UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUST´IN

ESCUELA DE POSTGRADO UNIDAD DE POSTGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCION Y SERVICIOS

IMPLEMENTACION´ DEL LABORATORIO VIRTUAL INMERSIVO APLICADO A LA ENSENANZA˜ DE F´ISICA USANDO TECNICAS´ DE GAMIFICATION

Tesis presentada por el Bachiller: DIEGO ALONSO IQUIRA BECERRA Para optar por el Grado Acad´emicode: Maestro en Ciencias Inform´atica Con menci´onen Tecnolog´ıasde Informaci´on Asesor: Dr. JOSE´ ALFREDO HERRERA QUISPE

AREQUIPA - PERU´ 2018 “En mi tarjeta de visita, soy un presidente de empresa. En mi mente soy un programador de juegos. Pero en mi coraz´onsoy un jugador.”

Satoru Iwata Resumen

Se present´oun laboratorio virtual inmersivo enfocado en el aprendizaje de temas de f´ısicausando gamification, en esta tesis se propuso una metodolog´ıapara la evaluaci´onde software educativo que usen realidad virtual, donde se ha evaluado el software educativo desde tres enfoques: usabilidad pedag´ogica, entorno de realidad virtual y usabilidad en la realidad virtual.

Esta propuesta fue implementada y evaluada por profesores y estudiantes. Los resultados experimentales muestran que la usabilidad pedag´ogicaha recibido una aprobaci´ondel 94 % y solo un 2 % de desaprobaci´on,en la evaluaci´ondel entorno virtual se obtuvo una aprobaci´ondel 71 % y una desaprobaci´ondel 6 %, en la evaluaci´onde la usabilidad del entorno virtual se obtuvo una aprobaci´ondel 62 % y solo una desaprobaci´ondel 9 %, estos resultados fueron obtenido mediante encuestas.

En la evaluaci´ondel software educativo los alumnos tuvieron que realizar un mismo ejercicio cinco veces. Luego de analizar los datos se encontr´oun aumento de las respuestas correctas del 14 % y una reducci´ondel 60 % del tiempo por ejercicio, una reducci´ondel 30 % de la cantidad de objetos vistos y una reducci´on50 % de respuestas equivocadas en comparaci´onal primer ejercicio realizado, estos resultados demuestran una mejor´ıa en el uso del laboratorio virtual en comparaci´ona la primera prueba.

Palabras clave: Realidad virtual, Gamification, Tecnolog´ıaseducativas. Abstract

In this thesis an immersive virtual laboratory focused on the learning of physics using ga- mification was presented, a methodology was proposed for the evaluation of educational software focused on virtual reality, educational software has been evaluated from three approaches: pedagogical usability, virtual reality environment and usability in virtual reality.

This proposal was implemented and evaluated by teachers and students. The experimen- tal results show that the pedagogical usability has received an approval of 94 % and only 2 % of disapproval, the evaluation of the virtual environment has received an approval of 71 % and a disapproval of 6 %, finally the evaluation of the usability of the environment Virtual has received an approval of 62 % and only a disapproval of 9 %, these results were obtained through surveys.

In the evaluation of the educational software, the students had to do the same exercise five times. After analyzing the data we found an increase of the correct answers of 14 % and a reduction of 60 % of the time per exercise, a reduction of 30 % of the amount of objects seen and a 50 % reduction of wrong answers compared to the first exercise performed, these results demonstrate an improvement in the use of the virtual laboratory compared to the first test.

Keywords: Virtual reality, Gamification, Educational technologies. Agradecimientos

Le doy gracias a mi familia por apoyarme en todo momento, por los valores que me han inculcado, por haberme dado la oportunidad de tener una educaci´onen el transcurso de mi vida y sobre todo por ser un excelente ejemplo a seguir.

A mis compa˜nerospor ser parte importante de mi vida y ser un ejemplo de desarrollo profesional a seguir.

Le agradezco la confianza, apoyo y dedicaci´onde tiempo a mi Asesor y Co-asesor Jos´e Herrera Quispe y Roni Guillermo Apaza Aceituno por haber compartido sus conoci- mientos y sobre todo su amistad.

Gracias a mi grupo de investigaci´onpor haberme brindado la oportunidad de desarrollar las pruebas para mi tesis, y por todo el apoyo que me brindaron y darme una oportunidad de crecer profesionalmente y aprender nuevas cosas.

