Realidad Aumentada en Ciencias. Santillana 2013

Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos Gerencia de Investigación Autor Martha Moreno

Propuesta Pedagógica para el uso de materiales didácticos con Realidad Aumentada en Ciencias Naturales, primaria alta y secundaria Índice 1. Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………….…..1 1.1. Antecedentes en Tecnología Educativa ………………….………………………………………………………..1 2. La Realidad Aumentada como tecnología…………………………………………………………………………………2 2.1. Definición de Realidad Aumentada ………………………………………………………………………………….2 2.2. Activadores de Realidad Aumentada ……………………............................................................2 3. Realidad Aumentada en la educación ……………………………………………………………………………………..3 3.1. La Realidad Aumentada como herramienta de tecnología educativa……………………………….4 3.2. La Realidad Aumentada y su potencial en el aprendizaje………………………………………………….5 3.3. Usos didácticos de la Realidad aumentada ……………………………………………………………………...5 4. Realidad Aumentada en el proceso de enseñanza y en el aprendizaje de las Ciencias Naturales………………………………………………………………………………………………………………………………….7 4.1.1.Contexto social de la enseñanza de Ciencias Naturales.……………………………………........7 4.1.2.Enfoque didáctico del Programa de Ciencias Naturales…………………………………………….7 4.1.3.Propuesta de secuencia didáctica de los Objetos de Aprendizaje de Realidad Aumentada en Ciencias Naturales ………………………………………………………………………...12 5. Software de Realidad Aumentada …………………………………………………..…………………………………….13 6. Conclusiones sobre el uso de la Realidad Aumentada …………………………………………………………..14 FUENTES DE INFORMACIÓN

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Propuesta Pedagógica para el uso de materiales didácticos con Realidad Aumentada en Ciencias Naturales, primaria alta y secundaria INTRODUCCIÓN Santillana se ha centrado en la búsqueda continua la de la innovación educativa, no sólo incorporando la tecnología al uso educativo, si no buscando y desarrollando el sentido pedagógico y un uso didáctico. Con la incorporación de la Realidad Aumentada (RA) en diferentes ámbitos, incluyendo el educativo, Santillana ha decidido estudiar las potenciales de esta tecnología para incorporarla a la enseñanza de las ciencias en primaria alta y secundaria.

Antecedentes de Tecnología Educativa Las TIC, el conocimiento y la información se han convertido en el factor clave de las transformaciones que se están produciendo en nuestra sociedad. En una primera fase la web 1.0 nos dio acceso a un gran repositorio de información dentro de un entorno virtual; posteriormente la web 2.0 nos permitió tener un rol participativo, en el cuál podíamos opinar e interactuar con los contenidos e incluso comenzar a guardar los propios; finalmente en la web 3.0 el usuario se ha convertido en el autor principal de este entorno virtual e interactúa no solo con los contenidos, si no con otros usuarios en diferentes plataformas. El desarrollo de esta web 3.0 está ligado a tres conceptos clave, la semántica, la sinapsis y la socialización. La semántica, ya que no sólo es acceder a la información, si no se trata de la gestión del conocimiento y por ello resulta importante que el contenido esté estructurado y ligado con contenidos que estén relacionados, no sólo con base en las palabras de esa información, sino también en relación a su contexto y eso da paso a la web sináptica, en donde esa información se conecta con diferentes contextos, temáticas, circunstancias y/o con las personas y su propio entorno personal. Finalmente las personas a través de estar conectadas comparten información y conocimiento, es decir lo socializan. Ligado al desarrollo de la internet, el avance tecnológico ha ido de la mano, ya que se han desarrollado diversos gadgets, como tabletas, celulares inteligentes y sus diversas aplicaciones, lo que nos ha permitido acceder a ese entorno virtual de forma cotidiana, es decir nos ha llevado a la posibilidad de estar siempre conectados. Así mismo ese entorno virtual ha desarrollado diversas formas de interacción tan cercanas a la vida de las personas, que en algunos escenarios nos lleva a un estado de inmersión y simulación, es decir que nos da la sensación de estar dentro de él, a este fenómeno se le ha denominado Realidad Virtual. Con base en la combinación de todos estos elementos se ha desarrollado una nueva realidad, la Realidad Aumentada.

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LA REALIDAD AUMENTADA COMO TECNOLOGÍA Definición de Realidad Aumentada La Realidad Aumentada (RA), es la creación de una realidad mixta, es decir la combinación del entorno físico real, con el entorno virtual; y se denomina aumentada porque consiste en aumentar la información del mundo real, con la información del virtual. La RA, se basa en la premisa de que los contextos reales están conectados con información virtual; por ejemplo cuando visitas un lugar sería ideal de que pudieras contar con la información relacionada con éste, cómo su historia, nombres de calles, transporte, restaurantes, etc. y todo en un mismo tiempo; esto es lo que justo ahora se puede hacer a través de la RA. Y hoy es posible hacerlo a través de dispositivos electrónicos con cámara web, conexión a internet y GPS, los cuales con algunas aplicaciones funcionan como lectores o visores de este entorno virtual dentro de una realidad física. Hoy en día es más sencillo, ya que los dispositivos móviles, como teléfonos inteligentes y tabletas tienen integrada esta tecnología, lo que hace que el visor sea portable y la RA accesible. Es por ello que también podemos definirla como un conjunto de dispositivos que añaden información virtual a la información física ya existente, es decir añaden una parte sintética virtual a lo real, no sustituyendo la realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al mundo real. (2011; BAYONET, L; p. 2) Los criterios para considerar que una realidad es aumentada es que exista una integración de las distintas realidades, es decir que en ese momento tanto la realidad física y virtual actúen de forma interdependiente, así mismo que la información artificial sobre el medio real sea interactiva.

