Sistema Solar Almacenado y Aumentado. 

1. OBJETIVOS

Los objetivos principales de la presente comunicación son dar a conocer y desarrollar de una manera sencilla y accesible a cualquier maestro o profesor, perteneciente a cualquier nivel educativo, la usabilidad de una herramienta con tecnología de Realidad Aumentada, para el apoyo de su enseñanza y el aprendizaje significativo de sus alumnos. De esta forma, a través del manejo de herramientas sencillas y gratuitas como pueden ser, BuildAR, Aurasma, Augment, Aumentaty Author, entre otras, tanto alumnos como profesores puedan trabajar de una manera colaborativa. Esto hará posible que los aprendizajes significativos de conceptos complejos como por ejemplo, el desarrollo de habilidades espaciales, se puedan producir no sólo en el aula, si no que el alumno pueda llevar consigo ese material trabajado, desarrollarlo y mejorarlo. Así, esta tecnología potencia el trabajo colaborativo, la autonomía del alumno y el trabajo autoguiado principalmente a través del desarrollo de la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico, el tratamiento de la información y competencia digital, la competencia de aprender a aprender, y la autonomía e iniciativa personal. 

Aunque la Realidad Aumentada es una tecnología surgida en torno al año 1997, su aplicación a la educación es relativamente reciente, desarrollándose sus principales aplicaciones en el ámbito del marketing y la publicidad. Actualmente existen varios estudios y experiencias que ya introducen el uso de esta tecnología en las aulas a través del uso de smartphones y tablets, desplegando únicamente modelos tridimensionales estáticos. En la presente comunicación se presenta una propuesta innovadora que amén de la posibilidad de desplegar modelos tridimensionales estáticos que permiten su manipulación y desarrollo, muestra animaciones interactivas. Además de esto, se presenta una aplicación puntera a nivel nacional, que permite la interacción entre marcadores de Realidad Aumentada y que se encuentra desarrollada en la presente comunicación y que lleva por nombre “Laboratorio Aumentado de Física.” 

2. CONTENIDOS

Durante las primeras experiencias relativas a la introducción de la Realidad Aumentada en el aula, estas se llevaron a cabo durante el curso 2011/2012 con alumnos del Tercer Curso de Educación Secundaria Obligatoria, más concretamente en la asignatura de Física y Química, mostrando modelos moleculares tridimensionales, que ellos mismos manipularon y estudiaron.

Seguidamente se introdujo dicha tecnología, en la asignatura de Tecnologías del Primer Curso de ESO, y Segundo Curso de los Programas de Cualificación Profesional Inicial (PCPI), durante el mismo año. En estos niveles se trabajaron concepciones espaciales a través de la manipulación de objetos tridimensionales, a través de Realidad Aumentada, y se comenzaron a ejecutar algunas construcciones, por parte de los alumnos, de esos modelos tridimensionales principalmente a través de dos aplicaciones gratuitas y de fácil manejo, Google SketchUp y AR-media.

Actualmente nos encontramos programando nuevas experiencias para ser susceptibles de ser desarrolladas en el aula, principalmente a través de dos herramientas, Aumentaty Author y espiRA. La primera de ellas permite la creación, manipulación y modificación de modelos tridimensionales sencillos, y que actualmente, en su última versión, introduce la posibilidad de realizar animaciones sencillas, como por ejemplo, giros especulares y rotaciones de los modelos desplegados. Dicha aplicación se encuentra disponible tanto para sistemas operativos Windows como iOS.

Modelos tridimensionales. Aumentaty Author. 

La segunda aplicación mencionada, junto con otras del mismo tipo como pueden ser Layar, Wikitude, Aurasma o Junaio, desarrollan la Realidad Aumentada con tecnologías no basadas en marcadores como las anteriores, sino en tecnologías Markerless y de geolocalización, por lo que su uso está más pensado para ser desarrollado en dispositivos móviles, ya sean smartphones o tablets. Lo cual permite el perfecto complemento para realizar actividades en el aula y fuera de ella, a través de itinerarios autoguiados, búsquedas del tesoro, rutas, etc.