Le agradezco al CONCYTEC, FONDECYT y a la escuela de postgrado de la Universidad Nacional de San Agust´ınpor la beca brindada para poder estudiar en la Maestr´ıaen Inform´aticade la UNSA y todo el apoyo brindado.

v ´Indice general

Resumen III

Abstract IV

Agradecimientos V

Lista de Figuras X

Lista de Tablas XVII

Abreviaciones XVIII

1. INTRODUCCION´ 1 1.1. L´ıneade Investigaci´on...... 2 1.2. Descripci´ondel Problema...... 2 1.3. Justificaci´on...... 3 1.4. Objetivos...... 5 1.4.1. Objetivo Principal...... 5 1.4.2. Objetivo Espec´ıfico...... 5 1.5. Hip´otesis...... 5 1.6. Limitaciones del Trabajo...... 6 1.7. Dise˜node la Investigaci´on...... 6 1.7.1. Enfoque de Investigaci´on...... 6 1.7.2. Nivel de Investigaci´on...... 6 1.7.3. Tipo de Investigaci´on...... 6 1.7.4. Poblaci´ony Muestra...... 6 1.7.5. Variables de Estudio...... 7 1.7.5.1. Variable Independiente...... 7 1.7.5.2. Variable Dependientes...... 7 1.7.6. T´ecnicasy Procedimiento...... 7 1.8. Organizaci´ondel Trabajo...... 8

2. ESTADO DEL ARTE9 2.1. Literatura de Realidad Virtual...... 9 2.2. Aplicaciones de Realidad Virtual...... 10

vi Contenido vii

2.3. Proyectos de Laboratorios Virtuales...... 11

3. MARCO TEORICO´ 14 3.1. Realidad Virtual...... 14 3.1.1. Realidad Virtual Inmersiva y No Inmersiva...... 15 3.1.2. Realidad Virtual Inmersiva en la Actualidad...... 15 3.1.2.1. Oculus Rift...... 16 3.1.2.2. Google Cardboard...... 17 3.1.3. Usos de la Realidad Virtual...... 18 3.1.3.1. Realidad Virtual en el Entrenamiento Militar...... 18 3.1.3.2. Realidad Virtual en la Educaci´on...... 20 3.1.3.3. Realidad Virtual en la Salud...... 21 3.1.3.4. Realidad Virtual en los Museos...... 22 3.1.3.5. Realidad Virtual en la Visualizaci´onCient´ıfica...... 22 3.2. Gamification ...... 22 3.2.1. Principios de Gamification ...... 25 3.2.2. Gamification en la Educaci´on...... 25 3.2.3. Gamification a Nivel Universitario...... 27 3.3. Laboratorios Remotos y Virtuales...... 27 3.3.1. Laboratorios Remotos...... 28 3.3.2. Laboratorios Virtuales...... 28 3.3.3. Justificaci´onde los Laboratorios Virtuales...... 28 3.3.4. Ventajas de los Laboratorios Virtuales...... 29 3.3.5. Desventajas de los Laboratorios Virtuales...... 30 3.3.6. Laboratorio Virtual de F´ısica...... 30 3.3.7. Laboratorios Virtuales Gamificados...... 32

4. PROPUESTA 35 4.1. Definici´onde la Propuesta...... 35 4.2. Descripci´onde los Usuarios...... 35 4.3. Descripci´onde las Pr´acticasen el Laboratorios de F´ısica...... 36 4.4. Descripci´onde las T´ecnicasde Gamification a Utilizar...... 37 4.5. Descripci´onde la Organizaci´onT´ecnica del Sistema...... 38 4.6. Descripci´onTecnol´ogica...... 39 4.7. Criterios de Usabilidad...... 39

5. METODOLOG´IA 41 5.1. Definici´onde la Metodolog´ıa...... 41 5.2. M´etodos Emp´ıricoObservaci´on...... 42 5.3. M´etodos Emp´ıricoEncuesta...... 42 5.3.1. Usabilidad pedag´ogica...... 42 5.3.2. Entorno de Aprendizaje...... 43 5.3.3. Usabilidad de Aplicaciones de Realidad Virtual...... 44 5.3.4. Incidencias Identificadas...... 45 5.4. M´etodos Emp´ıricoCaso de Estudio...... 45

