REALIDAD AUMENTADA APLICADA A OBJETOS DE APRENDIZAJE PARA ASIGNATURAS DE INGENIERÍA INFORMÁTICA

JENNIFER CANO FLÓREZ MARITZA FRANCO BURITICÁ

POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID FACULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERÍA INFORMÁTICA

MEDELLÍN 2013

2

REALIDAD AUMENTADA APLICADA A OBJETOS DE APRENDIZAJE PARA ASIGNATURAS DE INGENIERÍA INFORMÁTICA.

JENNIFER CANO FLÓREZ MARITZA FRANCO BURITICÁ

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO INFORMÁTICO

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

Área de Programas Informáticos

POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID FACULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERÍA INFORMÁTICA

GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN SOFTWARE – GRINSOFT SEMILLERO DE INVESTIGACIÓN EN REALIDAD VIRTUAL - VIRIS

MEDELLÍN 2013

3

Nota de aceptación:

Firma del Presidente del Jurado

Firma del Jurado

Firma del Jurado Medellín, 10 de Diciembre de 2013

4

DEDICATORIA

A mi mamá que me ha guiado en la parte intelectual y siempre ha estado acompañándome con su amor y comprensión en todas las etapas de mi vida, lo que la ha convertido en mi confidente y mejor amiga con la que sé que siempre puedo contar. A mi papá 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 día. A mi novio que ha estado presente en todas las épocas de mi vida y que me ha dado fuerzas para salir adelante y no rendirme a la hora de finalizar este trabajo.

Jennifer Cano Flórez

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

Maritza Franco Buriticá

5

AGRADECIMIENTOS Queremos agradecer a la asesora del trabajo de grado Sandra Mateus, por su constante esfuerzo, dedicación, preocupación a la hora de guiarnos y paciencia por los tropiezos encontrados. Al Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid y todos los docentes que han hecho parte de nuestro proceso de formación, por brindarnos las herramientas académicas 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 pág. RESUMEN 13 INTRODUCCIÓN 14 1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE GRADO 15 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 15 1.2 JUSTIFICACIÓN 16 1.3 OBJETIVOS 16 1.3.1 Objetivo General 16 1.3.1 Objetivos Específicos 16 1.4 DISEÑO METODOLÓGICO 17 1.4.1 Línea Matriz de Investigación 17 1.4.2 Tipo de Investigación 17 1.4.3 Método 17 1.4.4 Fuentes y Técnicas de Recopilación 17 1.4.5 Etapas de la Investigación 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. REVISIÓN DE LITERATURA 34 3.1 REALIDAD AUMENTADA EN LA EDUCACIÓN 34 3.1.1 Realidad Aumentada en la Educación Primaria 37 3.1.2 Realidad Aumentada en la Educación Secundaria 40 3.1.3 Realidad Aumentada en la Educación Superior 42 3.2 OBJETOS DE APRENDIZAJE 44 3.3 OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA 47 3.4 LIMITACIONES 47 4. CARACTERIZACIÓN DE LOS TÓPICOS ESPECÍFICOS DE

DETERMINADAS ASIGNATURAS DEL PROGRAMA DE INGENIERÍA INFORMÁTICA POR MEDIO DE UN ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO ESTUDIANTIL, QUE PERMITA LA IDENTIFICACIÓN DE ÁREAS PROBLEMATICAS

49 5. DETERMINACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE REALIDAD AUMENTADA

CON BASE EN LOS TÓPICOS CARACTERIZADOS PARA EL DISEÑO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE

53 6. DISEÑO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE CON LAS TÉCNICAS

DE REALIDAD AUMENTADA DETERMINADAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LOS PATRONES

57 6.1 METODOLOGÍAS PARA LA CREACIÓN DE LOS OBJETOS DE

7

APRENDIZAJE 57 6.1.1 Metodología SAM 58 6.2 DESARROLLO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE 60 6.2.1 Iteración 1 de la Aplicación 60 6.2.2 Iteración 2 de la Aplicación 64 6.2.3 Iteración 3 de la Aplicación 68 7. IMPLEMENTACIÓN DE LOS PATRONES DE REALIDAD AUMENTADA PARA LA OBTENCIÓN 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 ejecución 75 7.3 REQUISITOS DE HADWARE 75 7.4 PROTIPO FUNCIONAL 76 7.4.1 Área Algoritmos y Programación 76 7.4.2 Área Matemáticas Aplicadas 82 8. VALIDACIÓN DE LOS PATRONES DE REALIDAD AUMENTADA

APLICADA EN LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE, MEDIANTE UN GRUPO CONTROL Y UN GRUPO PILOTO PARA LA COMUNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA INFORMÁTICA DEL POLITECNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID.

84 8.1 CORRECCIÓN 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

pág.

Figura 1. Realidad Aumentada. 23 Figura 2. Visualización de la estructura en 3D en la cabeza de un paciente. 25 Figura 3. Modelo 3D en un diseño de automóvil. 26 Figura 4. Realidad Aumentada en el entretenimiento. 27 Figura 5. Plantilla. 28 Figura 6. Flujo Realidad Aumentada de la librería FLARtoolkit. 29 Figura 7. Montaje ideal del piano virtual. 34 Figura 8. Interacción en tiempo real de la aplicación de Realidad

Aumentada

35 Figura 9. Esquema de montaje del sistema con captura de la cámara web. 35 Figura 10. Contraste entre el ambiente real A y el modelo 3D diseñado B. 36 Figura 11. Experimento de dispersión 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 aplicación para Iphone. 39 Figura 15. Interacción con el ARBook. 40 Figura 16. Usuarios interactuando con Construct 3D. 41 Figura 17. Funcionamiento del video juego VERA. 42 Figura 18. Interacción del alumno y el docente con el software con Realidad

Aumentada.

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

aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1.

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

Aprendizaje para la Enseñanza de Anatomía Humana en Cursos Integrados

46 Figura 23. Modelo de la aplicación. 47 Figura 24. Comparación 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 diseño de la aplicación 61 Figura 28. a. Menú principal de aplicación. b. Bosquejo para el tópico de

generadores de variables aleatorias.

62 Figura 29. a. Tópicos del área de Algoritmos y Programación. b. Concepto y

Realidad Aumentada del tópico matrices

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

ligadas. b. Concepto y Realidad Aumentada del tópico

9

apuntadores. 63 Figura 31. Icono de la aplicación en sistema Android. 65 Figura 32. Menú principal de la aplicación de Realidad Aumentada. 65 Figura 33. Área de Algoritmos y Programación. 66 Figura 34. a. Teoría del tópico Matrices. b. Pseudocódigo llenado por Filas

de matrices. c. Ver Matrices en Realidad Aumentada.

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

Aumentada.

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

Realidad Aumentada.

67 Figura 37. a. Tópico de Modelos y Simulación. b. Teoría de Modelos y

Simulación. c. Ver modelos y simulación en Realidad Aumentada.

68 Figura 38. Menú principal de la aplicación de Realidad Aumentada. 69 Figura 39. Área de Algoritmos y Programación. 70 Figura 40. a. Teoría del tópico matrices. b. Pseudocódigo llenado de

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

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

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

71 Figura 42. a. Teoría de listas simplemente ligadas. b. Pseudocódigo de

listas simplemente ligadas crear e insertar. c. Pseudocódigo de listas simplemente ligadas buscar un número.

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

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

72 Figura 44. a. Teoría de apuntadores. b. Pseudocódigo de apuntadores. c.

Ver Realidad Aumentada Apuntadores.

72 Figura 45. a. Tópico de Modelos y Simulación. b. Teoría 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.

Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

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

Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

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

Pseudocódigo llenado de matrices por filas, ciclo mientras que.

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

Pseudocódigo 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.

Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

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

10

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

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

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

Pseudocódigo buscar un número en listas simplemente ligadas. c. Pseudocódigo eliminar un número en listas simplemente ligadas.

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

visualizar la Realidad Aumentada.

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

para visualizar la Realidad Aumentada.

83 Figura 61. Resultados de la pregunta N°1 de la encuesta de matrices. 86 Figura 62. Resultados de la pregunta N°2 de la encuesta de matrices. 86 Figura 63. Resultados de la pregunta N°3 de la encuesta de matrices. 86 Figura 64. Resultados de la pregunta N°4 de la encuesta de matrices. 87 Figura 65. Resultados de la pregunta N°5 de la encuesta de matrices. 87 Figura 66. Resultados de la pregunta N°6 de la encuesta de matrices. 87 Figura 67. Resultados de la pregunta N°1 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

89 Figura 68. Resultados de la pregunta N°2 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

89 Figura 69. Resultados de la pregunta N°3 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

89 Figura 70. Resultados de la pregunta N°4 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

90 Figura 71. Resultados de la pregunta N°5 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

90 Figura 72. Resultados de la pregunta N°6 de la encuesta de listas

simplemente ligadas.

90 Figura 73. Resultados de la pregunta N°1 de la encuesta de apuntadores. 92 Figura 74. Resultados de la pregunta N°2 de la encuesta de apuntadores. 92 Figura 75. Resultados de la pregunta N°3 de la encuesta de apuntadores. 92 Figura 76. Resultados de la pregunta N°4 de la encuesta de apuntadores. 93 Figura 77. Resultados de la pregunta N°5 de la encuesta de apuntadores. 93

11

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Materias con mayor dificultad en Ingeniería Informática de Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid 2012-1.

49

Tabla 2. Materias con mayor dificultad en Ingeniería Informática de Politécnico 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. Metodologías para el desarrollo de Objetos de Aprendizaje. 57 Tabla 7. Dispositivos móviles y sus características. 76

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GLOSARIO

REALIDAD VIRTUAL: Es una tecnología que permite al usuario sumergirse en una simulación grafica 3D generada por computador y navegar e interactuar en ella en tiempo real. REALIDAD AUMENTADA: Es una tecnología que combina el entorno físico del mundo real con elementos virtuales, permitiendo al usuario estar en un entorno real aumentado, esta interacción se logra con un conjunto de dispositivos que añaden información virtual a la física ya existente. OBJETOS DE APRENDIZAJE: son un conjunto de recursos didácticos auto contenibles y reutilizables, con el fin de maximizar el número de situaciones en las que se pueda utilizar. PATRÓN: Es una Imagen que sirve de guía con la que se puede enfocar la cámara y ver la Realidad Aumentada. VUFORIA: En una plataforma de software que utiliza el reconocimiento por medio de imágenes basada en puntos de referencia. ANDROID: Es un sistema operativo diseñado principalmente para dispositivos móviles con pantalla táctil.

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RESUMEN

Este trabajo tiene como propósito aplicar Realidad Aumentada en Objetos de Aprendizaje, dirigido a algunas asignaturas de Ingeniería Informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Se utilizan Objetos de Aprendizaje, por ser una herramienta didáctica 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. Además, el uso de la Realidad Aumentada, ofrece al usuario una interacción con elementos reales y virtuales en un mismo entorno, el mundo real, que aplicado a los Objetos de Aprendizaje, permite que los estudiantes interactúen con elementos virtuales, los cuales pueden ayudar a éstos, 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 Politécnico 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.

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INTRODUCCIÓN Actualmente el sistema educativo, además de mantener su rol histórico de enseñanza de contenidos por áreas, se ha interesado en encontrar técnicas que le permitan fragmentar la información en pequeños tópicos o temáticas que faciliten al estudiante una mejor comprensión de cada uno de éstos, de ahí que las Instituciones Educativas han venido apoyándose cada vez más en los recursos didácticos como estrategias que posibiliten la captación de las ideas por parte del estudiante. En el contexto de los desarrollos tecnológicos aplicados a la educación, la Realidad Aumentada entra a jugar un papel significativo dentro de los recursos informáticos, como una tecnología que permite al usuario visualizar la información en tiempo real, proponiendo la facilidad de interactuar con los contenidos de una manera dinámica. Por otra parte, los Objetos de Aprendizaje son recursos tangibles y no tangibles que ayudan a fomentar la capacidad y comprensión del estudiante de una forma más fácil, simple y atractiva. Dado lo anterior, este trabajo plantea el uso de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje, con el propósito de verificar su implementación para tópicos específicos de determinadas asignaturas de Ingeniería Informática, las cuales se tomaron por medio de análisis de desempeño, realizados por la Facultad de Ingenierías.

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1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE GRADO 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Debido a las posibilidades de aplicación que ofrece la Realidad Aumentada en la educación y en vista de que hoy en día la capacidad de atención de los estudiantes es muy baja, demuestran poco interés por aprender nuevos conocimientos y en muchos casos, no se dispone de un recurso didáctico que brinde la información necesaria, para desarrollar un tema específico de alguna asignatura correspondiente a la carrera de Ingeniería Informática, en ocasiones, todo lo anterior, se ve reflejado en un bajo nivel académico y difícil comprensión de la asignatura en el estudiante. Por esto, se busca que docentes y estudiantes tengan alternativas a los métodos tradicionales, como será el caso de la Realidad Aumentada en Objetos de Aprendizaje1. En este sentido, la Realidad Aumentada es una técnica de visualización que superpone información virtual sobre un escenario real; ésta superposición se logra ver por medio de una pantalla donde se mezcla la información en video que capta una cámara con la información virtual creada previamente y es sincronizada a través de marcas o patrones. Los patrones son imágenes en blanco y negro que le indican al sistema a través de la cámara, la ubicación y perspectiva donde debe desplegar la información virtual2. Por otra parte, los Objetos de Aprendizaje tienen como fin facilitar una educación flexible y personalizada, permitiendo que los estudiantes y docentes puedan adaptar los recursos didácticos de acuerdo con sus propias necesidades, inquietudes, estilos de aprendizaje y enseñanza3. 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 investigación: ¿Cómo se puede implementar Realidad Aumentada en Objetos de Aprendizaje para tópicos específicos de determinadas asignaturas de Ingeniería Informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid?

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

Educación Primaria Nicaragüense. 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 Enseñanza‐Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. Trabajo de Grado Ingeniero Informático. Medellín.: Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 2010. 7 p. 3 ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusión de la Creación Intelectual‐SeDiCl. Disponible

en Internet: <http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/19934>. Citado en Febrero 2011.

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1.2 JUSTIFICACIÓN

La Realidad Aumentada según Barfield y Caudell4, como herramienta de apoyo en el ámbito educativo, estimula las ganas de aprender, despierta el interés, aumenta el nivel de atención, crea en los estudiantes un espíritu investigador y muchas otros factores que ayudan a que el entendimiento y asimilación sea mucho más fácil. Por otra parte, los Objetos de Aprendizaje se ven reflejados en la facilidad de dar conocimiento a aquellos que desean adquirirlo de una forma fácil y didáctica, además ayuda a aumentar el interés 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 interactúa en tiempo y espacio real, los estudiantes podrán adquirir los conceptos de las asignaturas de forma sensitiva y atractiva para mantener la atención, 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 dinámica con tópicos específicos de determinadas asignaturas, a través de una representación virtual en patrones distribuidos en algunos salones designados para dictar asignaturas de lngeniería informática de la Institución. 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo General Implementar Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje para tópicos específicos de determinadas asignaturas de Ingeniería Informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 1.3.2 Objetivos Específicos

Caracterizar tópicos específicos de determinadas asignaturas del programa de Ingeniería Informática por medio de un análisis del desempeño estudiantil, que permita la identificación de áreas problemáticas.

