Realidad Virtual en la Educación

miércoles, 15 de octubre de 2008

La Realidad Virtual es una tecnología especialmente adecuada para la enseñanza, debido a su facilidad para captar la atención de los estudiantes mediante su inmersión en mundos virtuales relacionados con las diferentes ramas del saber, lo cual puede ayudar en el aprendizaje de los contenidos de cualquier materia. La Realidad Virtual implicará una motivación añadida para el alumno, ya que le animarán a aprender y continuar explorando el mundo virtual, mientras observa y escucha al mismo tiempo. A partir de los experimentos llevados a cabo en la Universidad de Washington se puede llegar a la conclusión de que con esta tecnología los estudiantes "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". Así pues la Realidad Virtual demuestra ser una eficaz herramienta para alcanzar los niveles más elevados y complejos de la escala cognitiva, a los que el alumno llaga con dificultad. Sin duda es su potencial para hacer que el alumno asimile los conocimientos en primera persona lo que la convierte en un valioso instrumento de formación al recrear un universo artificial en el que el alumno se sumerge y experimenta por sí mismo. El objetivo de la Realidad Virtual es crear una experiencia que haga sentir al usuario y en este caso a los alumnos, que se encuentra inmerso en un mundo virtual, aparentemente real; para ello, trabajan y se sirven de gráficos 3D así como del sonido que envuelve las escenas mostradas. La realidad virtual utiliza la visión de un observador, el usuario, quien se mueve dentro del mundo virtual utilizando dispositivos adecuados, como gafas o guantes electrónicos.
Integrar la RV a la educación presentas diversas líneas de acción:
Instrucción en el uso de la tecnología en si misma.
El uso de la RV como herramienta en el proceso de la enseñanza – aprendizaje.
Educar para el uso de esta tecnología en el futuro, en el que, con seguridad esta presente.
Uno de los tradicionales problemas de la aplicación de la Realidad Virtual en la enseñanza es que, debido a su elevado precio, esta tecnología no está al alcance de los estudiantes y profesores. Precisamente la aparición del lenguaje VRML ha paliado en cierta medida este inconveniente, haciéndola asequible a cualquier persona que posea simplemente un ordenador y un navegador de Internet. Obviamente, sólo con estos dispositivos se pierde el sentido del tacto al carecer de guantes, pero la sensación de inmersión en un mundo virtual sigue siendo la misma.

Ciberespacio

Definición: es el resultado de una red compleja, pero no es tecnología. Es sociedad. Es un espacio social practicado, es decir, un espacio que sólo existe porque es socialmente significativo, porque en él tiene lugar actividad social de algún tipo. El ciberespacio solo existe, en tanto estemos ahí. El ciberespacio no es una red de ordenadores, sino que se reparten por todo el mundo. Por tanto el ciberespacio es la sociedad.

Tipos básicos de mundos virtuales

Mundo Muerto: es aquel que en que no hay objetos en movimiento ni partes interactivas, por lo cual sólo se permite su exploración, por ejemplo las animaciones tradicionales.
Mundo Real: es aquel en el cual los elementos tienen sus atributos reales, de tal manera que si miramos un reloj, marca la hora….
Mundo Fantástico: es el que permite realizar tareas irreales, como volar o atravesar paredes, pero también proporcionan situaciones interesantes para aplicaciones de estudio que en la realidad son imposibles como introducirnos a un volcán.

Mundos Virtuales

Definición: Mundos virtuales es un campo relacionado con la inteligencia artificial. Se trata de la simulación de mundos o entornos, denominados virtuales, en los que el hombre interacciona con la máquina en entornos artificiales semejantes a la vida real. Aparte de los simuladores de vuelo y otras aplicaciones de este tipo que sirven desde hace años para la enseñanza y la práctica de determinados oficios, existen ya programas que, mediante cámaras de vídeo y software permiten construir «puertas virtuales» que enlazan un despacho u oficina con otro punto cualquiera del edificio (por ejemplo, un pasillo) y permiten a los que pasan por éste, ver y hablar con los que están en el despacho, estableciendo comunicaciones bidireccionales arbitrarias, no previstas por el arquitecto. En la actualidad aparte del desarrollo que están llevando a cabo diferentes universidades en este campo el grueso de la investigación en la generación de entornos virtuales que traten de reproducir la realidad está siendo llevada por las empresas de ocio electrónico, que ven en esta tecnología una salida para sus videojuegos.

Características de los sistemas de Realidad Virtual

Capacidad Sintética: es un simulador de vuelo, imágenes que cada momento se presenta al usuario no están almacenadas en ninguna parte. Son imágenes sintéticas, generadas en tiempo real por el ordenador, de acuerdo a la posición que en ese momento ocupa el usuario dentro del mundo virtual. Puesto que el usuario tiene una libertad casi limitada de movimientos, resultaría imposible calcular y almacenar de antemano las imágenes correspondientes a todas y cada una de las posibles posiciones. El ordenador mantiene una base de datos donde consta la forma de cada uno de los objetivos y la posición que ocupa. Es decir que el mundo virtual no es un todo compacto, sino que está descompuesto en una serie de objetivos. Las imágenes se sintetizan a partir de las correspondientes a cada uno de esos componentes.

