvar conceptos como

Inconvenientes

Durante una buena parte del cursolos estudiantes desarrollan la ideaequivocada de que las interacciones

Cátedra UNESCO 2015 25

sencilla explicvar conceptos como- Campos y su tratamiento matemático - Principio de superposición- Comportamiento de la materia

Los estudiantes están más familiarizados con los conceptos básicos de laelectrostática

equivocada de que las interaccioneseléctrica y magnética son diferentes

Enseñanza de la Física: Electromagnetismo

qruEErr

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Cátedra UNESCO 2015 26

ru EqFrr'=

Todos los conceptos básicos de la electrostática se pueden explicar utilizando la superficie del papel

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Cátedra UNESCO 2015 27

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Enseñanza de la Física: Electromagnetismo

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En magnetostática necesitamos una visualización 3D de la geometría, campos y fuerzas. ¡No podemos dibujar un esquema completo en las 2D del papel!

Enseñanza de la Física: Electromagnetismo

Para bastantes estudiantes esta visualización 3D suponeuna importante dificultad a la hora de comprender el enunciado de un problema de magnetostática.

Cátedra UNESCO 2015 29

RA en la enseñanza de la Física

La RA puede suponer una herramienta muy útilcomo ayuda para superar estas dificultades

Cátedra UNESCO 2015 30

¡Podemos salir de las 2D del papel!

Aporta más que una simulación en internet: nosotros elegimos el punto de vista de una manera muy sencilla

La RA permite introducir información extra de gran utilidad

RA en la enseñanza de la Física

Diseño de simulaciones para visualizar enunciados de determinados ejercicios

• En la región sombreada de la figura (z>0) existe un

campo uniforme ��� = −1.5 � (T). Un protón entra en esta

��

Z

Cátedra UNESCO 2015 31

campo uniforme ��� = −1.5 � (T). Un protón entra en esta región por el origen de coordenadas con velocidad

�� = 2 × 105 ( 2i� + k��) (m/s). a) Calcular el tiempo que permanece el protón en la región de campo magnético. b) Calcular las coordenadas cartesianas del punto de salida del protón de la región de campo magnético.

Y

Z

p+

Br

RA en la enseñanza de la Física

Cátedra UNESCO 2015 32

RA en la enseñanza de la Física

Herramienta de apoyo al profesor durante la explicación

Ley de Ampère

Cátedra UNESCO 2015 33Cátedra UNESCO 2015 33

¿Qué aprendimos?

Ventajas• Emocionales

– Mejora motivación– Aumenta participación– Mayor concentración– Satisfacción

Dificultades

• Derivadas del uso de una nueva tecnología – Distracción

– Usabilidad– Satisfacción

• Cognitivas– Ayuda a la comprensión de

fenómenos abstractos– Ayuda en la visualización

espacial

• Aprendizaje– Mejora en los resultados de

aprendizaje

– Usabilidad

• Desarrollo– Encontrar metáforas

– Costo

– Escalabilidad

• Despliegue– Evaluación de experiencias

Cátedra UNESCO 2015 34

Equipo

Ángela Di Serio Carlos Delgado KloosAntonio De Castro

35

Ángela Di SerioU.S.B. Venezuela

María Blanca Ibáñez & Diego VillaránUC3M España

Carlos Delgado KloosUC3M España

Antonio De CastroUC3M España

Agradecimientos

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DepartamentoDe Física

Gracias por su atención

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María Blanca Ibáñez

mbibanez@it.uc3m.es

Antonio de Castro

decastro@fis.uc3m.es