Determinar las técnicas de Realidad Aumentada, con base en los tópicos caracterizados para el diseño de los Objetos de Aprendizaje.

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

Erlbaum. 2001 5 ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusión de la Creación Intelectual‐SeDiCl. Disponible

en Internet: <http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/19934>. Citado en Febrero 2011

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Diseñar los Objetos de Aprendizaje con las técnicas de Realidad Aumentada determinadas para la construcción de los patrones.

Implementar los patrones de Realidad Aumentada para la obtención 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 académica de Ingeniería Informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid.

1.4 DISEÑO METODOLÓGICO 1.4.1 Línea Matriz de Investigación, Línea Potencial, Tópico, Grupo de Investigación y Semillero

Línea Matriz: Ingenierías.

Línea Potencial: Sistemas, Informática y Telecomunicaciones.

Tópico: TIC’s

Grupo de Investigación: GRINSOFT.

Semillero: VIRIS. 1.4.2 Tipo de Investigación Esta investigación es de tipo proyectivo, porque propone una herramienta para el campo de la Educación, mediante un modelo integrador entre Realidad Aumentada y Objetos de Aprendizaje, la cual será una solución práctica para los estudiantes de Ingeniería Informática, que se dará después de un proceso de indagación, que implica explorar los conceptos teóricos necesarios para la integración de estas dos técnicas. 1.4.3 Método El método es de experimentación, por qué se debe registrar los hechos encontrados con la investigación acerca de si es posible implementar Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje, medirlos y estudiar los fenómenos que interactúan con ellos para llegar a una solución que se adecue a la problemática del aprendizaje de los estudiantes. 1.4.4 Fuentes y Técnicas de Recopilación Se obtendrá información primaria mediante la observación con levantamiento de datos y consulta de expertos. También se utilizará información secundaria a partir de consultas bibliográficas, revistas científicas, proyectos y consultas en la web.

18

1.4.5 Etapas de la Investigación

Caracterización de los tópicos específicos de determinadas asignaturas del programa de Ingeniería Informática por medio de un análisis del desempeño estudiantil, que permita la identificación de áreas problemáticas. Identificación de las áreas problemáticas en Ingeniería Informática,

por medio de análisis de desempeño, que está basado en el sondeo de resultados parciales y diferenciados por tópico para cada una de las asignaturas que componen el pensum de Ingeniería Informática.

Determinación de las asignaturas dentro de las áreas problemáticas identificadas.

Selección de los contenidos de éstas para encontrar los tópicos que necesiten más apoyo.

Determinación de las técnicas de Realidad Aumentada, con base en los tópicos caracterizados para el diseño de los Objetos de Aprendizaje. Identificación de las técnicas de Realidad Aumentada y sus

respectivas características. Comparación de las técnicas de Realidad Aumentada con el

propósito de destacar la más adecuada para el diseño de los Objetos de Aprendizaje, basada en la caracterización de los contenidos de asignaturas.

Determinación de la técnica de Realidad Aumentada más apropiada que aplique para la realización de los Objetos de Aprendizaje.

Diseño de los Objetos de Aprendizaje con las técnicas de Realidad Aumentada determinadas para la construcción de los patrones. Identificación de las técnicas de los Objetos de Aprendizaje y sus

respectivas características. Construcción de los elementos básicos del Objeto de Aprendizaje:

contextualización, contenidos y evaluación, además la manera en que se almacena y se recupera para su posterior reutilización.

Implementación del prototipo de los Objetos de Aprendizaje. Diseño de los patrones de Realidad Aumentada para el desarrollo de

los Objetos de Aprendizaje.

Implementación de los patrones de Realidad Aumentada para la obtención del prototipo computacional. Implementación de los patrones de Realidad Aumentada de acuerdo

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a la caracterización previamente realizada. Construcción del prototipo computacional de Realidad Aumentada

aplicada a Objetos de Aprendizaje.

Validación los patrones de Realidad Aumentada aplicada en los Objetos de Aprendizaje, mediante un grupo de control y un grupo piloto para la comunidad académica de Ingeniería Informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Elección del grupo control y grupo piloto. Diseño de encuestas para evaluar el grado de aceptación de la

Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje. Análisis 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 11’504.000 12’664.000

Equipos 1’500.000 3’399.000 4’899.000

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

Prestación de servicios profesionales

0 0 0

TOTAL 19’673.400

1.5.2. DESCRIPCIÓN DE LOS GASTOS DE PERSONAL

INVESTIGADOR/ COINVESTIGADOR/

ESTUDIANTE EN FORMACIÓN

FORMACIÓN ACADEMICA

FUNCIÓN DENTRO DEL PROYECTO

HORAS

FUENTES

TOTAL CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Jennifer Cano Flórez Estudiante Universitario

Diseño y Desarrollo

8 23.000 0 3’832.000

Maritza Franco Buriticá Estudiante Universitario

Diseño y Desarrollo

8 23.000 0 3’832.000

Sandra Mateus

Magíster Ingeniería – Ingeniería De Sistemas

Asesor 2 100.000 0 5’000.000

TOTAL 12’664.000

20

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

EQUIPO JUSTIFICACIÓN

FUENTES

TOTAL CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Computador Portátil X 3

Para la creación de los Objetos de Aprendizaje.

1’500.000 3’000.000 4’500.000

Impresora laser Para la impresión de las plantillas.

0 399.000 399.000

TOTAL 4’899.000

1.5.4. DESCRIPCIÓN 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 documentación 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 BIBLIOGRAFÍA EQUIPO JUSTIFICACION FUENTES

TOTAL CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

Papelería 250.000 250.000

TOTAL 250.000

21

1.5.6. DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LOS VIAJES PARA SALIDAS DE CAMPO Y CUMPLIMIENTO DE COMPROMISOS

Viajes JUSTIFICACION Pasajes

($) Estadía

($)

D Í AS

FUENTES

TOTAL

CONTRAPARTIDA PCJIC

FLUJO DE EFECTIVO

RECURSOS PROPIOS

1

Presentación XI Encuentro Regional de Semilleros de Investigación 2013-1

40.000

1 40.000 0 40.000

2

Presentación Encuentro Nacional de Semilleros de Investigación 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

Caracterización de los tópicos específicos de determinadas asignaturas del programa de Ingeniería Informática por medio de un análisis del desempeño estudiantil, que permita la identificación de áreas problemáticas.

Identificación de las áreas problemáticas en Ingeniería Informática

Determinación de las asignaturas por medio de un análisis de desempeño.

Selección de los contenidos de éstas para encontrar los tópicos que necesiten más apoyo.

Determinación de las

técnicas de Realidad

Aumentada, con base en

los tópicos caracterizados

para el diseño de los

Objetos de Aprendizaje.

Identificación de las técnicas de Realidad Aumentada y sus respectivas características.

Comparación de las técnicas de Realidad Aumentada con el propósito de destacar la más adecuada para el diseño de los Objetos de Aprendizaje, basada en la caracterización de los contenidos de asignaturas.

Determinación de la técnica de Realidad Aumentada más apropiada que aplique para la realización de los Objetos de Aprendizaje.

Diseño de los Objetos de

Aprendizaje con las

técnicas de Realidad

Aumentada determinadas

para la construcción de

los patrones.

Identificación de las técnicas de los Objetos de Aprendizaje y sus respectivas características.

Construcción de los elementos básicos del Objeto de Aprendizaje: contextualización, contenidos y evaluación, además la manera en que se almacena y se recupera para su posterior reutilización.

Implementación del prototipo de los Objetos de Aprendizaje.

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

Implementación de los

patrones de Realidad

Aumentada para la

obtención del prototipo

computacional.

Implementación de los patrones de Realidad Aumentada de acuerdo a la caracterización previamente realizada.

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

Validación los patrones

de Realidad Aumentada

aplicada en los Objetos

de Aprendizaje, mediante

un grupo de control y un

grupo piloto para la

comunidad académica de

Ingeniería Informática del

Politécnico Colombiano

Jaime Isaza Cadavid.

Elección del grupo control y grupo piloto.

Diseño de encuestas para evaluar el grado de aceptación de la Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje.

Análisis de resultados de las encuestas.

23

2. MARCO CONCEPTUAL En este capítulo se describen los conceptos teóricos de los temas más relevantes y que son necesarios para la elaboración del trabajo, estos son: Realidad Virtual, Realidad Aumentada y Objetos de Aprendizaje.

2.1 REALIDAD VIRTUAL La Realidad Virtual es una tecnología que permite al usuario sumergirse en una simulación gráfica 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 sintética mediante la cual se pretende que el usuario sustituya la realidad física por un entorno ficticio generado por computador6. Según Arboleda et al.7, la Realidad Virtual crea ambientes a través de medios tecnológicos que hacen sentir al usuario que se encuentran físicamente en la escena, esto es conocido como Inmersión; lo anterior, es definido como un intenso sentir de auto localización dentro de la realidad generada por la computadora con la que el usuario interactúa8. 2.2 REALIDAD AUMENTADA La Realidad Aumentada, según Basogain9, es una tecnología que complementa la percepción e interacción con el mundo real y permite al usuario estar en un entorno real aumentado con información adicional generada por el computador (Ver Figura 1).

Figura 1. Realidad Aumentada

10.

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

2011. Vol. 15, no. 16, p. 5. 7 ARBOLEDA, Freddy, LAICA, Ricardo, LOOR, María. Modelamiento y programación de un juego de LEGOS en un entorno de Realidad Virtual. Tesis Ingeniero en Computación Especialización Sistemas Multimedia. Guayaquil.: Escuela Superior Politécnica del Litoral. 2010. 13 p. 8 RUGGERONI, Carlos. La Realidad Virtual desde la Psicología: ¿Objeto de Estudio o Escenario para Investigar? Ensayo. 2004, p. 3. 9 BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUÈCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educación: una tecnología emergente. Escuela Superior de Ingeniería de Bilbao. España. 2007. 1 p. 10 BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUÈCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educación: una tecnología emergente. Escuela Superior de Ingeniería de Bilbao. España. 2007. 1 p.

24

ParaBarfield y Caudell11, la Realidad Aumentada es el término que se usa para definir una visión directa o indirecta de un entorno físico del mundo real, que se combinan con elementos virtuales para la creación de una Realidad Aumentada en tiempo real. Consiste en un conjunto de dispositivos que añaden información virtual a la información física ya existente; ésta es la principal diferencia con la Realidad Virtual, puesto que no sustituye la realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al mundo real. Algunas características de la Realidad Aumentada son12:

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

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

Registra en tres dimensiones: en general la información aumentada se localiza o registra en el espacio. Para conservar la ilusión de ubicación real y virtual, ésta última tiende a conservar su ubicación 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 Educación

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

En la educación, la Realidad Aumentada constituye una plataforma tecnológica especialmente eficaz en todo lo relacionado con la forma en que los estudiantes perciben la realidad física, puesto que permite desglosarla en sus distintas dimensiones, con objeto de facilitar la captación de sus diversas particularidades, en ocasiones imperceptibles para los sentidos. Así, 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 Informática usable y Realidad Aumentada. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum. 12

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

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

25

perspectiva académica, aporta completitud a cualquier experiencia de aprendizaje14.

Una característica 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 evaluación natural. La Realidad Aumentada es activa, no una tecnología pasiva, los estudiantes la pueden utilizar para la construcción de nuevas formas de comprensión sobre la base de las interacciones con los objetos virtuales que son subyacentes a los datos a la vida real15.

Aplicación de Realidad Aumentada en el campo de la Medicina

La aplicación de Realidad Aumentada en la medicina, se ha utilizado para superponer en tiempo real la reconstrucción 3D de las estructuras internas del paciente; también ha facilitado el trabajo en campos como la cirugía, a través de resonancias magnéticas que hacen posible tomar datos del interior del paciente de manera no invasiva y realizar una reconstrucción que puede ser superpuesta sobre el cuerpo físico en tiempo real. De esta manera, se consiguieron operaciones con un margen de error muy bajo, más eficientes y con mejores garantías de seguridad para los pacientes16 (Ver Figura 2).

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

17.

14

CARRECEDO, Javier de Pedro y MARTÍNEZ, Carlos Luis. Realidad Aumentada: Una Alternativa Metodológica en la Educación Primaria Nicaragüense. En: IEEE. Mayo, 2012. Vol. 7, no. 2, p. 102-106. 15

ABDULMUSLIH, Mazen y SANTACRUZ, Liliana Patricia. Análisis de sistemas de realidad aumentada y metodología para el desarrollo de aplicaciones educativas. Trabajo fin de Máster Universitario en Informática Interactiva y Multimedia. España: 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 Diseño y Producción La industria automotriz ayuda a los diseñadores 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. También se puede simular las propiedades y respuestas físicas del auto de forma precisa y rápida. Otra forma, es utilizar la Realidad Aumentada similar a como se utiliza en la cirugía, utilizando esta para ayudar al mecánico a visualizar correctamente la parte dañada de un automóvil o en tareas de mantenimiento del mismo18 (Ver Figura 3).

Figura 3. Modelo 3D de un diseño de automóvil

19.

Aplicaciones dedicadas al Entretenimiento

La Realidad Aumentada aplicada al mundo del entretenimiento, lleva al usuario principalmente a un campo de acción: 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 NUÑEZ, Pedro M. AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con aplicación a la enseñanza. En: Comunicación Social y Educación. 6 ed. España: José Soto Vázquez, 2013. p. 79- 81. 19

Roberto. SAURA, Nerea y NUÑEZ, Pedro M. AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con aplicación a la enseñanza. En: Comunicación Social y Educación. 6 ed. España: José Soto Vázquez, 2013. p. 79- 81. 20

Roberto. SAURA, Nerea y NUÑEZ, Pedro M. AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con aplicación a la enseñanza. En: Comunicación Social y Educación. 6 ed. España: José Soto Vázquez, 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 continuación se describen algunas herramientas:

ARToolKit22 Es una librería para la construcción de aplicaciones de Realidad Aumentada que utiliza algoritmos de visión computacional para resolver el problema del tracking. Las librerías para tracking de video de ARToolKit usan múltiples patrones físicas para calcular la posición y orientación real de la cámara 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

RODRÍGUEZ, Juan Pablo y Sánchez, Jaime Hernán. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en niños de Educación General Básica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computación. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ciencias de la Computación, 2011. 14 p.

28

Figura 5. Plantilla

23.

El tracking de ARToolKit funciona de la siguiente manera:

La cámara captura el video del mundo real y lo envía 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 matemáticos para calcular la posición de la cámara relativa al cuadrado.

Una vez que la posición de la cámara se conoce, se dibuja un modelo gráfico computacional desde la misma posición.

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

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

La librería es capaz de realizar el tracking de la posición de la cámara relativa al marcador en tiempo real, asegurando así que los elementos virtuales siempre aparezcan sobrepuestos en el marcador.

23

RODRÍGUEZ, Juan Pablo y Sánchez, Jaime Hernán. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en niños de Educación General Básica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computación. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ciencias de la Computación, 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 integración de alto nivel de la entrada de video (objeto de vídeo), el patrón (marcador), y el registro fotométrico (oclusión, sombra)24.

Web. Las aplicaciones web basadas en Realidad Aumentada son ideales para la comercialización y la educación. A continuación, 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 librería 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 librería FLARToolkit

26.

