Sembrando Experiencias

Aprendiendo biología con realidad virtual y realidad aumentada

Autor: Lucía Vanden Berg

Subsistema: Formación Docente

Lugar: Colonia del Sacramento

Introducción

La realidad virtual (RV) y la realidad aumentada (RA) ya forman parte de nuestra vida diaria; proyectos de medicina, industria, entretenimientos, servicios y marketing se llevan a cabo en base a las aplicaciones RV y RA, y la enseñanza no ha quedado al margen de ello.

Sintéticamente podemos decir que la finalidad de este trabajo es acercar, a los lectores, propuestas concretas para trabajar con “estas nuevas realidades”. Todas las herramientas que se presentan no sólo son gratuitas sino que también se encuentran versiones para instalar en diferentes sistemas operativos. Esta experiencia se realizó con estudiantes de tercer y cuarto año de Formación Docente, en el Centro Regional de Profesores del Suroeste de Colonia del Sacramento, con el propósito de alentarlos a trabajar con las nuevas tecnologías en forma interdisciplinaria.

Dijo Albert Einstein: “No necesito saberlo todo, tan sólo necesito saber dónde encontrar aquello que me hace falta, cuando lo necesite”; no podemos negar que esta frase sintetiza la realidad de nuestro siglo XXI y es por ello que decidimos, con las estudiantes, comenzar a buscar propuestas que nos permitieran abordar diferentes contenidos curriculares de una forma “diferente” a la habitual.

Afirma Philippe Quéau (1995) “Un mundo virtual es una base de datos gráficos interactivos, explorable y visualizable en tiempo real en forma de imágenes tridimensionales de síntesis capaces de provocar una sensación de inmersión en la imagen. En sus formas más complejas, el entorno virtual es un verdadero “espacio de síntesis”, en el que uno tiene la sensación de moverse “físicamente” (Lo virtual, Virtudes y vértigos; Madrid, Paidós, 1995, pp. 15 -16)

El efecto de inmersión, al que alude Philippe Quéau, se logra gracias a la aplicación de técnicas basadas en la forma en la cual el ojo humano percibe las tres dimensiones. Desde que la compañía Philco Corporation diseñó, en 1958, un sistema para lograr la generación de diversos entornos artificiales que podían ser visualizados por las personas gracias a la utilización de un dispositivo visual en forma de casco (controlado por los movimientos de las cabezas de los usuarios), y la propuesta de Jaron Lanier del término “Virtual Reality” en 1989, mucho ha sido el camino recorrido, y hoy la realidad virtual ya es parte de la vida de todos los días.

La realidad aumentada, en cambio, es un entorno que va incluyendo elementos tanto del mundo virtual como del mundo real de manera tal que, en base a la unión de los mismos, se construyen “nuevos mundos mixtos”.
Por lo dicho anteriormente podemos decir que la realidad virtual sustituye la realidad física existente, mientras que la realidad aumentada sobreimprime los datos informáticos a la misma realidad.

Conceptos y un poco de historia…

Dentro de los lenguajes, para programar universos virtuales, se encuentran los estándares abiertos: VRLM (Virtual Reality Modeling Language), JAVA3D y X3D (Extensible 3D); aunque también, teniendo en cuenta la necesidad del cliente, las compañías desarrollan otras soluciones (la mayoría para trabajar en el comercio y en el entretenimiento electrónico) como CULT3D, PULSE3D, VIEWPOINT entre otras.

El primer estándar, VRLM 1.0, fue creado en 1994 por un grupo de desarrolladores del web que empezaron a intercambiar correspondencia a través de una lista de correo especializada; podríamos decir que con la introducción del primer estándar se presentaban mundos virtuales estáticos; dos años después la necesidad de poder interactuar con el mundo virtual hizo que diversas compañías comenzaran a trabajar en el proyecto del VRLM 2.0. La propuesta que presentó la compañía Silicon Graphics denominada “Moving Worlds” (mundos en movimiento) venció a otras propuestas y fue adoptada.

El siguiente paso, “en el camino del VRLM”, fue consolidar el estándar VRLM 3.0 para permitir a las personas definir su propia representación en el entorno tridimensional.
Debido a que el estándar gráfico VRLM no tuvo variaciones desde 1997 ninguna firma comercial decidió impulsarlo, por lo cual las empresas comenzaron a desarrollar sus propios proyectos de software gráfico para Internet, conocido en forma genérica, como gráficos WEB3D. Cuando se habla de WEB3D se está haciendo referencia a los lenguajes de programación, protocolo, formato de archivo o tecnología que se puede utilizar para crear y presentar universos tridimensionales activos a través de Internet.

