Aplicaciones de Realidad Aumentada como apoyo a la Educación en Niños con HiperactividadEstado del Arte

Canela García Mayra Catalina Flores Pérez Xóchitl Selene

Universidad de Colima. Facultad de Telemática. Ingeniertía en Software. 6oD.

I. Introducción

II. Objetivo

III. Conceptos

IV. Educación de niños con hiperactividad mediante el uso de

realidad aumentada

 

a) Tecnología y Realidad Aumentada en la Educación

 

V. Antecedentes

 

VI. Proyectos relacionados

 

a) El virtual TDAH

b) Desarrollo de Software Educativo para niños con Déficit de Atención

c) Desarrollo de Interfaces Naturales para aplicaciones educativas

dirigidas a niños

 

VII. Software para el desarrollo de aplicaciones de Realidad

Aumentada

VIII. Conclusiones

 

IX. Bibliografía

 

 

I. Introducción.

La necesidad del uso de la tecnología en la educación ha tomado mucho énfasis e

importancia en la mejora de enseñanza y aprendizaje hacia las personas de

distintas edades y con distintas capacidades.

El Cómputo educativo esta relacionado con las tecnologías de la comunicación e

información (TIC's), las cuales también se aplican en la educación. Anteriormente

se afirmaba que estas tecnologías iban a revolucionar la educación, y ahora en la

actualidad ya se están empleando, en estos tiempos es conveniente tenerlas en

cuenta, estudiarlas a fondo y comprender su importancia y posibilidades reales, ya

que puede ser una gran ventaja para modernizar el aprendizaje y enseñanza con

el uso de ellas. El cómputo educativo se encuentra dentro de la tecnología

educativa y su base forma parte de las diferentes fases del proceso enseñanza-

aprendizaje.

La falta de atención y la inquietud constante de los niños, son síntomas que

alertan sobre la posibilidad de estar frente a casos de niños con problemas de

hiperactividad. Este trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH)

suele aparecer a edad temprana, y se convierte en un verdadero problema en la

escuela, afectando las relaciones sociales, el aprendizaje, y causando además

conflictos en la felicidad de quienes lo padecen.

La realidad virtual se considera una tecnología adecuada para la enseñanza,

debido a su facilidad para atraer la atención mediante la creación de sistemas de

aprendizaje en forma de mundos virtuales tridimensionales e interactivos. En la

realidad virtual se les permite a los usuarios experimentar modelos tangibles de

lugares y cosas, lo cual significa que el modelo puede ser utilizado directamente

por los sentidos, a través de la vista, el olfato, el tacto, el gusto y el oído. Y esto es

lo que hace más interesante el uso de dicha tecnología en la enseñanza, ya que 

puede mantener ocupados y distraídos a los usuarios (en especial a los niños),

además de que al mismo tiempo éstos aprenden.

 

El presente trabajo de investigación se enfoca en la importancia y factibilidad que

tiene el desarrollo de aplicaciones didácticas en el proceso de enseñanza-

aprendizaje a niños con hiperactividad a través de las nuevas tecnologías. Dichas

aplicaciones básicamente consisten en programas que son diseñados

especialmente para estas personas y dedicados al estudio de un tema en

específico.

 

Palabras claves.

DTAH, Software educativo, Realidad Virtual, Realidad Aumentada, Hiperactividad,

enseñanza-aprendizaje, .

 

II. Objetivo.

Mediante aplicaciones didácticas y con el uso de realidad virtual, lograr mantener

la atención de un niño con problemas de hiperactividad, y al mismo tiempo hacerle

más fácil su aprendizaje. 

 

III. Conceptos.

Uno de los conceptos que debe de definirse claramente es el de Realidad Virtual.

Ya que es muy importante en el desarrollo de este trabajo.