24

LOOSER, J. GRASSET, R. SEICHTER, H. LAMB, P. OSGART. rev 2006. Disponible en Internet: <https://www.artoolworks.com/community/osgart/> 25

Arredondo, S. J. (2010). Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad Aumentada para el proceso de Enseñanza-Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. Trabajo de Grado realizado para optar al título de Ingeniero Informático. Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Medellín, Colombia.

30

FLARManager

FLARManager es un marco ligero que facilita la creación 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 más robusto basado en eventos para la gestión de marcadores. Es compatible con la detección y la gestión de múltiples modelos y varios marcadores de un determinado patrón27. NyARToolkit NyARToolKit es una librería visual de Realidad Aumentada basada en ARToolKit. Esta corre sobre diversas plataformas virtuales: Java, C#, Action script 3 y también en flash, Silverlight, Processing y Android28.

Móvil

Los teléfonos móviles de alta gama se pueden considerar como computadores de bolsillo, los cuales impulsan el desarrollo y la utilización de la Realidad Aumentada, un concepto que describe como mejorar el mundo real con información virtual. A continuación se describen algunas herramientas para el desarrollo aplicaciones de Realidad Aumentada para móviles:

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 código del ARToolKit implementa el reconocimiento, análisis geométricos y seguimiento del patrón29. SLARToolkit SLARToolkit es una biblioteca flexible de Realidad Aumentada para el teléfono celular Silverlight de la empresa Windows. Tiene como objetivo hacer que las aplicaciones de Realidad Aumentada en tiempo real sean fáciles y rápidas 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 Enseñanza-Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. Trabajo de Grado realizado para optar al título de Ingeniero Informático. PolitécnicoColombiano Jaime Isaza Cadavid. Medellín, Colombia. 27

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

Bong, S. ArtoolWorks.Recuperado Mayo de 2012. Disponible en Internet: <http://www.artoolworks.com/products/desk-top/nyartoolkit> 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 código abierto o cerrado bajo ciertas condiciones30.

2.3 OBJETOS DE APRENDIZAJE Según Rosanigo y Bramati31 un Objeto de Aprendizaje es un conjunto de recursos, autocontenibles, diseñados y creados en pequeñas unidades digitales, con un propósito educativo para maximizar el número de situaciones en las que se puede utilizar; esta definición coincide con la de los autores Valencia y Jiménez32, que definen un Objeto de Aprendizaje como un conjunto de recursos digitales que pueden ser utilizados en diversos contextos, con un propósito educativo y constituido por al menos cuatro componentes internos, que son:

Contenidos: Es la carga de información 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 él.

Elementos de contextualización: Son las técnicas en las que el estudiante debe estar rodeado a fin de que le permitan tener una comprensión de todo.

Actividades de evaluación: Consiste en una estrategia didáctica en la que se aborda la evaluación desde el punto de vista formativo, como instrumento de aprendizaje, con esta técnica 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 evaluación para ser introducidas en una secuencia didáctica de trabajo en el aula, de esta forma apuntan a favorecer el aprendizaje, también a la solución de problemas de investigación a lo largo de un eje temático, empleando el salón de clase como área de trabajo33. Lo fundamental de los Objetos de Aprendizaje es que la educación sea más flexible, asequible y personalizada además de permitir que tanto docentes como estudiantes puedan adaptar los recursos didácticos de acuerdo a sus necesidades, a la forma en que estos puedan aprender y enseñar de una mejor

30

SlarToolKit. Citado en 14 Abril de 2013. Disponible en Internet: <slartoolkit.codeplex.com> 31

ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusión de la Creación Intelectual‐SeDiCl. Disponible en Internet: <http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/19934>. Citado en Febrero 2011. 32

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

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

32

manera. Este objetivo, solo se logra suministrando una estructura de información externa llamada comúnmente metadato, lo cual se refiere a la taxonomía controlada y al vocabulario usado para describir objetos de aprendizaje. Los metadatos permite rápidas búsquedas eficaces para recuperar los objetos de aprendizaje adecuados para un propósito en particular34, los cuales están contenidos en repositorios de información entendidos como sistemas evolucionados de bases de datos que permiten la captura y la utilización del conocimiento, al tiempo que proporcionan un sistema de almacenamiento eficaz de recursos de información diversa. De este modo, los repositorios aportan servicios de búsqueda y clasificación de recursos, de acuerdo con una jerarquía y categorización, estableciendo rangos automáticamente35. 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 años; de esta forma el material didáctico se vuelve asequible, compartido y reutilizable. Los Objetos de Aprendizaje tienen un gran potencial en el mejoramiento de la calidad de la enseñanza36, debido a que es material didáctico que ayuda al alumno a tener mejor comprensión de los temas de estudio, al mismo tiempo que despierta su interés y curiosidad. También ayuda al docente para hacer sus clases más dinámicas, interactivas y con mayor comprensión para sus estudiantes. Además, los Objetos de Aprendizaje pueden ser atómicos o compuestos; los primeros son aquellos conformados por materiales básicos (texto simple, texto enriquecido, videos, imágenes o animaciones) y los segundos aquellos que además de elementos simples, contienen otros objetos de aprendizaje (Web, UML, entre otros)37.

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

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

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

El reconocimiento de la necesidad de flexibilizar el currículum 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 construcción del conocimiento. Estándares en e-Learning: atributos técnicos para la interoperabilidad, accesibilidad y reusabilidad de los OA. España. 2011. 4 p. 36

Congreso IberoAmericano Educación y Sociedad. Relevancia. En: Ciedu 2011. 1 ed. 1. Chile: GARCÍA, Margarita. NÚÑEZ, Karina. Godoy, Mauricio. Garrido, Carlos, 2011. p. 319. 37

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

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

33

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

Las políticas para la sistematización de las organizaciones y la exigencia de alfabetización informática de los trabajadores casi de cualquier campo.

La mayor aceptación de la tecnología como factor de innovación educativa por docentes y sin duda de los estudiantes.

La presión para actualizar continuamente los contenidos educativos por el acelerado avance tecnológico.

La constitución 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 estándares para ser almacenados y fácilmente localizados en un repositorio, así como para permitir su utilización en ambientes de trabajo heterogéneos garantizando el intercambio (interoperabilidad) y reutilización del material. Es por ello, que existen varias organizaciones dedicadas al desarrollo de estándares, especificaciones y modelos de referencia, que incluyen, entre otros, la estructuración de los datos, su descripción a través de los metadatos, el empaquetamiento de los contenidos y su secuenciación, a fin de facilitar la interoperabilidad, reusabilidad, adaptabilidad, accesibilidad y durabilidad de los Objetos de Aprendizaje39. Todas estas normas se rigen por un objetivo común: lograr una educación de calidad, a bajo costo y accesible. Entre las más importantes se destacan40:

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

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

ADL Initiative (Advanced Distributed Learning) propone al modelo SCORM (Sharable Learning Management System Content Object Reference Model), que es un conjunto estándares 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 Difusión de la Creación Intelectual‐SeDiCl. Disponible en Internet: <http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/19934>. Citado en Febrero 2011. 40

ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusión de la Creación Intelectual‐SeDiCl. Disponible en Internet: <http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/19934>. Citado en Febrero 2011.

34

3. REVISIÓN DE LITERATURA En esta sección se presentan diferentes trabajos, proyectos y artículos de investigación, que presentan la aplicación de técnicas de Realidad Aumentada y Objetos de Aprendizaje. 3.1 REALIDAD AUMENTADA EN LA EDUCACIÓN.

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 cámara web que permite la detección 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 través de la tecnología de Realidad Aumentada. En esta, se desarrollaron dos aplicaciones: la primera de ellas, fue construida principalmente para jóvenes y niños, 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 niños son los actores y la RA se utiliza para los disfraces. La segunda aplicación, 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 interacción entre la aplicación y el alumno, así como su fácil adaptación, además 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 didácticas musicales. Universidad de Malaga. España. 2007. 1 p. 42

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

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

35

Figura 8. Interacción en tiempo real de la aplicación de Realidad Aumentada

44.

Peula et al45, desarrollaron un proyecto en el cual se creó una aplicación de Realidad Aumentada para la educación y difusión del patrimonio cultural. El objetivo de este proyecto fue crear dicha aplicación de forma simple y amena para el usuario, animándolo a buscar información e investigar de forma activa, contrariando la típica interacción pasiva tan común en los museos y exposiciones culturales (Ver Figura 9). Las ventajas de este proyecto son: la interacción simple entre las piezas de arte, la aplicación de Realidad Aumentada y el usuario, el bajo costo de implementación, el proceso fácil de implementación en otras áreas de estudio, la buena aceptación de la metodología por parte de los usuarios, la utilización de hardware de bajo costo (Webcams), el grado medio de interacción entre la aplicación 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 utilizó para programar la aplicación de Realidad Aumentada es sensible a los cambios de luz por tanto la iluminación tenía que ser muy precisa y además la instalación de la aplicación es compleja.

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

46.

44

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

J. M. Peula, F. Torres, C. Urdiales, F. Sandoval (2008), Aplicación de realidad aumentada para la educación y difusión del patrimonio, Unión Científica Internacional de Radio, XXIII Simposium Nacional URSI´2008, Madrid. 46

J. M. Peula, F. Torres, C. Urdiales, F. Sandoval (2008), Aplicación de realidad aumentada para la educación y difusión del patrimonio, Unión Científica Internacional de Radio, XXIII Simposium Nacional URSI´2008, Madrid.

36

Suazo47 desarrolló un proyecto de Realidad Aumentada sobre web y video en tiempo real llamado la plataforma de trabajo colaborativo para asistir al diseño arquitectónico. Se plantea que la Realidad Aumentada ofrece un entorno para presentar los contenidos espaciales muy familiar y apartado de los sistemas convencionales de presentación, como son planos y dibujos abstractos lo que se refuerza por la superposición de figuras en 3D. La aplicación creó un ambiente de colaboración que permitiera compartir información sobre diseño arquitectónico de un lugar exterior y por medio de ésta, transmitir sobre Internet, video con información aumentada (Ver Figura 10). Con este proyecto se puede obtener información aumentada acerca del lugar filmado gracias a la aplicación de Realidad Aumentada, se puede compartir con cualquier persona que tenga acceso al video, pero la persona encargada de la cámara no podía ver el video en Realidad Aumentada.

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

48.

Matcha y Awang49 proponen el software AReX, el cual facilita el aprendizaje colaborativo entre los estudiantes a través de un laboratorio experimental, usando el concepto de dispersión de la luz como un caso de estudio. AReX usa la cámara web para capturar el entorno real y los marcadores de Realidad Aumentada capturados, serán enviados a la computadora para procesarlo, luego calcula la posición y posteriormente, muestra la coexistencia de objetos virtuales y el entorno real, a través de una pantalla de monitor (Ver Figura 11). La aplicación facilita la utilización de los patrones, debido a que pueden practicar hábitos naturales como recoger, colocar y rotar los patrones; sin embargo, los estudiantes tienen problemas con la organización de éstos 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 diseño arquitectónico, 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 diseño arquitectónico, 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 dispersión de la luz en AReX

50.

3.1.1Realidad Aumentada en la Educación Primaria Basogain51 habla de una aplicación conocida de la Realidad Aumentada en la educación que es el proyecto Magic Book del grupo activo HIT de Nueva Zelanda. El alumno lee un libro real a través de un visualizador de mano y ve sobre las páginas 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 aplicación es que no todos los estudiantes podían ver está debido a que tenían que esperar por un visualizador de mano. En la Figura 12, se muestra el Magic Book y sus aplicaciones en la enseñanza de materias como los volcanes y el sistema solar.

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

52.

Rodríguez53 propone un videojuego educativo llamado ARSolarSystem el cual busca enseñar de forma entretenida e interactiva a estudiantes de 8 y 9 años de edad que cursan tercer año de educación general básica sobre las distintas partes del Sistema Solar, permitiéndoles interactuar con los distintos elementos de una

50

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. ROUÈCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educación: una tecnología emergente. Escuela Superior de Ingeniería de Bilbao. España. 2007. 2-3 p. 52

BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUÈCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educación: una tecnología emergente. Escuela Superior de Ingeniería de Bilbao. España. 2007. 2-3 p. 53

RODRÍGUEZ, Juan Pablo y Sánchez, Jaime Hernán. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en niños de Educación General Básica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computación. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ciencias de la Computación, 2011. 23-24 p.

38

forma natural y divertida mediante elementos tangibles y utilizando la tecnología de Realidad Aumentada. ARSolarSystem es una aplicación standalone diseñada para ser ejecutada en PC y que utiliza un monitor para desplegar la información al jugador. Para jugarlo, se hace necesario el uso de una cámara 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 fácil 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 aplicación fue diseñada 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 tecnología de Realidad Aumentada para elaborar juegos educativos para el aula mediante la fórmula educación + entretenimiento. La aplicación se implementa para Iphone en la que a través de unos marcadores, es posible observar por la pantalla diferentes modelos virtuales 3D que se corresponden con la flora, fauna y monumentos de Asia, África y América Central y del Sur. La aplicación ha sido probada con estudiantes de tercero y cuarto de Primaria, para los que se han desarrollado diferentes juegos educativos que utilizan la tecnología de Realidad Aumentada para favorecer la interacción entre el niño y los modelos virtuales, algunas veces, ellos no disponen de Iphone por lo que se les dificulta acceder al aplicativo. (Ver Figura 14).

54

RODRÍGUEZ, Juan Pablo y Sánchez, Jaime Hernán. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en niños de Educación General Básica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computación. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ciencias de la Computación, 2011. 23-24 p. 55

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

39

Figura 14. Proyecto APRENDA aplicación para Iphone

56.

La Escuela Superior Politécnica de Litoral57 crea la aplicación ARBook que consiste en un libro físico la cual utiliza la tecnología de Realidad Aumentada y sirve como complemento para el proceso de Enseñanza Aprendizaje de las áreas de Matemática, Ciencias Naturales y Sociales. También, permite acercar al docente al uso de la tecnología como apoyo en su quehacer educativo. En este, las animaciones describen aspectos complejos de manera visual y el texto físico contiene una pequeña explicación de la temática que se presenta en la animación (Ver Figura 15). El objetivo al utilizar ARBook es que estos temas complejos y en ocasiones difíciles de comprender se vuelvan sencillos y hagan fácil el aprendizaje del estudiante, al poder manipular, rotar y observar desde diferentes ángulos los patrones y repetir esta técnica 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 cámara.

56

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

Escuela Superior Politécnica de Litoral. Incorporación de realidad aumentada -ARBook- en la ejecución de proyectos educativos. Actualizado en 2012. Disponible en Internet: <http://www.cti.espol.edu.ec/index.php/es/demos/realidadaumentada>

40

Figura 15. Interacción con el ARBook

58.

