REALIDAD AUMENTADA APLICADA A OBJETOS DE APRENDIZAJE PARA ASIGNATURAS DE INGENIERA INFORMTICA

JENNIFER CANO FLREZ MARITZA FRANCO BURITIC

POLITCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID FACULTAD DE INGENIERAS INGENIERA INFORMTICA

MEDELLN 2013

2

REALIDAD AUMENTADA APLICADA A OBJETOS DE APRENDIZAJE PARA ASIGNATURAS DE INGENIERA INFORMTICA.

JENNIFER CANO FLREZ MARITZA FRANCO BURITIC

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO INFORMTICO

Asesora Sandra Mateus Santiago, M.Sc, Ph.D(c)

rea de Programas Informticos

POLITCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID FACULTAD DE INGENIERAS INGENIERA INFORMTICA

GRUPO DE INVESTIGACIN EN SOFTWARE GRINSOFT SEMILLERO DE INVESTIGACIN EN REALIDAD VIRTUAL - VIRIS

MEDELLN 2013

3

Nota de aceptacin:

Firma del Presidente del Jurado

Firma del Jurado

Firma del Jurado Medelln, 10 de Diciembre de 2013

4

DEDICATORIA

A mi mam que me ha guiado en la parte intelectual y siempre ha estado acompandome con su amor y comprensin en todas las etapas de mi vida, lo que la ha convertido en mi confidente y mejor amiga con la que s que siempre puedo contar. A mi pap que ha guiado mis pasos por el camino del bien y que con su amor y ternura me impulsa a que sea una mejor persona cada da. A mi novio que ha estado presente en todas las pocas de mi vida y que me ha dado fuerzas para salir adelante y no rendirme a la hora de finalizar este trabajo.

Jennifer Cano Flrez

Quiero dedicar este trabajo a mis padres a quienes les debo lo que soy, gracias por el apoyo, dedicacin, comprensin, presencia y amor en todos mis logros. A mis amigos y especialmente a mi compaera Jennifer Cano Flrez por este trabajo que representa el mayor esfuerzo en esta carrera, que con mucha voluntad y dedicacin lo hicimos realidad.

Maritza Franco Buritic

5

AGRADECIMIENTOS Queremos agradecer a la asesora del trabajo de grado Sandra Mateus, por su constante esfuerzo, dedicacin, preocupacin a la hora de guiarnos y paciencia por los tropiezos encontrados. Al Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid y todos los docentes que han hecho parte de nuestro proceso de formacin, por brindarnos las herramientas acadmicas para el desarrollo de este trabajo de grado. Al semillero VIRIS por guiarnos para poder finalizar el trabajo de grado. Y a todas las personas que de una u otra forma han hecho parte del proceso de aprendizaje por el que pasamos para obtener este trabajo con resultados satisfactorios.

6

CONTENIDO pg. RESUMEN 13 INTRODUCCIN 14 1. PRESENTACIN DEL PROYECTO DE GRADO 15 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 15 1.2 JUSTIFICACIN 16 1.3 OBJETIVOS 16 1.3.1 Objetivo General 16 1.3.1 Objetivos Especficos 16 1.4 DISEO METODOLGICO 17 1.4.1 Lnea Matriz de Investigacin 17 1.4.2 Tipo de Investigacin 17 1.4.3 Mtodo 17 1.4.4 Fuentes y Tcnicas de Recopilacin 17 1.4.5 Etapas de la Investigacin 18 1.5 PRESUPUESTO 19 1.6 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 22 2. MARCO CONCEPTUAL 23 2.1 REALIDAD VIRTUAL 23 2.2 REALIDAD AUMENTADA 23 2.2.1 Aplicaciones de la Realidad Aumentada 24 2.2.2 Herramientas de la Realidad Aumentada 27 2.3 OBJETOS DE APRENDIZAJE 31 3. REVISIN DE LITERATURA 34 3.1 REALIDAD AUMENTADA EN LA EDUCACIN 34 3.1.1 Realidad Aumentada en la Educacin Primaria 37 3.1.2 Realidad Aumentada en la Educacin Secundaria 40 3.1.3 Realidad Aumentada en la Educacin Superior 42 3.2 OBJETOS DE APRENDIZAJE 44 3.3 OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA 47 3.4 LIMITACIONES 47 4. CARACTERIZACIN DE LOS TPICOS ESPECFICOS DE

DETERMINADAS ASIGNATURAS DEL PROGRAMA DE INGENIERA INFORMTICA POR MEDIO DE UN ANLISIS DEL DESEMPEO ESTUDIANTIL, QUE PERMITA LA IDENTIFICACIN DE REAS PROBLEMATICAS

49 5. DETERMINACIN DE LAS TCNICAS DE REALIDAD AUMENTADA

CON BASE EN LOS TPICOS CARACTERIZADOS PARA EL DISEO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE

53 6. DISEO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE CON LAS TCNICAS

DE REALIDAD AUMENTADA DETERMINADAS PARA LA CONSTRUCCIN DE LOS PATRONES

57 6.1 METODOLOGAS PARA LA CREACIN DE LOS OBJETOS DE

7

APRENDIZAJE 57 6.1.1 Metodologa SAM 58 6.2 DESARROLLO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE 60 6.2.1 Iteracin 1 de la Aplicacin 60 6.2.2 Iteracin 2 de la Aplicacin 64 6.2.3 Iteracin 3 de la Aplicacin 68 7. IMPLEMENTACIN DE LOS PATRONES DE REALIDAD AUMENTADA PARA LA OBTENCIN DEL PROTOTIPO

COMPUTACIONAL

74 7.1 LENGUAJES DE DESARROLLO 74 7.2 REQUISITOS DEL SOFTWARE 74 7.2.1 Requisitos para el desarrollo 74 7.2.2 Requisitos para la ejecucin 75 7.3 REQUISITOS DE HADWARE 75 7.4 PROTIPO FUNCIONAL 76 7.4.1 rea Algoritmos y Programacin 76 7.4.2 rea Matemticas Aplicadas 82 8. VALIDACIN DE LOS PATRONES DE REALIDAD AUMENTADA

APLICADA EN LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE, MEDIANTE UN GRUPO CONTROL Y UN GRUPO PILOTO PARA LA COMUNIDAD ACADMICA DE INGENIERA INFORMTICA DEL POLITECNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID.

84 8.1 CORRECCIN Y AJUSTES DE LAS FALLAS QUE SE

PRESENTARON

95 9. CONCLUSIONES 96 10. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS 97 REFERENCIAS 98 ANEXOS 104

8

LISTA DE FIGURAS

pg.

Figura 1. Realidad Aumentada. 23 Figura 2. Visualizacin de la estructura en 3D en la cabeza de un paciente. 25 Figura 3. Modelo 3D en un diseo de automvil. 26 Figura 4. Realidad Aumentada en el entretenimiento. 27 Figura 5. Plantilla. 28 Figura 6. Flujo Realidad Aumentada de la librera FLARtoolkit. 29 Figura 7. Montaje ideal del piano virtual. 34 Figura 8. Interaccin en tiempo real de la aplicacin de Realidad

Aumentada

35 Figura 9. Esquema de montaje del sistema con captura de la cmara web. 35 Figura 10. Contraste entre el ambiente real A y el modelo 3D diseado B. 36 Figura 11. Experimento de dispersin de la luz en AReX. 37 Figura 12. El Magic Book y sus aplicaciones en materia de ciencias

sociales.

37 Figura 13. Dos estudiantes trabajando con el primer prototipo de

ARSolarSystem.

38 Figura 14. Proyecto APRENDA aplicacin para Iphone. 39 Figura 15. Interaccin con el ARBook. 40 Figura 16. Usuarios interactuando con Construct 3D. 41 Figura 17. Funcionamiento del video juego VERA. 42 Figura 18. Interaccin del alumno y el docente con el software con Realidad

Aumentada.

42 Figura 19. Modelo de Realidad Aumentada para el proceso de enseanza-

aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programacin 1.

43 Figura 20. Sistema Web HUC. 44 Figura 21. Esquema del Trabajo AMBAR. 45 Figura 22. Aplicativo sobre metodologa de Construccin de Objetos de

Aprendizaje para la Enseanza de Anatoma Humana en Cursos Integrados

46 Figura 23. Modelo de la aplicacin. 47 Figura 24. Comparacin de estudiantes que cancelan y pierden la materia

con los que ganan.

51 Figura 25. SAM1. 58 Figura 26. SAM2. 59 Figura 27. Bosquejo del diseo de la aplicacin 61 Figura 28. a. Men principal de aplicacin. b. Bosquejo para el tpico de

generadores de variables aleatorias.

62 Figura 29. a. Tpicos del rea de Algoritmos y Programacin. b. Concepto y

Realidad Aumentada del tpico matrices

63 Figura 30. a. Concepto y Realidad Aumentada del tpico listas simplemente

ligadas. b. Concepto y Realidad Aumentada del tpico

9

apuntadores. 63 Figura 31. Icono de la aplicacin en sistema Android. 65 Figura 32. Men principal de la aplicacin de Realidad Aumentada. 65 Figura 33. rea de Algoritmos y Programacin. 66 Figura 34. a. Teora del tpico Matrices. b. Pseudocdigo llenado por Filas

de matrices. c. Ver Matrices en Realidad Aumentada.

66 Figura 35. a. Teora de Apuntadores. b. Ver apuntadores en Realidad

Aumentada.

67 Figura 36. a. Teora de Listas Ligadas. b. Ver listas simplemente ligadas en

Realidad Aumentada.

67 Figura 37. a. Tpico de Modelos y Simulacin. b. Teora de Modelos y

Simulacin. c. Ver modelos y simulacin en Realidad Aumentada.

68 Figura 38. Men principal de la aplicacin de Realidad Aumentada. 69 Figura 39. rea de Algoritmos y Programacin. 70 Figura 40. a. Teora del tpico matrices. b. Pseudocdigo llenado de

matrices por filas ciclo para. c. Pseudocdigo llenado de matrices por filas ciclo mientras que.

70 Figura 41. a. Pseudocdigo llenado de matrices por columnas ciclo para. b.

Pseudocdigo llenado de matrices por columnas ciclo mientras que. c. Ver matrices en Realidad Aumentada.

71 Figura 42. a. Teora de listas simplemente ligadas. b. Pseudocdigo de

listas simplemente ligadas crear e insertar. c. Pseudocdigo de listas simplemente ligadas buscar un nmero.

71 Figura 43. a. Pseudocdigo de listas simplemente ligadas eliminar un

nmero. b. Ver listas simplemente ligadas en Realidad Aumentada.

72 Figura 44. a. Teora de apuntadores. b. Pseudocdigo de apuntadores. c.

Ver Realidad Aumentada Apuntadores.