Activadores de la Realidad Aumentada El funcionamiento de la RA tiene como punto de partida dos conceptos cuyo estudio es importante para comprender las potencialidades de esta tecnología, ya que son la base para su activación: 1) Referenciación: El visor de RA se activa a través de reconocer ciertos patrones físicos reales, ya sean visuales, auditivos o gestuales; es decir que existe una referencia que relaciona algún(os) elemento(s) de la realidad física con una realidad virtual. 2) Geolocalización: El visor de RA se activa a través de reconocer en dónde te encuentras ubicado, es decir que existe una vinculación, en este caso con las coordenadas, que relacionan el lugar en qué te encuentras con alguna información virtual asociada. Gracias a estos conceptos es que se han desarrollado diferentes tecnologías para la activación de la realidad virtual dentro de una física, estos activadores pueden utilizar tanto los patrones físicos (visuales, auditivos y/o gestuales), así como las de coordenadas relacionadas con una ubicación o incluso activaciones combinadas. Estos son los activadores de RA que hasta el momento se han desarrollado, destacando que se pueden desarrollar nuevos, pues cualquier elemento puede ser activador de realidad aumentada, siempre y cuando funcione por patrones o coordenadas:

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Basada en patrones:  Códigos de Respuesta Rápida (QR, por sus siglas en inglés): Son un tipo de código de barras bi-dimensionales que almacenan información digital y al ser escaneados te enlazan a la misma. Los códigos se generan a través de ligarlos a una URL de internet u otra información virtual por ejemplo un SMS.  Marcas de RA: Son un tipo de patrones, generalmente en blanco y negro, que al ser escaneados despliegan un objeto virtual previamente programado. Este se genera con base en un software que liga el patrón con algún objeto virtual desarrollado mayoritariamente en 3D. Estos dos patrones, están hechos de tal forma para ser accesibles de escanear por lo que facilitan el reconocimiento de los mismos.  Imágenes: Trabajar con imágenes es evitarse el código o las marcas y poder accionar con objetos e imágenes del mundo físico cotidiano la RA. Es decir al escanear la imagen puedo acceder a enlaces como con los códigos QR, puedo desplegar algún objeto como en las marcas de RA, o puedo superponer información como cuadros de texto, o algún tipo de multimedia.  Hoy en día en materia de activadores con base en patrones se está desarrollando nueva tecnología que va más allá de las imágenes, trata de identificar patrones de elementos de la vida cotiana (una pelota, unas tijeras, un lápiz, ect.) y con ellos activar una realidad aumentada, los patrones no sólo visuales, también pueden ser auditivos e identifican el patrón de algún tipo de instrucción oral para activar la RA. 2.

Basada coordenadas:

Geolocalización: Funciona a través de reconocer la posición actual de la persona, por medio del Sistema de Posicionamiento Global, por sus siglas en inglés conocido como GPS. La información que se superpone está relacionada con la ubicación en la que se encuentra la persona, cómo lugares cercanos, twitts que están siendo emitidos alrededor, información histórica, arquitectónica, etc; es decir toda la información que pueda estar conectada con su localización. Actualmente existen diversas formas de colocar esta información, la primera es agregar etiquetas en los mapas, la segunda que es conectarse con información de otras aplicaciones como Twitter y Facebook, la tercera es subir información en su ubicación actual, la cual es una posibilidad muy reciente. Generalmente las coordenadas también se conectan con las imágenes que se reciben a través del visor de RA, que normalmente es la cámara de un dispositivo móvil, combinando la ubicación con patrones visuales, a este fenómeno también se le denomina georeferenciación.

REALIDAD AUMENTADA EN LA EDUCACIÓN La RA puede y es utilizada en diversos ámbitos, como mercadotecnia, publicidad, arquitectura, medicina, diseño, etc. Por las múltiples posibilidades que nos da la capacidad de mezclar el mundo real con el virtual, por ejemplo ver la simulación de cómo hacer un corte de algún órgano, dentro de una cirugía, o de ver cómo se vería un sillón en un cuarto determinado. La RA tiene un uso particular para cada campo, que necesita de un diseño específico con la finalidad de poder aprovechar todas las potencialidades de esta tecnología. Esta investigación se enfoca a descubrir las potencialidades y definir las características para su uso en el ámbito educativo.

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La Realidad Aumentada como herramienta tecnológica educativa La RA se integra en el campo educativo, en el margen de una revolución tecnológica que ha invitado a la educación a plantear sus objetivos, sus metas, sus pedagogías y sus didácticas, si quiere cumplir con su misión en el siglo XXI, como dice Bill Gates en lo que trae el futuro" Las mismas fuerzas tecnológicas que harán tan necesario el aprendizaje, lo harán agradable y práctico. Las corporaciones se están reinventando en torno de las oportunidades abiertas por la tecnología de la información, las escuelas también tendrán que hacerlo". (2012; en CARDONA, G; p.2). El entorno tecnológico, sin duda ha sido un componente importante en los esquemas mentales, enfoques, metodologías y formas de relación entre los participantes del proceso educativo, que han construido a la educación del Siglo XXI: Nuevos modelos mentales:

Nuevos contenidos curriculares:

Nuevas formas relacionarse:

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Enriquecer la educación: Ampliar la mirada, integrando la tecnología, el método pedagógico y el conocimiento en un mismo contexto educativo; en donde el estudiante pueda vivir una interacción conceptual y activa con el conocimiento. Esta integración de elementos tiene como base el “para qué” enseñar y aprender.  Evitando el tradicionalismo: Es decir la importación de contenidos segmentados según el área y proceso mental del profesor que imparte una lección  Evitando el mediatismo: Es decir la ponderación de la práctica pedagógica sin importar el contenido y el objetivo educativo.  Evitando el tecnologísmo: es decir el uso perverso y sin sentido de la tecnología.