López59 propone la aplicación de eParque mediante la cual los estudiantes puede desarrollar una actividad educativa de forma colaborativa que les permitirá aprovechar mejor su visita, se instala en dispositivos móviles avanzados (tablets, smartphones, portátiles) de cada estudiante. El objetivo de eParque es que los estudiantes consigan realizar una serie de tareas de manera colaborativa tanto en grupos pequeños, como en grupos grandes. Primero, se ve un video explicativo del entorno, apoyado por recursos de Realidad Aumentada y luego se explica en qué 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 portátiles. 3.1.2Realidad Aumentada en la Educación Secundaria Construct3D60es una aplicación de Realidad Aumentada específicamente diseñada para la educación y combina la geometría, la pedagogía y la psicología con la Realidad Aumentada. En este trabajo se implementaron tres modos diferentes: modo independiente, en el que cada estudiante sólo puede ver los objetos construidos por él mismo; modo colaborativo, en el que todos los estudiantes pueden visualizar los trabajos de los demás; y modo docente, en el que el docente puede seleccionar la visibilidad mediante un panel de interacción personal(Ver Figura 16).

58

Escuela Superior Politécnica de Litoral. Incorporación de realidad aumentada -ARBook- en la ejecución de proyectos educativos. Actualizado en 2012. Disponible en Internet: <http://www.cti.espol.edu.ec/index.php/es/demos/realidadaumentada> 59

LOPEZ, JA. GONZALES, JA. Escenario de uso y retos de tecnologías móviles y aprendizaje ubicuo en educación secundaria. España, 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.

41

Figura 16. Usuarios interactuando con Construc3D

61.

Es un sistema que trata de maximizar la transferencia de conocimientos y que permite varios escenarios de interacción entre estudiantes y docentes, implementando métodos 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 aplicación móvil basado en cliente servidor.El sistema captura la imagen y posteriormente da la información de esta con Realidad Aumentada. Además, el sistema MOOAR es capaz de instruir a los estudiantes para completar las actividades y tareas proporcionando la adaptación del aprendizaje móvil; uno de los problemas con la herramienta es que se les ha dificultado superponer la imagen en los celulares ya que la resolución de la cámara hay veces se ve afectada Pérez y Álvarez63 proponen el videojuego VERA tiene como objetivo detectar dentro del grupo de estudiantes el cómo, con quién y qué habilidades cognitivas poseen los sujetos que interaccionan entre sí mediante la utilización del videojuego de Realidad Aumentada, al tiempo que se recompensan las acciones de interacción positivas entre los jugadores y son penalizadas las acciones de interacción negativas, es decir, aquellas que pasan por la utilización de la violencia para conseguir puntos. Para la implementación del juego se distribuye la aplicación a los teléfonos de los estudiantes (o se proporcionan varios terminales) y se permite que utilicen los terminales durante todo un día (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 actuación, aumenta la motivación y facilita la interacción con los

61

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, María del C. ALVAREZ, José A. Violencia Escolar y Rendimiento Académico (VERA): aplicación 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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demás. Pero como el aplicativo también es instalado en dispositivos móviles genera dispersión en la atención de los estudiantes.

Figura 17. Funcionamiento del video juego VERA

64.

3.1.3 Realidad Aumentada en la Educación Superior Esteban et al65 proponen el proyecto de investigación “Realidad Aumentada en la Enseñanza de la Matemática” diseñando un software especializado, que le permite al docente y a un alumno interactuar y visualizar superficies en 3D generadas por el computador, a través de una cámara de video y de unas gafas de Realidad Aumentada sobre una superficie real, permitiendo la comparación del objeto virtual con objetos de la realidad(Ver Figura 18). En este proyecto, se tiene como base pedagógica la Enseñanza para la Comprensión, la cual es una pedagogía flexible, que los docentes de matemáticas pueden aplicar en la preparación de sus cursos y obtener, ellos mismos y sus estudiantes, grandes beneficios, ayudándoles, a unos y a otros a tener nuevas y más profundas comprensiones del estudio de conceptos particulares o de todo un curso. Al principio la aplicación solo se puede desarrollar con la tutoría de los docentes dado que los estudiantes por si solos se les dificultan entender los conceptos.

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

66.

64

PEREZ, María del C. ALVAREZ, José A. Violencia Escolar y Rendimiento Académico (VERA): aplicación 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 comprensión de conceptos en cálculo de varias variables. Universidad Eafit. Medellín. 2006. 5 p. 66

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

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Arredondo y Mateus67 propusieron un modelo de ambiente virtual que integró el uso de la realidad aumentada para el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. La aplicación permitió fomentar un autoaprendizaje en el estudiante y generarle un interés investigativo por los temas del curso. La aplicación se propuso como un complemento de las clases teóricas y que apoyaran los conceptos, teorías y estrategias de estas. La implementación de este modelo de ambiente virtual pretendió crear un contacto más sensitivo con la asignatura promoviendo la adquisición de un saber más impactante y por ende, duradero entre los estudiantes y docentes que entren a hacer parte del proceso de enseñanza-aprendizaje (Ver Figura 19). En este modelo, se demostró que aplicando modelos de Realidad Aumentada aplicados a la educación puede generar un interés y una retentiva lo suficientemente fuerte para que los estudiantes mantengan su conocimiento durante largo tiempo, además la Realidad Aumentada puede generar que el conocimiento sea algo más sensitivo, significativo y menos memorístico. Aunque los modelos de autoaprendizaje son de gran ayuda para los docentes y los estudiantes, muchas veces no despiertan el interés necesario en estos últimos a pesar de que el modelo sea lo suficientemente atractivo.

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

Programación 168

.

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

67

ARREDONDO, Samir. y MATEUS, Sandra. Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad Aumentada para el proceso de Enseñanza‐Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. Trabajo de Grado Ingeniero Informático. Medellín.: Politécnico 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 Enseñanza‐Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. Trabajo de Grado Ingeniero Informático. Medellín.: Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 2010.

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la información del Herbario HUC de la Universidad de Córdoba de Colombia. El proyecto se implementó con el fin de que los usuarios dispongan de las colecciones del herbario y su información, para facilitar los procesos de formación y lograr mayor visibilidad del mismo; se encontró una dificultad de que todos los estudiantes no disponen de dispositivos móviles 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 estarán basados en estrategias de aprendizaje constructivistas como el Aprendizaje Generativo y la Teoría de la Flexibilidad Cognitiva, así como la incorporación 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 está basada en el estándar Java 2 Enterprise Edition (J2EE), el cual es un estándar abierto que define una arquitectura de capas múltiples para implementar aplicaciones Web, pero esta aplicación se les dificultaba entender a los estudiantes debido a que era enfocado a los docentes (Ver Figura 21).

69

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

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

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

45

Figura 21. Esquema de Trabajo AMBAR

72.

Suárez y Corero73 proponen el proyecto Paquetes Didácticos para los cursos de Matemáticas (PDM) que pueden transformarse en repositorios de Objetos de Aprendizaje de acceso libre para cualquier estudiante interesado. En su descripción se pone énfasis en la reutilización de las actividades de aprendizaje y en la concepción de un diseño didáctico 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 propósito dotar al docente y al estudiante de materiales de calidad, elaborados usando el conocimiento generado por las investigaciones y aplicado de manera sistemática, que les permitan trabajar conjuntamente para lograr los objetivos institucionales del área de matemáticas. La complejidad del diseño y de la instrumentación de las actividades causa dificultad en la compresión de Matemáticas de algunos estudiantes. Syan y Shiou74 proponen un enfoque constructivista basado en la teoría 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 fácil, 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 método de enseñanza no garantiza que el alumno entenderá al 100% los temas allí expuestos. Bucarey y Álvarez75 proponen el desarrollo de un Objeto de Aprendizaje sobre la web, para la enseñanza de la anatomía humana. Con esta aplicación se puede

72

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

SUÁREZ, Liliana. CORERO, Francisco. DAOWZ, Patricio. ORTEGA, Pedro. RAMÍREZ, Alfonso. TORRES, José. De los paquetes didácticos hacia un repositorio de Objetos de Aprendizaje: un reto educativo en Matemáticas. Uso de las gráficas, 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. ÁLVAREZ, Luis. Metodología de Construcción de Objetos de Aprendizaje para la Enseñanza de Anatomía Humana en Cursos Integrados. En::International Journal of Morphology. Septiembre 2006.vol.24, no.3, p.1.

46

reutilizar la información para cualquier contexto de aprendizaje y puede ser utilizado por cualquier estudiante sin conocimientos previos del hígado, 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 comprenderá los temas explicados con este recurso (Ver Figura 22).

Figura 22. Aplicativo sobre metodología de Construcción de Objetos de Aprendizaje para la Enseñanza de Anatomía

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 interactúan 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 interacción del estudiante con los Objetos de Aprendizaje, junto con una amplia agenda de investigación. Yen et al78proponen una herramienta de Objetos de Aprendizaje llamada MINE para almacenar y compartir 20.738 archivos creados en los últimos cinco años. Como contribución, se propone el concepto de Árbol de Reutilización para representar las relaciones entre los Objetos de Aprendizaje, ayudando a recopilar varios datos mientras que los usuarios los están utilizando. Como contribución práctica, se ofrece una herramienta llamada Search Guider para ayudar a los usuarios a encontrar información relevante en objetos basados en las necesidades individuales de aprendizaje.

76

BUCAREY, Sandra. ÁLVAREZ, Luis. Metodología de Construcción de Objetos de Aprendizaje para la Enseñanza de Anatomía 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

47

3.3 OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA

Abud79 propone un modelo que incorpora marcadores y contenidos aumentados al ambiente de visualización 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 evaluación pueden contener información 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 comprensión total del contenido. En la Figura 23 se muestra el modelo.

Figura 23. Modelo de la aplicación

80.

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

Algunos aplicativos se implementan en dispositivos móviles 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 imágenes en muchas ocasiones se vean lentas.

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

79

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

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

48

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 cámara.

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

De las limitaciones enunciadas anteriormente, este trabajo se centrará en implementar la aplicación en dispositivos móviles, 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 tecnología a la que se puede acceder de forma viable y con costos reducidos.

49

4. CARACTERIZACIÓN DE LOSTÓPICOS ESPECÍFICOS DE DETERMINADAS ASIGNATURAS DEL PROGRAMA DE INGENIERÍA INFORMÁTICA POR

MEDIO DE UN ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO ESTUDIANTIL, QUE PERMITA LA IDENTIFICACIÓN DE ÁREAS PROBLEMÁTICAS.

La metodología de que se siguió para el desarrollo de este objetivo es la siguiente: se recopilaron los datos de análisis de desempeño facilitado por la Facultad de Ingenierías de los períodos 2012-1 y 2013-1, con el fin de hallar las áreas problemáticas con sus respectivos tópicos. De acuerdo a lo investigado en el análisis de desempeño estudiantil del primer semestre del año 2012 (Ver Tabla 1), que realizó el área de Matemáticas Aplicadas de los Programas Informáticos y el análisis de desempeño del primer semestre del 2013 (Ver Tabla 2), que realizó la Facultad de Ingenierías, los cuales se basaron en la información de los estudiantes que cancelan o pierden alguna de las 37 asignaturas del área de Informática, que se incluyen en el pensum de Ingeniería informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, se encontraron 9 materias en las cuales se presenta mayor deserción.

Tabla 1. Materias con mayor dificultad en Ingeniería Informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid 2012-1

MATERIAS MATRICULADOS CANCELAN PIERDEN ACUMULADO CANCELAN Y

PIERDEN GANAN

Modelos y Simulación 287 94 61 155 132

Fundamentos de Programación 1 117 41 22 63 54

Investigación de Operaciones 2 96 34 16 50 46

Taller de Fundamentos de Programación

76 35 14 49 27

Fundamentos de Programación 2 69 27 16 43 26

Investigación de Operaciones 1 76 27 13 40 36

Teoría de Lenguajes 53 13 16 29 24

Estructura de Datos 50 21 7 28 22

50

Tabla 2. Materias con mayor dificultad en Ingeniería Informática del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid 2013-1

MATERIAS MATRICULADOS CANCELAN PIERDEN ACUMULADO CANCELAN Y

PIERDEN GANAN

Modelos y Simulación 301 50 20 70 231

Fundamentos de Programación 1 142 41 22 63 79

Fundamentos de Programación 2 86 25 14 39 47

Taller de Fundamentos de Programación

84 38 10 48 36

Investigación de Operaciones 2 67 16 5 21 46

Investigación de Operaciones 1 65 21 15 36 29

Teoría de Lenguajes 57 10 6 16 41

Estructura de Datos 55 6 5 11 44

Según lo analizado en la Tabla 1 y en la Tabla 2 se escogen 4materias porque son de una alta dificultad para el estudiante, según el desempeño estudiantil analizado 2012-1 y 2013-1, que son: Fundamentos de Programación 1, Taller de Fundamentos de Programación, Fundamentos de Programación 2 y Modelos y Simulación, como se muestra en la Tabla 3.

Tabla3. Materias seleccionadas.

MATERIAS MATRICULADOS CANCELAN PIERDEN

ACUMULADO CANCELAN Y

PIERDEN GANAN

2012-1 2013-1 2012-1 2013-1 2012-1 2013-1 2012-1 2013-1 2012-1 2013-1

Modelos y Simulación

287 301 94 50 61 20 155 70 132 231

Fundamentos de Programación 1

117 142 41 41 22 22 63 63 54 79

Taller Fundamentos Programación

76 84 35 38 14 10 49 48 27 36

Fundamentos de Programación 2

69 86 27 25 16 14 43 39 26 47

En la Figura 24, se muestran las materias anteriormente mencionadas con los estudiantes que ganan y cancelan y pierden la materia, con el fin de mostrar que es superior el número de estudiantes que cancelan y pierden la materia a los estudiantes que la ganan.

51

Figura 24. Comparación de estudiantes que cancelan y pierden la materia con los que ganan.

En la Tabla 4 se hace un análisis comparativo tomando en cuenta el porcentaje de la columna acumulado cancelan y pierden de las materias y se concluye que:

La materia con mayor deserción es Taller de Fundamentos de Programación con un 64.47%.

Fundamentos de Programación 2 con un 62.32%.

Modelos y Simulación con un 54.01%.

Fundamentos de Programación 1 con un 53.85%.

Tabla 4. Comparativo porcentual.

MATERIAS PORCENTAJE CANCELAN Y PIERDEN

Taller de Fundamentos de Programación 64,47%

Fundamentos de Programación 2 62,32%

Modelos y Simulación 54,01%

Fundamentos de Programación 1 53,85%

Según lo analizado en el pensum de la carrera Ingeniería Informática se visualizó que las áreas con mayor problema son Algoritmos y Programación en la cual se encuentra las materias: Fundamentos de Programación 1, Fundamentos de Programación 2 y Taller de Fundamentos de Programación y Matemáticas Aplicadas con Modelos y Simulación. Cabe señalar que los nombres de las áreas de Algoritmos y Programación y Matemáticas Aplicadas han sido cambiados por Desarrollo del Pensamiento

0

100

200

Modelos ySimulación

Fundamentosde

Programacion1

Taller deFundamentos

deProgramacion

Fundamentosde

Programacion2

COMPARACIÓN

ACUMULADO CANCELAN Y PIERDEN GANAN

52

Analítico-Sistémico y Construcción de Elementos de Software y Desarrollo del Pensamiento Lógico-Matemático Aplicado, respectivamente; por lo que para este trabajo se tomaran en cuenta los nombres antiguos y de esta forma no confundir a los estudiantes. De las asignaturas anteriormente mencionadas y de acuerdo a reuniones con los docentes de dichas asignaturas, se recomienda trabajar los siguientes tópicos:

Para el área de Algoritmos y Programación, los tópicos a tratar serán Matrices, Listas Ligadas y Apuntadores.

