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

[email protected]

Cátedra UNESCO 2015

Antonio de CastroDpto. de Física

[email protected]

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


Rendering Display

Plataformas de Desarrollo


¿QUÉ PUEDE APORTARNOS LA RA EN EDUCACIÓN?


RA en educación: oportunidades y retos

Esta tecnología permite …

Aprendizaje ubicuo, colaborativo y situacional


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



Al estudiante sentir presencia, inmediatez e inmersión


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


Esta tecnología permite…

Presentar en contenido educativo utilizando perspectiva 3D


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



Visualizar lo invisible





Romper la barrera entre aprendizaje formal e informal

…Chemist …Linguist


…Chemist

…FBI

Agent

…Computer

Expert

…Linguist


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



ACTIVIDADES EDUCATIVAS


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


ARIES (Polonia)


TinkerLamp : sistema de RA para enseñar logísticaLausanne (Suiza)


EcoMOBILEHarvard Graduate School of Education (EEUU)

Introducción


Introducción

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

Evaluación

Feedback

NUESTRO APORTE


Aprendizaje vía Descubrimiento

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


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.


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


Integración de la RA en cursos

Aprendizaje Síncrono


Aprendizaje Asíncrono

DEMOSTRACIÓN & APLICACIÓN EN CLASE


Enseñanza de la Física: Electromagnetismo

Algunas reflexiones personales…

Ecuaciones de MaxwellEvidencias experimentalesLeyes físicas


Ley de CoulombLey de GaussLey de Ampère…

Leyes físicas

Ecuaciones de Maxwell


En un curso de Física de primer año de universidad

Electromagnetismo

Campos independientes del tiempo


Campos independientes del tiempo

Electricidad y Magnetismo

Electrostática Magnetostática


Ventajas

La electrostática permite de manerasencilla explicvar conceptos como

Inconvenientes

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


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


qruEErr

=

rur

EqFrr'=

P


ru EqFrr'=

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

P

q’

Y

1Er

2Er


Xq q

a a

b


vr

30

r

rvq

4B

rvr ×

π

µ=

ruBBrr

≠rr

Br


qruBB ≠

rr

BvqFrrr

×= ''

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


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


RA en la enseñanza de la Física

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


¡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


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


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


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


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


DepartamentoDe Física

Gracias por su atención


María Blanca Ibáñez

[email protected]

Antonio de Castro

[email protected]

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