Enfoque del aprendizaje por competencias: Los contenidos van más allá que el saber (conocimientos) y el saber hacer (habilidades) El poder no está en el que sabe, ni incluso en el que investiga, pero sí está en el que actúa: el que emprende, el que organiza, etc. No se trata de un actuar utilitarista, rápido y estrecho, sino de un actuar responsable, reflexivo, cívico, que reposa sobre valores de solidaridad, de equidad y de desarrollo sustentable. Competencia se define como la manifestación de la puesta en juego de manera integrada de conocimientos, habilidades, actitudes y valores para lograr propósitos en contextos y situaciones diversas. Alfabetización digital: Es más que el domino instrumental de la tecnología, implica el conocimiento de las prácticas socioculturales asociadas a su manejo y la capacidad de participación efectiva en esas prácticas.

Responsabilidad compartida: Intercambio personal de alumnos/as entre sí, y entre docentes y alumnado, tanto para enseñar como para aprender. Rol del alumno: El alumno es un constructor activo, descubridor, creador del propio conocimiento. Rol del docente: El profesor deja de ser el transmisor de conocimiento y se concentra en dos roles: diseñador de contextos y situaciones de aprendizaje y facilitador mediático durante la experiencia de aprendizaje. Entorno comunitario; el aprendizaje es social. Aprendizaje dialógico o comunicativo.

La RA en el campo formativo debe estar ligada sin duda al concepto de “Aprendizaje Aumentado” como le denomina Dolors Reig, que implica una educación orientada al máximo aprovechamiento del ecosistema de comunicación, aprendizaje y participación aumentados que vivimos y entender a Internet como un "constructo sociotécnico complejo", que pone en conexión dos dimensiones, las tecnologías y las personas. (2012; http://encuentro.educared.org/group/hacia-las-escuelas-3-0-y-los-estudiantes-3-0/page/dolors-reig) Entendiendo que no es la tecnología en sí, si no las posibilidades que da para la construcción del aprendizaje, con base en esto pondremos el foco en el enriquecimiento del método pedagógico, con base en los modelos de aprendizaje actual y las posibilidades que nos da la tecnología y con base en esto no se quedará sólo en Realidad Aumentada, si no de verdad se buscará la creación de un ambiente propicio para el Aprendizaje Aumentado.

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La Realidad Aumentada y su potencial en el aprendizaje La RA se proyecta como una tecnología que apela con fuerza a esta tendencia educativa, permite que los estudiantes tomen el control de su propio aprendizaje, manipulen e interactúen con los entornos reales y virtuales. Así mismo es capaz de aportar transformaciones significativas en la forma en que los alumnos perciben la realidad física, entendida ésta en tanto espacios, procesos u objetos, proporcionando así experiencias de aprendizaje más ricas e inmersivas1. Este tipo de experiencias ofrecen oportunidades para un aprendizaje más auténtico, un llamamiento a múltiples estilos de aprendizaje y una posibilidad de relacionarse con los contenidos de forma aprehensiva. Las aplicaciones de RA agregan valor, porque son un recurso que nos da acceso a todas las posibilidades del mundo virtual pero a través de una manipulación física intuitiva; se puede decir que provee a la experiencia educativa un sentido activo y lúdico. Hannu Salmi en la presentación del proyecto de Realidad Aumentada del Science Center To Go, concluye con una frase muy representativa de la potencialidad de ésta diciéndonos que a través de esta tecnología los alumnos tienen sus manos en la experimentación y su mente en la reflexión. (2011; pp. 5) Así mismo otra de sus características es que es una exhibición de una realidad que cabe en el bolsillo, que podemos acceder a ella de forma sencilla y nos puede dar acceso a manipular realidades macroscópicas con puede ser el universo o a microscópicas como la célula. Hoy en día se están descubriendo diferentes usos de la realidad aumentada en la educación, no hay un modelo fijo de cómo utilizarla, implica por lo tanto que se está en un momento crucial de innovación en la utilización didáctica de esta tecnología.

Usos didácticos de Realidad Aumentada Vimos anteriormente los activadores de RA y el papel de esta tecnología en el campo educativo, con esta base se han clasificado los posibles usos didácticos, pues estos son los que realmente nos definen la oportunidad educativa que guardan. En este caso, con base en que este estudio está enfocado a la producción de materiales, estamos dejando a un lado el posible uso de la geolocalización, ya que está muy enfocado educativamente a materiales contextualizados a una ubicación específica y se utiliza en visitas guiadas o en gymkanas (rallys educativos). Se han englobado los posibles usos didácticos en tres tipos: Links y accesos superpuestos: Nace de ligar la información y aplicaciones virtuales al mundo físico. Este uso didáctico se propone cuando se quiere ligar la información de un libro de texto u otro material educativo con información virtual (Texto relacionado, video explicativo, ejercicio multimedia…) o alguna herramienta de trabajo (calculadora, formulario, desarrollador de gráficas, tabla periódica…) Se puede activar ya sea con código QR, marcas RA o imágenes RA. Aquí la interacción del usuario se da en activar la RA y trabar con el objeto virtual únicamente. Este uso se da comúnmente para referenciar páginas de la web, y para su uso en materiales educativos es importante considerar ciertos aspectos: 

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Es importante que la página de referencia esté controlada y que se encuentre en un servidor que esté bajo su control, ya que las páginas fuera de su control pueden sufrir modificaciones o no estar disponibles en la web. No se recomienda ligar información física con información virtual del mismo tipo; es mejor ocupar realmente las potencialidades de lo virtual y no referir páginas con contenidos que bien pudieron estar dentro de la realidad física.

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Inmersivo, implica que el alumno vive una experiencia en primera persona, es decir en dónde está participando tomando decisiones de forma activa.

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Es importante recordar que para que realmente la realidad sea aumentada, es necesario que no sólo se active una realidad virtual a partir de un activador de la realidad física, si no que exista una interacción entre ambas realidades. Ligar principalmente con aplicaciones o herramientas, en dónde se pueda utilizar la información de la realidad física en conjunto con la virtual. Por ejemplo si se está resolviendo un ejercicio sobre aceleración, que se pueda dibujar en la aplicación los vectores.