6. ANALISIS´ Y DISENO˜ 47 6.1. Selecci´onde la Metodolog´ıa...... 47 Contenido viii

6.2. An´alisisdel Software Educativo...... 49 6.3. Identificaci´onde los Usuarios...... 49 6.4. An´alisist´ecnicoy Econ´omico...... 50 6.5. Mockup Inicial...... 51 6.6. Descripci´onde los Componentes...... 52 6.6.1. Componente de Men´u...... 52 6.6.2. Componente de Control de Niveles...... 53 6.6.3. Componente de Guardado de Informaci´on...... 54 6.6.4. Componente de Navegaci´onen Realidad Virtual...... 55 6.6.5. Componente de Control de M´usica...... 56 6.6.6. Componente de Control en Cada Actividad...... 57 6.7. Descripci´onde los Escenarios...... 58 6.7.1. Escenario 1: Perfil del Usuario...... 58 6.7.2. Escenario 2: Men´uInicial...... 59 6.7.3. Escenario 3: Men´ude Selecci´onde Tema...... 59 6.7.4. Escenario 4: Men´uSelecci´onde Tema...... 60 6.7.5. Escenario 5: Actividad Pregunta...... 61 6.7.6. Escenario 6: Actividad Verdadero o Falso...... 62 6.7.7. Escenario 7: Actividad Relacionar Datos...... 62 6.7.8. Escenario 8: Actividad Selecci´onde Laboratorio Virtual...... 63 6.7.9. Escenario 9: Actividad Narraci´onde la Actividad Virtual..... 63 6.7.10. Escenario 10: Actividad del Laboratorio Virtual...... 63 6.7.11. Escenario 11: Actividad del Experimento...... 64 6.8. Diagrama de flujo...... 65 6.9. Hardware...... 66 6.10. Motor de videojuegos...... 70 6.11. Codificaci´on...... 76 6.12. Dise˜node la Base de Datos...... 78 6.13. Entorno de desarrollo...... 78 6.14. Arquitectura de la soluci´on...... 78 6.15. Arquitectura del Software Educativo...... 79 6.15.1. Orientado a Eventos...... 79 6.15.2. Orientado a Objetos...... 79 6.15.3. Tem´aticadel Software Educativo...... 80 6.15.4. Temas de F´ısica...... 80 6.16. Dise˜node la interfaz Gr´afica...... 81 6.16.1. Est´andares de interfaz...... 81 6.16.2. Pantalla HUD in game...... 81 6.16.3. Men´uPrincipal...... 82

7. EVALUACION´ 84 7.1. Marco conceptual...... 84 7.2. Metodolog´ıade evaluaci´on...... 85 7.2.1. Evaluaci´ondel profesor...... 85 7.2.1.1. Evaluaci´onde la usabilidad pedag´ogica...... 85 7.2.2. Evaluaci´ondel estudiante...... 86 Contenido ix

7.2.2.1. Evaluaci´onde Entornos de Aprendizaje de Realidad Vir- tual...... 87 7.2.2.2. Evaluaci´onusabilidad aplicaciones de realidad virtual.. 88 7.2.2.3. Evaluaci´onde Incidencias en Aplicaciones de Realidad Virtual...... 89 7.2.2.4. Informaci´ongenerada al usar la aplicaci´on...... 90 7.3. Experimentaci´on...... 91 7.3.1. Prueba Profesores...... 91 7.3.1.1. M´etodo...... 92 7.3.1.2. Observaciones...... 93 7.3.1.3. Problemas Identificados...... 93 7.3.1.4. Resultados de la evaluaci´onde usabilidad pedag´ogica.. 94 7.3.2. Prueba Estudiantes...... 105 7.3.2.1. M´etodo...... 105 7.3.2.2. Observaciones...... 106 7.3.2.3. Problemas Identificados...... 106 7.3.2.4. Resultados de la evaluaci´onde entornos de realidad virtual107 7.3.2.5. Resultados de la Evaluaci´onUsabilidad Aplicaciones de Realidad virtual...... 113 7.3.2.6. Resultados de las Incidencias Identificadas...... 119 7.3.2.7. Resultados de la informaci´ongenerada por el estudiante. 121

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 152 8.1. Conclusiones...... 152 8.2. Trabajos Futuros...... 154 8.3. Recomendaciones...... 154

A. Anexos 156 A.1. Usabilidad pedag´ogica...... 156 A.2. Entorno de Aprendizaje...... 157 A.3. Usabilidad de Aplicaciones de Realidad Virtual...... 158 ´Indice de figuras