La utilización del API de JAVA3D fue hacia donde se inclinaron la mayoría de las compañías, ya que si bien para la creación de un escenario simple el código JAVA3D es muy superior al que se necesita en VRLM/X3D, el control de los elementos presentes en el sistema es superior y más natural en JAVA3D.

Si se utiliza JAVA3D, como visor de archivos VRML/X3D, es necesario utilizar alguno de los cargadores que fueron desarrollados para JAVA3D; las ventajas, de estos cargadores, es que tienen capacidad de ejecución en plataformas diversas y que evitan la necesidad de instalar un plug-in que sea específico para el navegador (necesario para visualizar VRLM)
Los plug-in son aplicaciones que se relacionan con la finalidad de aportar una función nueva y específica al navegador. Entre los plug-in que se pueden encontrar en Internet, y descargar en forma gratuita, se encuentran Cosmo Player, Cliente VRML y Cortona3D.

El término Augmented Reality (Realidad Aumentada) fue acuñado por Tom Caudell en el año 1990. Luego de muchos años de investigación la RA fue incrementando su auge, y en la actualidad ha adquirido especial relevancia debido desarrollo de las interfases gráficas y además la posibilidad de contar con dispositivos portátiles (computadoras, PDAs , terminales móviles ) que reemplazan a los costosos dispositivos, que se utilizaban hasta hace unos años, como los cascos con cámaras, anteojos, y trajes especiales.

Los dos tipos de aplicaciones RA más clásicas son las de geo-referencia o geo-etiquetado (aquí se superpone información (denominadas etiquetas) al mundo real, y las de visualización de imágenes en 3D (tanto estáticas como dinámicas) mediante el uso de los llamados marcadores .

Los programas, que se instalan en las computadoras para trabajar con RA, analizan la imagen que fue grabada por la cámara de video buscando un patrón gráfico , para lo cual parten de la posición original en la que se grabó la imagen. El patrón es detectado y se analizan las coordenadas de cada una de las esquinas y teniendo en cuenta los valores de cada uno de los cuatro puntos espaciales que se encuentran en el plano se obtiene la posición y la orientación en el espacio cartesiano de la cámara que tomó la imagen relativa a la marca.

Objetivos

Objetivo general:

• Preparar a las/os noveles docentes en el uso de nuevas herramientas con las cuales podrán trabajar, en un futuro cercano, en sus propias aulas de trabajo en la educación secundaria.

Objetivos específicos

• Estimular la utilización de las TICs a través del desarrollo de proyectos concretos.
• Promover el trabajo en equipo para que las/os mismas/os estudiantes comprueben como se potencia la labor.
• Lograr que las/os nuevas docentes aborden con creatividad los diferentes temas a desarrollar en el aula.
• Mostrar el potencial educativo de la interacción.
• Demostrar la factibilidad de trabajar con nuevas opciones sin costos agregados.
• Estimular el trabajo interdisciplinario.

Desarrollo

Es posible descargar la presentación con diapositivas de este trabajo ya que se encuentra publicado en la Web con el nombre: “Aprendiendo Biología con Realidad Virtual y Realidad Aumentada”. Si bien dicha presentación puede presentarse en la fase 1 (como introducción) es fundamental que se vaya modificando por las/os propias/os estudiantes a medida que se desarrolle el proyecto.
La elección de los programas Demicron WireFusion, Platinum Arts Sandbox Game Maker, ARToolKit y BuildAr, para realizar esta primera experiencia, se funda en las siguientes razones.

• Se trata de programas freeware.
• Permiten su instalación en diversos sistemas operativos.
• Tienen un entorno amigable que permite trabajar con comodidad.
• Requieren que el usuario conozca en profundidad el tema con el cual va a interactuar con el programa.
• Es necesario que el usuario autogestione su aprendizaje.
• Ofrecen la posibilidad de incentivar el trabajo interdisciplinario.

Fases:

1)Presentación con Diapositivas, que servirán de guía, para desarrollar los temas Realidad virtual y Realidad aumentada; a saber: breve historia, concepto RV y concepto RA, aplicaciones de realidad virtual, ¿por qué se logra el efecto inmersión?, Lenguaje VRLM, Plug-in (freeware Cosmo Player, Cliente VRLM, Cortona3D), diferencias entre RV y RA, efectos logrados por RV y RA, , software freeware: Demicron WireFusion, Platinum Arts Sandbox Game Maker y ARToolKit, marcadores, ejemplos de otros software (Tortoise SVN, BuildAr, Sketchup, Atomic).

2)Conformación de los equipos de estudiantes. Cada equipo se encargará de contactar con los estudiantes de las asignaturas Inglés y Visual y Plástica (y si existiera en el Centro también puede incluirse Informática) para llevar a cabo el proyecto en forma conjunta.