Los links y accesos superpuestos tienen mucha relación con los materiales impresos, sobretodo libros. El uso ideal es cuando los materiales tienen un ejercicio que se puede resolver de forma más sencilla con alguna aplicación virtual y entonces acceder a ella. Visualización de capas RA: Este uso didáctico se propone cuando se requiere que un visor sobre un material didáctico convierta, transforme, enfatice, cierta información narrativa o gráfica la cual se activa principalmente a través de imágenes RA y también a través de marcas RA. Aquí la información no sólo está ligada si no que está dentro del mismo escenario. El escenario principal es el físico, al cual se le pone una capa que te permite ver más allá. Puedes interactuar a través del entorno real y también del virtual. Este uso didáctico se puede seccionar en diferentes tipos: 1.

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Dar animación a los gráficos. Muchas veces quisiéramos que las ilustraciones tuvieran vida para poder visualizar diferentes fenómenos o dar alguna ejemplificación audiovisual. Ejemplo dar animación al esquema de fotosíntesis que se nos presenta en nuestro libro de texto. Sobreponer información gráfica o narrativa sobre un mismo elemento. Ejemplo un mapa con una capa con información sobre ecosistemas, otra capa sobre población, otras sobre índices de desarrollo humano, etc. Sobreponer alguna aplicación sencilla, que nos permita clasificar o documentar nuestro aprendizaje, a través de un me gusta, no me gusta, necesito repasar, o documentar alguna nota a la que posteriormente se pueda acceder.

Es importante recordar, que no se considera parte de este uso didáctico si accedemos a un video o alguna página web, aunque se quede dentro del marco la visión de la realidad física, realimente no es una capa si no interactúan estas realidades de forma estrecha, es decir la capa se debe ver como algo natural y/o complementario de la realidad física. Este uso se sitúa también en materiales impresos tanto dentro del libro de texto, pero también en otro tipo de kit de material impreso, como puede ser un póster de algún ecosistema, un mapa, una tabla de elementos u otros. El uso didáctico ideal con las capas es ir cambiando de capa dentro de un mismo plano y localizar diferentes componentes o características de forma categórica y organizada. Las aplicaciones tecnología para capas RA, hoy en día funciona principalmente a través del uso de imágenes y al identificar los patrones de la imagen el futuro de esta tecnología en el campo educativo posiblemente esté en la activación a través de sonidos, tipo instrucciones verbales se están realizando diferentes pruebas para activar RA con objetos cotidianos a través de sacarles fotografía y digitalizarlos, pero todavía no han impactado en el ámbito educativo. Interacción con 3D´s: Este uso didáctico se propone cuando se quiere posibilitar la interacción de un objeto, modelo o un fenómeno al que se tiene acceso más fácilmente a través del mundo virtual (como el universo y su movimiento) y buscamos poder interactuar con él y sus variables. Aquí el objeto virtual es completamente manipulado por el usuario, ya sea directamente a través de tocarlo, moverlo o realizar diferentes gestos, además de las propias variables del entorno físico como la luz; o a través de una Interfaz gráfica virtual de usuario. Actualmente funciona con tecnología de marcas RA o tarjetas RA o algún activador físico con ciertos patrones visual, auditivo o de ambos. Este uso sin duda es el más caro y el que más posibilidades didácticas tiene, propiamente por el uso del 3D y por las posibilidades de interacción con estos objetos tridimensionales, puede llevarte a observar o incluso a través de la manipulación, simular fenómenos fuera del alcance de nuestra realidad física cotidiana.

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Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos Gerencia de Investigación Autor Martha Moreno Para interactuar con el 3D de RA existen diferentes formas 1234-

La gestual: Es decir provocando el movimiento del 3D, tocándolo de alguna forma, haciendo movimientos o gestos con nuestra cara, incluso también sonidos que emitamos. Con elementos del entorno: Los 3D de RA pueden estar programados para detectar ciertas cosas de la realidad física como la luz, la sombra, esquivar objetos, etc. Con otro 3D; Estos elementos también pueden interactuar juntos por ejemplo se puede desplegar el Sol, la Luna, la Tierra e interactuar entre sí para mostrar las diferentes fases lunares A través de una interfaz: Esta es una forma de interactuar con el elemento a través de la realidad virtual, a través de botones, arrastres u otros elementos; se sugiere que esta forma sea una posibilidad complementaria de interacción a las anteriores, pues si es su única forma de interacción se pierde la realidad aumentada en una realidad puramente virtual.

En este uso didáctico ya no sólo se puede acceder a la RA con objetos impresos si no también con objetos cotidianos, como lo han hecho en mercadotecnia, por lo que aquí destaca mucho el uso de los Kits de Realidad Aumentada, con diferentes impresos o marcas y objetos con los que se pueden visualizar e interactuar con diferentes modelos o experimentos. En cuanto al 3D puede ser muy impresionante como un sistema solar o tan sencillo como las partículas de alguna materia.

REALIDAD AUMENTADA EN EL PROCESO DE ENSEÑANZA Y EN EL DE APRENDIZAJE DE CIENCIAS NATURALES Por la potencialidad que tiene la RA en educación de visualizar, manipular e incluso participar en la transformación de un fenómeno, creemos que su aplicación más significativa se puede desarrollar en el campo de las ciencias, es por ello que hemos enfocado esta investigación hacia el uso de la RA en las materias de Ciencias Naturales correspondientes a los grados de primaria quinto y sexto y a secundaria.