3.1. Oculus Rift Versi´onComercial (Fuente: Head tracking for the Oculus Rift [1])...... 16 3.2. Google Cardboard VR (Fuente: Google Cardboard : A virtual reality headset for $10? [2])...... 17 3.3. Entrenamientos militares usando la realidad virtual (Fuente: Virtual Reality Society [3])...... 19 3.4. Realidad Virtual en terapias de PSTD (807th Medical Command Deploy- ment Support) (Fuente: Virtual Reality Society [3])...... 19 3.5. Planetarium aplicativo desarrollado como demo para el uso de conjunto de Leap Motion con el Oculus Rift (Fuente: Planetarium [4])...... 20 3.6. HumanSim programa de entrenamiento m´edico(Fuente: Virtual Reality Society [3])...... 21 3.7. Gamification diferencia entre juegos, jugar, todo y partes (Fuente: From game design elements to gamefulness: defining gamification [5])...... 24 3.8. Medici´onde los resultados de aprendizaje de 91 estudiantes. (A) Resul- tados de los ensayos de los grupos A y B que recibieron la simulaci´onde laboratorio (Labster) y la clase magistral incluyendo el ejercicio en gru- po (Lecture) en el orden opuesto. (B) Comparaci´onde los resultados de aprendizaje observados despu´esde que los estudiantes asistieron a una sesi´oncon una conferencia que inclu´ıaejercicios en grupo (Lecture), si- mulaci´onde laboratorio (Labster) y ambos m´etodos combinados (Fuente: Labster [6])...... 33

6.1. Mockup inicial de la aplicaci´ondonde se muestra el escenario escogido, los controles y el sistema escogido y el dise˜nopara las pantallas curvadas y men´usen el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 51 6.2. Iconos de las actividades: preguntas, verdadero y falso y laboratorio vir- tual de f´ısica(Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 52 6.3. Nombre y descripci´onde la actividad a realizar (Fuente: Elaboraci´onPropia) 53 6.4. Informaci´onreferente al usuario: Logros desbloqueados, Nivel Actual, Por- centaje para completar el tema (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 54 6.5. Pantalla de regreso al nivel anterior (Fuente: Elaboraci´onPropia)..... 55 6.6. Pantalla de espera para el cambio de nivel (Fuente: Elaboraci´onPropia). 56 6.7. Elementos de la navegaci´onen el ambiente virtual (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 57 6.8. Iconos mostrados en la pantalla (flechas y cuadrados) cuando el aplica- tivo explica sobre los elementos de la escena y su funcionalidad (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 58 6.9. Pantalla de perfil de usuario (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 59

x Lista de Figuras xi

6.10. Pantalla de men´uinicial (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 60 6.11. Pantalla de selecci´onde tema (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 61 6.12. Pantalla de perfil (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 62 6.13. Pantalla de logros (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 63 6.14. Pantalla de selecci´onde actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 64 6.15. Pantalla de descripci´onde actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia).... 65 6.16. Pantalla de actividad pregunta (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 66 6.17. Pantalla de respuesta incorrecta (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 67 6.18. Pantalla de logro desbloqueado (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 68 6.19. Pantalla de fin de actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 69 6.20. Pantalla de actividad verdadero o falso (Fuente: Elaboraci´onPropia)... 70 6.21. Pantalla de actividad relacionar datos (Fuente: Elaboraci´onPropia)... 71 6.22. Pantalla de actividad selecci´onde laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 72 6.23. Pantalla de actividad narraci´onde la actividad virtual (Fuente: Elabora- ci´onPropia)...... 72 6.24. Men´uprincipal del laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)... 73 6.25. Escenario del laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 73 6.26. Arco y arquero en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia).. 74 6.27. Men´udel puntaje obtenido en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 74 6.28. Men´ude pregunta en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia). 75 6.29. Men´udel fin de actividad en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 75 6.30. Objeto ´anguloy botones en el experimento (Fuente: Elaboraci´onPropia) 76 6.31. Men´uy datos en el experimento (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 76 6.32. Lanzamiento del bal´onen el experimento (Fuente: Elaboraci´onPropia).. 77 6.33. Proyectil llegando a la porter´ıa(Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 77 6.34. Diagrama de flujo del laboratorio virtual de f´ısica(Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 83