Para el área de Matemáticas Aplicadas, el tópico a tratar será Sistema de Colas.

Con los tópicos anteriormente mencionados se concluye, que solo se hará el trabajo para 2 áreas que contienen 4 materias que son: Matemáticas Aplicadas con Modelos y Simulación y Algoritmos y Programación con Fundamentos de Programación 1, Fundamentos de Programación 2 y Taller de Fundamentos de Programación.

53

5. DETERMINACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE REALIDAD AUMENTADA, CON BASE EN LOS TÓPICOS CARACTERIZADOS PARA EL DISEÑO DE LOS

OBJETOS DE APRENDIZAJE. En este capítulo se investiga sobre las diferentes herramientas de Realidad Aumentada que son utilizadas para el diseño de patrones, logrando así determinar cuál es la más adecuada para el desarrollo del prototipo computacional. A continuación se muestra las herramientas de Realidad Aumentada en la Tabla 5.

Tabla 5. Herramientas de Realidad Aumentada.

HERRAMIENTA DESCRIPCIÓN ORIENTADO A REQUISITOS POSIBLES

PROBLEMAS

ARToolKit81

Biblioteca escrita en lenguaje C y C++.Utiliza técnicas de visualización y reconocimiento de marcadores para determinar la posición de la cámara en relación a la imagen.

Equipos de Escritorio

Microsoft Visual Studio (otros IDEs compatibles)

Si no se está familiarizado con la programación con Java o C#

AndAR82

Es una biblioteca de software, basada en Java que permite usar Realidad Aumentada en la plataforma Android. Android captura y muestra el video y el código del ARToolKit implementa el reconocimiento, análisis geométricos y seguimiento del patrón.

Dispositivos Móviles

Sistema Android

Se necesita un celular con Android potente para que funcione de forma fluida.

Vuforia83

Vuforia es una plataforma de software que utiliza el reconocimiento de imágenes basada en puntos de referencia, coherente y técnicamente hábil y ofrece un amplio conjunto de características y

Dispositivos Móviles

Sistema Android

Falta de conocimiento del Sistema Android

81

RODRÍGUEZ, Juan Pablo y Sánchez, Jaime Hernán. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en niños de Educación General Básica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computación. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ciencias de la Computación, 2011. 14 p. 82

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> 83

QUALCOMM. Augment Reality. Rev 2012. Disponible en Internet: <http://www.qualcomm.com/solutions/augmented-reality>

54

HERRAMIENTA DESCRIPCIÓN ORIENTADO A REQUISITOS POSIBLES

PROBLEMAS

capacidades, dando a los desarrolladores la libertad para ampliar sus visiones y sin limitaciones técnicas.

osgART84

Permite hacer Realidad Aumentada mediante la unión de ARToolKit y Open SceneGraph, brindando todas las ventajas de crear escenarios o modelos 3D.

Equipos de Escritorio

ARToolKit Open SceneGraph

Se debe tener conocimientos previos sobre Open SceneGraph.

FLARToolKit85

Software de Realidad Aumentada basado en la librería ARToolKit y que soporta el leguaje AS3 (Lenguaje de Programación para la plataforma Adobe Flash), especialmente recomendable para Realidad Aumentada orientada a la Web.

Web

Flex, Flash o Microsoft Visual Studio (otros IDEs compatibles)

Si no se está familiarizado con la programación con Java o AS3

NyARToolkit86

NyARToolKit es una librería visual de Realidad Aumentada basada en ARToolKit. Esta corre sobre diversas plataformas virtuales: Java, C#, Action script 3 y también en flash, Silverlight, Processing y Android.

Dispositivos Móviles

Flex o Flash

Si no se está familiarizado con la programación con Java o AS3

SLARToolkit87

SLARToolkit es una biblioteca flexible de Realidad Aumentada para el teléfono celular Silverlight de la empresa Windows. Tiene como objetivo hacer que las

Dispositivos Móviles

Silverlight.

Silverlight no está bien difundido como visualizador en los navegadores Web.

84

LOOSER, J. GRASSET, R. SEICHTER, H. LAMB, P. OSGART.rev 2006. Disponible en Internet: <https://www.artoolworks.com/community/osgart/> 85

Arredondo y Mateus. Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad Aumentada para el proceso de Enseñanza-Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. Trabajo de Grado realizado para optar al título de Ingeniero Informático. Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Medellín, Colombia. 86

Bong, S. ArtoolWorks. Recuperado Mayo de 2012. Disponible en Internet: <http://www.artoolworks.com/products/desk-top/nyartoolkit> 87

SlarToolKit. Citado en 14 Abril de 2013. Disponible en Internet: <slartoolkit.codeplex.com>

55

HERRAMIENTA DESCRIPCIÓN ORIENTADO A REQUISITOS POSIBLES

PROBLEMAS

aplicaciones de Realidad Aumentada en tiempo real sean fáciles y rápidas de utilizar; se basa en NyARToolkit y ARToolkit. SLARToolkit utiliza un modelo de licencia dual y puede ser utilizado para aplicaciones de código abierto o cerrado bajo ciertas condiciones.

FLARManager88

FLARManager es un marco ligero que facilita la creación 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 más robusto basado en eventos para la gestión de marcadores. Es compatible con la detección y la gestión de múltiples modelos y varios marcadores de un determinado patrón.

Web FLARToolkit Papervision 3D

Se debe estar familiarizado con FLARToolkit

AR-media89

Plug-in para Google SketchUp en el cual los usuarios pueden visualizar sus modelos en 3D en Realidad Aumentada.

Equipos de Escritorio

Google SketchUp

Tener conocimientos previos sobre Google SketchUp

Con base en la descripción de las herramientas anteriormente mencionadas se llega a la conclusión de que el trabajo se realizará para dispositivos móviles basados en el Sistema Operativo Android porque se asume que es de fácil acceso para los estudiantes, logrando llevar ésta a cualquier lugar. En dicha tabla,

88

INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES. (26-27, May, 2012: Thailand). King Mongkut’s University of Technology Thonburi, 2012.136 p. 89

InglobeTechnologies.AR-media. Citado en Junio 24 de 2013. Dsiponible en Internert: <http://www.inglobetechnologies.com/en/new_products/arplugin_su/info.php>

56

también, se puede observar que las herramientas de desarrollo de aplicaciones de Realidad Aumentada orientadas al Sistema Operativo Android son: NyARToolkit, AndAR y Vuforia. De las anteriores herramientas, se selecciona vuforia dado que es una herramienta para dispositivos móviles que se orienta a los desarrolladores y se encuentra toda la información necesaria para el desarrollo de la aplicación. Esta herramienta genera una alta interacción entre el usuario y la aplicación que se desarrollará, dando la posibilidad de tener acceso a ésta desde cualquier lugar.

57

6. DISEÑO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE CON LAS TÉCNICAS DE REALIDAD AUMENTADA DETERMINADAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE

LOS PATRONES. En este capítulo se visualizará las diferentes metodologías para la creación de los Objetos de Aprendizaje, para su posterior diseño con sus respectivas características y generación de los patrones. 6.1 METODOLOGÍAS PARA LA CREACIÓN DE OBJETOS DE APRENDIZAJE A continuación en la Tabla 6, se explicaran las diferentes metodologías que pueden ser utilizadas para el desarrollo de Objetos de Aprendizaje.

Tabla 6. Metodologías para el desarrollo de Objetos de Aprendizaje.

METODOLOGÍA

DESCRIPCIÓN

ISDMeLO90

Se plantea como un proceso iterativo en el que las fases o actividades no necesariamente deben ejecutarse secuencialmente, permitiendo resolver problemas en tiempos tempranos del proceso sobre la base del desarrollo de prototipos, para orientar el desarrollo al cumplimiento de sus necesidades e implementar en cada iteración mejoras, o revisiones que potencien la reutilización en su máxima expresión.

MACOBA91

Es una metodología de Aprendizaje Colaborativo fundamentada en patrones para la producción y uso de Objetos de Aprendizaje; se basa primordialmente, en el modelo educativo de las Instituciones de Educación Superior que se rigen bajo el paradigma de enseñanza-aprendizaje centrado en el estudiante y por la educación basada en competencias.

MIDOA92

Modelo Instruccional para el desarrollo de Objetos de Aprendizaje, que controla el proceso y da seguimiento a la identificación de un problema en la evaluación de los Objetos de Aprendizaje producidos, para hacer un proceso en espiral y con ello una mejora continua de estos productos.

SCORM93

Es el estándar que define la dirección a seguir para desarrolladores de plataformas y contenidos de e-learning de todo el mundo. SCORM es un modelo que describe cómo administrar, empaquetar y entregar información de aprendizaje.

ADDIE94

(Análisis, Diseño, Desarrollo, Implementación y Evaluación). Es un modelo genérico tradicionalmente empleado por los diseñadores de instrucción y desarrolladores formativos. Se trata de un modelo de diseño de sistemas de instrucción, que consta de unas fases o etapas diagramadas a fin de ofrecer un marco sistémico, eficiente y efectivo para la producción de recursos educativos e instrucción.

SAM95

Es un modelo de diseño instruccional de sistemas ágiles que se ha presentado como una alternativa a la metodología ADDIE , que también hace énfasis en la colaboración, la eficiencia y la repetición de los Objetos de Aprendizaje. Revela constantemente el diseño a medida que evoluciona y lo hace de una manera que todos los interesados pueden ver y evaluar.

90

BRITO, Julio Gonzalo. Curso I Objetos de Aprendizaje. Metodologías de desarrollo de Objetos de Aprendizaje. Universidad Nacional de Córdoba. Argentina. 3 p. 91

SANDOVAL, EriKaMaria. MONTAÑES, Carmenza. BERNAL, Leonardo. UBOA. Una alternativa metodológica nhpara la construcción de Objetos Virtuales de Aprendizaje 92

BARAJAS, Arturo. MUÑOZ, Jaime. ALVAREZ, Francisco. GARCIA, Alma. Developing Large Scale Learning Objects for Software Engineering Process Model through MIDOA Model. Universidad Autonoma de Aguascalientes. Universidad Veracruzana. 2 p. 93

SCORM. Disponible en <http://scorm.com/scorm-explained/> 94

BRITO, Julio Gonzalo. Curso I Objetos de Aprendizaje. Metodologías de desarrollo de Objetos de Aprendizaje. Universidad Nacional de Córdoba. Argentina. 3 p. 95

ALLEN, Michael. Leaving ADDIE for SAM.An Agile Model for Developing the Best Learning Experiences.ASTD WORDPLACE LEARNING & PERFORMANCE.Vol. 1

58

Con las metodologías anteriormente expuestas se toma la decisión de trabajar con SAM,con base en la opinión de un experto y porque se puede trabajar Realidad Aumentada con ésta. 6.1.1 Metodología SAM Al trabajar esta metodología se debe hacer precisión en lo que es un Diseño Instruccional: “Se define el Diseño Instruccional como simplemente un proceso para ayudar a crear una formación eficaz de una manera eficiente y ayudar a hacer las preguntas correctas, tomar las decisiones correctas, y producir un producto que es tan útil y utilizable como su situación lo requiere y permite"96. Con base en lo anterior, SAM es un modelo de desarrollo ágil que garantiza el aprendizaje, la retención y el impacto en el desarrollo del diseño Instruccional, se desarrolla en pequeños procesos repetitivos, con el fin de llegar con éxito al producto final. Existen 2 tipos de SAM:

SAM1 es para proyectos pequeños, para personas que no tengan gran experiencia en los Objetos de Aprendizaje y para personas que trabajan solas o en conjunto. El modelo está claramente definido, es manejable, estimula la creatividad y la experimentación y revela constantemente el diseño a medida que evoluciona97. Este modelo se muestra en la Figura 25.

Figura 25. SAM1

98.

96

ALLEN, Michael. Leaving ADDIE for SAM.An Agile Model for Developing the Best Learning Experiences.ASTD WORDPLACE LEARNING & PERFORMANCE. Vol. 1 97

ALLEN, Michael. Leaving ADDIE for SAM.An Agile Model for Developing the Best Learning Experiences.ASTD WORDPLACE LEARNING & PERFORMANCE. Vol. 1 98

ALLEN, Michael. Leaving ADDIE for SAM.An Agile Model for Developing the Best Learning Experiences.ASTD WORDPLACE LEARNING & PERFORMANCE. Vol. 1

59

Con base en la Figura 25, se describe las etapas con las que el diseño SAM1 desarrolla su metodología. En la etapa de evaluación se hace un análisis de los objetivos propuestos y de la herramienta que se va a desarrollar, en la etapa del diseño se hacen unos bosquejos tratando de visualizar como quedara la aplicación y en la etapa de desarrollo se trabaja todo el prototipo computacional.

SAM2 es una versión más detallada y ampliada de SAM1, para situaciones en las que el desarrollo no se puede integrar completamente con el diseño. Se utiliza cuando los proyectos son más grandes y tiene mayor cantidad de contenido y cuando primero se trabaja toda la fase de diseño y después la fase de desarrollo99. Este modelo se muestra en la Figura 26.

Figura 26. SAM2

100.

Para la implementación del Trabajo de Grado se escoge la metodología SAM1 debido a que se ajusta más al proceso de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje, no se necesita de gran experiencia para la implementación de este y además son pocas personas las que se encuentran realizando este proyecto.

99

ALLEN, Michael. Leaving ADDIE for SAM.An Agile Model for Developing the Best Learning Experiences.ASTD WORDPLACE LEARNING & PERFORMANCE. Vol. 1 100

ALLEN, Michael. Leaving ADDIE for SAM.An Agile Model for Developing the Best Learning Experiences.ASTD WORDPLACE LEARNING & PERFORMANCE.Vol. 1

60

6.2 DESARROLLO DE LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE Según la metodología SAM1, el desarrollo de los Objetos de Aprendizaje se hace en iteraciones con el fin de que el desarrollo sea más preciso y se trabaje en conjunto con el diseño del prototipo. 6.2.1 Iteración 1 de la Aplicación 1. Evaluación

Esta implementación va dirigido a los estudiantes de la carrera Ingeniería Informática en las áreas de Algoritmos y Programación y Matemáticas Aplicadas con el fin de hacer los temas más innovadores, comprensibles, llamativos y fomentando la investigación; debido a que hoy en día la mayoría de los estudiantes están poco motivados ante las asignaturas de la carrera.

Actualmente los estudiantes buscan ayuda en la biblioteca de la Universidad o en textos de Internet, debido a que no hay una herramienta que sea interactiva, agradable, accesible y dinámica la cual los ayude a resolver dudas o inquietudes que se les presenten con algunos tópicos.

Para corroborar que la herramienta tendrá éxito y que sea un apoyo, se realizará una evaluación a los alumnos que estén cursando las materias Fundamentos de Programación 1, Fundamentos de Programación 2, Taller de Fundamentos de Programación y Modelos y Simulación.

2. Diseño

El desarrollo de esta herramienta tendrá como objetivo ayudar al estudiante a comprender de una manera fácil y dinámica algunos temas de la carrera Ingeniería Informática en las áreas de Algoritmos y Programación y Matemáticas Aplicadas que son de alta complejidad, dándole la posibilidad de que pueda interactuar con esta tantas veces sea necesario para que pueda solucionar sus dudas e inquietudes.