3)Descarga e instalación de los plug-in gratuitos Cosmo Player, Cliente VRML, Cortona 3D (tener en cuenta los navegadores con los que se cuenta y el sistema operativo instalado en la PC y descargar la versión correspondiente a los mismos).

4)Descarga e instalación de los software:

a)Demicron WireFusion: http://www.demicron.com/download/free.html
b)Platinum Arts Sandbox Game Maker: http://www.sandboxgamemaker.com/download-sandbox.html
c)ARToolKit : http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/download/
d)BuildAr: http://www.buildar.co.nz/home/download/
e)Adobe Illustrator: http://www.adobe.com/es/products/illustrator.html

5)Elección de los temas, para desarrollar el proyecto, por cada uno de los equipos.

6)Búsqueda de la información necesaria, para poder trabajar el tema elegido con los software antedichos.

7)Creación de marcadores RA (por ejemplo con el programa: Adobe Illustrator )

8)Primeras pruebas con los software, utilizando cursos online gratuitos, tutoriales y videos. Algunos de los cursos, tutoriales y videos que pueden utilizarse son:
a)Curso VRLM por el arquitecto y profesor Gonzalo Vélez Jahn (ARQUITECTURA-L) http://www.macoco.8m.com/indice.htm
b)Demicron WireFusion: Sitio en el cual se encuentra: presentación del programa, demos, productos y descargas y videos explicativos con los primeros pasos para comenzar a trabajar con el programa: http://www.demicron.com/index.html
c)Platinum Arts Sandbox Game Maker: http://www.sandboxgamemaker.com/
d)ARToolkit: Manual para generar aplicaciones de realidad aumentada con http://intromiudd.files.wordpress.com/2008/11/manualar.pdf
Sitio Web en el cual se encuentran noticias, descargas, proyectos, publicaciones, comunidades, primeros pasos para comenzar a trabajar con el programa.: http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/documentation/index.html

Proyecto Realidad Aumentada ARToolKit para animación de personajes: Manuel Ibáñez Herrero: https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:gTyOs5m066sJ:www.disca.upv.es/magustim/val/pfcs_anteriors/arToolkit/Memoria%2520ARToolkit.pdf+Realidad+Aumentada:+ARToolkit+para+animaci%C3%B3n+de+personajes.+realizado+por+Manuel+Ib%C3%A1%C3%B1ez+Herrero&hl=es-419&gl=uy&pid=bl&srcid=ADGEESi1jEYf-FLYDOsdeJ_XqaavKU4Q2EpMcU7R8CjpbK-BXEGyJ-_FnR4X3Y7Snk88sJ1CXRfey1c1BCPbKTacmiV5ygw90HhrAvd276QNGHOrmeBaFKxztKTOAsVbhqsuR0PrAqDg&sig=AHIEtbSrA_uJHJEo81Z-9yGRci5eNNWkjg

Novedades para Ubuntu: http://tech.enekochan.com/tag/artoolkit/?lang=es
e)BuildAr: http://www.buildar.co.nz/buildar-free-version
f)Adobe Illustrator: http://www.adobe.com/es/products/illustrator.html

9)Presentación del material realizado, por cada uno de los equipos a los demás grupos y en otros ámbitos educativos.

Estrategias

Es importante que los equipos, durante todo el desarrollo del proyecto, continúen realizando búsquedas que les permitan “nutrirse” con nueva información. En este caso no sólo es fundamental la investigación con respecto a la utilización de los programas a trabajar, sino también con respecto al tema elegido. No debemos olvidar que el avance de la ciencia exige hoy la actualización en forma permanente. Los requerimientos de los programas (como por ejemplo Java) permitirán que los estudiantes adquieran ciertos conocimientos informáticos para poder llevar a cabo la tarea. De esta forma irán adquiriendo mayor confianza con las TICs, hecho fundamental para un docente del siglo XXI.

Recursos necesarios

Computadoras con cámara:

• Intel® Pentium® IV or AMD Athlon® XP (or higher processor), Intel (Mac)
• Microsoft Windows® 2000/XP/Vista/7, Linux or OS X 10.5
• 512 MB of available RAM (or more)
• 100 MB available hard-disk space
• 1024x768 resolution (or higher)

Impresora
Software: Procesador de texto, planilla electrónica, para realizar presentaciones, Demicron WireFusion, ARToolKit, BuildAr
Conexión a Internet

Evaluación del proyecto

La evaluación se llevará a cabo tal como lo señala Samuel Gento Palacios: “con una finalidad esencialmente formativa, lo que implica que ha de llevarse a cabo con el propósito firme de utilizarla para mejorar los resultados, para optimizar el proceso de ejecución y,si fuera preciso, para reconsiderar los objetivos propuestos. Debe, pues, constituir un elemento potenciador del replanteamiento constante de todo el proyecto en sus diferentes fases”

Específicamente se tratará de una evaluación interactiva, de manera tal que se irá llevando a cabo mientras se va desarrollando el proyecto con la intervención colaborativa de los responsables del mismo. La reflexión y el contraste constituirán una actitud evaluativa continua de las fases, y los diversos componentes de proyecto, que permitirán el enriquecimiento (Gento, 1996)

Se trabajará con cuadernos de campo que le permitirán, tanto a los estudiantes como a los profesores, obtener descripciones de los procesos que se van llevando a cabo en su totalidad.