Contexto social de la enseñanza de las Ciencias Naturales Hoy en día, ya sea por la dificultad de llevar a las escuelas diferentes experiencias científicas o porque la práctica educativa aún sigue siendo tradicionalista y basada en la recepción de contenidos, los profesores usan la descripción como metodología clave en la ciencia, describen sus experiencias pero no le dan acceso al alumno a la experimentación propia, así como el propio alumno no se percibe en un rol de experimentación activa, si no percibe que el profesor se debe preparar más para impartir mejor cátedra, es decir dar información y explicar. Así lo revela el estudio realizado por la Secretaria de Educación en Jalisco, sobre cultura científica en los diferentes niveles educativos. Este estudio aclara que los docentes a nivel primaria están conscientes de que la enseñanza de las ciencias se logra mejor con experimentación, incluso mencionan la importancia de estar en contacto con los materiales y componentes del experimento; sin embargo algunos docentes afirman que no realizan los experimentos por dos razones fundamentales, la primera de ellas es la falta de interés por investigar, tanto de los profesores como de los alumnos y la segunda la ausencia de espacios físicos para la ejecución de éstas actividades. En cuanto a secundaria el estudio revela que aunque ya existen más actividades experimentales, sobre todo por el uso del laboratorio, aún la práctica educativa es muy dependiente de que el profesorado sepa sobre el contenido y de buenas explicaciones. (PERALES, R; 2007; pp. 14-27)

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Enfoque didáctico del Programa de Ciencias Naturales Aunque en la realidad educativa existe una gran brecha hacia la implementación de una didáctica de las ciencias más constructiva, el programa propuesto por la Secretaría de Educación Pública de México 2006 nos brinda una guía importante para emprender esta importante labor educativa. La perspectiva que nos da el programa sobre la formación científica básica es que niños y jóvenes deben ampliar de manera gradual sus niveles de representación e interpretación respeto a fenómenos y procesos naturales; para ello el rol del docente será como mediador de diferentes experiencias de aprendizaje, diseñando ambientes oportunos y aprovechando diversos medios educativos que estén a su alcance, tanto visitas a museos, organizaciones, como al uso de tecnología y sus diversas aplicaciones; en el caso del alumno tendrá el rol protagonista de la construcción interactiva de sus conocimientos a través de resolver retos y actividades, elaborar explicaciones (argumentando y utilizando evidencia) y descripciones en conjunto con sus pares y con base en un pensamiento sistémico. Perfil de egreso por competencias Al poner en práctica su rol y con la mediación del profesor el alumno desarrolla las siguientes competencias: - Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica: encontrar en la ciencia la respuesta a sus preguntas y la explicación de los fenómenos naturales cotidianos relacionados con la vida, los materiales, las interacciones, el ambiente y la salud, a partir de un análisis sistémico dónde los alumnos puedan desarrollar sus niveles de representación e interpretación de los fenómenos, así como diseñar y realizar proyectos, experimentos e investigaciones con base en argumentos en términos científicos y basándose en fuentes de información confiable, en diversos contextos y situaciones. - Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención: participar en acciones que promuevan el consumo responsable de los componentes naturales del ambiente y colaboren de manera informada en la promoción de la salud, con base en la autoestima y el conocimiento del funcionamiento integral del cuerpo humano; a través de analizar, evaluar y argumentar respecto a las alternativas planteadas sobre situaciones problemáticas socialmente relevantes, siempre actuando en beneficio de la salud personal y colectiva y tomando decisiones en relación al mejoramiento de su calidad de vida. - Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos: valorar la construcción y el desarrollo de la ciencia con una visión contemporánea, entendida como el proceso social en constante actualización, con impactos positivos y negativos que tienen que ser valorados de forma crítica las repercusiones de la ciencia y la tecnología en el ambiente, natural, social y cultural; así mismo comprender la relación entre diferentes disciplinas. Así mismo dentro de las modalidades de trabajo, el programa plantea la importancia de estimular el trabajo experimental, el uso de las TIC y de diversos recursos del entorno, así como fomentar el uso de modelos para el desarrollo de representaciones que posibiliten un acercamiento a la comprensión de procesos y fenómenos naturales, lo que está muy ligado a las posibilidades que te permite la RA. Enfoque didáctico en primaria y secundaria Ya en específico los programas de ciencias naturales en educación primaria responden a un enfoque formativo, cuya finalidad es estimular al estudiante en el desarrollo de la capacidad para observar, preguntar y formular explicaciones sencillas de lo que ocurre en su entorno, esto a partir del abordaje de situaciones familiares relevantes; así como la vinculación de la adquisición de conocimientos sobre el mundo natural con la formación y la práctica de actitudes y habilidades científicas; también puntualiza sobre la relación del conocimiento científico con sus aplicaciones técnicas; de igual forma da atención especial a los temas

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Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos Gerencia de Investigación Autor Martha Moreno relacionados con la preservación del medio ambiente y de la salud ; finalmente propiciar una relación del aprendizaje de las ciencias naturales con los contenidos de otras asignaturas. En educación secundaria se busca desarrollar habilidades del pensamiento científico y sus niveles de representación e interpretación acerca de los fenómenos y proceso naturales; reconocer la ciencia como actividad humana en permanente construcción, cuyos productos son utilizados según la cultura y las necesidades de la sociedad; participar en el mejoramiento de la calidad de vida, con base en la búsqueda de soluciones a situaciones problemáticas y la toma de decisiones en beneficio de su salud y ambiente; valorar críticamente el impacto de la ciencia y la tecnología en el ambiente, tanto natural como social y cultural; relacionar los conocimientos científicos con los de otras disciplinas para dar explicaciones a los fenómenos y procesos naturales, y aplicarlos en contextos y situaciones diversas; comprender gradualmente los fenómenos naturales desde una perspectiva sistémica. Ciencias I se orienta al análisis comparativo de las características de los seres vivos; la diversidad biológica como resultado de la evolución; una visión integral del funcionamiento de los seres vivos, centrada en los procesos de nutrición, respiración y reproducción, para fortalecer la perspectiva intercultural, la promoción de la salud y el cuidado del ambiente. También se analiza la relación entre ciencia y tecnología en términos de sus beneficios y riesgos. Ciencias II se ocupa del estudio de los procesos de interacción y cambio desde la perspectiva fenomenológica, de fortalecer las habilidades de razonamiento lógico, representación gráfica y elaboración de modelos para la comprensión de conceptos propios de la disciplina. El cambio también se analiza desde la perspectiva histórica de la influencia de los productos de la ciencia y la tecnología en la sociedad y el ambiente. Se introduce el estudio de la estructura y el comportamiento de la materia. Ciencias III se enfoca al estudio de los materiales a escala molecular y atómica. Al empleo del modelo cinético-corpuscular como base para la representación del microcosmos y se abordan con mayor detalle algunos aspectos relacionados con la composición de la materia y sus transformaciones. (FLORES-CAMACHO, F; 2012; pp.27-33) Asociando el enfoque de los programas de estudio con las potencialidades de la RA, nos damos cuenta que en la primaria los contenidos están más asociados a la investigación y muy enlazados a la aplicación en el contexto del alumno y al entendimiento del funcionamiento del mundo; en cuanto a secundaria está más asociado a la comprensión profunda de los procesos fenomenológicos y la estructura y comportamiento de la materia; lo que implica que el nivel de modelación y experimentación va subiendo conforme a los niveles educativos y con esto la RA en los grados más avanzados va teniendo más posibilidades de aportar valor educativo. Contenidos educativos potenciales para la utilización de RA Existe una relación entre las herramientas educativas de ciencias con la RA, así también en el enfoque de los programas de estudio de los niveles en general, con la finalidad de hacer un análisis más particular del uso de esta tecnología en las materias de ciencias naturales a través de partir de sus ámbitos de estudio. Ámbito