En la Figura 27,se muestra el bosquejo del diseño de la herramienta en la cual se muestra una imagen de fondo con Realidad Aumentada, un texto debienvenida y las áreas problemáticas con la opción de escoger una de ellas.

61

Figura 27. Bosquejo del diseño de la aplicación.

3. Desarrollo

Los tópicos a tratar para el desarrollo de esta herramienta serán:

Área de Algoritmos y Programación: 1. Matrices

- Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema. - Creación de una matriz: Se mostrará el código y luego su

funcionamiento por medio de Realidad Aumentada. - Llenado por filas: Se mostrará el código y luego su funcionamiento

por medio de Realidad Aumentada. - Llenado por columnas: Se mostrará el código y luego su

funcionamiento por medio de Realidad Aumentada. - Suma: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada. - Resta: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada.

2. Listas Simplemente Ligadas - Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema. - Crear: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio de

Realidad Aumentada. - Insertar: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada. - Eliminar: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada.

62

- Buscar: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio de Realidad Aumentada.

3. Apuntadores

- Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema. - Suma: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada. - Resta: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada.

Área de Matemáticas Aplicadas 1. Generación de Variables Aleatorias

- Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema y se mostrará la Realidad Aumentada.

En la Figura 28, se ve el bosquejo del área de Matemáticas Aplicadas.

a

b

Figura 28. a. Menú principal de la Aplicación b. Bosquejo para el tópico de generadores de variables aleatorias.

En la Figura 29, se muestra el área de Algoritmos y programación con el tópico de matrices.

63

a b

Figura 29. a. Tópicos del área de Algoritmos y Programación b. Concepto y Realidad Aumentada del tópico matrices.

En la Figura 30, se muestra los tópicos de listas simplemente ligadas y apuntadores.

a

b

Figura 30. a. Concepto y Realidad Aumentada del tópico listas simplemente ligadas b. Concepto y Realidad Aumentada del tópico apuntadores.

64

6.2.2 Iteración 2 de la Aplicación En esta segunda iteración se muestra el seguimiento que se le ha dado a la primera iteración y mejoras de la aplicación y bosquejos.

1. Evaluación La primera iteración tuvo gran éxito ya que de ahí se pudo desarrollar la primera parte de la aplicación, teniendo como base los bosquejos en la iteración anterior. El prototipo fue conocido por algunos estudiantes de la carrera de Ingeniería Informática a los cuales les pareció adecuado tener esta herramienta para comprender estas áreas.

2. Diseño Con base en los bosquejos de la iteración anterior se creó un nuevo bosquejo para una fácil comprensión de las áreas de Algoritmos y Programación y Matemáticas Aplicadas, con el fin de que estuviera más ordenada para los estudiantes de la carrera de Ingeniería Informática. Los tópicos que se trabajaron en la primera iteración cambiaron quedando de la siguiente manera:

Área de Algoritmos y Programación: 1. Matrices

- Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema. - Llenado por filas: Se mostrará el código y luego su funcionamiento

por medio de Realidad Aumentada. - Llenado por columnas: Se mostrará el código y luego su

funcionamiento por medio de Realidad Aumentada.

2. Listas Simplemente Ligadas - Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema. - Crear e insertar: Se mostrará el código y luego su funcionamiento

por medio de Realidad Aumentada. - Eliminar: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada. - Buscar: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio

de Realidad Aumentada.

3. Apuntadores - Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema.

65

- Apuntadores: Se mostrará el código y luego su funcionamiento por medio de Realidad Aumentada.

Área de Matemáticas Aplicadas 1. Sistema de Colas

- Conceptualización: Se hará una breve explicación del tema y se mostrará un ejercicio en Realidad Aumentada.

En esta fase del diseño se hacen algunas mejoras que se verán a continuación, en la parte de desarrollo, con el fin de que los estudiantes de la carrera de Ingeniería Informática tengan fácil comprensión de los tópicos en las áreas de Algoritmos y Programación y Matemáticas Aplicadas. 3. Desarrollo

En el desarrollo de la iteración se realizó algunas mejoras al prototipo, con base en el bosquejo de la aplicación de la iteración anterior, a continuación se muestra como quedó la aplicación.

1. Primero se muestra el icono de la aplicación de Realidad Aumentada

funcionando en un dispositivo móvil con sistema operativo Android, como se ilustra en la Figura 31:

Figura 31. Icono de la aplicación en sistema Android.

2. Se muestra la página de inicio de la aplicación, la cual contiene el menú principal, como se ilustra en la Figura 32.

Figura 32. Menú principal de la aplicación de Realidad Aumentada.

66

3. Al darle click en el primer botón que es el del área de Algoritmos y Programación se muestra lo siguiente, como se ilustra en la Figura 33:

Figura 33. Área de Algoritmos y Programación.

4. Dependiendo del tópico que se quiera estudiar se le da click en el botón ya sea

de matrices, de apuntadores o de Listas Ligadas para visualizar la información de uno de estos tópicos de la siguiente forma:

Para el tópico de Matrices (Ver Figura 34):

a

b

c

Figura 34. a. Teoría del tópico Matrices b. Pseudocódigo llenado por Filas de matrices c. Ver Matrices en Realidad Aumentada.

67

Para el tópico de Apuntadores (Ver Figura 35):

a

b

Figura 35. a. Teoría de Apuntadores b. Ver apuntadores en Realidad Aumentada.

Para el tópico de Listas Ligadas (Ver Figura 36):

a

b

Figura 36. a. Teoría de Listas Ligadas b. Ver listas simplemente ligadas en Realidad Aumentada.

5. Al escoger el botón de Matemáticas Aplicadas, se lleva a la siguiente parte de

la aplicación, como se ilustra en la Figura 37:

68

a b c

Figura 37. a. Tópico de Modelos y Simulación b. Teoría de Modelos y Simulación c. Ver modelos y simulación en Realidad Aumentada.

6.2.3 Iteración 3 de la Aplicación

En esta iteración se hace la revisión de la iteración 2, sus respectivas correcciones y se muestra la aplicación casi en su etapa final.

1. Evaluación

En base a la iteración anterior se vio que la aplicación estaba bien en cuanto a colores y forma, pero se analizó que contenía mucho texto para los estudiantes.

Según lo hablado con la asesora de grado y algunos estudiantes se toma la decisión de hacer mapas conceptuales para su mejor entendimiento y así disminuir el texto.

2. Diseño

Con base en planteado anteriormente se cambia un poco el contenido de la aplicación, la cual es el texto donde se diseña mapas conceptuales, pero la aplicación como tal tiene aprobación en los colores, la forma en que está diseñada y funcionalidad para el estudiante.

69

3. Desarrollo

A continuación se realiza las correcciones anteriormente expuestas, quedando la aplicación así:

1. Primero se muestra el icono de la aplicación de Realidad Aumentada

funcionando en un dispositivo móvil con sistema operativo Android, como se ilustró en la Figura 31.

2. Se muestra la página de inicio de la aplicación, la cual contiene el menú

principal, como se ilustra en la Figura 38.

Figura 38. Menú principal de la aplicación de Realidad Aumentada.

3. Al darle click en el primer botón que es el del área de Algoritmos y

Programación nos muestra lo siguiente, como se ilustra en la Figura 39:

70

Figura 39. Área de Algoritmos y Programación

4. Dependiendo del tópico que se quiera estudiar se le da click en el botón ya sea de matrices, de apuntadores o de Listas Ligadas para visualizar la información de uno de estos tópicos de la siguiente forma:

Para el tópico de Matrices (Ver Figura 40 y Figura 41):

a

b

c

Figura 40. a. Teoría del tópico matrices b. Pseudocódigo llenado de matrices por filas ciclo para c. Pseudocódigo llenado de matrices por filas ciclo mientras que.

71

a

b

c

Figura 41. a. Pseudocódigo llenado de matrices por columnas ciclo para b. Pseudocódigo llenado de matrices por columnas ciclo mientras que c. Ver matrices en Realidad Aumentada.

Para el tópico de listas simplemente ligadas (Ver Figura 42 y Figura 44):

a

b

c

Figura 42. a. Teoría de listas simplemente ligadas b. Pseudocódigo de listas simplemente ligadas crear e insertar c. Pseudocódigo de listas simplemente ligadas buscar un número.

72

a

b

Figura 43. a. Pseudocódigo de listas simplemente ligadas eliminar un número b. Ver listas simplemente ligadas en Realidad Aumentada.

Para el tópico de Apuntadores (Ver Figura 44):

a

b

c

Figura 44. a. Teoría de apuntadores b. Pseudocódigo de apuntadores c. Ver Realidad Aumentada apuntadores.

5. Al escoger el botón de Matemáticas Aplicadas, se lleva a la siguiente parte de la aplicación, como se ilustra en la Figura 45:

73

a

b

c

Figura 45. a. Tópico de Modelos y Simulación b. Teoría de sistema de colas c. Ver sistema de colas en Realidad Aumentada.

Con lo investigado de las metodologías para el desarrollo de los Objetos de Aprendizaje, la cual se basó en la metodología SAM1, se puede concluir que la aplicación quedó con el texto necesario para entender los tópicos y de una manera dinámica para los estudiantes; logrando llevar a cabo todo lo propuesto en los Objetos de Aprendizaje.

74

7. IMPLEMENTACIÓN DE LOS PATRONES DE REALIDAD AUMENTADA PARA LA OBTENCIÓN DEL PROTOTIPO COMPUTACIONAL.

En este capítulo, se muestra la implementación de los patrones y el desarrollo de la aplicación de Realidad Aumentada. 7.1 LENGUAJES DE DESARROLLO La herramienta que se utilizó tanto para realizar la aplicación de Realidad Aumentada como para las animaciones que se muestran en esta es Unity 3D con el SDK de Vuforia para la aplicación de Realidad Aumentada y Blender para las animaciones.

Unity es un ecosistema de desarrollo de juegos, el cual es un potente motor de juego con herramientas intuitivas y flujos de trabajo rápidos para crear contenido 3D interactivo101. Con esta herramienta se puede crear scripts para un mejor diseño, en el cual se utilizó JavaScript.

El SDK Vuforia permite construir visiones basadas en aplicaciones de Realidad Aumentada102.

Blender es una suite de animación en 3D de código libre y abierto103. La ventaja de utilizar estas 3 herramientas es que son fáciles de manejar, se puede desarrollar con Realidad Aumentada, se tiene un rendimiento adecuado para el desarrollo de la aplicación y se puede integrar al sistema operativo Android. 7.2 REQUISITOS DE SOFTWARE 7.2.1 Requisitos para el desarrollo En este ítem se muestra el paso a paso de lo necesario para desarrollar una aplicación para dispositivos móviles con Realidad Aumentada, con el fin de orientar a todos los lectores para el desarrollo de esta aplicación. Los componentes a manejar para el desarrollo de esta aplicación son:

Vuforia SDK

Unity 3D

Blender

101

Unity3D. Disponible en: <http://spanish.unity3d.com/unity/> 102

SDK Vuforia. Disponible en: <https://developer.vuforia.com/resources/sdk/android> 103

Blender. Disponible en: <http://www.blender.org/about/>

75

Paso 1: Configuración del entorno de programación Como primera instancia se debe crear una cuenta en la página web de Vuforia para empezar con el desarrollo de la aplicación, luego instalar Unity 3D en el ordenador, después se descarga la extensión para Unity 3D, desde el portal de Vuforia. Paso 2: Crear animaciones En el motor Blender se hacen las animaciones en tercera dimensión, dependiendo de lo que se necesite. Paso 3: Crear patrones (plantillas) Después de crear la cuenta en la página de Vuforia, se crea la base de datos en el administrador de targets, en el cual se puede crear o escoger imágenes desde Internet. Luego se descarga la base de datos para Unity, se adiciona a Unity y se tiene la base de datos para crear la Realidad Aumentada. Paso 4: Integración de las herramientas Luego de tener todas las herramientas listas, se integra todo a Unity 3D y se implementa para desarrollar la aplicación basada en Realidad Aumentada. 7.2.2 Requisitos para ejecución El estudiante o usuario que utilizará la aplicación debe tener el siguiente software instalado en su dispositivo móvil:

Aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje.

Sistema operativo Android desde la versión 3.0, porque los dispositivos móviles con sistema operativo inferior a ésta versión no puede funcionar la aplicación correctamente debido a que esta es muy robusta.

7.3 REQUISITOS DE HADWARE En cuanto a los requisitos de Hardware y teniendo en cuenta que la aplicación se va a desplegar para dispositivos móviles se tienen los siguientes requisitos:

La aplicación funciona en dispositivos móviles con sistema operativo Android con una memoria mínima de 2 GB y con una cámara mínima de 5 Mpx.

76

La herramienta con la que se desarrolló la aplicación de Realidad Aumentada que es Unity 3D, funciona en los siguientes dispositivos móviles con sistema operativo Android, como se muestra en la Tabla 7.

Tabla 7. Dispositivos móviles y sus características104

.

DISPOSITIVO MÓVIL CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA

OPERATIVO ANDROID

Google NexusOne 3.0

Google Nexus S 3.0

Motorola Droid 3.0

Motorola Droid X 3.0

Motorola Xoom 3.0

HTC EVO 4g 3.0

HTC DroidIncredible 3.0

HTC Desire HD 3.0

HTC Desire Z 3.0

HTC Desire 3.0

Samsung Galaxy S3 4.1

Samsung Galaxy S4 4.2.2

Samsung Galaxy S Duos 4.1

LG L3 4.0

Sony EricsonXperia 4.0

Samsung Galaxy Note 2 4.2.2

Huawei G610 4.2.2

7.4 PROTOTIPO FUNCIONAL A continuación se aborda cada una de las áreas que corresponden a Algoritmos y Programación con los tópicos de matrices, listas simplemente ligadas y apuntadores y Matemáticas Aplicadas con el tópico de sistema de colas, con el prototipo propuesto para implementar la enseñanza de cada uno. 7.4.1 Área de Algoritmos Y Programación Esta sección se divide en 3 tópicos matrices, listas simplemente ligadas y apuntadores. Cada tópico se divide en 3 partes que son concepto, visualización en Realidad Aumentada y los pseudocódigos de cada tema.

Matrices

a. Se define el concepto de matrices como se ilustra en la Figura 46:

104

Unity 3D. Disponible en: <http://forum.unity3d.com/threads/77388-Androids-that-work-with-Unity-Android>

77

Figura 46. Concepto de matrices.

b. Se muestra la Realidad Aumentada de las matrices, como se ilustra en la

Figura 47 y en la Figura 48.

a

b

Figura 47. a. Llenado de Matrices por Filas en Realidad Aumentada b. Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

a

b

Figura 48. a. Llenado de matrices por columnas en Realidad Aumentada b. Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

78

c. Se muestran los 2 pseudocódigos para matrices, porque el estudiante debe tener conocimiento acerca de los métodos y no acostumbrase a trabajar con uno solo, como se ilustra en la Figuras 49 y en la Figura 50

a

b

Figura 49. a. Pseudocódigo llenado de matrices por filas, ciclo para b. Pseudocódigo llenado de matrices por filas, ciclo mientras que.

a

b

Figura 50. a. Pseudocódigo llenado de matrices por columnas, ciclo para b. Pseudocódigo llenado de matrices por columnas, ciclo mientras que.