El término "Realidad Virtual" se asocia a casi todo aquello que tiene que ver con

imágenes en tres dimensiones creadas por computadoras y con la interacción de

los usuarios con este ambiente gráfico. Esto supone la existencia de un complejo

sistema electrónico para proyectar espacios visuales en 3D y para enviar y recibir

señales con información sobre la actuación del usuario, quien, con un sistema de

este tipo, puede sentir que se encuentra inmerso en un "mundo virtual".

El principal objetivo de la realidad virtual es el de crear una experiencia la cual

haga sentir al usuario que se encuentra en un mundo aparentemente real, y para

ello, se muestra mediante gráficos 3D y diferentes sonido que forman parte de las

escenas mostradas, lo cual hace mantener la total atención del usuario.

Básicamente la realidad virtual utiliza la mirada de un observador, el usuario, quien

se mueve dentro del mundo virtual utilizando diferentes dispositivos adecuados

para la aplicación, como lentes, cascos, guantes, etc.

La Realidad Virtual expone todas las técnicas de reproducción de imágenes y las

desarrolla, usándolas dentro del entorno en el que el usuario puede explorar,

manipular e interactuar con los objetos expuestos. Un mundo virtual es un modelo

matemático que describe un "espacio tridimensional", dentro de este "espacio"

están contenidos objetos que pueden representar cualquier cosa. Se trata, en

definitiva, de un paso mas allá de lo que sería la simulación por computador,

tratándose realmente de la simulación interactiva, dinámica y en tiempo real de un

sistema.

Otro concepto importante es el de realidad aumentada, la cual forma parte de la

realidad virtual. La Realidad Aumentada nos permite integrar el mundo real y el

virtual, mostrando imágenes virtuales sobre video en tiempo real. Esta tecnología

muestra  la realidad con información virtual.

Existen muchas aplicaciones que se pueden crear mediante realidad aumentada,

como por ejemplo, aplicaciones interactivas, manuales interactivos, guías para

formación, reconstrucción de patrimonio, publicidad, etc.

TDAH (Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad) o Hiperactividad, que

se trata de lo mismo, es un problema que comúnmente se efectúa más en una

edad temprana. La hiperactividad es un trastorno de la conducta en niños, descrito

por primera vez en 1902 por Still. Se trata de niños que desarrollan una intensa

actividad motora, que consiste en estar en movimiento constantemente, sin que

toda esta actividad tenga un propósito. Van de un lado para otro, comenzando

alguna tarea, y después la abandonan rápidamente para comenzar otra, que a su

vez, vuelven a dejar inacabada. Esta hiperactividad aumenta cuando están en

presencia de otras personas, especialmente con las que no mantienen relaciones

frecuentes, ya que eso causa una distracción extrema. Por el contrario, disminuye

la actividad cuando están solos.

Un niño hiperactivo es bastante problemático, ya que posee un espíritu

destructivo, son niños insensibles a los castigos, inquietos y nerviosos. También

son niños difíciles de educar, ya que pocas veces pueden mantener durante

mucho tiempo la atención puesta en algo, con lo que suelen tener problemas de

rendimiento escolar y aprendizaje a pesar de tener un cociente intelectual normal.

Son muy impulsivos y desobedientes, no suelen hacer lo que sus padres o

maestros les indican, o incluso hacen lo contrario de lo que se les dice. Son muy

tercos y obstinados, a la vez que tienen un umbral muy bajo de tolerancia a las

frustraciones, con lo que insisten mucho hasta lograr lo que desean, lo cual los

hace ser berrinchudos. Esto junto sus estados de ánimos bruscos e intensos, su

temperamento impulsivo y fácilmente excitable, hace que creen frecuentes

tensiones en casa o en el colegio. En general son niños incapaces de estarse

quietos en los momentos que es necesario que lo estén. Un niño que se mueva

mucho a la hora del recreo y en momentos de juego, es normal. A estos niños lo

que les ocurre es que no se están quietos en clase o en otras tareas concretas.