72 Figura 45. a. Tpico de Modelos y Simulacin. b. Teora de sistema de

colas. c. Ver sistema de colas en Realidad Aumentada.

73 Figura 46. Concepto de matrices. 77 Figura 47. a. Llenado de matrices por filas en Realidad Aumentada. b.

Patrn (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

77 Figura 48. a. Llenado de matrices por columnas en Realidad Aumentada. b.

Patrn (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

77 Figura 49. a. Pseudocdigo llenado de matrices por filas, ciclo para. b.

Pseudocdigo llenado de matrices por filas, ciclo mientras que.

78 Figura 50. a. Pseudocdigo llenado de matrices por columnas, ciclo para. b.

Pseudocdigo llenado de matrices por columnas, ciclo mientras que.

78 Figura 51. Concepto de listas simplemente ligadas. 79 Figura 52. a. Crear listas simplemente ligadas en Realidad Aumentada. b.

Patrn (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

79 Figura 53. a. Buscar listas simplemente ligadas en Realidad Aumentada. b.

10

Patrn (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada. 80 Figura 54. a. Buscar y eliminar listas simplemente ligadas en Realidad

Aumentada. b. Patrn (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

80 Figura 55. a. Pseudocdigo crear e insertar listas simplemente ligadas. b.

Pseudocdigo buscar un nmero en listas simplemente ligadas. c. Pseudocdigo eliminar un nmero en listas simplemente ligadas.

80 Figura 56. Concepto apuntadores. 81 Figura 57. a. Apuntadores en Realidad Aumentada. b. Patrn (plantilla) para

visualizar la Realidad Aumentada.

81 Figura 58. a. Pseudocdigo apuntadores. 82 Figura 59. Concepto Sistema de Colas. 82 Figura 60. a. Sistema de Colas en Realidad Aumentada. b. Patrn (plantilla)

para visualizar la Realidad Aumentada.

83 Figura 61. Resultados de la pregunta N1 de la encuesta de matrices. 86 Figura 62. Resultados de la pregunta N2 de la encuesta de matrices. 86 Figura 63. Resultados de la pregunta N3 de la encuesta de matrices. 86 Figura 64. Resultados de la pregunta N4 de la encuesta de matrices. 87 Figura 65. Resultados de la pregunta N5 de la encuesta de matrices. 87 Figura 66. Resultados de la pregunta N6 de la encuesta de matrices. 87 Figura 67. Resultados de la pregunta N1 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

89 Figura 68. Resultados de la pregunta N2 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

89 Figura 69. Resultados de la pregunta N3 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

89 Figura 70. Resultados de la pregunta N4 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

90 Figura 71. Resultados de la pregunta N5 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

90 Figura 72. Resultados de la pregunta N6 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

90 Figura 73. Resultados de la pregunta N1 de la encuesta de apuntadores. 92 Figura 74. Resultados de la pregunta N2 de la encuesta de apuntadores. 92 Figura 75. Resultados de la pregunta N3 de la encuesta de apuntadores. 92 Figura 76. Resultados de la pregunta N4 de la encuesta de apuntadores. 93 Figura 77. Resultados de la pregunta N5 de la encuesta de apuntadores. 93

11

LISTA DE TABLAS

pg.

Tabla 1. Materias con mayor dificultad en Ingeniera Informtica de Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid 2012-1.

49

Tabla 2. Materias con mayor dificultad en Ingeniera Informtica de Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid 2013-1.

50

Tabla 3. Materias seleccionadas. 50 Tabla 4. Comparativo porcentual. 51 Tabla 5. Herramientas de Realidad Aumentada. 53 Tabla 6. Metodologas para el desarrollo de Objetos de Aprendizaje. 57 Tabla 7. Dispositivos mviles y sus caractersticas. 76

12

GLOSARIO

REALIDAD VIRTUAL: Es una tecnologa que permite al usuario sumergirse en una simulacin grafica 3D generada por computador y navegar e interactuar en ella en tiempo real. REALIDAD AUMENTADA: Es una tecnologa que combina el entorno fsico del mundo real con elementos virtuales, permitiendo al usuario estar en un entorno real aumentado, esta interaccin se logra con un conjunto de dispositivos que aaden informacin virtual a la fsica ya existente. OBJETOS DE APRENDIZAJE: son un conjunto de recursos didcticos auto contenibles y reutilizables, con el fin de maximizar el nmero de situaciones en las que se pueda utilizar. PATRN: Es una Imagen que sirve de gua con la que se puede enfocar la cmara y ver la Realidad Aumentada. VUFORIA: En una plataforma de software que utiliza el reconocimiento por medio de imgenes basada en puntos de referencia. ANDROID: Es un sistema operativo diseado principalmente para dispositivos mviles con pantalla tctil.

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RESUMEN

Este trabajo tiene como propsito aplicar Realidad Aumentada en Objetos de Aprendizaje, dirigido a algunas asignaturas de Ingeniera Informtica del Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Se utilizan Objetos de Aprendizaje, por ser una herramienta didctica de apoyo que ilustra de forma atractiva los temas a ser expuestos, favoreciendo tanto al docente como a los estudiantes, con el fin de interiorizar el conocimiento para resolver problemas. Adems, el uso de la Realidad Aumentada, ofrece al usuario una interaccin con elementos reales y virtuales en un mismo entorno, el mundo real, que aplicado a los Objetos de Aprendizaje, permite que los estudiantes interacten con elementos virtuales, los cuales pueden ayudar a stos, a entender los conceptos de los contenidos de las asignaturas.

ABSTRACT

This paper purpose to implement Augmented Reality on Learning Objects, guided at some subjects of Computer Engineering of the Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Learning Objects are used, as supporting teaching tools that attractively illustrate the topics to be exposed, favoring both the teacher and the students, in order to internalize the knowledge to solve problems. Furthermore, the use of Augmented Reality allows the interaction between real and virtual elements in one environment, the real world, which applied to the Learning Objects, allows students to interact with virtual elements, which can help them to understand the concepts of the subject content.

14

INTRODUCCIN Actualmente el sistema educativo, adems de mantener su rol histrico de enseanza de contenidos por reas, se ha interesado en encontrar tcnicas que le permitan fragmentar la informacin en pequeos tpicos o temticas que faciliten al estudiante una mejor comprensin de cada uno de stos, de ah que las Instituciones Educativas han venido apoyndose cada vez ms en los recursos didcticos como estrategias que posibiliten la captacin de las ideas por parte del estudiante. En el contexto de los desarrollos tecnolgicos aplicados a la educacin, la Realidad Aumentada entra a jugar un papel significativo dentro de los recursos informticos, como una tecnologa que permite al usuario visualizar la informacin en tiempo real, proponiendo la facilidad de interactuar con los contenidos de una manera dinmica. Por otra parte, los Objetos de Aprendizaje son recursos tangibles y no tangibles que ayudan a fomentar la capacidad y comprensin del estudiante de una forma ms fcil, simple y atractiva. Dado lo anterior, este trabajo plantea el uso de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje, con el propsito de verificar su implementacin para tpicos especficos de determinadas asignaturas de Ingeniera Informtica, las cuales se tomaron por medio de anlisis de desempeo, realizados por la Facultad de Ingenieras.

15

1. PRESENTACIN DEL PROYECTO DE GRADO 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Debido a las posibilidades de aplicacin que ofrece la Realidad Aumentada en la educacin y en vista de que hoy en da la capacidad de atencin de los estudiantes es muy baja, demuestran poco inters por aprender nuevos conocimientos y en muchos casos, no se dispone de un recurso didctico que brinde la informacin necesaria, para desarrollar un tema especfico de alguna asignatura correspondiente a la carrera de Ingeniera Informtica, en ocasiones, todo lo anterior, se ve reflejado en un bajo nivel acadmico y difcil comprensin de la asignatura en el estudiante. Por esto, se busca que docentes y estudiantes tengan alternativas a los mtodos tradicionales, como ser el caso de la Realidad Aumentada en Objetos de Aprendizaje1. En este sentido, la Realidad Aumentada es una tcnica de visualizacin que superpone informacin virtual sobre un escenario real; sta superposicin se logra ver por medio de una pantalla donde se mezcla la informacin en video que capta una cmara con la informacin virtual creada previamente y es sincronizada a travs de marcas o patrones. Los patrones son imgenes en blanco y negro que le indican al sistema a travs de la cmara, la ubicacin y perspectiva donde debe desplegar la informacin virtual2. Por otra parte, los Objetos de Aprendizaje tienen como fin facilitar una educacin flexible y personalizada, permitiendo que los estudiantes y docentes puedan adaptar los recursos didcticos de acuerdo con sus propias necesidades, inquietudes, estilos de aprendizaje y enseanza3. Es por lo anterior, que los Objetos de Aprendizaje se pueden implementar mediante Realidad Aumentada. Con base en lo anterior, surge la siguiente pregunta de investigacin: Cmo se puede implementar Realidad Aumentada en Objetos de Aprendizaje para tpicos especficos de determinadas asignaturas de Ingeniera Informtica del Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid?

1CARRECEDO, Javier de Pedro y MARTNEZ, Carlos Luis. Realidad Aumentada: Una Alternativa Metodolgica en la

Educacin Primaria Nicaragense. En: IEEE. Mayo, 2012. Vol. 7, no. 2, p. 102-106. 2 ARREDONDO, Samir. y MATEUS, Sandra. Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad

Aumentada para el proceso de EnseanzaAprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programacin 1. Trabajo de Grado Ingeniero Informtico. Medelln.: Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 2010. 7 p. 3 ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusin de la Creacin IntelectualSeDiCl. Disponible

en Internet: . Citado en Febrero 2011.

16

1.2 JUSTIFICACIN

La Realidad Aumentada segn Barfield y Caudell4, como herramienta de apoyo en el mbito educativo, estimula las ganas de aprender, despierta el inters, aumenta el nivel de atencin, crea en los estudiantes un espritu investigador y muchas otros factores que ayudan a que el entendimiento y asimilacin sea mucho ms fcil. Por otra parte, los Objetos de Aprendizaje se ven reflejados en la facilidad de dar conocimiento a aquellos que desean adquirirlo de una forma fcil y didctica, adems ayuda a aumentar el inters investigativo de los estudiantes por los temas5. Con las oportunidades que ofrece la Realidad Aumentada de avanzar en la capacidad innovadora del estudiante, al permitir un modelo que interacta en tiempo y espacio real, los estudiantes podrn adquirir los conceptos de las asignaturas de forma sensitiva y atractiva para mantener la atencin, fomentar la curiosidad y desarrollar capacidad investigativa. Con base en lo anterior, la meta del uso de Realidad Aumentada aplicada en Objetos de Aprendizaje, es que sea una herramienta potencial donde los estudiantes logren interactuar de forma dinmica con tpicos especficos de determinadas asignaturas, a travs de una representacin virtual en patrones distribuidos en algunos salones designados para dictar asignaturas de lngeniera informtica de la Institucin. 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo General Implementar Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje para tpicos especficos de determinadas asignaturas de Ingeniera Informtica del Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 1.3.2 Objetivos Especficos

Caracterizar tpicos especficos de determinadas asignaturas del programa de Ingeniera Informtica por medio de un anlisis del desempeo estudiantil, que permita la identificacin de reas problemticas.