Interactividad: todos los sistemas de Realidad Virtual son capaces de sintetizar las imágenes en tiempo real. Pero esa capacidad solo tiene sentido precisamente para permitir al usuario interaccionar con el sistema. En un sistema de Realidad Virtual, por el contrario, el usuario dispone de una mayor o menor dosis de control, pudiendo influir sobre lo que el sistema va a mostrarle. Existen dos tipos distintos de interacción entre el sistema y el usuario: interacción dinámica y la navegación del mundo virtual. En este tipo de actividad el usuario seria un mero espectador de la escena, pero no completamente pasivo: puede desplazarse por la misma para contemplarla desde otro ángulo o desde otra posición. Este tipo de aplicación recibe el nombre de paseo virtual. Un parámetro fundamental de los sistemas interactivos es la capacidad de respuesta que en los sistemas de realidad virtual se denomina latencia. La latencia es el tiempo transcurrido entre el instante en que el usuario efectúe una determinada acción, y el momento en que el sistema actualiza la información de salida que entrega al usuario.

Tridimensionalidad: para que un sistema pueda ser llamado de realidad virtual, es necesario que proporcione además la dimensión de profundidad, la cual debe existir realmente dentro de la aplicación, no bastando con que la simule. Un ejemplo son los juegos con tratamiento de tres dimensiones como por ejemplo el Tetrix 3-D, donde el movimiento de profundidad se simula de forma natura: alterando el tamaño del objeto a medid que se aleja. Para ver si la condición de tridimensionalidad se cumple el sistema efectuará algún tipo de proyección sobre ella, entonces es que los objetos tienen una posición de “en profundidad”. Una de las principales claves de profundidad es la variación del tamaño aparente de los objetos con la distancia al observador, efecto que se conoce con el nombre de perspectiva lineal. Otra es la paralaje, que es el fenómeno por el cual, al desplazar lateralmente la cámara, los objetivos mas cercanos parecen desplazarse más que los más alejados.

Ilusión de realidad: existen multitud de factures que influyen en la creación de una ilusión de realidad, y los sistemas de realidad virtual emplean mecanismos diversos para lograrlos. El que el usuario pueda sentir como real el mundo simulado va a depender tanto de factores físicos como psicológicos.

Factores físicos: están relacionados con el “aspecto” del mundo virtual, es decir, con las percepciones (visuales, sonoras, etc.) del usuario acerca de dicho mundo. El aspecto será tanto más real cuanto más sentido del usuario sea capaz de estimular el sistema, y cuanto más parecidas a las sensaciones reales sean esas representaciones artificiales. El sistema debe poder recrear con sus representaciones los aspectos tridimensionales del mundo virtual.

Factores psicológicos: están relacionados con la “naturaleza” del mundo virtual, tal como el usuario la percibe. Entre los principales factores están el de la interactividad. La posibilidad de interacción que el mundo virtual ofrezca van a influir grandemente en la aceptación psicológica por parte del usuario: la ilusión de realidad será tanto más intensa cuantas más posibilidades de interacción se ofrezcan al usuario, y cuantas más posibilidades tenga éste de influir en el estado del mundo virtual. La facilidad de navegación es un requisito indispensable para que pueda desplazarse por él. Cuanto más parecida a la del mundo real sea la manera de interaccionar con los objetos, mayor será la apariencia de realidad de éstos.

Tipos de sistemas de realidad virtual

Sistemas inmersivos: estos tienen por objetivo conseguir que el usuario tenga la sensación de estar realmente “dentro” del mundo virtual. Para ello, se utilizan dispositivos que impiden la visión del mundo circundante, al mismo tiempo que presentan las imágenes correspondientes al mundo virtual. Por ejemplo, visiocascos. Estos sistemas requieren de algún dispositivo que permite detectar los movimientos de la cabeza del usuario, con el fin de que la imagen corresponda siempre al punto de vista real. Lo normal es que la imagen que se presente sea estereoscópica (es decir imágenes diferentes para cada ojo), permitiendo ver en tres dimensiones.

Sistemas Proyectivos: en estos sistemas se intenta proporcionar la misma sensación de inmersión al usuario, pero en lugar de utilizar un dispositivo acoplado a su cabeza, el usuario se introduce en una habitación, en cuyas paredes se presentan o se proyectan una o más imágenes del mundo virtual. Este sistema está especialmente indicado para aplicaciones multiusuario, donde un grupo de personas comparte simultáneamente de la experiencia. En un sistema de realidad virtual proyectivos, por el contrario, es el usuario quien controla los desplazamientos por el mundo virtual, y las imágenes se calculan en tiempo real de acuerdo con los mismos.
Sistemas de sobremesa: estos no se pretenden proporcionar al usuario una sensación visual de inmersión en el mundo virtual. Las imágenes son presentadas en una pantalla de ordenador, por lo que el usuario no pierde la visión del mundo circundante. Para conseguir el efecto de visión de relieve pueden emplearse dispositivos especiales como son las gafas estereoscópicas, aunque también existen sistemas de sobremesa monoscópicos, con imagen plana.

Modelo genérico de un sistema de realidad virtual

Las partes básicas de un sistema de realidad virtual son:

Modelo de simulación
El modelo es la representación matemática del sistema que se está presentando. Un modelo virtual necesita responder dinámicamente en respuesta de la entrada del usuario. Se pueden crear modelos matemáticos sofisticados de realidad virtual, pero lo importante es la manera en que estos modelos están asociados con un sistema visual y auditivo.


Entrada
Los dispositivos de entrada se utilizan para interactuar con el ambiente virtual como puede ser el teclado o el mouse, un joystick o guantes, pedales, etc.
Salida
La salida se refiere a la tecnología mediante la cual el usuario percibe estímulos, esta tecnología abarca un amplio rango y va desde aparatos de despliegue visual, sistemas sonoros, sistemas sensoriales, entre otros.
Usuario
El usuario es la razón de existir de un sistema de realidad virtual pues es él quien recibe los estímulos de parte del sistema y a su vez se encarga de retroalimentarlo y definir su comportamiento.