79

Listas Ligadas

a. Se define el concepto de listas simplemente ligadas, como se ilustra en la Figura 51.

Figura 51. Concepto de listas simplemente ligadas.

b. Se muestra la Realidad Aumentada como se ilustra en la Figura 52, Figura

53 y Figura 54.

a

b

Figura 52. a. Crear listas simplemente ligadas en Realidad Aumentada b. Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

80

a

b

Figura 53. a. Buscar listas simplemente ligadas en Realidad Aumentada b. Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

a

b

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

c. Se muestran los pseudocódigos de las listas simplemente ligadas, crear e

insertar en listas simplemente ligadas, buscar listas en listas simplemente ligadas y eliminar en listas simplemente ligadas como se ilustra en la Figura 55:

a

b

c

Figura 55. a. Pseudocódigo crear e insertar Listas Simplemente Ligadas b. Pseudocódigo buscar un número en listas simplemente ligadas c. Pseudocódigo eliminar un número en listas simplemente ligadas.

81

Apuntadores a. Se describe el concepto de apuntadores como se muestra en la Figura

56.

Figura 56. Concepto apuntadores.

b. Se muestra los Apuntadores en Realidad Aumentada, como se ilustra en

la Figura 57.

A

b

Figura 57. a. Apuntadores en Realidad Aumentada b. Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

c. Se muestra el código de Apuntadores, como se ilustra en la Figura 58.

82

Figura 58. Pseudocódigo apuntadores.

7.4.2 Área de Matemáticas Aplicadas Esta sección se divide en el tópico de Modelos y Simulación en las cuales se explicara el tema a tratar. Este tópico se divide en 2 partes concepto y visualización en Realidad Aumentada:

Modelos y Simulación

a. Se describe el concepto de sistema de colas, como se muestra en la Figura 59.

Figura 59. Concepto de Sistema de Colas.

b. Se muestra en Realidad Aumentada un ejercicio de sistema de colas, como

se ilustra en la Figura 60.

83

a

b

Figura 60. a. Sistema de Colas en Realidad Aumentada b. Patrón (plantilla) para visualizar la Realidad Aumentada.

Con base en los capítulos, anteriores se puede concluir que la aplicación

propuesta de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje quedó de

una manera dinámica y comprensible; además se pudo determinar que la

aplicación no funciona en algunos dispositivos móviles debido a las restricciones

que presenta la herramienta Unity 3D.

84

8. VALIDACIÓN DE LOS PATRONES DE REALIDAD AUMENTADA APLICADA EN LOS OBJETOS DE APRENDIZAJE, MEDIANTE UN GRUPO CONTROL

Y UN GRUPO PILOTO PARA LA COMUNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA INFORMÁTICA DEL POLITECNICO COLOMBIANO JAIME

ISAZA CADAVID Para la validación del modelo se realizan encuestas a los estudiantes de Ingeniería Informática, debido a que son los estudiantes quienes deciden si el prototipo realmente otorga los resultados esperados y si los temas planteados en la aplicación si son los adecuados. De esta manera, los estudiantes serán las personas que se beneficiarán directamente con la aplicación y determinarán si en realidad la aplicación les ayuda a entender los temas en los cuales se tiene mayor dificultad. Las encuestas se realizó después de mostrarles la aplicación creada en el objetivo anterior. A continuación se muestran las encuestas que se realizaron en Google encuestas; estas se subieron a la página de Fundamentos de Programación 1 de la asesora Sandra Mateus, desde allí los estudiantes respondieron de acuerdo al tópico expuesto en Realidad Aumentada. En el anexo A, se muestran las respuestas de los estudiantes y a continuación los resultados de éstas. Las validaciones se realizaron de la siguiente manera:

Grupo piloto: Se realizó para la materia Fundamentos de Programación 1 a los grupos 25 y 25A, donde el tópico tratado fue matrices y 12 estudiantes que tenían desconocimiento del tema participaron en la encuesta.

Grupo control: Se realizó para la materia Taller de Fundamentos de Programación al grupo 01, donde los tópicos tratados fueron listas simplemente ligadas con 5 estudiantes y apuntadores con 9 estudiantes, donde estos tenían conocimientos previos acerca del tema.

No se pudo realizar las validaciones para las materias Fundamentos de Programación 2 y Modelos y Simulación porque se estaba terminando el periodo académico y los profesores no tenían espacio para llevar a cabo las pruebas.

Como se planteó en los Objetos de Aprendizaje, para cada encuesta se realizó una validación de la aplicación, logrando con esta tener mejoras significativas. 1. Para el tópico de matrices se hizo la siguiente encuesta:

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Nombre completo Grupo

1. ¿Cuál es la definición que NO aplicaría en matrices?

a. Son una estructura de datos que organiza su información en tablas. b. Son un grupo de datos bajo un mismo nombre de variable. c. Son elementos de una matriz, se identifican mediante un subíndice.

2. ¿Cómo se calcularía el total de elementos en una matriz?

a. El total de elementos es igual al número de filas. b. Multiplicando el totas de las filas por el total de las columnas de la matriz. c. Sumando las filas y las columnas de una matriz.

3. ¿Cuál de las siguientes opciones es válida para leer un elemento en una matriz?

a. Lea: mat[i][j]. b. Lea: mat[M]. c. Lea: mat[i].

4. El pseudocódigo de abajo hace referencia a:

a. Llenado de matrices por columnas. b. Llenado de matrices por fila. c. Ninguna de las anteriores.

5. ¿Fue de su agrado la aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje?:

SI.

NO.

6. Nos gustaría que nos dieras tu sugerencia acerca de la aplicación. La sugerencia no debe ser mayor a 30 caracteres.

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De acuerdo a los resultados, se realizó la siguiente tabulación con el propósito de ver el funcionamiento de la aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de aprendizaje

En la pregunta 1, la respuesta correcta era la c. En la Figura 61, se muestra la tabulación de los resultados, donde 8 estudiantes de los encuestados que no habían visto el tema respondieron correctamente.

Figura 61. Resultados de la pregunta N° 1 de la encuesta de matrices.

En la pregunta 2, la respuesta correcta era la b. En la Figura 62, se muestra la tabulación de los resultados, donde 11 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura62. Resultados de la pregunta N°2 de la encuesta de matrices.

En la pregunta 3, la respuesta correcta era la a. En la Figura 63, se muestra la tabulación de los resultados, donde 12 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 63. Resultados de la pregunta N°3 de la encuesta de matrices.

En la pregunta 4, la respuesta correcta era la b. En la Figura 64, se muestra la tabulación de los resultados, donde 9 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

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Figura 64. Resultados de la pregunta N°4 en la encuesta de matrices.

Las siguientes preguntas se hacen con la finalidad de evaluar la aplicación como lo explica la metodología de los Objetos de Aprendizaje.

En la pregunta 5, se muestra la tabulación de los resultados, donde 12 estudiantes contestaron sobre la aplicación, como se ilustra en la Figura 65.

Figura 65. Resultados de la pregunta N°5 en la encuesta de matrices

En la pregunta 6, se muestra la tabulación de los resultados donde 12 estudiantes contestaron sobre la aplicación, como se ilustra en la Figura 66.

Figura 66. Resultado de la pregunta N°6 en la encuesta de matrices

En la pregunta 7 se hicieron las siguientes sugerencias: Que sea más, compatible, muy buena aplicación, mejorar el aspecto visual, aumentar gama en dispositivos, apto para otros Android, mas platillas, implementarse en aprendizaje, cambiar el color de la letra, ninguna.

2. Para el tópico de listas simplemente ligadas se hizo la siguiente encuesta:

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Nombre Completo Grupo 1. ¿Cuál es la definición que corresponde a listas simplemente ligadas?

a. Nodo que apunta a un valor null, lo cual indica que es el último de la lista. b. Secuencia de nodos, donde cada nodo contiene información del anterior y además

cada nodo contiene un apuntador del anterior y del siguiente. c. Secuencia de nodos, donde cada nodo contiene información del anterior y además

cada nodo contiene un apuntador del siguiente.

2. El pseudocódigo de abajo hace referencia a: a. Crear e insertar datos en una lista simplemente ligadas. b. Buscar y eliminar un dato en una lista simplemente ligada. c. Buscar un dato en una lista simplemente ligada.

3. ¿Con cuál de las siguientes opciones, se puede recorrer una lista simplemente ligada? a. Si (q.liga =!null) entonces t = q y q = q.liga. b. Si (p = q) entonces p = q.liga. c. Ninguna de las anteriores.

4. Las listas simplemente ligadas son estructuras de datos dinámicas porque:

a. Puede ser usada para crear estructuras de datos más complejas. b. Cada nodo tiene el apuntar del siguiente nodo. c. La memoria que ocupa es solamente la necesaria, sin desperdiciar memora que no

está en uso.

5. ¿Fue de su agrado la aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje?

Si

No

6. ¿Le sirvió la aplicación pata entender el tema propuesto?

Si

No

7. Nos gustaría que nos dieras tu sugerencia acerca de la aplicación La sugerencia no debe ser mayor a 30 caracteres.

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De acuerdo a los resultados se realizó la siguiente tabulación con el propósito de ver el funcionamiento de la aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de aprendizaje.

En la pregunta 1, la respuesta correcta es la c. En la Figura 67, se muestra la tabulación de los resultados, donde 2 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 67. Resultados de la pregunta N°1 de la encuesta listas simplemente ligadas.

En la pregunta 2, la respuesta correcta es la c. En la Figura 68, se muestra la tabulación de los resultados, donde 4 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 68. Resultado de la pregunta N°2 en la encuesta listas simplemente ligadas.

En la pregunta 3, la respuesta correcta es la a. En la Figura 69, se muestra la tabulación de los resultados, donde 4 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 69. Resultado de la pregunta N°3 en la encuesta de listas simplemente ligadas.

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En la pregunta 4, la respuesta correcta es la c. En la Figura 70, se muestra la tabulación de los resultados, donde 4 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 70. Resultados de la pregunta N°4 en la encuesta de listas simplemente ligadas.

Las siguientes preguntas se hacen con la finalidad de evaluar la aplicación como lo explica la metodología de los Objetos de Aprendizaje.

En la pregunta 5, se muestra la tabulación de los resultados, donde 5 estudiantes contestaron sobre la aplicación, como se ilustra en la Figura 71.

Figura 71. Resultado de la pregunta N°5 en la encuesta de listas simplemente ligadas.

En la pregunta 6, se muestra la tabulación de los resultados, donde 5 estudiantes contestaron sobre la aplicación, como se ilustra en la Figura 72.

Figura 72. Resultado de la pregunta N°6 en la encuesta de listas simplemente ligadas.

En la pregunta 7, se hicieron las siguientes sugerencias: Felicitaciones, ninguna, funcionar en Windows 8-8.1y me ha agradado el software.

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3. Para el tópico de apuntadores, se realizó la siguiente encuesta: Nombre Completo Grupo

1. Escoja una definición que corresponda a punteros

a. Es una dirección que indica la ubicación de otra variable de memoria. b. Es una variable que se le puede asignar distintos valores a una variable apuntador. c. Es una variable que contiene un dato.

2. ¿Con cuál de las siguientes opciones se puede crear un puntero?

a. Crear (p). b. P.dato = num. c. Q. liga = null.

3. El pseudocódigo de abajo hace referencia a:

a. Ninguna de las anteriores. b. Crear e insertar un dato en una lista. c. Apuntadores.

4. ¿Fue de su agrado la aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje?

Si

No

5. ¿Le sirvió la aplicación pata entender el tema propuesto?

Si

No

6. Nos gustaría que nos dieras tu sugerencia acerca de la aplicación La sugerencia no debe ser mayor a 30 caracteres.

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De acuerdo a los resultados se realizó la siguiente tabulación con el propósito de ver el funcionamiento de la aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de aprendizaje.

En la pregunta 1, la respuesta correcta es la a. En la Figura 73, se muestra la tabulación de los resultados, donde 8 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 73. Resultado de la pregunta N°1 en la encuesta de apuntadores.

En la pregunta 2, la respuesta correcta es la a. En la Figura 74, se muestra la tabulación de los resultados, donde 5 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 74. Resultado de la pregunta N°2 de la encuesta de apuntadores.

En la pregunta 3, la respuesta correcta es la c. En la Figura 75, se muestra la tabulación de los resultados, donde 2 estudiantes de los encuestados contestaron correctamente.

Figura 75. Resultado de la pregunta N°3 de la encuesta de apuntadores.

Las siguientes preguntas se hacen con la finalidad de evaluar la aplicación como lo explica la metodología de los Objetos de Aprendizaje.

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En la pregunta 4, se muestra la tabulación de los resultados, donde 9 estudiantes contestaron sobre la aplicación, como se ilustra en la Figura 76.

Figura 76. Resultado de la pregunta N°4 de la encuesta de apuntadores.

En la pregunta 5, se muestra la tabulación de los resultados, donde 9 estudiantes contestaron sobre la aplicación, como se ilustra en la Figura 77.

Figura 77. Resultado de la pregunta N°5 de la encuesta de apuntadores.

En la pregunta 6, se hicieron las siguientes sugerencias: Ninguna, que funcione en Windows 8-8.1, el proceso más didáctico, felicitaciones y funcionar en más dispositivos.

4. Para el tópico de sistema de colas se realizó la siguiente encuesta, aunque no

se pudo hacer la respectiva validación porque el profesor de esta materia ya había finalizado clases en el presente semestre, pero se validó tanto el contenido como la visualización en Realidad Aumentada, con el profesor de la materia de Modelos y Simulación.

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Nombre completo Grupo

1. ¿Cómo se puede llamar también un Sistema de Colas?

a. Simulación determinística. b. Línea de espera. c. Variables aleatorias.

2. ¿Cómo se puede realizar un estudio de un sistema de colas?

a. Por medio de una modelación matemática. b. Por medio de un análisis empírico. c. Por medio de una representación de la realidad.

3. ¿Cómo funciona un sistema de colas?

a. Las entidades llegan a realizar una operación.

b. El último en llegar es el primero en salir.

c. Ninguna de las anteriores explica un funcionamiento de un sistema de colas.

4. Defina un sistema de colas:

a. Es el estudio matemático de las líneas de espera.

b. Es el estudio de factores como tiempo y capacidad de trabajo. c. Es un análisis del estado actual de la empresa.

5. ¿Fue de su agrado la aplicación de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de

Aprendizaje?

Si.

No.

6. ¿Le sirvió la aplicación para entender el tema propuesto?

Si.

No.

7. Nos gustaría que nos dieras tu sugerencia acerca de la aplicación. La sugerencia no debe ser mayor a 30 caracteres.

95

El sistema es factible, ya que a la mayoría de los estudiantes no se les ha mostrado de una manera interactiva algunos tópicos de la carrera de Ingeniería Informática. Esta aplicación fue de mucha importancia para algunos estudiantes, al tener una herramienta que les ayude a visualizar los temas de una forma más dinámica, también porque sin tener conocimientos previos del tema pudieron entender lo que se quería mostrar con la aplicación. 8.1 CORRECCIÓN Y AJUSTES DE LAS FALLAS QUE SE PRESENTARON. Tomando algunas de las propuestas realizadas tanto por los docentes y por los estudiantes se efectuaron las siguientes correcciones, logrando mejorar la aplicación:

Se trabajó en el entorno de visualización para que al mostrar la información, ésta fuera adecuada al usuario, como se ilustra en la Figura 38 anteriormente mencionada.