Ya que se menciona la realidad virtual, realidad aumentada y el  TDAH, otro factor

importante es el software educativo. En pocas palabras se le denomina software

educativo al que es destinado a la enseñanza y el aprendizaje, y que además

permite el desarrollo de ciertas habilidades. El software educativo facilita y

optimiza el proceso de enseñanza-aprendizaje, dándole un enfoque atractivo al

desarrollo de actividades, con el  uso de las nuevas tecnologías.

 

 

IV. Educación de niños con hiperactividad mediante

el uso de realidad aumentada.

 

El uso de las nuevas tecnologías de información y comunicación en la educación,

por su características de ser innovadoras y atrayentes para los niños de hoy,

pueden ser una buena herramienta de trabajo tanto para profesores, padres y

terapeutas, como para los niños, quienes a través de un Material Educativo

Computarizado (MEC), pueden llevar a cabo procesos, apoyados en juegos

educativos, que ayuden  a una mayor independencia del estudiante con TDAH

hacia el profesor, una mejor socialización a través de aplicaciones informáticas, un

mejor uso de la concentración por medio de contenidos, e interfaces llamativas y

motivantes, convirtiendo así los productos diseñados para esta intervención, en

una excelente opción en los procesos educativos.

Antes de intentar relacionar las Tecnologías de Información y comunicación (TIC)

con los procesos llevados a cabo en personas con el trastorno de TDAH, es

importante analizar cómo se concibe el desorden por déficit de atención en la

actualidad, y así poder crear esquemas de intervención, aprovechando tanto las

ventajas que puede ofrecer el déficit, como las que proporcionan las tecnologías.

Si la educación se dirige a un modo diferente al que los niños centran su atención,

se puede idear procesos educativos importantes que ayudarán a confirmar cómo

una educación normal no es la apropiada en este tipo de desorden o disfunción;

por el contrario se deben buscar estilos de aprendizaje centrados en el estudiante

que permita el aprovechamiento de las estructuras mentales que el mismo posee,

para propiciar la construcción renovada de conocimiento.

Para los niños, el principal estímulo es la motivación y la atracción de la aplicación,

porque suelen disfrutar como si se tratara de un juego y no lo relacionan con una

situación en la que vayan a ser evaluados.

a) Tecnología y Realidad Aumentada en la Educación

Las tecnologías multimedia y la realidad virtual son tecnologías importantes en la

actualidad que apoyan a la pedagogía en diferentes áreas, como la alfabetización

audiovisual y la alfabetización informativa y son las nuevas unidades básicas del

sistema educativo, que incluyen el diseño y la construcción de nuevos escenarios

educativos, y la elaboración de instrumentos educativos electrónicos.

La realidad aumentada consiste en un conjunto de dispositivos que añaden

información virtual a la información física proporcionada, por medio de esta se

pueden sobreimprimir datos informáticos al mundo real.

Según el glosario de la Universidad de Guadalajara en la materia de robótica:

"La realidad aumentada es la superposición de datos generados

por computadora sobre el campo de visión primaria; por ejemplo:

un cirujano que esta operando puede portar gafas o lentes

(dataglasses) para aumentar su percepción del cuerpo del

paciente, obteniendo información."

La realidad virtual es una expresión muy interesante y que puede tener efectos

muy importantes en el campo educativo, deido a su caracter multimedia  y el grado

de interactividad pueda soportar. De esta manera la realidad virtual ayuda a abrir

nuevas posibilidades para el desarrollo de procesos perceptivos y sensoriales.

La realidad aumentada es una tecnología que complementa la percepción e

interacción con el mundo real y que se ha empeado a introducir en el ámbito de la

educación. Entre las características que pueden ser aprovechadas con el uso de

aplicaciones con realidad aumentada están:

Es una representación para comprender mejor lo real.

Se entremezclan entre lo real y lo virtual, lo potencial y lo actual

Se alimentan de la vida intermedia de los lenguajes simbólicos

Se alimentan de la realidad visible.

Son inteligibles, de los sensible, la concepción y la percepción.

Son sistemas que procuran dar la ilusión más convincente posible de

inmersión funcional dentro de un mundo sintético.