Determinar las tcnicas de Realidad Aumentada, con base en los tpicos caracterizados para el diseo de los Objetos de Aprendizaje.

4 BARFIELD. W., & CAUDELL. T. Fundamentos de Informtica usable y Realidad Aumentada. Mahwah, NJ: Lawrence

Erlbaum. 2001 5 ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusin de la Creacin IntelectualSeDiCl. Disponible

en Internet: . Citado en Febrero 2011

17

Disear los Objetos de Aprendizaje con las tcnicas de Realidad Aumentada determinadas para la construccin de los patrones.

Implementar los patrones de Realidad Aumentada para la obtencin del prototipo computacional.

Validar los patrones de Realidad Aumentada aplicada en los Objetos de Aprendizaje, mediante un grupo de control y un grupo piloto para la comunidad acadmica de Ingeniera Informtica del Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid.

1.4 DISEO METODOLGICO 1.4.1 Lnea Matriz de Investigacin, Lnea Potencial, Tpico, Grupo de Investigacin y Semillero

Lnea Matriz: Ingenieras.

Lnea Potencial: Sistemas, Informtica y Telecomunicaciones.

Tpico: TICs Grupo de Investigacin: GRINSOFT.

Semillero: VIRIS. 1.4.2 Tipo de Investigacin Esta investigacin es de tipo proyectivo, porque propone una herramienta para el campo de la Educacin, mediante un modelo integrador entre Realidad Aumentada y Objetos de Aprendizaje, la cual ser una solucin prctica para los estudiantes de Ingeniera Informtica, que se dar despus de un proceso de indagacin, que implica explorar los conceptos tericos necesarios para la integracin de estas dos tcnicas. 1.4.3 Mtodo El mtodo es de experimentacin, por qu se debe registrar los hechos encontrados con la investigacin acerca de si es posible implementar Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje, medirlos y estudiar los fenmenos que interactan con ellos para llegar a una solucin que se adecue a la problemtica del aprendizaje de los estudiantes. 1.4.4 Fuentes y Tcnicas de Recopilacin Se obtendr informacin primaria mediante la observacin con levantamiento de datos y consulta de expertos. Tambin se utilizar informacin secundaria a partir de consultas bibliogrficas, revistas cientficas, proyectos y consultas en la web.

18

1.4.5 Etapas de la Investigacin

Caracterizacin de los tpicos especficos de determinadas asignaturas del programa de Ingeniera Informtica por medio de un anlisis del desempeo estudiantil, que permita la identificacin de reas problemticas. Identificacin de las reas problemticas en Ingeniera Informtica,

por medio de anlisis de desempeo, que est basado en el sondeo de resultados parciales y diferenciados por tpico para cada una de las asignaturas que componen el pensum de Ingeniera Informtica.

Determinacin de las asignaturas dentro de las reas problemticas identificadas.

Seleccin de los contenidos de stas para encontrar los tpicos que necesiten ms apoyo.

Determinacin de las tcnicas de Realidad Aumentada, con base en los tpicos caracterizados para el diseo de los Objetos de Aprendizaje. Identificacin de las tcnicas de Realidad Aumentada y sus

respectivas caractersticas. Comparacin de las tcnicas de Realidad Aumentada con el

propsito de destacar la ms adecuada para el diseo de los Objetos de Aprendizaje, basada en la caracterizacin de los contenidos de asignaturas.

Determinacin de la tcnica de Realidad Aumentada ms apropiada que aplique para la realizacin de los Objetos de Aprendizaje.

Diseo de los Objetos de Aprendizaje con las tcnicas de Realidad Aumentada determinadas para la construccin de los patrones. Identificacin de las tcnicas de los Objetos de Aprendizaje y sus

respectivas caractersticas. Construccin de los elementos bsicos del Objeto de Aprendizaje:

contextualizacin, contenidos y evaluacin, adems la manera en que se almacena y se recupera para su posterior reutilizacin.

Implementacin del prototipo de los Objetos de Aprendizaje. Diseo de los patrones de Realidad Aumentada para el desarrollo de

los Objetos de Aprendizaje.

Implementacin de los patrones de Realidad Aumentada para la obtencin del prototipo computacional. Implementacin de los patrones de Realidad Aumentada de acuerdo

19

a la caracterizacin previamente realizada. Construccin del prototipo computacional de Realidad Aumentada

aplicada a Objetos de Aprendizaje.

Validacin los patrones de Realidad Aumentada aplicada en los Objetos de Aprendizaje, mediante un grupo de control y un grupo piloto para la comunidad acadmica de Ingeniera Informtica del Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Eleccin del grupo control y grupo piloto. Diseo de encuestas para evaluar el grado de aceptacin de la

Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje. Anlisis de resultados de las encuestas.

1.5 PRESUPUESTO El presupuesto estimado para el desarrollo del trabajo de grado es el siguiente: 1.5.1 PRESUPUESTO GLOBAL

RUBROS

FUENTES

TOTAL

CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Personal 0 11504.000 12664.000 Equipos 1500.000 3399.000 4899.000 Software 750.400 0 750.400

Materiales y Suministros 250.000 0 250.000

Salidas de campo y viajes 810.000 0 810.000

Publicaciones y patentes 300.000 0 300.000

Prestacin de servicios profesionales

0 0 0

TOTAL 19673.400

1.5.2. DESCRIPCIN DE LOS GASTOS DE PERSONAL

INVESTIGADOR/ COINVESTIGADOR/

ESTUDIANTE EN FORMACIN

FORMACIN ACADEMICA

FUNCIN DENTRO DEL PROYECTO

HORAS

FUENTES

TOTAL CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Jennifer Cano Flrez Estudiante Universitario

Diseo y Desarrollo

8 23.000 0 3832.000

Maritza Franco Buritic Estudiante Universitario

Diseo y Desarrollo

8 23.000 0 3832.000

Sandra Mateus

Magster Ingeniera Ingeniera De Sistemas

Asesor 2 100.000 0 5000.000

TOTAL 12664.000

20

1.5.3. DESCRIPCIN DE LOS EQUIPOS QUE SE PLANEA ADQUIRIR Y DE USO PROPIO

EQUIPO JUSTIFICACIN

FUENTES

TOTAL CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Computador Porttil X 3

Para la creacin de los Objetos de Aprendizaje.

1500.000 3000.000 4500.000

Impresora laser Para la impresin de las plantillas.

0 399.000 399.000

TOTAL 4899.000

1.5.4. DESCRIPCIN DEL SOFTWARE QUE SE PLANEA ADQUIRIR Y DE USO PROPIO

SOFTWARE JUSTIFICACION

FUENTES

TOTAL CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Microsoft Office 2010 - Licencia Para 3

Utilizado para documentacin del proyecto

350.400 0 350.400

Windows 8

Sistema operativo con capacidad para Realidad Aumentada

200.000 0 400.000

TOTAL 750.400

1.5.5. MATERIALES, SUMINISTROS Y BIBLIOGRAFA EQUIPO JUSTIFICACION FUENTES

TOTAL CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Papelera 250.000 250.000

TOTAL 250.000

21

1.5.6. DESCRIPCIN Y JUSTIFICACIN DE LOS VIAJES PARA SALIDAS DE CAMPO Y CUMPLIMIENTO DE COMPROMISOS

Viajes JUSTIFICACION Pasajes

($) Estada

($)

D AS

FUENTES

TOTAL

CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

1

Presentacin XI Encuentro Regional de Semilleros de Investigacin 2013-1

40.000

1 40.000 0 40.000

2

Presentacin Encuentro Nacional de Semilleros de Investigacin 2013-2.

350.000 470.000 3 770.000 0 770.000

TOTAL 810.000

22

1.6 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ETAPAS ACTIVIDADES JUL AGO SEP OCT NOV DIC

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

Caracterizacin de los tpicos especficos de determinadas asignaturas del programa de Ingeniera Informtica por medio de un anlisis del desempeo estudiantil, que permita la identificacin de reas problemticas.

Identificacin de las reas problemticas en Ingeniera Informtica

Determinacin de las asignaturas por medio de un anlisis de desempeo.

Seleccin de los contenidos de stas para encontrar los tpicos que necesiten ms apoyo.

Determinacin de las

tcnicas de Realidad

Aumentada, con base en

los tpicos caracterizados

para el diseo de los

Objetos de Aprendizaje.

Identificacin de las tcnicas de Realidad Aumentada y sus respectivas caractersticas.

Comparacin de las tcnicas de Realidad Aumentada con el propsito de destacar la ms adecuada para el diseo de los Objetos de Aprendizaje, basada en la caracterizacin de los contenidos de asignaturas.

Determinacin de la tcnica de Realidad Aumentada ms apropiada que aplique para la realizacin de los Objetos de Aprendizaje.

Diseo de los Objetos de

Aprendizaje con las

tcnicas de Realidad

Aumentada determinadas

para la construccin de

los patrones.

Identificacin de las tcnicas de los Objetos de Aprendizaje y sus respectivas caractersticas.

Construccin de los elementos bsicos del Objeto de Aprendizaje: contextualizacin, contenidos y evaluacin, adems la manera en que se almacena y se recupera para su posterior reutilizacin.

Implementacin del prototipo de los Objetos de Aprendizaje.

Diseo de los patrones de Realidad Aumentada para el desarrollo de los Objetos de Aprendizaje.

Implementacin de los

patrones de Realidad

Aumentada para la

obtencin del prototipo

computacional.

Implementacin de los patrones de Realidad Aumentada de acuerdo a la caracterizacin previamente realizada.

Construccin del prototipo computacional de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje.

Validacin los patrones

de Realidad Aumentada

aplicada en los Objetos

de Aprendizaje, mediante

un grupo de control y un

grupo piloto para la

comunidad acadmica de

Ingeniera Informtica del

Politcnico Colombiano

Jaime Isaza Cadavid.

Eleccin del grupo control y grupo piloto.

Diseo de encuestas para evaluar el grado de aceptacin de la Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje.

Anlisis de resultados de las encuestas.

23

2. MARCO CONCEPTUAL En este captulo se describen los conceptos tericos de los temas ms relevantes y que son necesarios para la elaboracin del trabajo, estos son: Realidad Virtual, Realidad Aumentada y Objetos de Aprendizaje.