Durante el mismo año, se realizó una propuesta didáctica de introducción de dichos elementos tecnológicos en el Real Museo de Ciencias Naturales de Madrid, a través de Realidad Aumentada basada en geolocalización y posicionamiento del visitante así como de Códigos QR. Si bien dicha propuesta se encuentra fuera del objetivo de la presente comunicación, es susceptible de ser mencionada, dado que el aprendizaje no formal realizado, por ejemplo, en Museos, centros de interpretación y espacios naturales se presenta como un perfecto complemento a los aprendizajes desarrollados en el ámbito formal del aula.

En la actualidad, dentro del Doctorado en Educación que me encuentro realizando en la Universidad Autónoma de Madrid, el grupo de investigación al que pertenezco, denominado Grupo Emergente de Investigación en Didáctica de las Ciencias Experimentales y las Matemáticas (GIDCEMA), estamos desarrollando una aplicación que permite la interacción entre marcas de Realidad Aumentada para su posterior aplicación en Educación. Más concretamente, nuestro objetivo trata de que la enseñanza de los principales procesos físicos, permitan que el alumnado no solo pueda aprender y vivenciar esos conceptos en el laboratorio de su colegio o instituto, si es que disponen de él, si no que se trate de un aprendizaje continuo, es decir que el alumno pueda continuar su aprendizaje en cualquier lugar y en cualquier momento. A nivel nacional e internacional, este tipo de aplicaciones interactivas se están aplicando en otros ámbitos como la publicidad y el marketing, lo cual permite que esta comunicación sea totalmente novedosa a nivel educativo. Esta propuesta innovadora es la que se ha denominado anteriormente “Laboratorio Aumentado de Física”.

3. METODOLOGÍA

Dada la simplicidad buscada en el proceso de construcción de Realidad Aumentada para su introducción en el aula, dentro de todo el abanico de posibilidades existente (BuildAR, D'fusion Studio, Atomic, Aumentaty Author, entre otros), se ha recurrido a dos programas informáticos gratuitos, que unidos al uso de un ordenador personal y a una webcam, incorporada en la mayoría de los dispositivos actuales, permita a cualquier docente su introducción en el aula. Los programas utilizados son Google SketchUp, que actualmente se encuentra en su versión 8 y AR-media Plugin for Google SketchUp. 

A través de un proceso sencillo, realizado con las herramientas gratuitas descritas anteriormente y de sencillo manejo, podemos obtener y presentar un gran número de experiencias de Realidad Aumentada, susceptibles de ser utilizadas tanto en ámbitos educativos formales, como no formales. El único problema que presenta, es que únicamente es posible presentar un modelo tridimensional o bien un video,  por cada escena de Realidad Aumentada, si bien a través de otro tipo de software también gratuito, y ya mencionado, Aumentaty Author, es posible tanto la animación como la visualización de más de un modelo simultáneo, y la adición de videos, audios, texto, etc. 

Otra ventaja que nos ofrece este tipo de tecnologías, es que si pensamos en la forma en la que el profesor presenta un modelo tridimensional en el aula, hasta el momento, este proceso requería disponer de un aula o rincón de recursos didácticos, donde aparatosos modelos realizados con diferentes materiales, apoyaban la explicación del profesor. Por tanto, su coste era elevado, su transporte era complicado, y era imposible trasladar esos escenarios a los hogares de los alumnos. Mientras que con Realidad Aumentada, como hemos visto, los costes son mínimos, el transporte del material no existe, ya que se encuentra disponible online, y por primera vez, es posible que los alumnos puedan utilizar y visualizar esos mismos modelos tridimensionales en sus propias casas, favoreciendo una secuencia de aprendizaje más rica, atractiva, atrayente y significativa.

Además de lo expuesto, se abre la posibilidad del desarrollo de apuntes y libros aumentados, el principal problema radica en la selección de materiales que van a ser desplegados, ya sean audiovisuales o tridimensionales, dejando a merced del docente su validez, siempre teniendo en cuenta, que este tipo de tecnología favorece el aprendizaje cooperativo, la comprensión espacial y hace más atrayente el estudio y aprendizaje de todo tipo de contenidos, más si cabe aquellos que requieren habilidades tridimensionales, como por ejemplo los de contenido científico. 