La realidad aumentada se diferencía de la realidad virtual en que no sustituye la

realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al mundo real y esto

aporta un ingrediente extra, verdaderamente importante para el apoyo en la

educación.

Las realidades virtuales buscan atrapar al usuario en un entorno en el cual éste

pierde la vista del mundo fisico y explora un espacio recreado con imágenes por

medio de la computadora. Para lograr esto es necesario que el usuario porte unos

lentes, cascos, guantes, u otros aparatos especiales que sean capaces de

capturar su posición y rotación para poder desplegar las imágenes

correspondientes. En este caso la persona puede sentir que recorre un espacio e

interactuar, cuando en realidad se encuentra en una sala vacía.

En las realidades aumentadas, las imágenes virtuales se utilizan para completar la

visión de la realidad. Es decir que se utiliza la realidad como base y se le agregan

realidades virtuales que la complementan. Lo que el usuario ve en este caso es su

entorno real con unos elementos añadidos creados digitalmente.

 

V. Antecedentes.

Las nuevas tecnologías se apoyan en las telecomunicaciones, la informática, los

audiovisuales y sistemas híbridos tales como los multimedia y la realidad virtual; y

lo hacen no de forma individual sino de forma interactiva, lo que permite conseguir

nuevas realidades comunicativas y potenciar las que pueden tener de forma

aislada. Adell (1997) define las nuevas tecnologías como el conjunto de procesos

y productos derivados de las nuevas herramientas (hardware y software), soportes

de la información y canales de comunicación relacionados con el almacenamiento,

procesamiento y transmisión digitalizados de la información.

Según la afirmación de García Ruíz (1998), mediante los experimentos llevados a

cabo por Sherman y Judkins  en 1994 en la Universidad de Washington se llega a

la conclusión de que con la realidad virtual los estudiantes, especialmente los

niños "pueden aprender de manera más rápida y asimilar información de una

manera más consistente que por medio del uso de herramientas de enseñanza

tradicionales (pizarra, libros, etc.), ya que utilizan casi todos sus sentidos. Los

estudiantes no sólo pueden leer textos y ver imágenes dentro de un casco de

Realidad Virtual, sino que además pueden escuchar narraciones, efectos de

sonido y música relacionados con el tema que están aprendiendo. Por medio del

uso de los guantes de datos, los estudiantes pueden "sentir" la textura,

dimensiones e inclusive la temperatura de objetos virtuales que existen dentro del

mundo virtual".

A finales de los 80, los gráficos generados por computador entraron en una nueva

época. Además de que las imágenes tridimensionales comenzaran a reemplazar a

las bidimensionales, también comenzó a surgir la necesidad de un espacio de

trabajo totalmente interactivo generado a través de la tecnología.

Y  a finales de esta década, en 1989, cuando se propone, por parte de Jaron

Lanier, el término "Realidad Virtual".

A partir de principios de los años 90, los sistemas de realidad virtual se han visto

enriquecidos con sensaciones del mundo real a través de estímulos visuales,

auditivos y de otro tipo que afectan al usuario de manera interactiva. Esto es en

esencia lo que se conoce como "Realidad Virtual".

VI. Proyectos relacionados.

El Virtual TDAH.

El Virtual TDAH es una herramienta virtual que ayuda a detectar el trastorno por

déficit de atención con hiperactividad (TDAH) para niños de entre 6 y 12 años.

Los niños que padecen este trastorno, se estima que entre el 5% y el 10% de la

población escolar, presentan problemas de atención, impulsividad extrema y

actividad excesiva, lo que les suele ocasionar problemas en las relaciones

sociales, el aprendizaje y el comportamiento.

"La realidad virtual permite observar cómo se comporta el niño en el aula y cómo

responde en vivo a las tareas que se le piden", explica Àlex Letosa (Zaragoza,

1974), psicólogo, logopeda y creador de este test, con la colaboración de José

Gutiérrez, director del Departamento de Personalidad, Evaluación y Tratamientos

Psicológicos de la Universidad de Barcelona.