2.1 REALIDAD VIRTUAL La Realidad Virtual es una tecnologa que permite al usuario sumergirse en una simulacin grfica 3D generada por computador y navegar e interactuar en ella en tiempo real, desde una perspectiva centrada en el usuario. La Realidad Virtual es una experiencia sinttica mediante la cual se pretende que el usuario sustituya la realidad fsica por un entorno ficticio generado por computador6. Segn Arboleda et al.7, la Realidad Virtual crea ambientes a travs de medios tecnolgicos que hacen sentir al usuario que se encuentran fsicamente en la escena, esto es conocido como Inmersin; lo anterior, es definido como un intenso sentir de auto localizacin dentro de la realidad generada por la computadora con la que el usuario interacta8. 2.2 REALIDAD AUMENTADA La Realidad Aumentada, segn Basogain9, es una tecnologa que complementa la percepcin e interaccin con el mundo real y permite al usuario estar en un entorno real aumentado con informacin adicional generada por el computador (Ver Figura 1).

Figura 1. Realidad Aumentada

10.

6PREZ, Francisco Javier. Presente y Futuro de la Tecnologa de la Realidad Virtual. En: Creatividad y Sociedad. Marzo,

2011. Vol. 15, no. 16, p. 5. 7 ARBOLEDA, Freddy, LAICA, Ricardo, LOOR, Mara. Modelamiento y programacin de un juego de LEGOS en un entorno de Realidad Virtual. Tesis Ingeniero en Computacin Especializacin Sistemas Multimedia. Guayaquil.: Escuela Superior Politcnica del Litoral. 2010. 13 p. 8 RUGGERONI, Carlos. La Realidad Virtual desde la Psicologa: Objeto de Estudio o Escenario para Investigar? Ensayo. 2004, p. 3. 9 BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educacin: una tecnologa emergente. Escuela Superior de Ingeniera de Bilbao. Espaa. 2007. 1 p. 10 BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educacin: una tecnologa emergente. Escuela Superior de Ingeniera de Bilbao. Espaa. 2007. 1 p.

24

ParaBarfield y Caudell11, la Realidad Aumentada es el trmino que se usa para definir una visin directa o indirecta de un entorno fsico del mundo real, que se combinan con elementos virtuales para la creacin de una Realidad Aumentada en tiempo real. Consiste en un conjunto de dispositivos que aaden informacin virtual a la informacin fsica ya existente; sta es la principal diferencia con la Realidad Virtual, puesto que no sustituye la realidad fsica, sino que sobreimprime los datos informticos al mundo real. Algunas caractersticas de la Realidad Aumentada son12:

Combina lo real y lo virtual: la informacin digital es combinada con la realidad.

Funciona en tiempo real: la combinacin de lo real y lo virtual se hace en tiempo real.

Registra en tres dimensiones: en general la informacin aumentada se localiza o registra en el espacio. Para conservar la ilusin de ubicacin real y virtual, sta ltima tiende a conservar su ubicacin o a moverse respecto a un punto de referencia en el mundo real.

2.2.1 Aplicaciones de la Realidad Aumentada

Realidad Aumentada en la Educacin

La Realidad Aumentada se representa como una potente herramienta que ha mostrado su versatilidad en una amplia gama de aplicaciones en diferentes reas de conocimiento. Una de ellas ha sido el campo educativo, donde se ha encontrado grandes posibilidades para el conocimiento y expansin de contenidos que se presenta de una forma atractiva y pedaggica al mismo tiempo13.

En la educacin, la Realidad Aumentada constituye una plataforma tecnolgica especialmente eficaz en todo lo relacionado con la forma en que los estudiantes perciben la realidad fsica, puesto que permite desglosarla en sus distintas dimensiones, con objeto de facilitar la captacin de sus diversas particularidades, en ocasiones imperceptibles para los sentidos. As, con la Realidad Aumentada es factible generar modelos que simplifican la complejidad multidimensional del mundo circundante, lo que, desde una

11

Barfield, W., &Caudell, T. (2001). Fundamentos de Informtica usable y Realidad Aumentada. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum. 12

FABREGAT, Ramn. Combinando la realidad aumentada con las plataformas de e-elearning adaptativas. En: Revista Venezolana de Informacin, Informacin, Conocimiento. Mayo, 2012. vol.9, no. 2, p.69-78. 13

RUIZ, David. Realidad Aumentada, Educacin y Museos. En: Revista Icono. Abril, 2011. vol. 2, no. 9, p. 212-226.

25

perspectiva acadmica, aporta completitud a cualquier experiencia de aprendizaje14.

Una caracterstica clave de la Realidad Aumentada es su capacidad para responder a las entradas del usuario. Esta interactividad le confiere un gran potencial para el aprendizaje y la evaluacin natural. La Realidad Aumentada es activa, no una tecnologa pasiva, los estudiantes la pueden utilizar para la construccin de nuevas formas de comprensin sobre la base de las interacciones con los objetos virtuales que son subyacentes a los datos a la vida real15.

Aplicacin de Realidad Aumentada en el campo de la Medicina

La aplicacin de Realidad Aumentada en la medicina, se ha utilizado para superponer en tiempo real la reconstruccin 3D de las estructuras internas del paciente; tambin ha facilitado el trabajo en campos como la ciruga, a travs de resonancias magnticas que hacen posible tomar datos del interior del paciente de manera no invasiva y realizar una reconstruccin que puede ser superpuesta sobre el cuerpo fsico en tiempo real. De esta manera, se consiguieron operaciones con un margen de error muy bajo, ms eficientes y con mejores garantas de seguridad para los pacientes16 (Ver Figura 2).

Figura 2. Visualizacin de la estructura en 3D en la cabeza de un paciente

17.

14

CARRECEDO, Javier de Pedro y MARTNEZ, Carlos Luis. Realidad Aumentada: Una Alternativa Metodolgica en la Educacin Primaria Nicaragense. En: IEEE. Mayo, 2012. Vol. 7, no. 2, p. 102-106. 15

ABDULMUSLIH, Mazen y SANTACRUZ, Liliana Patricia. Anlisis de sistemas de realidad aumentada y metodologa para el desarrollo de aplicaciones educativas. Trabajo fin de Mster Universitario en Informtica Interactiva y Multimedia. Espaa: Universidad Rey Juan Carlos. 2012. 34 p. 16

SAUER, Frank. VOGT, Sebastian. KHAMENE, Ali. Augmented Reality.1 ed. Springer Science + Business Media, 2008.81 p. 17

SAUER, Frank. VOGT, Sebastian. KHAMENE, Ali. Augmented Reality.1 ed. Springer Science + Business Media, 2008. 81 p.

26

Aplicaciones en el Diseo y Produccin La industria automotriz ayuda a los diseadores e Ingenieros por medio de la Realidad Aumentada a visualizar nuevos prototipos, al poder modificar el modelo, sin necesidad de las tradicionales estructuras de arcilla u otros materiales. Tambin se puede simular las propiedades y respuestas fsicas del auto de forma precisa y rpida. Otra forma, es utilizar la Realidad Aumentada similar a como se utiliza en la ciruga, utilizando esta para ayudar al mecnico a visualizar correctamente la parte daada de un automvil o en tareas de mantenimiento del mismo18 (Ver Figura 3).

Figura 3. Modelo 3D de un diseo de automvil

19.

Aplicaciones dedicadas al Entretenimiento

La Realidad Aumentada aplicada al mundo del entretenimiento, lleva al usuario principalmente a un campo de accin: los videojuegos. Gracias a la Realidad Aumentada el usuario salta la barrera virtual que le separa del videojuego y se sumerge en el mismo, siendo parte directa del desarrollo de su aventura20 (Ver Figura 4).

18

Roberto. SAURA, Nerea y NUEZ, Pedro M. AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con aplicacin a la enseanza. En: Comunicacin Social y Educacin. 6 ed. Espaa: Jos Soto Vzquez, 2013. p. 79- 81. 19

Roberto. SAURA, Nerea y NUEZ, Pedro M. AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con aplicacin a la enseanza. En: Comunicacin Social y Educacin. 6 ed. Espaa: Jos Soto Vzquez, 2013. p. 79- 81. 20

Roberto. SAURA, Nerea y NUEZ, Pedro M. AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con aplicacin a la enseanza. En: Comunicacin Social y Educacin. 6 ed. Espaa: Jos Soto Vzquez, 2013. p. 79- 81.

27

Figura 4. Realidad Aumentada en el Entretenimiento

21

2.2.2 Herramientas de la Realidad Aumentada

Herramientas en equipos de escritorio Existen varias herramientas que pueden ser utilizados para desarrollar aplicaciones basadas en Realidad Aumentada para equipos de escritorio. A continuacin se describen algunas herramientas:

ARToolKit22 Es una librera para la construccin de aplicaciones de Realidad Aumentada que utiliza algoritmos de visin computacional para resolver el problema del tracking. Las libreras para tracking de video de ARToolKit usan mltiples patrones fsicas para calcular la posicin y orientacin real de la cmara en tiempo real. Esto facilita el desarrollo de un amplio rango de aplicaciones de Realidad Aumentada. La Figura 6 muestra un posible marcador usado por ARToolKit.

21

CABRERA, Juan I. Aplicaciones de Realidad Aumentada para Smartphone. En: PCActual. Junio, 2011. no. 240. 22

RODRGUEZ, Juan Pablo y Snchez, Jaime Hernn. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en nios de Educacin General Bsica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computacin. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas. Departamento de Ciencias de la Computacin, 2011. 14 p.

28

Figura 5. Plantilla

23.

El tracking de ARToolKit funciona de la siguiente manera:

La cmara captura el video del mundo real y lo enva al computador.

El software en el computador revisa cada cuadro de imagen del video en busca de una figura con forma de cuadrado.

Si se encuentra el cuadrado, el software usa algoritmos matemticos para calcular la posicin de la cmara relativa al cuadrado.

Una vez que la posicin de la cmara se conoce, se dibuja un modelo grfico computacional desde la misma posicin.

El modelo es dibujado sobre el cuadro de video del mundo real y as parece estar sobre el marcador cuadrado.

El resultado final se muestra en el dispositivo de video (monitor, proyector, etc.), as, cuando el usuario mira en este, ve el modelo grfico superpuesto en el mundo real.

La librera es capaz de realizar el tracking de la posicin de la cmara relativa al marcador en tiempo real, asegurando as que los elementos virtuales siempre aparezcan sobrepuestos en el marcador.

23

RODRGUEZ, Juan Pablo y Snchez, Jaime Hernn. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en nios de Educacin General Bsica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computacin. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas. Departamento de Ciencias de la Computacin, 2011. 14 p.