Posibilidades en la Realidad Aumentada

Desarrollo humano y cuidado de la salud: Con una visión de causalidad integral (es decir a nivel personal, colectivo y del ambiente) este ámbito resalta la promoción de la salud y la cultura de prevención, a través del fortalecimiento de hábitos y

Conforme al potencial de RA podemos ver una relación de los contenidos de este ámbito, por ejemplo, visualizar los órganos del cuerpo humano ya sea sanos y/o enfermos, e incluso interactuando con estos a través de tres tipos de interacción manipulativa, por ejemplo realizar algún gesto o movimiento para acceder a información, como puede ser el nombre del órgano, descripción de su funcionamiento u otro contenido de interés. En un segundo nivel poder rotar dar zoom, hacer cortes para ver el interior. Finalmente un tercero, cuando a través de otro movimiento hagamos funcionar al órgano por ejemplo ver el corazón y poder contar sus latidos por segundo. Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser

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Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos Gerencia de Investigación Autor Martha Moreno actitudes saludables. El alumno explica el proceso de desarrollo humano de las diferentes etapas de la vida con particularidad en la que está viviendo, fortaleciendo las actitudes de autoconocimiento, autoestima y autocuidado.

limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:  ADN http://conectarigualdad.prometeotdf.org/2012/10/10/otra-vezla-celula-celulas-y-macromoleculas-utilizando-realidadaumentada/adn/  Las partes del cuerpo http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=7IB6 e1TTFiM  La estructura ósea http://www.learnar.org/pe_arms.html Lo interesante en este ámbito es que podemos acceder al interior del cuerpo humano e interactuar con él, lo que no tenemos acceso en la vida cotidiana y que en la realidad virtual muchas veces lo sentimos con algo ajeno. Un uso ideal de esta RA sería poder activarla sobre nuestro propio cuerpo.

Biodiversidad y protección del ambiente: El alumno comprende las características de los seres vivos , los procesos, sus cambios, todo esto en relación a sus interacciones con el medio ambiente, reconociendo la importancia de la biodiversidad y el desarrollo sustentable, a través de un análisis comparativo de las funciones vitales, como nutrición, respiración y reproducción, reconociendo semejanzas (unidad) y diferencias (diversidad) ; integrando la noción de evolución en términos de adaptación y cambio; todo esto con base en las evidencias del registro fósil y en la diversidad de los seres vivos actuales.

Conforme al potencial de RA podemos ver una relación de los contenidos de este ámbito con respecto a la representación de fenómenos biológicos naturales, visualización de procesos de los seres vivos como nutrición, respiración y reproducción e interactuar con estos modelos de estos fenómenos con cuatro tipos de interacción manipulativa. A través de algún movimiento activar el acceso a la información, como puede ser la información de los componentes de algún sistema o ecosistema; o un segundo nivel poder rotar, dar zoom; un tercer nivel para activar el funcionamiento de la respiración o nutrición como en el caso de las plantas la fotosíntesis; y un cuarto nivel dónde puedes interactuar para cambiar las variables es decir aparecer o desaparecer el sol en un proceso de fotosíntesis, quitar algún elemento de una cadena alimenticia, cambiar un componente de un ecosistema. Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:  Interacción con diferentes ecosistemas http://www.fundacionbiodiversidad.es/biodiversidad/campanyas-bio/buscadorbio/114783-realidad-aumentada-al-servicio-de-los-ecosistemas  Conocer seres vivos del pasado como el hombre Neanderthal http://www.nhm.ac.uk/  Simulación de flujo de agua sobre una caja de arena http://www.cassetteblog.com/2012/05/simulacion-de-flujo-de-aguacon-realidad-aumentada-sobre-una-caja-de-arena/  Sistema Solar http://www.youtube.com/watch?v=6aYleYwomUM Lo interesante de este contenido en RA en este ámbito es acceder a procesos de los sistemas o ecosistemas, que muchas veces no podemos acceder porque no se encuentran en nuestro ámbito cercano, pero que también muchas veces toma mucho tiempo ver cómo se desarrollan, por ejemplo los procesos reproductivos.