En la aplicación virtual TDAH se muestra una imagen simulando un salón de

clases, en donde la maestra pide al alumno que cada vez que éste vea un lápiz en

la pizarrón (además de lápices, van apareciendo otros objetos como, por ejemplo,

zapatos, aviones, globos, bombillas, etcétera) responda con un clic en la barra

espaciadora.

El programa acumula puntos a favor cuando el niño acierta, ve el lápiz y responde,

y cuando se equivoca, tanto si es porque da clic cuando aparecen otros estímulos

(es signo de impulsividad) como si es porque sale el lápiz y no da clic (señal de

déficit de atención).

En otra de las situaciones propuestas, la maestra enciende una radio y pide al

niño que cada vez que oiga la palabra casa haga un clic. Así, también se tiene en

cuenta el déficit de atención auditivo. Para evaluar con mayor facilidad los

síntomas de TDAH, el software incluye dos entornos más, siempre ambientados

en el aula de la escuela, pero con elementos distractores añadidos, como, por

ejemplo, un niño que chilla en el patio, un cartel que se cae de la pared, un bote

que se rompe, etcétera.

Las mayores ventajas de la herramienta, explica Letosa, son, para el psicólogo, la

facilidad de ejecución del programa, la rapidez de ejecución (cada entorno dura 10

minutos) y la exactitud en el análisis de datos porque recoge las respuestas de los

niños con una precisión de milisegundos.

Además, se obtienen los resultados enseguida de forma gráfica.

 

Desarrollo de software educativo para niños con déficit de atención

 

La Universidad Autónoma de Manizales, a través del grupo interinstitucional sobre

Desorden por Déficit de Atención, y el Grupo de Investigación de Informática

Educativa (I.E), trabajaron en el desarrollo de un material educativo computarizado

que permite a los niños de 7 años de edad prolongar los tiempos de atención y

desempeñarse de una mejor manera en su vida escolar y social.

El material educativo ha sido desarrollado en el programa de Ingeniería de

Sistemas de la Universidad, bajo la asesoría de especialistas en el tema, y se

espera poderlo utilizar como apoyo a procesos terapéuticos y educativos.

Es un software que apoya al niño con hiperactividad a estimular mejor el desarrollo

de sus habilidades y hacer que su aprendizaje sea favorable, así como también

mantener su atención en lo que se le pide dentro de la aplicación. 

Desarrollo de interfaces naturales para aplicaciones educativas dirigidas a

niños.

Javier Marco, Eva Cerezo, Sandra Baldassarri

Grupo de Informática Gráfica Avanzada (GIGA)

Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A)

Universidad de Zaragoza

Se ha desarrollado una consola de juegos basada en una interfaz natural

utilizando realidad aumentada, dirigida a niños entre 3 y 6 años, sobre la que se

pueda fácilmente implementar juegos educativos de muy distintos tipos. En ella el

niño juega distribuyendo distintos elementos sobre un escritorio, y visualizando el

resultado en una pantalla de televisión.

Se ha buscado un diseño del sistema: se pretende que se pueda instalar

fácilmente en la sala de cualquier casa. Los elementos tangibles son elementos no

tecnológicos, tan duraderos y resistentes como el resto de juguetes del niño con

los que ya está familiarizado.

Se trata de una investigación que está en sus inicios. Una vez resueltos los

problemas técnicos y demostrados, la viabilidad de la propuesta el trabajo se va a

centrar en:

_ Llevar a cabo una evaluación del sistema con un conjunto suficientemente

amplio de niños obteniendo resultados que permitan refinar, mejorar y ampliar el

sistema.

_ Implementar una colección de juegos educativos didácticos que aprovechen al

máximo el sistema actual.

 

VII. Software para el desarrollo de aplicaciones de

Realidad Aumentada.

ATOMIC Authoring Tool es un software Multi-plataforma para la creación de

aplicaciones de realidad aumentada, el cual es un Front end para la librería

ARToolkit. Fue Desarrollado para no-programadores, y permite crear rápidamente,

pequeñas y sencillas aplicaciones de Realidad Aumentada. Está licenciado bajo la

Licencia GNU GPL.