29

osgART OSGART es una biblioteca que simplifica el desarrollo de aplicaciones de Realidad Aumentada, combinando la famosa biblioteca de seguimiento ARToolKit con Open SceneGraph; la biblioteca dispone de 3 funciones principales: la integracin de alto nivel de la entrada de video (objeto de vdeo), el patrn (marcador), y el registro fotomtrico (oclusin, sombra)24.

Web. Las aplicaciones web basadas en Realidad Aumentada son ideales para la comercializacin y la educacin. A continuacin, se describen algunas herramientas para el desarrollo de aplicaciones de Realidad Aumentada en el entorno web.

FLARToolkit

Este es un software de Realidad Aumentada basado en la librera ARToolKit y que soporta el lenguaje AS3, especialmente recomendable para Realidad Aumentada orientada a la Web25 (Ver Figura 5).

Figura 6. Flujo Realidad Aumentada de la librera FLARToolkit

26.

24

LOOSER, J. GRASSET, R. SEICHTER, H. LAMB, P. OSGART. rev 2006. Disponible en Internet: 25

Arredondo, S. J. (2010). Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad Aumentada para el proceso de Enseanza-Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programacin 1. Trabajo de Grado realizado para optar al ttulo de Ingeniero Informtico. Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Medelln, Colombia.

30

FLARManager

FLARManager es un marco ligero que facilita la creacin de aplicaciones de Realidad Aumentada para Flash. Es compatible con una variedad de bibliotecas (FLARToolkit) y los marcos de seguimiento 3D (Papervision3D) que proporciona un sistema ms robusto basado en eventos para la gestin de marcadores. Es compatible con la deteccin y la gestin de mltiples modelos y varios marcadores de un determinado patrn27. NyARToolkit NyARToolKit es una librera visual de Realidad Aumentada basada en ARToolKit. Esta corre sobre diversas plataformas virtuales: Java, C#, Action script 3 y tambin en flash, Silverlight, Processing y Android28.

Mvil

Los telfonos mviles de alta gama se pueden considerar como computadores de bolsillo, los cuales impulsan el desarrollo y la utilizacin de la Realidad Aumentada, un concepto que describe como mejorar el mundo real con informacin virtual. A continuacin se describen algunas herramientas para el desarrollo aplicaciones de Realidad Aumentada para mviles:

AndAR (Android ARToolkit)

AndAR es una biblioteca de software basado en Java que permite usar Realidad Aumentada en la plataforma Android. Android captura y muestra el video y el cdigo del ARToolKit implementa el reconocimiento, anlisis geomtricos y seguimiento del patrn29. SLARToolkit SLARToolkit es una biblioteca flexible de Realidad Aumentada para el telfono celular Silverlight de la empresa Windows. Tiene como objetivo hacer que las aplicaciones de Realidad Aumentada en tiempo real sean fciles y rpidas de

26

Arredondo, S. J. (2010). Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad Aumentada para el proceso de Enseanza-Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programacin 1. Trabajo de Grado realizado para optar al ttulo de Ingeniero Informtico. PolitcnicoColombiano Jaime Isaza Cadavid. Medelln, Colombia. 27

INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES. (26-27, May, 2012: Thailand). King Mongkuts University of Technology Thonburi, 2012.136 p. 28

Bong, S. ArtoolWorks.Recuperado Mayo de 2012. Disponible en Internet: 29

CRAIG, A. MCGRATH, R. GUTIERREZ, A. Actualizado en April de 2011. rev.May 2011. Technical Note: Augmented Reality Software Kits for SmartPhones. 2011. Disponible en Internet: < https://www.ideals.illinois.edu/bitstream/handle/2142/27688/AR_Smart_Phone_Note_rev3.pdf?sequence=2>

31

utilizar; se basa en NyARToolkit y ARToolkit. SLARToolkit utiliza un modelo de licencia dual y puede ser utilizado para aplicaciones de cdigo abierto o cerrado bajo ciertas condiciones30.

2.3 OBJETOS DE APRENDIZAJE Segn Rosanigo y Bramati31 un Objeto de Aprendizaje es un conjunto de recursos, autocontenibles, diseados y creados en pequeas unidades digitales, con un propsito educativo para maximizar el nmero de situaciones en las que se puede utilizar; esta definicin coincide con la de los autores Valencia y Jimnez32, que definen un Objeto de Aprendizaje como un conjunto de recursos digitales que pueden ser utilizados en diversos contextos, con un propsito educativo y constituido por al menos cuatro componentes internos, que son:

Contenidos: Es la carga de informacin que contiene una infraestructura de almacenamiento de datos.

Actividades de aprendizaje: Son todas las que el estudiante debe realizar para lograr captar el aprendizaje, para que el conocimiento si llegue a l.

Elementos de contextualizacin: Son las tcnicas en las que el estudiante debe estar rodeado a fin de que le permitan tener una comprensin de todo.

Actividades de evaluacin: Consiste en una estrategia didctica en la que se aborda la evaluacin desde el punto de vista formativo, como instrumento de aprendizaje, con esta tcnica los estudiantes detectan sus fallas y a la vez, el docente puede realizar los ajustes necesarios en la marcha del proceso educativo.

Los Objetos de Aprendizaje contemplan actividades de evaluacin para ser introducidas en una secuencia didctica de trabajo en el aula, de esta forma apuntan a favorecer el aprendizaje, tambin a la solucin de problemas de investigacin a lo largo de un eje temtico, empleando el saln de clase como rea de trabajo33. Lo fundamental de los Objetos de Aprendizaje es que la educacin sea ms flexible, asequible y personalizada adems de permitir que tanto docentes como estudiantes puedan adaptar los recursos didcticos de acuerdo a sus necesidades, a la forma en que estos puedan aprender y ensear de una mejor

30

SlarToolKit. Citado en 14 Abril de 2013. Disponible en Internet: 31

ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusin de la Creacin IntelectualSeDiCl. Disponible en Internet: . Citado en Febrero 2011. 32

VALENCIA, Claudia Tatiana y JIMNEZ, Alexa Tatiana. Definiciones. En: Objetos de Aprendizaje prctica y perspectivas educativas. 1 ed. Cali: Pontificia Universidad Javeriana de Cali, 2009. p. 27. 33

MESA, S. CONCARI, S. Actividades de evaluacin como instrumentos de Aprendizaje. 2002. p. 2.

32

manera. Este objetivo, solo se logra suministrando una estructura de informacin externa llamada comnmente metadato, lo cual se refiere a la taxonoma controlada y al vocabulario usado para describir objetos de aprendizaje. Los metadatos permite rpidas bsquedas eficaces para recuperar los objetos de aprendizaje adecuados para un propsito en particular34, los cuales estn contenidos en repositorios de informacin entendidos como sistemas evolucionados de bases de datos que permiten la captura y la utilizacin del conocimiento, al tiempo que proporcionan un sistema de almacenamiento eficaz de recursos de informacin diversa. De este modo, los repositorios aportan servicios de bsqueda y clasificacin de recursos, de acuerdo con una jerarqua y categorizacin, estableciendo rangos automticamente35. Los repositorios permiten que en las instituciones no haya fuga de contenidos ya que cuando algunos maestros dejan de pertenecer a las instituciones se llevan consigo todo el material educativo y experiencia recolectada por aos; de esta forma el material didctico se vuelve asequible, compartido y reutilizable. Los Objetos de Aprendizaje tienen un gran potencial en el mejoramiento de la calidad de la enseanza36, debido a que es material didctico que ayuda al alumno a tener mejor comprensin de los temas de estudio, al mismo tiempo que despierta su inters y curiosidad. Tambin ayuda al docente para hacer sus clases ms dinmicas, interactivas y con mayor comprensin para sus estudiantes. Adems, los Objetos de Aprendizaje pueden ser atmicos o compuestos; los primeros son aquellos conformados por materiales bsicos (texto simple, texto enriquecido, videos, imgenes o animaciones) y los segundos aquellos que adems de elementos simples, contienen otros objetos de aprendizaje (Web, UML, entre otros)37.

Hay condiciones por las que el diseo por objetos de aprendizaje se est retomando con mayor fuerza. Entre ellas, se destacan38:

El cambio paulatino del paradigma educativo de no solo ser centrado en la enseanza sino orientado al aprendizaje.

La necesidad de diversificacin y flexibilizacin de la oferta educativa con el consecuente impulso de las modalidades educativas abierta y a distancia.

El reconocimiento de la necesidad de flexibilizar el currculum en las Instituciones Educativas de nivel superior.

34

BOYLE, Tom. Desing principles for authoring dynamic, reusable learning objects. En: Australian Journal of Educational Technology. March, 2003. Vol. 1, no. 19, p. 1. 35

DEL MORAL, ME. CERNEA, DA.Objetos de Aprendizaje como facilitadores de la construccin del conocimiento. Estndares en e-Learning: atributos tcnicos para la interoperabilidad, accesibilidad y reusabilidad de los OA. Espaa. 2011. 4 p. 36

Congreso IberoAmericano Educacin y Sociedad. Relevancia. En: Ciedu 2011. 1 ed. 1. Chile: GARCA, Margarita. NEZ, Karina. Godoy, Mauricio. Garrido, Carlos, 2011. p. 319. 37

ABUD, Mara Antonieta. Modelo de Objetos de Aprendizaje con realidad aumentada. En: Revista Internacional de la Educacin en Ingeniera. 2012. Vol. 5, no. 1. p. 1-7. 38

CHAN, Mara Elena.Objetos de Aprendizaje: una herramienta para la innovacin educativa. En: Revista Apertura, Innova. Universidad de Guadalajara. 2001.

33

La presin para la internacionalizacin de los programas educativos, que obligan a mirar los criterios y estndares de calidad generados por organismos certificadores en torno a competencias de los egresados.

Las polticas para la sistematizacin de las organizaciones y la exigencia de alfabetizacin informtica de los trabajadores casi de cualquier campo.

La mayor aceptacin de la tecnologa como factor de innovacin educativa por docentes y sin duda de los estudiantes.

La presin para actualizar continuamente los contenidos educativos por el acelerado avance tecnolgico.

La constitucin de un mercado en el que el conocimiento adquiere valor de acuerdo a la amplitud de sus contextos de uso.

Los Objetos de Aprendizaje deben estar basados en normas y estndares para ser almacenados y fcilmente localizados en un repositorio, as como para permitir su utilizacin en ambientes de trabajo heterogneos garantizando el intercambio (interoperabilidad) y reutilizacin del material. Es por ello, que existen varias organizaciones dedicadas al desarrollo de estndares, especificaciones y modelos de referencia, que incluyen, entre otros, la estructuracin de los datos, su descripcin a travs de los metadatos, el empaquetamiento de los contenidos y su secuenciacin, a fin de facilitar la interoperabilidad, reusabilidad, adaptabilidad, accesibilidad y durabilidad de los Objetos de Aprendizaje39. Todas estas normas se rigen por un objetivo comn: lograr una educacin de calidad, a bajo costo y accesible. Entre las ms importantes se destacan40:

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), que ha desarrollado el estndar de metadatos LOM (Learning Object Metadata), cuyo propsito es simplificar las operaciones de bsqueda, gestin e intercambio de Objetos de Aprendizaje, el cual es ampliamente utilizado.