Concretando en la metodología utilizada en las experiencias realizadas hasta la fecha, el proceso ha sido sencillo:

• Propuestas para la construcción de modelos por parte del alumnado: Orientadas hacia el desarrollo de las habilidades espaciales tanto en ESO, como en PCPI, en un primer momento se enseñó a los alumnos a manejar la herramienta anteriormente mencionada, Google Sketchup, que permite la construcción de piezas o modelos tridimensionales sencillos. Tras ello, se pedía a los alumnos que realizaran la construcción de modelos propuestos por el profesor. Una vez terminados, los modelos eran importados al ordenador del profesor y desde ahí, a través del plugin de Realidad aumentada, AR-media, y la webcam, los alumnos podían ver y manipular sus propios modelos tridimensionales. Dichos modelos, después, eran intercambiados con otros alumnos o clases, para su modificación o mejora. Asímismo la propia galería de modelos tridimensionales de google, también gratuita, 3D Google Warehouse, permite importar una inmensa cantidad de modelos ya construidos dentro del propio programa, ampliando el abanico de posibilidades, permitiendo desplegar modelos como la Torre Eiffel, la Venus de Milo, etc. Siendo susceptible de ser utilizada en otra gran cantidad de asignaturas pertenecientes al currículum de educación primaria y secundaria.
• Apuntes y libros aumentados: En este apartado se optó, dado que todos los alumnos poseen el mismo libro de texto, por el uso de la herramienta Aurasma, que permite añadir contenido aumentado tanto a libros como a apuntes. Los alumnos accedían a través de iPad a la aplicación, y se colocaron diferentes contenidos aumentados en páginas definidas del libro de modo que se desplegaban videos relacionados con la temática tratada así como modelos tridimensionales animados sencillos, que están incorporados dentro de la propia aplicación.
• Observación de modelos tridimensionales en Química: Uno de los principales retos con el que nos encontramos los profesores de Química, es que de nuevo, los alumnos adquieran la habilidad de la visión tridimensional, más concretamente en este caso, de la hibridación de moléculas. Para ello, se procedió a dividir a la clase en grupos de cinco alumnos, con una serie de marcadores en cada grupo. Una vez hecho esto, los alumnos accedían al ordenador del profesor, para visualizar esos marcadores y estudiar y describir las moléculas que se desplegaban tridimensionalmente a través de la Realidad Aumentada, para el posterior intercambio y difusión de la información adquirida. 

4. PROPUESTAS INNOVADORAS

Al mismo tiempo que es posible introducir la Realidad Aumentada en el aula, de manera que profesor y alumno intercambien información de una manera novedosa, bien desplegando modelos tridimensionales estáticos, bien a través de la geolocalización, las propuestas innovadoras que se presentan, tratan de que los alumnos puedan realizar interacción entre modelos que les permitan realizar experiencias sencillas o complejas, y lo que es más, que dichos aprendizajes no se limiten al tiempo escolar, si no que el aprendizaje por descubrimiento sea susceptible de ser desarrollado por los alumnos en sus propias casas u otros ambientes diferentes al escolar, transformando el aprendizaje en una tarea que alumno puede realizar cuando y donde quiera, dirigiendo incluso su propio ritmo y contenido.

Así, se presentan tres propuestas innovadoras:

1. Laboratorio Aumentado de Física en Educación Secundaria: Esta propuesta ha sido concebida con dos propósitos; el primero de ellos, para ser susceptible de ser utilizada por aquellos centros que nos dispongan en sus instalaciones de un Laboratorio de Física, donde los alumnos puedan completar los aprendizajes teóricos potenciando el aprendizaje por descubrimiento. El segundo, para que el alumno pueda experimentar, interactuar, e incorporar aprendizajes fuera del ámbito escolar, pero con la rigurosidad del mismo.