Cierre

Si bien llevar a cabo un proyecto de este tipo tiene cierta complejidad, es importante tener en cuenta que las/os futuras/os docentes necesitan contar con estas instancias para que vayan adquiriendo seguridad y confianza en la aplicación de las TICs.

Luego de realizar esta práctica los nóveles docentes podrán ir adaptando el proyecto de acuerdo al nivel en el cual deseen trabajarlo con sus propios estudiantes.

De la misma manera podrán apreciar las ventajas del trabajo interdisciplinario y colaborativo incentivándolos a realizar otros tipos de proyectos en los cuales pueden estar implicados varios centros educativos.

Recomendaciones a colegas

• Recordar que el docente actuará como guía en este proyecto.
• Trabajar de forma tal que cada instancia de aprendizaje sea disfrutada por los estudiantes y por el propio docente guía del proyecto.
• Tomar el tiempo que sea necesario en cada instancia.
• Fijarse metas a corto plazo.
• Comenzar realizando ejercicios simples e ir lentamente aumentando la complejidad.

Bibliografía

AGUIRRE ROMERO, JOAQUÍN MARÍA (1996). Artes de la memoria y Realidad Virtual. En: Revista electrónica cuatrimestral Nº2. Universidad Complutense. Madrid. [online][citado 12 de mayo de 2012] Disponible en Internet: < http://www.ucm.es/info/especulo/numero2/memoria.htm>
AROCENA, FRANCISCO (1998) Manual de VRLM. [online][citado 23 de mayo de 2012]. Disponible en Internet:
BRUNER, JEROME (2004). Desarrollo cognitivo y educación. Madrid: Morata
CARBONELL JAUME (2001) La aventura de innovar. Madrid: Morata
DEDÉ, CHRIS (2000). Aprendiendo con tecnologías. Buenos Aires: Paidós.
GARCÍA GARCÍA, ALBERTO LUIS (2000). Realidad Virtual. Tesis doctoral. Universidad Complutense de Madrid. Facultad de Ciencias de la Información. [online][citado 25 de mayo 2012]. Disponible en Internet:
GARCÍA, MARCELO CARLOS (1994). Formulación del profesorado para el cambio educativo. Barcelona: PPU, S.A.
GENTOS PALACIOS, SAMUEL (1996). Marco referencial para la evaluación de un proyecto educativo. Madrid: Facultad de Educación. En: UNED [online] [citado 5 de mayo 2012] Disponible en Internet:
HILERA, JOSÉ; OTÓN, SALVADOR; MARTÍNEZ, JAVIER (1999) Aplicación de la Realidad Virtual en la enseñanza a través de Internet. Universidad Complutense [online][citado 26 de mayo de 2012]. Disponible en Internet: < http://dialnet.unirioja.es/servlet/oaiart?codigo=1025332>
INFORMÁTICA HOY. Realidad virtual su historia y sus variantes. [online][citado 20 de mayo 2012] Disponible en Internet:
LION, CARINA (2006) Imaginar con tecnologías. Relaciones entre tecnologías y conocimiento. Buenos aires: Stella
LITWIN, EDITH Las presentaciones. En: Educared [online] [citado 6 de mayo 2012] Disponible en Internet: < http://www.educared.org.ar/poce/temas/15 >
LITWIN, EDITH (comp)(2005). Tecnologías educativas en tiempos de Internet. Buenos Aires: Amorrortu
LITWIN, EDITH Los museos. En: Educared [online][citado 8 de mayo 2012] Disponible en Internet:
SOLOMOLINOS SÁNCHEZ, JOSÉ ANDRÉS (Coordinador) (2002). Avances en robótica y visión por computador. España: Colección Ciencia y técnica 38 Universidad de Castilla [online][citado 8 de mayo 2012] Disponible en Internet:< http://books.google.com.uy/books?id=V-eXwzEIngQC&pg=PA169&dq=realidad+virtual&hl=es-419&sa=X&ei=jWXLUIaWLYPk9AT0qIHACQ&ved=0CFYQ6AEwCA#v=onepage&q=realidad%20virtual&f=false>