IMS Global Learning Consortium que propone especificaciones basadas en tecnologas abiertas para facilitar las actividades de aprendizaje sobre tecnologa Web.

ADL Initiative (Advanced Distributed Learning) propone al modelo SCORM (Sharable Learning Management System Content Object Reference Model), que es un conjunto estndares y especificaciones, que permite compartir, reutilizar, importar y exportar Objetos de Aprendizaje, es expandible e incluye a trabajos de IEEE, y de IMS para algunas de sus funciones.

39

ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusin de la Creacin IntelectualSeDiCl. Disponible en Internet: . Citado en Febrero 2011. 40

ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusin de la Creacin IntelectualSeDiCl. Disponible en Internet: . Citado en Febrero 2011.

34

3. REVISIN DE LITERATURA En esta seccin se presentan diferentes trabajos, proyectos y artculos de investigacin, que presentan la aplicacin de tcnicas de Realidad Aumentada y Objetos de Aprendizaje. 3.1 REALIDAD AUMENTADA EN LA EDUCACIN.

Peula et al41 proponen una herramienta que simula el teclado de un piano y su sonido mediante un PC conectado a unos altavoces y una cmara web que permite la deteccin de las teclas pulsadas (Ver Figura 7). La ventaja de esta herramienta es que permite a los usuarios entender el funcionamiento del piano, sin embargo, en ocasiones no se captura la tecla pulsada y eso dificulta su funcionamiento.

Figura7. Montaje ideal del piano virtual

42.

Martinez y Ricart43 plantean una propuesta de e-learning a travs de la tecnologa de Realidad Aumentada. En esta, se desarrollaron dos aplicaciones: la primera de ellas, fue construida principalmente para jvenes y nios, donde se establece un entorno de teatro para las actuaciones de un cuento en vivo; en esta modalidad llamada AR-teatro (Ver Figura 8), los nios son los actores y la RA se utiliza para los disfraces. La segunda aplicacin, fue pensada como una herramienta complementaria para el aprendizaje de la historia, donde el docente puede manipular herramientas antiguas virtuales en 3D y mostrarlos a los estudiantes, con la ventaja adicional de que los objetos virtuales se muestran con una escala real y afines al ser humano. Las ventajas de este proyecto son la interaccin entre la aplicacin y el alumno, as como su fcil adaptacin, adems de los modelos visuales elaborados en 3D. Una desventaja es la dificultad al tratar de realizar modelos 3D con proporciones humanas.

41

PEULA, JM. ZUMAQUERO, JA. URDIALES, C. BARBANCHO, AM y SANDOBAL, F. Realidad Aumentada aplicada a herramientas didcticas musicales. Universidad de Malaga. Espaa. 2007. 1 p. 42

PEULA, JM. ZUMAQUERO, JA. URDIALES, C. BARBANCHO, AM y SANDOBAL, F. Realidad Aumentada aplicada a herramientas didcticas musicales. Universidad de Malaga. Espaa. 2007. 1 p. 43

MARTNEZ, Giner F. y RICART, Portals C. Augmented teaching, International Technology, Education and Developement Conference .En: INTED'07 , Valencia (Espaa), 2007.p. 344 - 345.

35

Figura 8. Interaccin en tiempo real de la aplicacin de Realidad Aumentada

44.

Peula et al45, desarrollaron un proyecto en el cual se cre una aplicacin de Realidad Aumentada para la educacin y difusin del patrimonio cultural. El objetivo de este proyecto fue crear dicha aplicacin de forma simple y amena para el usuario, animndolo a buscar informacin e investigar de forma activa, contrariando la tpica interaccin pasiva tan comn en los museos y exposiciones culturales (Ver Figura 9). Las ventajas de este proyecto son: la interaccin simple entre las piezas de arte, la aplicacin de Realidad Aumentada y el usuario, el bajo costo de implementacin, el proceso fcil de implementacin en otras reas de estudio, la buena aceptacin de la metodologa por parte de los usuarios, la utilizacin de hardware de bajo costo (Webcams), el grado medio de interaccin entre la aplicacin y el usuario y que el sistema de Realidad Aumentada fue basado en patrones. La principal desventaja de este proyecto, es que el software que se utiliz para programar la aplicacin de Realidad Aumentada es sensible a los cambios de luz por tanto la iluminacin tena que ser muy precisa y adems la instalacin de la aplicacin es compleja.

Figura 9. Esquema de montaje del sistema con captura de la cmara web

46.

44

MARTNEZ, Giner F. y RICART, Portals C. Augmented teaching, International Technology, Education and Developement Conference .En: INTED'07 , Valencia (Espaa), 2007.p. 344 - 345. 45

J. M. Peula, F. Torres, C. Urdiales, F. Sandoval (2008), Aplicacin de realidad aumentada para la educacin y difusin del patrimonio, Unin Cientfica Internacional de Radio, XXIII Simposium Nacional URSI2008, Madrid. 46

J. M. Peula, F. Torres, C. Urdiales, F. Sandoval (2008), Aplicacin de realidad aumentada para la educacin y difusin del patrimonio, Unin Cientfica Internacional de Radio, XXIII Simposium Nacional URSI2008, Madrid.

36

Suazo47 desarroll un proyecto de Realidad Aumentada sobre web y video en tiempo real llamado la plataforma de trabajo colaborativo para asistir al diseo arquitectnico. Se plantea que la Realidad Aumentada ofrece un entorno para presentar los contenidos espaciales muy familiar y apartado de los sistemas convencionales de presentacin, como son planos y dibujos abstractos lo que se refuerza por la superposicin de figuras en 3D. La aplicacin cre un ambiente de colaboracin que permitiera compartir informacin sobre diseo arquitectnico de un lugar exterior y por medio de sta, transmitir sobre Internet, video con informacin aumentada (Ver Figura 10). Con este proyecto se puede obtener informacin aumentada acerca del lugar filmado gracias a la aplicacin de Realidad Aumentada, se puede compartir con cualquier persona que tenga acceso al video, pero la persona encargada de la cmara no poda ver el video en Realidad Aumentada.

Figura 10. Contraste entre el ambiente real A y el modelo 3D diseado B

48.

Matcha y Awang49 proponen el software AReX, el cual facilita el aprendizaje colaborativo entre los estudiantes a travs de un laboratorio experimental, usando el concepto de dispersin de la luz como un caso de estudio. AReX usa la cmara web para capturar el entorno real y los marcadores de Realidad Aumentada capturados, sern enviados a la computadora para procesarlo, luego calcula la posicin y posteriormente, muestra la coexistencia de objetos virtuales y el entorno real, a travs de una pantalla de monitor (Ver Figura 11). La aplicacin facilita la utilizacin de los patrones, debido a que pueden practicar hbitos naturales como recoger, colocar y rotar los patrones; sin embargo, los estudiantes tienen problemas con la organizacin de stos de acuerdo con las instrucciones dadas.

47

Suazo N., Antonio. Realidad aumentada sobre web y video en tiempo real: Plataforma de trabajo colaborativo para asistir al diseo arquitectnico, Proceedings of the 12th IberoamericanCongress of Digital Graphics, La Habana, Cuba. 2008 48

Suazo N., Antonio. Realidad aumentada sobre web y video en tiempo real: Plataforma de trabajo colaborativo para asistir al diseo arquitectnico, Proceedings of the 12th IberoamericanCongress of Digital Graphics, La Habana, Cuba. 2008 49

MATCHA, Wannisa. AWANG, Dayang R. Development and preliminary Investigation of Augmented Reality Experiment Simulation (AReX) Interface. En: IEEE. Noviembre, 2011.p. 3.

37

Figura 11. Experimento de dispersin de la luz en AReX

50.

3.1.1Realidad Aumentada en la Educacin Primaria Basogain51 habla de una aplicacin conocida de la Realidad Aumentada en la educacin que es el proyecto Magic Book del grupo activo HIT de Nueva Zelanda. El alumno lee un libro real a travs de un visualizador de mano y ve sobre las pginas reales contenidos virtuales. De esta manera, cuando el alumno ve una escena de Realidad Aumentada que le gusta puede introducirse dentro de la escena y experimentarla en un entorno virtual inmersivo; un problema que se encuentra en esta aplicacin es que no todos los estudiantes podan ver est debido a que tenan que esperar por un visualizador de mano. En la Figura 12, se muestra el Magic Book y sus aplicaciones en la enseanza de materias como los volcanes y el sistema solar.

Figura 12. El Magic Book y sus aplicaciones en materia de Ciencias Sociales

52.

Rodrguez53 propone un videojuego educativo llamado ARSolarSystem el cual busca ensear de forma entretenida e interactiva a estudiantes de 8 y 9 aos de edad que cursan tercer ao de educacin general bsica sobre las distintas partes del Sistema Solar, permitindoles interactuar con los distintos elementos de una

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MATCHA, Wannisa. AWANG, Dayang R. Development and preliminary Investigation of Augmented Reality Experiment Simulation (AReX) Interface.En: IEEE. Noviembre, 2011. p. 3. 51

BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educacin: una tecnologa emergente. Escuela Superior de Ingeniera de Bilbao. Espaa. 2007. 2-3 p. 52

BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educacin: una tecnologa emergente. Escuela Superior de Ingeniera de Bilbao. Espaa. 2007. 2-3 p. 53

RODRGUEZ, Juan Pablo y Snchez, Jaime Hernn. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en nios de Educacin General Bsica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computacin. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas. Departamento de Ciencias de la Computacin, 2011. 23-24 p.

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forma natural y divertida mediante elementos tangibles y utilizando la tecnologa de Realidad Aumentada. ARSolarSystem es una aplicacin standalone diseada para ser ejecutada en PC y que utiliza un monitor para desplegar la informacin al jugador. Para jugarlo, se hace necesario el uso de una cmara web y de un computador, que puede ser tanto de escritorio como un notebook o netbook. La Figura 13 muestra algunas de las fichas usadas.

Figura 13. Dos estudiantes trabajando con el primer prototipo de ARSolarSystem

54.