Cambio e interacciones en fenómenos y procesos físicos: El alumno comprende algunos fenómenos y procesos de la naturaleza analizando las interacciones entre objetos en términos causales y así describir, inferir y predecir cambios, este ámbito se centra en los fenómenos, mecánicos, ópticos, sonoros, electromagnéticos y térmicos y están relacionados con desarrollos científicos y tecnológicos;

Sin duda existen muchos contenidos potenciales para el uso de la tecnología RA en este ámbito, en primer lugar la visualización de diferentes fenómenos como el espectro electromagnético o las ondas sonoras, así como interactuar de forma manipulativa con este tipo de fenómenos físicos y otros accediendo a información clave para su interpretación como la velocidad y la fuerza, o cambiando las variables del viento, la altura desde donde se lanza una pelota, cómo se ve una pelota cuando es lanzada en la tierra, en el espacio o en la Luna. Como podemos ver son niveles altos de interacción los que se pueden dar con este tipo de contenido. Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:  Efecto Doppler http://www.sctg.eu/miniature2.asp  Modelo de ala de avión http://www.sctg.eu/miniature1.asp  Simulador de manejo http://www.youtube.com/watch?v=9dEv_zGOCtk  Movimiento circular http://eprints.ucm.es/13736/1/Javier_Acero.pdf  Molino de viento

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Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos Gerencia de Investigación Autor Martha Moreno integrando la noción de energía en identificación de sus fuentes, manifestaciones, su transformación y conservación; a través de la construcción de modelos explicativos y funcionales y el uso del lenguaje científico.

http://ge.ecomagination.com/smartgrid/#/augmented_reality Un ámbito muy apropiado para la realidad aumentada ya que te permite acceder a información de la realidad que no es visible realmente, se han hecho modelos de cómo se debe ver esa realidad física invisible para comprender la realidad, por lo que la RA aporta un valor inigualable, así como también la posibilidad que se presenta para realizar experimentos que requieren de gran infraestructura, a través de utilizar algunos mini-modelos, esto implica que no se requerirá de la gran polea o de aparatos de laboratorio sofisticados para realizarlos.

Propiedades y transformaciones de los materiales: Se concentra en el estudio de los materiales, sus propiedades (solubilidad, la temperatura, la masa y el volumen) y las transformaciones temporales (cambios de estado y mezclas) y permanentes (cocción y descomposición de los alimentos para aproximar a los alumnos a la comprensión de la estructura interna de la materia; esto a través de actividades experimentales y la construcción de modelos.

Así como en el ámbito anterior existen muchos contenidos potenciales para uso de RA en este ámbito, en primer lugar la visualización de diferentes modelos anatómicos, de composición de diversas materias en diferentes estados, se pueden simular las diferentes reacciones al combinar ciertos elementos, conforme ciertas circunstancias, lo que implica un tipo de interactividad alta. Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:  Reacciones químicas http://www.youtube.com/watch?v=JKn7W8uAt3k  Teoría cinética de gases http://www.sctg.eu/miniature4.asp

Conocimiento científico y conocimiento tecnológico en la sociedad: Reconocer la estrecha relación entre la ciencia y la tecnología, sus implicaciones sociales y el desarrollo que se ha favorecido en ambas a través de su interacción. Esto con base en el desarrollo de competencias científicas como la observación, la formulación de explicaciones e hipótesis, la búsqueda y selección crítica de la información, identificación de problemas, relaciones y patrones , a través de uso de herramientas matemáticas de cálculo y medición y con base en la iniciativa y creatividad científico tecnológica.

Este campo se está trabajando implícitamente a través de la propia tecnología de la RA en el estudio de las ciencias naturales, así mismo se pueden incluir modelos del funcionamiento y uso de las tecnologías en diversas industrias, por ejemplo el molino de viento que veíamos en física. Incluso no es cuestión de desarrollar otros objetos de aprendizaje de RA, si no que el desarrollo de este ámbito se centre en el proceso reflexivo.

Este campo es muy apropiado para la experimentación, sobretodo en términos del error sin consecuencias, ya que se puede experimentar y visualizar el efecto de algunas reacciones químicas sin peligro; así mismo la modelación de estructuras moleculares de las materias u otras actividades experimentales.

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Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos Gerencia de Investigación Autor Martha Moreno Con la RA tenemos la oportunidad de abordar los problemas científicos de la misma forma que los profesionales de la ciencia, usando nuestros sentidos, realizando comprobaciones experimentales de las teorías, predicciones o hipótesis; de esta forma el conocimiento se construye a través de poner en práctica la actividad científica.

Propuesta de secuencia didáctica de los Objetos de Aprendizaje de Realidad Aumentada en Ciencias Naturales La Realidad Aumentada se presenta como un objeto de aprendizaje totalmente práctico, incluso usable en diferentes grados y niveles educativos, con diferente profundidad en su interacción, por ello además de los principios y enfoques didácticos que serán el sustento para desarrollar estos objetos de aprendizaje de RA, debemos dotarle al profesorado de criterios y sugerencias didácticas que guíen la secuencia didáctica a seguir por el profesor al momento de mediar el uso de la tecnología RA. 1. 2. 3. 4.

5.

Activar ideas anteriores: Retomar que conoce el alumno, permitir que haga sus propias predicciones o hipótesis de lo que va pasar en su experiencia científica Interactuar con el fenómeno: Permitir al alumno a vivir la experiencia científica en el rol del científico, realizar diferentes interacciones para descubrir si su predicción fue correcta Encontrar significados: Compartir y documentar su experiencia, escuchar la de otros, llegar a una conclusión y relacionarla con otros fenómenos. Relacionar con otras situaciones: Propiciar la aplicación de los conocimientos científicos en situaciones diferentes de aquellas en las que fueron aprendidas, reflexionar y transferir los conceptos y posibles aplicaciones hacia otros ámbitos Evaluar: Retroalimentación de los procesos de aprendizaje

Todo esto tomando en cuenta que se debe buscar que la experiencia científica sea motivante, que busque la aprehensión y adquisición de experiencias, que se logre instalar en el recuerdo proporcionando un significado y buscando la relación y la generalización de ciertos elementos, siempre habiendo una ejecución y una retroalimentación.