Acatando la observación del docente de Modelos y Simulación, Carlos Márquez, se efectuaron cambios en la presentación y diseño de la animación en Realidad Aumentada para el tópico de esta asignatura.

De acuerdo a las observaciones presentadas por los estudiantes encuestados se amplió la versión de Android utilizada en la aplicación; inicialmente se pretendía trabajarla desde la 4.0 y ahora está desde la 3.0.

Se trabajó en disminuir el tamaño de la aplicación para que no fuera tan robusta; inicialmente su peso era de 42.1 MB y paso a 37.2 MB, logrando que funcionara en más dispositivos móviles con sistema operativo Android.

Con base en lo anterior, algunos estudiantes y docentes se sintieron favorecidos con la aplicación, debido a que ésta permitió una interacción dinámica, logrando una aceptación por parte de la comunidad académica. Al trabajar con Objetos de Aprendizaje se observó que estos deben estar incluidos en un repositorio, para el trabajo se utilizó la Biblioteca Digital Repositorio Institucional un, que se encuentra en la dirección www.bdigital.unal.edu.co y para la aplicación se encuentra en raenoa.store.aptoide.com y en www. Sandramateus.com/funpro/ RA.htm

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CONCLUSIONES

La Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje genera un aporte importante a la educación, debido a que se puede mostrar de una forma dinámica los tópicos de algunas asignaturas y esto puede ser aplicable en cualquier contexto. El diseño de Realidad Aumentada aplicada a Objetos de Aprendizaje puede ser utilizado en el campo profesional como una herramienta de ayuda para el docente como para el estudiante, sirviéndole como herramienta de estudio. El trabajo de campo realizado con las encuestas, mejoró el modelo diseñado inicialmente, además se destaca el interés en los docentes por la aplicación, comprobando que es un área poco experimentada como se planteó inicialmente en la investigación, convirtiéndose en un campo con gran potencial para aplicar tecnología, generando innovación y creación como apoyo a los estudiantes. El aplicativo presentó una restricción debido a que Unity 3D solo funciona para algunos dispositivos móviles con sistema operativo Android.

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RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS

Migrar la aplicación obtenida a otros sistemas operativos, como por ejemplo iOS, con el fin de aumentar su cobertura y permitir el acceso a un mayor número de estudiantes. Debido al tamaño de la aplicación se presentó dificultad para ejecutarlo en dispositivos móviles de gama baja, por lo que se debe trabajar en disminuir el tamaño con el propósito de hacerlo compatible con éstos. Dada la practicidad y eficiencia en el uso de la aplicación debe considerarse la

posibilidad de incluir asignaturas adicionales e incluso desarrollarlo para otras

carreras.

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REFERENCIAS 1. ABDULMUSLIH, Mazen y SANTACRUZ, Liliana Patricia. Análisis de sistemas de realidad aumentada y metodología para el desarrollo de aplicaciones educativas. Trabajo fin de Máster Universitario en Informática Interactiva y Multimedia. España: Universidad Rey Juan Carlos. 2012. 34 p. 2. ABUD, María Antonieta. Modelo de Objetos de Aprendizaje con realidad aumentada. En: Revista Internacional de la Educación en Ingeniería. 2012. Vol. 5, no. 1. p. 1-7. 3. ALLEN, Michael. Leaving ADDIE for SAM.An Agile Model for Developing the Best Learning Experiences.ASTD WORDPLACE LEARNING & PERFORMANCE.Vol. 1 4. ARBOLEDA, Freddy, LAICA, Ricardo, LOOR, María. Modelamiento y programación de un juego de LEGOS en un entorno de Realidad Virtual. Tesis Ingeniero en Computación Especialización Sistemas Multimedia. Guayaquil.: Escuela Superior Politécnica del Litoral. 2010. 13 p. 5. ARREDONDO, Samir. y MATEUS, Sandra. Desarrollo de un modelo de ambiente virtual que integre el uso de la Realidad Aumentada para el proceso de Enseñanza-Aprendizaje de la asignatura Fundamentos de Programación 1. Trabajo de Grado Ingeniero Informático. Medellín.: Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. 2010. 7 p. 6. ARRIETA, Keyla Rosa. GÓMEZ, Jorge Eliecer. DANIEL SALAS, José RE. Augmented Reality Based In Mobile Tagging: Technique For Presenting Contents Associated With The Herbarium. En: Gerencia, Tecnología, Informática (GTI). Diciembre. 2013. Vol 11, no 31, 25-34 7. BARFIELD. W., & CAUDELL. T. Fundamentos de Informática usable y Realidad Aumentada. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum. 2001 8. BARAJAS, Arturo. MUÑOZ, Jaime. ALVAREZ, Francisco. GARCIA, Alma. Developing Large Scale Learning Objects for Software Engineering Process Model through MIDOA Model. Universidad Autonoma de Aguascalientes. Universidad Veracruzana. 2 p. 9. BASOGAIN, X. OLABE, M. ESPINOSA, K. ROUÈCHE, C y OLABE, JC. Realidad Aumentada en la Educación: una tecnología emergente. Escuela Superior de Ingeniería de Bilbao. España. 2007. 2-3 p. 10. Blender. Disponible en: <http://www.blender.org/about/>

99

11. BONG, S. ArtoolWorks. Recuperado Mayo de 2012. Disponible en Internet: <http://www.artoolworks.com/products/desk-top/nyartoolkit> 12. BOYLE, Tom. Desing principles for authoring dynamic, reusable learning objects. En: Australian Journal of Educational Technology. March, 2003. Vol. 1, no. 19, p. 1. 13. BUCAREY, Sandra. ÁLVAREZ, Luis . Metodología de Construcción de Objetos de Aprendizaje para la Enseñanza de Anatomía Humana en Cursos Integrados. En:: International Journal of Morphology. Septiembre 2006.vol.24, no.3, p.1. 14. BRITO, Julio Gonzalo. Curso I Objetos de Aprendizaje. Metodologías de desarrollo de Objetos de Aprendizaje. Universidad Nacional de Córdoba. Argentina. 3 p. 15. CABRERA, Juan I. Aplicaciones de Realidad Aumentada para Smartphone. En: PCActual. Junio, 2011. no. 240. 16. CARRECEDO, Javier de Pedro y MARTÍNEZ, Carlos Luis. Realidad Aumentada: Una Alternativa Metodológica en la Educación Primaria Nicaragüense. En: IEEE. Mayo, 2012. Vol. 7, no. 2, p. 102-106. 17. CHAN, María Elena. Objetos de Aprendizaje: una herramienta para la innovación educativa. En: Revista Apertura, Innova. Universidad de Guadalajara. 2001. 18. Congreso IberoAmericano Educación y Sociedad. Relevancia. En: Ciedu 2011. 1 ed. 1. Chile: GARCÍA, Margarita. NÚÑEZ, Karina. Godoy, Mauricio. Garrido, Carlos, 2011. p. 319. 19. 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> 20. DEL MORAL, ME. CERNEA, DA. Objetos de Aprendizaje como facilitadores de la construcción del conocimiento. Estándares en e-Learning: atributos técnicos para la interoperabilidad, accesibilidad y reusabilidad de los OA. España. 2011. 4 p. 21. Escuela Superior Politécnica de Litoral. Incorporación de realidad aumentada -ARBook- en la ejecución de proyectos educativos. Actualizado en 2012.

100

Disponible en Internet: <http://www.cti.espol.edu.ec/index.php/es/demos/realidadaumentada> 22. ESTEBAN, P. RESTREPO, J. TREFFTZ, H. JARAMILLO, JE y ALVAREZ, N. La Realidad Aumentada: un espacio para la comprensión de conceptos en cálculo de varias variables. Universidad Eafit. Medellín. 2006. 5 p. 23. FABREGAT, Ramón. Combinando la realidad aumentada con las plataformas de e-elearning adaptativas. En: Revista Venezolana de Información, Información, Conocimiento. Mayo, 2012. vol.9, no. 2, p.69-78. 24. 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. 25. InglobeTechnologies.AR-media. Citado en Junio 24 de 2013. Dsiponible en Internert: <http://www.inglobetechnologies.com/en/new_products/arplugin_su/info.php> 26. INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES. (26-27, May, 2012: Thailand). King Mongkut’s University of Technology Thonburi, 2012. 136 p. 27. J. M. Peula, F. Torres, C. Urdiales, F. Sandoval. Aplicación de realidad aumentada para la educación y difusión del patrimonio, Unión Científica Internacional de Radio, XXIII Simposium Nacional URSI´2008, Madrid. 2008 28. KAFMANN, Hannes. Collaborative Augmented Reality in Education. En: Institute of Software Technology and Interactive Systems. 2004. Vol. 9, no. 11, p. 188. 29. LOOSER, J. GRASSET, R. SEICHTER, H. LAMB, P. OSGART. rev 2006. Disponible en Internet: <https://www.artoolworks.com/community/osgart/> 30. LOPEZ, JA. GONZALES, JA. Escenario de uso y retos de tecnologías móviles y aprendizaje ubicuo en educación secundaria. España, Valladolid. Marzo, 20012. 2-3 p. 31. LOPEZ, MG. MIGUEL, V. y MONTAÑO, N. Sistema Generador de Ambientes de Enseñanza – Aprendizaje Constructivas basados en Objetos de Aprendizaje (AMBAR). Universidad Central de Venezuela. Venezuela. 2005. 1 p.

101

32. MARTÍNEZ, Giner F. y RICART, Portalés C. Augmented teaching, International Technology, Education and Developement Conference .En: INTED'07 Valencia (España), 2007.p. 344 - 345. 33. MATCHA, Wannisa. AWANG, Dayang R. Development and preliminary Investigation of Augmented Reality Experiment Simulation (AReX) Interface. En: IEEE. Noviembre, 2011. p. 3. 34. MESA, S. CONCARI, S. Actividades de evaluación como instrumentos de Aprendizaje. 2002. p. 2. 35. 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. 36. PÉREZ, Francisco Javier. Presente y Futuro de la Tecnología de la Realidad Virtual. En: Creatividad y Sociedad. Marzo, 2011. Vol. 15, no. 16, p. 5. 37. PEREZ, María del C. ALVAREZ, José A. Violencia Escolar y Rendimiento Académico (VERA): aplicación de Realidad Aumentada. En: European Journal of Investigation in Health, Education and Psychology. Noviembre, 2011. Vol. 1, no. 2. p. 71-84. 38. PEULA, JM. ZUMAQUERO, JA. URDIALES, C. BARBANCHO, AM y SANDOBAL, F. Realidad Aumentada aplicada a herramientas didácticas musicales. Universidad de Malaga. España. 2007. 1 p. 39. QUALCOMM. Augment Reality. Rev 2012. Disponible en Internet: <http://www.qualcomm.com/solutions/augmented-reality> 40. RODRÍGUEZ, Juan Pablo y Sánchez, Jaime Hernán. Realidad Aumentada para el Aprendizaje de Ciencias en niños de Educación General Básica. Tesis de Grado Ingeniero Civil en Computación. Santiago de Chile: Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ciencias de la Computación, 2011. 14 p. 41. ROSANIGO, ZB. BRAMATI, P. Objetos de aprendizaje: Servicio de Difusión de la Creación Intelectual- SeDiCl. Disponible en Internet: <http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/19934>. Citado en Febrero 2011. 42. RUGGERONI, Carlos. La Realidad Virtual desde la Psicología: ¿Objeto de Estudio o Escenario para Investigar? Ensayo. 2004, p. 3.

102

43. RUIZ, David. Realidad Aumentada, Educación y Museos. En: Revista Icono. Abril, 2011. vol. 2, no. 9, p. 212-226. 44. SANDOVAL, EriKaMaria. MONTAÑES, Carmenza. BERNAL, Leonardo. UBOA. Una alternativa metodológica para la construcción de Objetos Virtuales de Aprendizaje 45. SAUER, Frank. VOGT, Sebastian. KHAMENE, Ali. Augmented Reality. 1 ed. Springer Science + Business Media, 2008. 81 p. 46. SAURA, Nerea y NUÑEZ, Pedro M. AR-Learning: libro interactivo basado en realidad aumentada con aplicación a la enseñanza. En: Comunicación Social y Educación. 6 ed. España: José Soto Vázquez, 2013. p. 79- 81. 47. SlarToolKit. Citado en 14 Abril de 2013. Disponible en Internet: <slartoolkit.codeplex.com> 48. SCORM. Disponible en <http://scorm.com/scorm-explained/> 49. SDK Vuforia. Disponible en: <https://developer.vuforia.com/resources/sdk/android> 50. SUÁREZ, Liliana. CORERO, Francisco. DAOWZ, Patricio. ORTEGA, Pedro. RAMÍREZ, Alfonso. TORRES, José. De los paquetes didácticos hacia un repositorio de Objetos de Aprendizaje: un reto educativo en Matemáticas. Uso de las gráficas, un ejemplo. En: AIESAD, 2005. Vol. 8, no. 1 y 2. p.3071-334. 51. Suazo N., Antonio. Realidad aumentada sobre web y video en tiempo real: Plataforma de trabajo colaborativo para asistir al diseño arquitectónico, Proceedings of the 12th Iberoamerican Congress of Digital Graphics, La Habana, Cuba. 2008 52. Syan,C,Shiou.m. Adaptive Networked Learning Environments Using Learning Objects, Learner Profiles and Inhabited Virtual Learning Worlds.National University.Taiwan.2005 53. Unity3D. Disponible en: <http://spanish.unity3d.com/unity/> 54. Unity 3D. Disponible en: <http://forum.unity3d.com/threads/77388-Androids-that-work-with-Unity-Android>

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

103

56. 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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ANEXOS ANEXO A. RESPUESTAS DE LOS ESTUDIANTES ENCUESTADOS Las respuestas de las encuestas realizadas a los estudiantes se encuentra en el archivo en Excel llamado Anexo A.xlsx. ANEXO B. ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN El artículo de investigación con formato de la Revista Politécnica se encuentra en el archivo en PDF llamado Articulo Realidad Aumentada Aplicada a Objetos de Aprendizaje.pdf. ANEXO C. MANUAL DE USUARIO El manual de usuario de la aplicación se encuentra en el archivo en PDF llamado Manual de Usuario.pdf. ANEXO D. CARTA AVAL Y PLANILLA ASESORIAS La carta aval firmada por la asesora y la planilla de asesorías con las actividades realizadas en cada sesión, firmada por las dos integrantes del equipo y la asesora; se encuentra en el archivo en PDF llamado cartaavalyasesorias.pdf ANEXO E. CERTIFICADO DE RedCOLSI Los certificados de RedCOLSI de las integrantes del proyecto Jennifer Cano Flórez y Maritza Franco Buriticá; se encuentran en los archivos JenniferCanoFlorez.jpg y MaritzaFrancoBuritica.jpg ANEXO F. PLANTILLAS O PATRONES Las plantillas o patrones para visualizar la Realidad Aumentada de la aplicación se encuentra en un archivo en PDF llamado Patrones-Plantillas.pdf