En este videojuego, el uso de fichas con marcadores es lo suficientemente intuitivo o fcil de aprender por parte de los usuarios. El principal problema es que los usuarios deben tener mucho cuidado al mover las fichas, para evitar que los modelos 3D desaparezcan de la pantalla. La aplicacin fue diseada para ser jugada individual, en parejas o por varios jugadores, lo que puede producir que alguno de los estudiantes tenga un papel poco activo en el juego. Ruiz55 habla sobre el proyecto APRENDA el cual utiliza la tecnologa de Realidad Aumentada para elaborar juegos educativos para el aula mediante la frmula educacin + entretenimiento. La aplicacin se implementa para Iphone en la que a travs de unos marcadores, es posible observar por la pantalla diferentes modelos virtuales 3D que se corresponden con la flora, fauna y monumentos de Asia, frica y Amrica Central y del Sur. La aplicacin ha sido probada con estudiantes de tercero y cuarto de Primaria, para los que se han desarrollado diferentes juegos educativos que utilizan la tecnologa de Realidad Aumentada para favorecer la interaccin entre el nio y los modelos virtuales, algunas veces, ellos no disponen de Iphone por lo que se les dificulta acceder al aplicativo. (Ver Figura 14).

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RODRGUEZ, Juan Pablo y Snchez, Jaime Hernn. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en nios de Educacin General Bsica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computacin. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas. Departamento de Ciencias de la Computacin, 2011. 23-24 p. 55

RUIZ, David. Realidad Aumentada, Educacin y Museos. En: Revista Icono. Abril, 2011. vol. 2, no. 9, p. 212-226.

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Figura 14. Proyecto APRENDA aplicacin para Iphone

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La Escuela Superior Politcnica de Litoral57 crea la aplicacin ARBook que consiste en un libro fsico la cual utiliza la tecnologa de Realidad Aumentada y sirve como complemento para el proceso de Enseanza Aprendizaje de las reas de Matemtica, Ciencias Naturales y Sociales. Tambin, permite acercar al docente al uso de la tecnologa como apoyo en su quehacer educativo. En este, las animaciones describen aspectos complejos de manera visual y el texto fsico contiene una pequea explicacin de la temtica que se presenta en la animacin (Ver Figura 15). El objetivo al utilizar ARBook es que estos temas complejos y en ocasiones difciles de comprender se vuelvan sencillos y hagan fcil el aprendizaje del estudiante, al poder manipular, rotar y observar desde diferentes ngulos los patrones y repetir esta tcnica tantas veces como sea necesario hasta comprenderlos contenidos de forma efectiva; sin embargo, algunos de los estudiantes presentaron problemas al no enfocar la imagen correctamente en la cmara.

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RUIZ, David. Realidad Aumentada, Educacin y Museos. En: Revista Icono. Abril, 2011. vol. 2, no. 9, p. 212-226. 57

Escuela Superior Politcnica de Litoral. Incorporacin de realidad aumentada -ARBook- en la ejecucin de proyectos educativos. Actualizado en 2012. Disponible en Internet:

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Figura 15. Interaccin con el ARBook

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Lpez59 propone la aplicacin de eParque mediante la cual los estudiantes puede desarrollar una actividad educativa de forma colaborativa que les permitir aprovechar mejor su visita, se instala en dispositivos mviles avanzados (tablets, smartphones, porttiles) de cada estudiante. El objetivo de eParque es que los estudiantes consigan realizar una serie de tareas de manera colaborativa tanto en grupos pequeos, como en grupos grandes. Primero, se ve un video explicativo del entorno, apoyado por recursos de Realidad Aumentada y luego se explica en qu consiste la nueva tarea. Sin embargo, algunos de los estudiantes no alcanzan a interactuar con el sistema, debido a que no disponen de tablets, smartphones y porttiles. 3.1.2Realidad Aumentada en la Educacin Secundaria Construct3D60es una aplicacin de Realidad Aumentada especficamente diseada para la educacin y combina la geometra, la pedagoga y la psicologa con la Realidad Aumentada. En este trabajo se implementaron tres modos diferentes: modo independiente, en el que cada estudiante slo puede ver los objetos construidos por l mismo; modo colaborativo, en el que todos los estudiantes pueden visualizar los trabajos de los dems; y modo docente, en el que el docente puede seleccionar la visibilidad mediante un panel de interaccin personal(Ver Figura 16).

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Escuela Superior Politcnica de Litoral. Incorporacin de realidad aumentada -ARBook- en la ejecucin de proyectos educativos. Actualizado en 2012. Disponible en Internet: 59

LOPEZ, JA. GONZALES, JA. Escenario de uso y retos de tecnologas mviles y aprendizaje ubicuo en educacin secundaria. Espaa, Valladolid. Marzo, 20012.2-3 p. 60

KAFMANN, Hannes. Collaborative Augmented Reality in Education. En: Institute of Software Technology and Interactive Systems. 2004. Vol. 9, no. 11, p. 188.

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Figura 16. Usuarios interactuando con Construc3D

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Es un sistema que trata de maximizar la transferencia de conocimientos y que permite varios escenarios de interaccin entre estudiantes y docentes, implementando mtodos flexibles para el contexto y visualizaciones individualizadas de algunas partes. Al utilizar tres modos algunos estudiantes se confunden y solo trabajan en el modo independiente. Chan y Tan62 proponen el proyecto MOOAR (Multi-Object Oriented Augmented Reality) que es un sistema de aplicacin mvil basado en cliente servidor.El sistema captura la imagen y posteriormente da la informacin de esta con Realidad Aumentada. Adems, el sistema MOOAR es capaz de instruir a los estudiantes para completar las actividades y tareas proporcionando la adaptacin del aprendizaje mvil; uno de los problemas con la herramienta es que se les ha dificultado superponer la imagen en los celulares ya que la resolucin de la cmara hay veces se ve afectada Prez y lvarez63 proponen el videojuego VERA tiene como objetivo detectar dentro del grupo de estudiantes el cmo, con quin y qu habilidades cognitivas poseen los sujetos que interaccionan entre s mediante la utilizacin del videojuego de Realidad Aumentada, al tiempo que se recompensan las acciones de interaccin positivas entre los jugadores y son penalizadas las acciones de interaccin negativas, es decir, aquellas que pasan por la utilizacin de la violencia para conseguir puntos. Para la implementacin del juego se distribuye la aplicacin a los telfonos de los estudiantes (o se proporcionan varios terminales) y se permite que utilicen los terminales durante todo un da (o varios). Siempre en el colegio, pero en distintos lugares (clase, patio, etc.). Se indica a los participantes que su objetivo es conseguir la mayor cantidad de puntos posibles (Ver Figura 17).Con Vera se gana destreza en el juego aumentando el desarrollo de estrategias de actuacin, aumenta la motivacin y facilita la interaccin con los

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KAFMANN, Hannes. Collaborative Augmented Reality in Education. En: Institute of Software Technology and Interactive Systems. 2004. Vol. 9, no. 11, p. 188. 62

IEEE International Conference on Computational Science and Engineering. (2010: Canada). Augmented Reality System Design and Scenario Study for Location-based Adaptive Mobile Learning.Canada: Athabasca University. 2010. p. 20. 63

PEREZ, Mara del C. ALVAREZ, Jos A. Violencia Escolar y Rendimiento Acadmico (VERA): aplicacin de Realidad Aumentada. En: European Journal of Investigation in Health, Education and Psychology. Noviembre, 2011. Vol. 1, no. 2. p. 71-84.

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dems. Pero como el aplicativo tambin es instalado en dispositivos mviles genera dispersin en la atencin de los estudiantes.

Figura 17. Funcionamiento del video juego VERA

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3.1.3 Realidad Aumentada en la Educacin Superior Esteban et al65 proponen el proyecto de investigacin Realidad Aumentada en la Enseanza de la Matemtica diseando un software especializado, que le permite al docente y a un alumno interactuar y visualizar superficies en 3D generadas por el computador, a travs de una cmara de video y de unas gafas de Realidad Aumentada sobre una superficie real, permitiendo la comparacin del objeto virtual con objetos de la realidad(Ver Figura 18). En este proyecto, se tiene como base pedaggica la Enseanza para la Comprensin, la cual es una pedagoga flexible, que los docentes de matemticas pueden aplicar en la preparacin de sus cursos y obtener, ellos mismos y sus estudiantes, grandes beneficios, ayudndoles, a unos y a otros a tener nuevas y ms profundas comprensiones del estudio de conceptos particulares o de todo un curso. Al principio la aplicacin solo se puede desarrollar con la tutora de los docentes dado que los estudiantes por si solos se les dificultan entender los conceptos.

Figura 18. Interaccin de alumno y el docente con el software de Realidad Aumentada

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PEREZ, Mara del C. ALVAREZ, Jos A. Violencia Escolar y Rendimiento Acadmico (VERA): aplicacin de Realidad Aumentada. En: European Journal of Investigation in Health, Education and Psychology. Noviembre, 2011. Vol. 1, no. 2. p. 71-84. 65

ESTEBAN, P. RESTREPO, J. TREFFTZ, H. JARAMILLO, JE y ALVAREZ, N. La Realidad Aumentada: un espacio para la comprensin de conceptos en clculo de varias variables. Universidad Eafit. Medelln. 2006. 5 p. 66

ESTEBAN, P. RESTREPO, J. TREFFTZ, H. JARAMILLO, JE y ALVAREZ, N. La Realidad Aumentada: un espacio para la comprensin de conceptos en clculo de varias variables. Universidad Eafit. Medelln. 2006. 5 p.

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Arredondo y Mateus67 propusieron un modelo de ambiente virtual que integr el uso de la realidad aumentada para el proceso de enseanza-aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programacin 1. La aplicacin permiti fomentar un autoaprendizaje en el estudiante y generarle un inters investigativo por los temas del curso. La aplicacin se propuso como un complemento de las clases tericas y que apoyaran los conceptos, teoras y estrategias de estas. La implementacin de este modelo de ambiente virtual pretendi crear un contacto ms sensitivo con la asignatura promoviendo la adquisicin de un saber ms impactante y por ende, duradero entre los estudiantes y docentes que entren a hacer parte del proceso de enseanza-aprendizaje (Ver Figura 19). En este modelo, se demostr que aplicando modelos de Realidad Aumentada aplicados a la educacin puede generar un inters y una retentiva lo suficientemente fuerte para que los estudiantes mantengan su conocimiento durante largo tiempo, adems la Realidad Aumentada puede generar que el conocimiento sea algo ms sensitivo, significativo y menos memorstico. Aunque los modelos de autoaprendizaje son de gran ayuda para los docentes y los estudiantes, muchas veces no despiertan el inters necesario en estos ltimos a pesar de que el modelo sea lo suficientemente atractivo.

Figura 19. Modelo de Realidad Aumentada para el proceso de enseanza-aprendizaje de la asignatura Fundamentos de

Programacin 168

.