7.1. Promedio de los resultados de la evaluaci´onde usabilidad pedag´ogica (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 94 7.2. Criterio: Control del Estudiante, Pregunta 1: Cuando uso el software edu- cativo, siento que tengo el control sobre la herramienta (Fuente: Elabora- ci´onPropia)...... 95 7.3. Criterio: Control del Estudiante, Pregunta 2: Cuando uso el software edu- cativo, tengo diferentes caminos para realizar una misma acci´on(Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 95 7.4. Criterio: Actividad Estudiantil, Pregunta 3: Ha perdido la noci´ondel tiempo al utilizar el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)... 96 7.5. Criterio: Aprendizaje Colaborativo, Pregunta 4: Puede interactuar con otros profesores (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 96 7.6. Criterio: Aprendizaje Colaborativo, Pregunta 5: Puede definir trabajos en grupo (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 97 7.7. Criterio: Orientado a Objetivos, Pregunta 6: El software educativo me muestra el progreso que he tenido en la actividad (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 97 Lista de Figuras xii

7.8. Criterio: Orientado a Objetivos, Pregunta 7: El software educativo me demuestra porque es importante aprender (Fuente: Elaboraci´onPropia). 98 7.9. Criterio: Aplicabilidad, Pregunta 8: El software educativo est´abasado en la idea del aprendizaje por medio de la pr´actica(Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 98 7.10. Criterio: Aplicabilidad, Pregunta 9: El software educativo se ajusta seg´un las habilidades del estudiante (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 99 7.11. Criterio: Valor Agregado, Pregunta 10: Las im´agenesen la aplicaci´onme motivan a aprender (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 99 7.12. Criterio: Valor Agregado, Pregunta 11: Es m´asf´acilaprender los temas por medio del software educativo en comparaci´ona los m´etodos tradicio- nales (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 100 7.13. Criterio: Motivaci´on,Pregunta 12: Me siento motivado a completar todas las actividades y aprender mas (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 100 7.14. Criterio: Motivaci´on,Pregunta 13: Deseo volver a realizar las actividades obtener una mejor puntuaci´on(Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 101 7.15. Criterio: Evaluaci´onde Conocimientos, Pregunta 14: Puedo usar mi co- nocimiento previo cuando uso el software educativo (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 101 7.16. Criterio: Evaluaci´onde Conocimientos, Pregunta 15: El software educati- vo me gu´ıade manera correcta para realizar acciones complejas (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 102 7.17. Criterio: Flexibilidad, Pregunta 16: El software educativo permite el desa- rrollo de tareas consecutivas (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 102 7.18. Criterio: Retroalimentaci´on, Pregunta 17: Cuando cometo alg´unerror el software educativo me muestra mensajes de advertencia (Fuente: Elabo- raci´onPropia)...... 103 7.19. Criterio: Retroalimentaci´on,Pregunta 18: Recibo una retroalimentaci´on constante de la aplicaci´onal realizar la actividad (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 103 7.20. Promedio de los resultados de la evaluaci´onde entornos de realidad virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 107 7.21. Criterio: Inmersi´onen el aplicativo, Pregunta 1: Siento que el software educativo crea un entorno realista y me siento inmerso (Fuente: Elabora- ci´onPropia)...... 108 7.22. Criterio: Aprendizaje por el realismo en el aplicativo, Pregunta 2: El rea- lismo de las im´agenesme motiva a aprender y vuelve el aprendizaje mas interesante (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 109 7.23. Criterio: F´acilmanipulaci´onde objetos en el ambiente virtual, Pregunta 3: El poder manipular los objetos en el ambiente hace que mi aprendizaje sea mas motivador (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 110 7.24. Criterio: Utilidad Educativa, Pregunta 4: El uso de este software educativo mejora la eficacia de mi aprendizaje, me permite progresar seg´unmi ritmo y apoya mi aprendizaje (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 111 7.25. Criterio: Facilidad de uso del aplicativo, Pregunta 5: Aprender a operar este tipo de software educativo es f´acil,se puede encontrar la informaci´on con facilidad (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 112 Lista de Figuras xiii

