Investigadores eafitenses crearon apps de realidad virtual y realidad aumentada para enseñar matemáticas y física

Aplicaciones de realidad virtual y una aplicación de realidad aumentada que funcionan en teléfonos móviles fueron diseñados por investigadores del Laboratorio de Realidad Virtual y del Grupo de Investigación en Desarrollo e Innovación en Tecnologías de Información y Comunicación (Giditic) de EAFIT. Estas nuevas herramientas tienen una función educativa en el apredizaje de Cálculo en Varias Variables, esto en entornos de aprendizaje colaborativos y a distancia.

Las dos innovaciones -que no solo benefician a estudiantes de EAFIT, sino también a los de otras entidades como la Institución Universitaria Digital de Antioquia- adaptan los conceptos de realidad virtual y realidad aumentada a la enseñanza de áreas específicas de las matemáticas y la física.

La primera, a través de visores de realidad virtual permite a los estudiantes simular una superficie tridimensional para estudiar asuntos como las derivadas direccionales, los máximos y mínimos locales de una función o las intersecciones con planos, entre otros temas. La segunda es una aplicación de realidad aumentada que funciona en teléfonos celulares y sirve para proyectar sobre superficies las ecuaciones matemáticas que son objeto de estudio.

“Estas herramientas se pueden usar de manera presencial o remota. La educación mediada por los medios digitales y acompañada de un enfoque pedagógico adecuado puede ser, incluso, hasta más efectiva que la presencialidad tradicional que veníamos trabajando”, comenta Helmuth Trefftz Gómez, director del Laboratorio de Realidad Virtual y profesor del Departamento de Informática y Sistemas de EAFIT, quien resalta el impacto de estas nuevas tecnologías en la enseñanza de los cursos académicos.

Junto al profesor Helmuth, en este proyecto participa como coinvestigador Pedro Vicente Esteban Duarte, profesor del Departamento de Ciencias Matemáticas de la Universidad. Ambos, desde hace más de una década, iniciaron la exploración de la realidad virtual y realidad aumentada aplicada a los cursos de cálculo.

“Estas herramientas brindan a los estudiantes experiencias de aprendizaje para comprender mejor los conceptos matemáticos y físicos. Se desarrolla una de realidad aumentada, es decir, los conceptos que se estudian a través de la herramienta se pueden comparar con la realidad. Y otro de realidad virtual: una experiencia inmersiva donde el estudiante puede ver la realidad sintética que se genera en el computador”, explica el profesor Pedro Vicente Esteban, doctor en Ciencias Matemáticas.

La educación digital en Antioquia

Esta investigación recibe financiación por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MinCiencias), que en el año 2018 lanzó la convocatoria regional de Innovación y Desarrollo (I+D) para fortalecer la formación virtual, a través de la Institución Universitaria Digital de Antioquia que ofrece programas no presenciales en las nueve subregiones del departamento y será una de las principales entidades favorecidas con estas herramientas de innovación educativa.

“Como institución de carácter virtual y digital somos beneficiarios directos de este proyecto dado que, dentro del enfoque de la educación virtual, las metodologías activas y los resultados de aprendizaje, este es completamente pertinente. En el área de las matemáticas sabemos que hay limitaciones. Con la realidad aumentada y realidad virtual buscamos la implementación de un prototipo que genere habilidades en el contexto de cálculo de varias variables. En el marco del aprendizaje significativo es acceder a estas nociones desde un punto de visita intuitivo para fortalecer las competencias”, comenta Libardo Antonio Londoño Ciro, coordinador de Investigación de la IU Digital de Antioquia, que cuenta con 1.382 estudiantes inscritos en la actualidad.

Recientemente, estas herramientas pedagógicas han sido experimentadas por docentes de esta institución educativa, quienes destacaron el potencial del recurso interactivo para llevar la enseñanza de las matemáticas a los estudiantes de los 110 municipios del departamento donde tiene cobertura. Este aspecto es resaltado por José Julián Ramírez, ingeniero físico y profesor de la IU Digital, quien espera aplicar estas tecnologías a la enseñanza de sus cursos.

“Hasta el momento hemos hecho dos prototipos con el propósito de motivar a los estudiantes en Cálculo de Varias Variables, pero también esto se puede ampliar a estudiantes de geometría para facilitar la comprensión de figuras geométricas en el espacio. La experiencia ha sido muy positiva porque contar con un recurso que permita visualizar en tres dimensiones un objeto que habitualmente se ha visto en dos, es un avance para facilitar la compresión de estos conceptos”, manifiesta el profesor de matemáticas.

Este desarrollo de software para entornos virtuales y colaborativos está pensado para ser utilizado en clases presenciales y en educación a distancia. A través de estos aplicativos las instituciones de educación podrán impartir cursos en un ambiente colaborativo. Según expresan los investigadores, el aumento de los nativos digitales y la masificación de las herramientas virtuales, está permitiendo que profesores y alumnos interactúen cada vez como si estuviesen realmente en un salón de clase.

“La realidad virtual y la realidad aumentada colaborativa se puede usar estando las personas en el mismo sitio o también de manera remota. Un profesor de la IU Digital de Antioquia podría estar en su casa y los alumnos en municipios como Titiribí o Sonsón y tener así esta experiencia. Las herramientas que creamos de realidad virtual y realidad aumentada son más poderosas para incrementar la comprensión de los estudiantes que las otras herramientas existentes”, comenta el ingeniero de sistemas Helmuth Trefftz.

Uno de los propósitos de este proyecto, además de la generación de nuevas tecnologías, es crear redes de investigación en estas áreas del conocimiento, razón por la que los investigadores eafitenses actualmente adelantan conversaciones con pares académicos de la Universidad Pardue y Universidad de Stanford, en Estados Unidos, quienes se han mostrado interesados en conocer los resultados de estos desarrollos en los procesos educativos.

Una segunda fase enfocada a la física

Además del proyecto ejecutado con MinCiencias, otro de los desarrollos que adelanta el Laboratorio de Realidad Virtual de EAFIT y que ha sido probado de manera remota entre distintos estudiantes de la Universidad, es una aplicación de realidad virtual y realidad aumentada para la enseñanza de la física.

A través del juego e incorporando técnicas de gamificación, se creó una plataforma virtual en la que los estudiantes interactúan controlando un cañón que dispara balas mientras apunta a una diana. Aplicando los conceptos físicos alrededor del tiro parabólico, el fin es lograr que el proyectil impacte en el objetivo.

Estas simulaciones, manifiestan los investigadores eafitenses, pueden realizarse tanto de manera presencial como remota a través del software. Roberto Enrique Lorduy Gómez, especialista en Educación en Ciencias Experimentales y profesor del Departamento de Ciencias Físicas de EAFIT, es uno de los docentes que han experimentado esta nueva tecnología virtual con sus alumnos.

“El proyecto contiene una herramienta donde los estudiantes pueden entender los conceptos teóricos con una perspectiva diferente, donde pueden observar y experimentar a la vez ejercicios de una manera más real, logrando comprender desde un videojuego la realidad de un problema. Además, la realidad virtual aumentada desde un punto de vista didáctico es muy divertida”, comenta el investigador.

Mayores informes para periodistas
Alejandro Gómez Valencia
Área de Información y Prensa EAFIT
Teléfono: 574 2619500 ext. 9931
Correo electrónico: jgomez97@eafit.edu.co