Arrieta et al69 proponen un aplicativo con la tecnologa de Realidad Aumentada que permite a los usuarios a travs de la web y mediante mobile tagging acceder a

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ARREDONDO, Samir. y MATEUS, Sandra. Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad Aumentada para el proceso de EnseanzaAprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programacin 1. Trabajo de Grado Ingeniero Informtico. Medelln.: Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 2010. 68

ARREDONDO, Samir. y MATEUS, Sandra. Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad

Aumentada para el proceso de EnseanzaAprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programacin 1. Trabajo de Grado Ingeniero Informtico. Medelln.: Politcnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 2010.

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la informacin del Herbario HUC de la Universidad de Crdoba de Colombia. El proyecto se implement con el fin de que los usuarios dispongan de las colecciones del herbario y su informacin, para facilitar los procesos de formacin y lograr mayor visibilidad del mismo; se encontr una dificultad de que todos los estudiantes no disponen de dispositivos mviles para el acceso al aplicativo (Ver Figura 20).

Figura 20. Sistema Web HUC

70.

3.2 OBJETOS DE APRENDIZAJE Arrieta et al71 proponen el proyecto AMBAR que consiste en que los ambientes a generar estarn basados en estrategias de aprendizaje constructivistas como el Aprendizaje Generativo y la Teora de la Flexibilidad Cognitiva, as como la incorporacin y almacenamiento de los Objetos de Aprendizaje (repositorio de Objetos de Aprendizaje) usando un sistema manejador de base de datos orientado a objetos, el cual representa y almacena de manera nativa los Objetos de Aprendizaje. Adicionalmente su arquitectura est basada en el estndar Java 2 Enterprise Edition (J2EE), el cual es un estndar abierto que define una arquitectura de capas mltiples para implementar aplicaciones Web, pero esta aplicacin se les dificultaba entender a los estudiantes debido a que era enfocado a los docentes (Ver Figura 21).

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ARRIETA, Keyla Rosa. GMEZ, Jorge Eliecer. DANIEL SALAS, Jos RE. Augmented Reality Based In Mobile Tagging: Technique For Presenting Contents Associated With The Herbarium. En: Gerencia, Tecnologa, Informtica (GTI). Diciembre. 2013. Vol 11, no 31, 25-34 70

ARRIETA, Keyla Rosa. GMEZ, Jorge Eliecer. DANIEL SALAS, Jos RE. Augmented Reality Based In Mobile Tagging: Technique For Presenting Contents Associated With The Herbarium. En: Gerencia, Tecnologa, Informtica (GTI). Diciembre. 2013. Vol 11, no 31, 25-34 71

LOPEZ, MG. MIGUEL, V. y MONTAO, N. Sistema Generador de Ambientes de Enseanza Aprendizaje Constructivas basados en Objetos de Aprendizaje (AMBAR). Universidad Central de Venezuela. Venezuela. 2005. 1 p.

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Figura 21. Esquema de Trabajo AMBAR

72.

Surez y Corero73 proponen el proyecto Paquetes Didcticos para los cursos de Matemticas (PDM) que pueden transformarse en repositorios de Objetos de Aprendizaje de acceso libre para cualquier estudiante interesado. En su descripcin se pone nfasis en la reutilizacin de las actividades de aprendizaje y en la concepcin de un diseo didctico robusto y flexible que permita recorrer diversas trayectorias de aprendizaje, mediante redes de actividades que contribuyan a lograr objetivos educativos complejos. Lo anterior, tiene como propsito dotar al docente y al estudiante de materiales de calidad, elaborados usando el conocimiento generado por las investigaciones y aplicado de manera sistemtica, que les permitan trabajar conjuntamente para lograr los objetivos institucionales del rea de matemticas. La complejidad del diseo y de la instrumentacin de las actividades causa dificultad en la compresin de Matemticas de algunos estudiantes. Syan y Shiou74 proponen un enfoque constructivista basado en la teora de los objetos de aprendizaje y el mundo virtual con el fin de adaptar el aprendizaje en red; este permite a los alumnos aprender los temas a estudiar de una forma fcil, sencilla e interactiva y pueden ser identificados cada vez que entren y utilicen el aplicativo con un perfil de estudiante; sus procesos de aprendizaje pueden ser monitoreados por sus profesores de una manera personalizada, pero este mtodo de enseanza no garantiza que el alumno entender al 100% los temas all expuestos. Bucarey y lvarez75 proponen el desarrollo de un Objeto de Aprendizaje sobre la web, para la enseanza de la anatoma humana. Con esta aplicacin se puede

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LOPEZ, MG. MIGUEL, V. y MONTAO, N. Sistema Generador de Ambientes de Enseanza Aprendizaje Constructivas basados en Objetos de Aprendizaje (AMBAR). Universidad Central de Venezuela. Venezuela. 2005. 1 p. 73

SUREZ, Liliana. CORERO, Francisco. DAOWZ, Patricio. ORTEGA, Pedro. RAMREZ, Alfonso. TORRES, Jos. De los paquetes didcticos hacia un repositorio de Objetos de Aprendizaje: un reto educativo en Matemticas. Uso de las grficas, un ejemplo. En: AIESAD, 2005. Vol. 8, no. 1 y 2. p.3071-334. 74

Syan,C,Shiou.m. Adaptive Networked Learning Environments Using Learning Objects, Learner Profiles and Inhabited Virtual Learning Worlds.National University.Taiwan.2005 75

BUCAREY, Sandra. LVAREZ, Luis. Metodologa de Construccin de Objetos de Aprendizaje para la Enseanza de Anatoma Humana en Cursos Integrados. En::International Journal of Morphology. Septiembre 2006.vol.24, no.3, p.1.

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reutilizar la informacin para cualquier contexto de aprendizaje y puede ser utilizado por cualquier estudiante sin conocimientos previos del hgado, lo cual lo hace atractivo. Hay algunos contenidos que requieren de gran relevancia y cuyo aprendizaje debe ser comprendido y retenido en forma eficiente por lo que el aplicativo permite alcanzar dichas necesidades, pero no se asegura que el alumno comprender los temas explicados con este recurso (Ver Figura 22).

Figura 22. Aplicativo sobre metodologa de Construccin de Objetos de Aprendizaje para la Enseanza de Anatoma

Humana en Cursos Integrados76

.

Nugent et al77 proponen iLOG (Intelligent Learning Object Guide) cuyo objetivo es generar etiquetas de metadatos de los datos recogidos, mientras que los estudiantes interactan con los Objetos de Aprendizaje, estas etiquetas de metadatos se pueden utilizar para ayudar a los maestros a identificar los Objetos de Aprendizaje que responden a los antecedentes educativos y experiencia de sus estudiantes. El proyecto consiste en el desarrollo de un sistema inteligente basado en agentes para el seguimiento de la interaccin del estudiante con los Objetos de Aprendizaje, junto con una amplia agenda de investigacin. Yen et al78proponen una herramienta de Objetos de Aprendizaje llamada MINE para almacenar y compartir 20.738 archivos creados en los ltimos cinco aos. Como contribucin, se propone el concepto de rbol de Reutilizacin para representar las relaciones entre los Objetos de Aprendizaje, ayudando a recopilar varios datos mientras que los usuarios los estn utilizando. Como contribucin prctica, se ofrece una herramienta llamada Search Guider para ayudar a los usuarios a encontrar informacin relevante en objetos basados en las necesidades individuales de aprendizaje.

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BUCAREY, Sandra. LVAREZ, Luis. Metodologa de Construccin de Objetos de Aprendizaje para la Enseanza de Anatoma Humana en Cursos Integrados. En::International Journal of Morphology. Septiembre 2006.vol.24, no.3, p.1. 77

NUGENT, Gwen. KUPZYK, Kevin. RILEY, SA. MILLER, LD. HOSTETLER, Jesse. SOH, Leen-Kiat. SAMAL, Ashok. Empirical Usage Metadata in Learning Objects. En: IEEE. October. 2009. 78

YEN, Neil Y. SHIH, Timothy K. CHAO, Louis R. JIN, Quin.Ranking Metrics and Search Guidance for Learning Object Repository.En: IEEE. July- September. 2010. Vol 3, no 3, 250

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3.3 OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA

Abud79 propone un modelo que incorpora marcadores y contenidos aumentados al ambiente de visualizacin del objeto de aprendizaje, con el objetivo de incrementar el grado de interoperabilidad, reusabilidad y durabilidad. Los contenidos simples, los elementos de actividades de aprendizaje y los de evaluacin pueden contener informacin aumentada, la cual incluye el marcador y el contenido aumentado que generalmente es una imagen en tres dimensiones. Los estudiantes afianzaran su conocimiento acerca del cuerpo humano pero no se asegura la comprensin total del contenido. En la Figura 23 se muestra el modelo.

Figura 23. Modelo de la aplicacin

80.

3.4 LIMITACIONES Las limitaciones encontradas en los proyectos que plantean la creacin de Realidad Aumentada y Objetos de Aprendizaje en el campo de la Educacin son:

Algunos aplicativos se implementan en dispositivos mviles y gran cantidad de los usuarios no tienen acceso a este recursos.

Por lo general, los aplicativos de Realidad Aumentada son muy robustos, lo cual hace que las imgenes en muchas ocasiones se vean lentas.

La mayora de aplicaciones de Realidad Aumentada solo se pueden visualizar a travs de lentes o cascos virtuales. Por lo anterior muchas

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ABUD, Mara Antonieta. Modelos de Objetos de Aprendizaje con Realidad Aumentada. En: Revista Internacional de la Educacin en Ingeniera. AcademiaJournals.com, 2012. Vol. 5, no. 1 y 2. p.1-7. 80

ABUD, Mara Antonieta. Modelos de Objetos de Aprendizaje con Realidad Aumentada. En: Revista Internacional de la Educacin en Ingeniera. AcademiaJournals.com, 2012. Vol. 5, no. 1 y 2. p.1-7.

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personas se abstienen de utilizar Realidad Aumentada ya que estos recursos son costosos.

Algunos estudiantes presentan problemas al no enfocar la imagen de los patrones (plantilla) en Realidad Aumentada correctamente en la cmara.

Al trabajar con Realidad Aumentada no se asegura la comprensin total de los temas propuestos.

De las limitaciones enunciadas anteriormente, este trabajo se centrar en implementar la aplicacin en dispositivos mviles, sin tener necesidad de utilizar lentes o cascos para ver la Realidad Aumentada y corregir el enfoque de la imagen en patrones (plantillas), toda vez que se quiere mostrar que la Realidad Aumentada es una tecnologa a la que se puede acceder de forma viable y con costos reducidos.

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4. CARACTERIZACIN DE LOSTPICOS ESPECFICOS DE DETERMINADAS ASIGNATURAS DEL PROGRAMA DE INGENIERA INFORMTICA POR

MEDIO DE UN ANLISIS DEL DESEMPEO ESTUDIANTIL, QUE PERMITA LA IDENTIFICACIN DE REAS PROBLEMTICAS.

La metodologa de que se sigui para el desarrollo de este objetivo es la si