7.26. Criterio: Sentimiento de estar all´ı,Pregunta 6: Siento que estoy en el am- biente virtual mientras aprendo con el software educativo (Fuente: Ela- boraci´onPropia)...... 113 7.27. Criterio: Motivaci´onen el aprendizaje, Pregunta 7: Al usar el software educativo siento inter´espor estudiar y me siento motivado a seguir estu- diando (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 114 7.28. Criterio: Intenci´onde utilizar el aplicativo, Pregunta 8: Este sistema for- talece mis intenciones de aprender, deseo seguir usando este sistema en el futuro (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 115 7.29. Criterio: Beneficios Cognitivos, Pregunta 9: El software educativo facili- ta la comprensi´on,memorizaci´ony me ayuda aplicar los conocimientos aprendidos (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 116 7.30. Criterio: Eficacia del aplicativo en el aprendizaje, Pregunta 10: Me siento mas interesado a aprender despu´eshaber usado el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 117 7.31. Criterio: Satisfacci´onal usar el aplicativo, Pregunta 11: Me siento satis- fecho con las actividades del software educativo y siento que los m´etodos de ense˜nanzahan sido los correctos (Fuente: Elaboraci´onPropia)..... 118 7.32. Promedio de los resultados de la evaluaci´onde usabilidad en aplicaciones sobre realidad virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 119 7.33. Criterio: Nivel de realismo en el entorno virtual, Pregunta 1: El entorno virtual se ha acercado al del mundo real, se ha podido diferenciar la realidad virtual del mundo real (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 120 7.34. Criterio: Nivel de realismo al realizar las tareas, Pregunta 2: El compor- tamiento de los objetos virtuales se asemeja a su comportamiento del mundo real (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 121 7.35. Criterio: Libertad de movimiento en el entorno virtual, Pregunta 3: Existe un gran nivel de libertad para explorar de manera natural el ambiente (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 122 7.36. Criterio: Tiempo de respuesta en la pantalla, Pregunta 4: El tiempo de respuesta entre el movimiento y la pantalla es correcto (Fuente: Elabora- ci´onPropia)...... 123 7.37. Criterio: Realismo en la f´ısicadel aplicativo, Pregunta 5: Las acciones que se realizan son visibles y cumplen las leyes de f´ısica(Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 124 7.38. Criterio: Nivel de percepci´ondel entorno virtual, Pregunta 6: La percep- ci´ondel entorno virtual corresponde al mundo real y hay un correcto movimiento de la cabeza (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 125 7.39. Criterio: Nivel de navegaci´ony orientaci´on,Pregunta 7: Se puede navegar de forma correcta en el ambiente virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia).. 126 7.40. Criterio: Facilidad de entrada y salida en el entorno virtual, Pregunta 8: Es f´acilde encontrar los puntos de entrada y salida del software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 127 7.41. Criterio: Men´ucomprensible, Pregunta 9: El men´ues comprensible, es f´acilidentificar los botones y sus funciones (Fuente: Elaboraci´onPropia). 128 7.42. Criterio: F´aciluso del aplicativo, Pregunta 10: Se logra entender el fun- cionamiento del software educativo y es f´acilaprender como realizar las actividades (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 129 Lista de Figuras xiv