Dentro de esta propuesta, se ha desarrollado junto con la Universidad de Hong Kong, una aplicación para iPad, que permite la interacción entre marcas de realidad aumentada, desplegando fenómenos relacionados con la electricidad, el magnetismo, la óptica, los choques y la gravedad.

Laboratorio Aumentado de Física. Educación Secundaria. 

2. Propuesta conjunta para las asignaturas de Conocimiento del medio y Lenguaje en Educación Primaria: La propuesta que se pretende implantar, introduce la Realidad Aumentada, en forma de actividad autoguiada, que no necesita de la actuación del profesor.

Durante el proceso de creación se construyen varios marcadores, que presentarán los nombres y siluetas en blanco y negro, de varios animales presentes en el aula o presentados por el profesor, así los alumnos deben manipular las letras de los marcadores hasta conseguir el nombre correcto del animal cuya silueta se seleccione, y una vez conseguido, se despliegue en la pantalla el modelo deseado. Mientras no se haga coincidir la silueta del animal seleccionado con la correcta escritura de su nombre usual, no se despliega el modelo tridimensional aumentado. 

Propuesta Conocimiento del Medio. Educación Primaria. 

3. Propuesta de futuro con tecnología Markerless: Tras las propuestas anteriores, que se basan en el posicionamiento en lugares definidos de la Realidad Aumentada, ahora se utilizará la tecnología de Realidad Aumentada, basada en navegadores web o Web-Browsers. 

El abanico de posibilidades, de nuevo, es muy amplio, así, podemos hablar de aplicaciones como Layar, Wikitude, Argon, Aurasma, etc. Algunas ya mencionadas con anterioridad. Si bien todas ellas son de carácter gratuito, la que se ha seleccionado para esta propuesta es Junaio, que aglutina una mezcla de calidad, conectividad y desarrollo. 

A través de esta propuesta es posible mostrar elementos aumentados, sin necesidad de que se encuentren en el espacio físico del aula, a través de geolocalización, mediante el acelerómetro y el GPS del dispositivo del alumno. Así, se encuentran varias posibilidades: Posicionar información, audio y video en el espacio físico seleccionado del aula o espacio natural, posicionar objetos tridimensionales en el espacio físico seleccionado y apropiado, así como imágenes y textos. Quedando a merced del criterio del docente la adecuación de contenido y lugares. 

5. RESULTADOS

Las primeras experiencias desarrolladas en el aula arrojan resultados asombrosos sobre la capacidad de motivación y atracción que posee este tipo de tecnología en el alumnado. Del mismo modo, se evidencian mejoras en la abstracción espacial y mejora de habilidades relacionales. 

Tras el trabajo realizado y las propuestas expuestas para su introducción tanto en el espacio didáctico del aula como fuera de ella, es imprescindible decir que la adecuación de los contenidos que serán mostrados usando este tipo de tecnología, sigue siendo fundamental. Así, es posible usar herramientas como estas u otras similares, englobadas en las denominadas Tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en educación, PowerPoint, Prezi, pizarras digitales, etc. Pero si detrás de esos recursos no encontramos un trabajo previo de programación y búsqueda de recursos adecuados, será inútil todo esfuerzo innovador. 

Tal y como se ha mostrado, actualmente, las herramientas de Realidad Aumentada incrustan información digital, fundamentalmente audiovisual, en la realidad que impresiona a los usuarios: texto, objetos tridimensionales, imágenes, vídeos, y en general cualquier contenido desplegado en red, por tanto, y actualmente, en Realidad Aumentada predomina la información real,  sobre la virtual, pero el avance de estas tecnologías, propiciará la mejora y enriquecimiento de la mezcla entre la información dada por el mundo real y la que captan nuestros sentido a través del Realidad Aumentada. 

La evaluación sobre la adecuación e idoneidad de las propuestas mencionadas de interacción entre marcadores de Realidad Aumentada, pionera en España, será realizada tras su implantación en el aula, durante el próximo curso, del mismo modo que la propuesta realizada para Educación Primaria. 

FUENTES Y BIBLIOGRAFÍA

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