3DEM es un programa que utiliza las librerías OpenGL de Silicon

Graphics/Microsoft para producir escenarios renderizados en 3D en alta velocidad.

El programa puede renderizar tanto a 16 bits de color como a 24. Las imágenes

pueden ser en formato rojo-azul (visualizables mediante gafas de esos colores

para un mayor efecto tridimensional), desenfocadas para su uso mediante gafas

de display líquido, o directamente para su uso en Internet, en formato visible. Los

modelos disponibles incorporan archivos de Modelos Digitales de Elevación,

archivos de Transferencia de Datos Espaciales, de Conjunto de Datos de 30

Segundos Globales en Datos de Elevación, y archivos de elevación organizados

en filas y columnas, y generados internamente mediante fractales de Mandelbrot y

de Julia. Mediante el teclado, es posible moverse por todos estos mundos.

GoRound funciona de una manera muy simple: suministrándole una serie

rotatoria de fotografías de un objeto, éste las "enlaza" de manera que se ofrece la

sensación de que el objeto es el que gira 360 grados según nuestras indicaciones.

El programa incluye un tutorial que nos hará muy fácil crear las animaciones y

ponerlas en nuestros CD o en nuestras páginas web. El programa incorpora un

pequeño programa en java de 9K, que carga muy rápidamente, controlable con

JavaScript y que no requiere añadidos en nuestro navegador para mostrar los

resultados.

Internet Space Builder es un editor de modelos 3D para su inclusión en páginas

web, de muy fácil manejo. Incorpora más de 1000 ejemplos de texturas, objetos

tridimensionales, escenas, paisajes e imágenes. Importa objetos de 3DStudio y

Autocad, y exporta en los formatos VRML 2.0, BMP, GIF, JPEG y PNG.

Creador de modelos (Modelweaver) 3.00 es un programa de creación de

películas de objetos 3D fácil de usar y poderoso, que puede ayudar a los usuarios

a crear rápidamente películas VR interactivas de objetos 3D. Puede usarse en los

campos de productos, indumentaria, colecciones, arte y artesanías, antigüedades

y otros objetos que desee mostrar en forma vívida en Internet o un CD. Nuevas

características de Modelweaver 3.00: 1. Soporta salida Flash 2. La salida Flash es

compatible con Tourweaver

ARToolKit es una libreria que permite la creación de aplicaciones de realidad

aumentada, en las que se muestran imágenes virtuales al mundo real. Para ello,

utiliza las capacidades de seguimiento de vídeo, con el fin de calcular, en tiempo

real, la posición de la cámara y la orientación relativa a la posición de los

marcadores físicos. Una vez que la posición de la cámara real se sabe, la cámara

virtual se pueden colocar en el mismo punto y modelos 3d son sobrepuestos

exactamente sobre el marcador real. Así ARToolKit resuelve dos de los principales

problemas en la realidad aumentada, el seguimiento de punto de vista y la

interacción objeto virtual.

VIII. Conclusiones.

Este documento presenta el estado del arte del uso de tecnologías y aplicaciones

de realidad aumentada enfocadas en la educación para niños con TDAH. Muestra

algunos proyectos  ya realizados y los beneficios que se obtienen de aplicar este

tipo de tecnología para el apoyo en la educación y al aprendizaje de estos niños,

resaltando la importancia de la investigación en el área de educación especial,

específicamente en niños con problemas de hiperactividad. Además de que

existen una buena cantidad de software que ayudan al desarrollo de estas

aplicaciones.

Después de  haber realizado  la recopilación y el análisis de la información

generada durante los últimos dos años  sobre este podemos concluir que el

problema que se pretende cubrir con la aplicación de esta tecnología tiene mucha

área de oportunidad, para aplicar una estrategia de intervención en la educación

de este tipo de niños.

IX. Referencias.

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