7.43. Criterio: Tareas organizadas y entendibles, Pregunta 11: Se entiende los pasos que se deben cumplir para completar cada actividad (Fuente: Ela- boraci´onPropia)...... 130 7.44. Criterio: Sentimiento de estar presente en el mundo virtual, Pregunta 12: Existe un sentido de estar presente en el mundo virtual (Fuente: Elabo- raci´onPropia)...... 131 7.45. Criterio: Pantalla, Pregunta 1: Cual es el nivel de problemas encontrados en el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 132 7.46. Criterio: Controles, Pregunta 2: Cual es el nivel de problemas encontrados en el control (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 133 7.47. Criterio: Interacci´onRealidad Virtual, Pregunta 3: Cual es el nivel de problemas encontrados al interactuar en el entorno virtual (Fuente: Ela- boraci´onPropia)...... 134 7.48. Criterio: Interacci´onAplicaci´on,Pregunta 4: Cual es el nivel de problemas encontrados al interactuar en el software educativo (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 135 7.49. Cantidad de respuestas correctas sobre la primera actividad: Preguntas sobre las abreviaciones, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 1, medio de 2, alto de 3 a 4 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 136 7.50. Cantidad de respuestas correctas sobre la segunda actividad: Relacionar datos, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 4, medio de 5 a 8, alto de 9 a 12 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 136 7.51. Cantidad de respuestas correctas sobre la tercera actividad: Preguntas sobre el movimiento, nivel intermedio, tipos de rango: bajo de 0 a 2, medio de 3 a 4, alto de 5 a 7 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 137 7.52. Cantidad de respuestas correctas sobre la cuarta actividad: Laboratorio virtual de desplazamiento de objetos, nivel intermedio, rangos: bajo de 17 a 18, medio de 19, alto de 20 a 22 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 137 7.53. Cantidad de respuestas correctas sobre la quinta actividad: Experimento en realidad virtual, nivel avanzado, tipos de rango: bajo de 1 a 2, medio de 3, alto de 4 a 5 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 138 7.54. Cantidad de respuestas correctas sobre la sexta actividad: Verdadero y falso sobre desplazamiento de proyectiles, nivel avanzado, rangos: bajo de 0 a 3, medio de 4 a 6, alto de 7 a 10 (Fuente: Elaboraci´onPropia).... 138 7.55. Total de respuestas correctas de todas las actividades, tipos de rango: bajo de 18 a 32, medio de 33 a 46, alto de 47 a 60 (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 139 7.56. Cantidad de respuestas incorrectas sobre la primera actividad: Preguntas sobre las abreviaciones, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 1, medio de 2, alto de 3 a 4 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 139 7.57. Cantidad de respuestas incorrectas sobre la segunda actividad: Relacionar datos, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 4, medio de 5 a 8, alto de 9 a 12 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 140 7.58. Cantidad de respuestas incorrectas sobre la tercera actividad: Preguntas sobre el movimiento, nivel intermedio, tipos de rango: bajo de 0 a 2, medio de 3 a 4, alto de 5 a 7 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 140 7.59. Cantidad de respuestas incorrectas sobre la cuarta actividad: Laboratorio virtual de desplazamiento de objetos, nivel intermedio, rangos: bajo de 0 a 8, medio de 9 a 16, alto de 17 a 25 (Fuente: Elaboraci´onPropia).... 141 Lista de Figuras xv

7.60. Cantidad de respuestas incorrectas sobre la quinta actividad: Experimento en realidad virtual, nivel avanzado, tipos de rango: bajo de 0 a 3, medio de 4 a 6, alto de 7 a 10 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 141 7.61. Cantidad de respuestas incorrectas sobre la sexta actividad: Verdadero y falso sobre desplazamiento de proyectiles, nivel avanzado, tipos de rango: bajo de 0 a 3, medio de 4 a 6, alto de 7 a 10 (Fuente: Elaboraci´onPropia) 142 7.62. Total de respuestas incorrectas de todas las actividades, tipos de rango: bajo de 0 a 22, medio de 23 a 44, alto de 45 a 68 (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 142 7.63. Tiempo para completar la primera actividad: Preguntas sobre las abre- viaciones, nivel b´asico,tipos de rango: r´apidode 6 a 30, medio de 31 a 54, lento de 55 a 80 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 143 7.64. Tiempo para completar la segunda actividad: Relacionar datos, nivel b´asi- co, tipos de rango: r´apidode 25 a 76, medio de 77 a 127, lento de 128 a 180 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 143 7.65. Tiempo para completar la tercera actividad: Preguntas sobre el movi- miento, nivel intermedio, tipos de rango: r´apidode 12 a 148, medio de 149 a 284, lento de 285 a 420 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 144 7.66. Tiempo para completar la cuarta actividad: Laboratorio virtual de des- plazamiento de objetos, nivel intermedio, rangos: r´apidode 350 a 633, medio de 634 a 916, lento de 917 a 1200 (Fuente: Elaboraci´onPropia).. 144 7.67. Tiempo para completar la quinta actividad: Experimento en realidad vir- tual, nivel avanzado, rangos: r´apido de entre 70 a 246, medio de 247 a 422, lento de 423 a 600 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 145 7.68. Tiempo para completar la sexta actividad: Verdadero y falso sobre des- plazamiento de proyectiles, nivel avanzado, tipos de rango: r´apidode 20 a 146, medio de 147 a 272, lento de 273 a 400 (Fuente: Elaboraci´onPropia)145 7.69. Tiempo para completar todas las actividades, tipos de rango: r´apidode 483 a 1222, medio de 1223 a 1961, lento de 192 a 2700 (Fuente: Elaboraci´on Propia)...... 146 7.70. Total de vistas para completar todas las actividades de realidad virtual, tipos de rango: bajo de 160 a 340, medio de 341 a 520, alto de 521 a 700 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 146 7.71. Total de clic para completar todas las actividades de realidad virtual, tipos de rango: bajo de 200 a 400, medio de 401 a 600, alto de 601 a 800 (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 147 7.72. Comparaci´onentre el tiempo para completar un ejercicio y los objetos vistos para completar un ejercicio en el laboratorio virtual (Fuente: Ela- boraci´onPropia)...... 147 7.73. Comparaci´ondel tiempo para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 148 7.74. Comparaci´onentre los objetos vistos para completar un ejercicio y el tiempo para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre los ejercicios (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 148 7.75. Comparaci´onde objetos vistos para completar un ejercicio en el labora- torio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia).... 149 7.76. Comparaci´onde las respuestas correctas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres seg´unel tiempo y los objetos vistos (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 149 Lista de Figuras xvi