SOFTWARE DE REALIDAD AUMENTADA Hemos incluido dentro de la propuesta información acerca de la parte técnica y del posible software a utilizar para el desarrollo de RA. Aunque no sea un aspecto pedagógico es importante analizar esta información, pues la RA está en pleno desarrollo y a través de las posibilidades que nos da el software se puede encontrar nuevos usos didácticos, o complementar los especificados. Software Junaio

Build AR HIT Lab NZ

Layar

Funcionalidades Lector de códigos QR Lector-visor de marcas de RA Lector-visor de capas de RA (Los 3 lectores en una sola aplicación) Desarrollador en múltiples plataformas Desarrollador basado en localización Desarrollador basado en imágenes Servicio de hosting: metaio Cloud Desarrollador de marcas Desarrollador basado en imágenes Interfaz gráfica para usuario Lector visor de marcas Lector visor de capas de RA (Los dos lectores en uno) Lector de códigos QR

Comentarios Open Source Usa código AREL El desarrollador es otra compañía llamada Metaio

Página web http://www.junaio.com http://www.metaio.com

Versiones sin costo y trials

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Versiones Free y

http://www.layar.com

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Lector-visor de marcas de RA Lector-visor de capas de RA (Los 3 lectores en una sola aplicación) Desarrollador de capas de RA Personaliza la aplicación para compañías Lector-visor de capas de RA Desarrollador de capas de RA Lector visor de marcas Desarrollador basado en marcas

Lector visor de marcas Desarrollador basado en marcas Repositorio de marcas RA Repositorio de 3D´s Galería 3D Modelador edificios 3D Material Educativo de Realidad Aumentada basado en marcadores

Pro. Fue utilizado en la versión platino de la serie “Todos Juntos” App gratuita Es gratuito lo que cobran es licencia comercial 500 euros Es gratuito Creative Commons

Pertenece a Google Gratuito para escuelas de UK Muy enfocado al ámbito educativo

http://www.aurasma.com/ http://www.aumentaty.com Libros: http://www.ar-books.com/ http://www.hitl.washington.edu/a rtoolkit/ http://www.catedu.es/webcatedu /index.php/descargas/realidadaumentada http://sketchup.google.com/3dw arehouse/?hl=es http://www.learnar.org/bio_orga ns_demo.html

CONCLUSIONES SOBRE DE REALIDAD AUMENTADA La Realidad Aumentada es una tecnología en pleno desarrollo, está en un momento crucial para ordenar y enfocar la práctica educativa, con el fin de que su utilización tenga una orientación hacia ese aprendizaje aumentado y no tanto a la tecnología en sí misma, ya que por su propia naturaleza se puede perder en la forma y dejar a un lado el fondo educativo. Es necesario utilizar esta tecnología no como reemplazo de las existentes, si no como una posibilidad de tener nuevas formas de interacción con ciertos contenidos y experiencias que hasta ahora eran poco accesibles al ambiente escolar, o que dan un valor agregado a los materiales y actividades escolares de realidad física e incluso de la realidad virtual. Esta tecnología se encuentra dentro de una tendencia tecnológica que retoma lo intuitivo y lo cercano al contexto más natural del hombre, lo podemos ver desde la tableta dónde utilizamos nuestros dedos como mouse, pasamos páginas o agrandamos elementos, o en el desarrollo que se está haciendo para hacer un trozo de papel digital que podremos utilizar como si fuera un trozo de papel común, etc. Esta tecnología siempre debe mantener un equilibrio entre lo virtual y lo físico, ahí está la riqueza de su interacción y su potencial educativo, en esa combinación. Contenidos educativos muy propios para el uso de la realidad aumentada sin duda los podemos encontrar en las ciencias naturales, principalmente por la capacidad de visualizar modelos y elementos que forman parte de la realidad física pero no son visibles al ojo humano, así como la posibilidad de realizar experimentos con posibilidad de equivocarse sin riesgos. Esto no quiere decir que la RA sólo se pueda utilizar en ese tipo de contenidos, otros muy propicios son las Matemáticas, la Geografía y en general para la enseñanza de idiomas. Sin duda hoy la Realidad Aumentada representa una gran oportunidad de crear experiencias de aprendizaje únicas.

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FUENTES DE INFORMACIÓN ABRIL, D (2010); REALIDAD AUMENTADA; Universidad Carlos III de Madrid Leganés; España; 8pp; http://museusinovestecno.files.wordpress.com/2012/09/realidad-aumentada.pdf; consulta junio 2013 ABUD, M (2012); “MODELO DE OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA”; REVISTA INTERNACIONAL DE INGENIERÍA; AcademiaJournals.com; Vol. 5, No. 1; ISSN 1940-1116; 7pp; Estados Unidos de América; http://academiajournals.com/downloads/Abud2012Edu.pdf; consulta junio 2013 FLORES-CAMACHO, F (2012); “LA ENSEÑANZA DE LA CIENCIA EN LA EDUCACIÓN BÁSICA EN MÉXICO”; Instituto Nacional para la Evaluación de la Educación; Primera Edición; ISBN: 978 607 7675 39 6; México; pp.27-33) GÓMEZ, M, Y SANMARTÍ, N (1996); “LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS, UNA NECESIDAD”; REVISTA EDUCACIÓN QUÍMICA; UNAM; Vol. 7 No.3; ISSN 0187-893-X; México; pp. 156-168. LIPPENHOLTZ, B (2013) REALIDAD AUMENTADA Y EDUCACIÓN; Instituto Iberoamericano de Tic y Educación IBERTIC; Argentina; video; http://www.youtube.com/watch?v=RaJ3Ug_lQhE ; consulta junio 2013 PERALES, R (2007); DIAGNÓSTICO DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN EDUCACIÓN BÁSICA, MEDIA Y SUPERIOR EN EL ESTADO DE JALISCO: EN LAS VOCES DE LOS AGENTES EDUCATIVOS; Secretaría de Educación Jalisco; México; pp. 14-27 REINOSO, R (2012) TOP 5 DE RECURSOS DE REALIDAD AUMENTADA DESARROLLADOS PARA EDUCACIÓN; Investigador independiente; España; presentación; http://www.slideshare.net/tecnotic/top-5-de-recursosde-realidad-aumentada-desarrollados-para-educacin; consulta junio 2013

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