7.77. Comparaci´onde las respuestas incorrectas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres seg´unel tiempo y los objetos vistos (Fuente: Elaboraci´onPropia)...... 150 7.78. Comparaci´onentre las respuestas correctas e incorrectas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)..... 150 7.79. Comparaci´onde respuestas correctas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia) 151 7.80. Comparaci´onde respuestas incorrectas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia) 151 ´Indice de cuadros

2.1. Lista de proyectos de laboratorio virtuales con las especificaciones (Fuen- te: Veljko Potkonja [7])...... 12 2.2. Lista de proyectos de laboratorio virtuales con las especificaciones (Fuen- te: Veljko Potkonja [7])...... 13

A.1. Encuesta para medir la usabilidad pedag´ogica...... 156 A.2. Encuesta para medir el entorno de Aprendizaje...... 157 A.3. Encuesta para medir la usabilidad de aplicaciones de realidad virtual... 158

xvii Abreviaciones

3D 3 Dimensiones AV Ambiente Virtual HMD Head Mounted Display HUD Head Up Display MEMS MicroElectroMechanical Systems PISA Programme for International Student Assessment XP Extreme Programming VR Virtual Reality

xviii Cap´ıtulo1

INTRODUCCION´

En esta tesis se habla del tema de realidad virtual y la gamification para su uso en un contexto educativo, debido a que la simulaci´ones una poderosa herramienta para situar a los estudiantes en escenarios “pr´acticos”a los que dif´ıcilmente podr´ıanacceder en la realidad [8].

Se ha realizado una investigaci´onsobre la realidad virtual en la cual se abarca, los dispositivos actuales que existen y los diferentes campos en la que es utilizada como Medicina [9][10][11], F´ısica[12], Matem´atica[13][14], Ingenier´ıa[15][16] y Biolog´ıa [17].

Se presenta un enfoque de su uso en la educaci´ony el entrenamiento, debido a su potencial para estimular la interactividad [18] y motivaci´on[19][20].

Se ha estudiado el uso de gamification en la educaci´ony se ha determinado las ventajas y desventajas de su uso.

Se ha analizado los laboratorios virtuales, su importancia y uso en el ´areade f´ısica, explicando las ventajas que presenta cuando se usa de forma conjunta con las t´ecnicas de gamification.

La presente tesis tiene como objetivo principal el implementar un laboratorio virtual educativo enfocado en el aprendizaje fundamental de temas de f´ısicacomo el despla- zamiento de objetos, usando la tecnolog´ıade realidad virtual inmersiva combinada con t´ecnicasde gamification, simulando distintos ambientes virtuales permitiendo motivar a los estudiantes de nivel universitario sobre la importancia de la f´ısicay temas asociados como el movimiento de proyectiles.

El caso de estudio se ha realizado con los estudiantes de la Universidad Nacional de San Agust´ın.

1 Introducci´on 2

Las fuentes bibliogr´aficasprovienen de diferentes investigaciones enfocadas en el ´areade realidad virtual en la educaci´ony el uso de t´ecnicasde gamification en la educaci´on.

1.1. L´ıneade Investigaci´on

El ´areade investigaci´ones Plataforma de TIC y la l´ıneade investigaci´ones la de Tec- nolog´ıasEducativas, la cual busca solucionar de problemas educativos mediante el uso de la tecnolog´ıade la informaci´on.

En esta tesis se esta usando la tecnolog´ıade realidad virtual en combinaci´oncon las t´ecnicasde gamification para aumentar la motivaci´onde los estudiantes con respecto al curso de f´ısica.

1.2. Descripci´ondel Problema

Ante todo la educaci´ones un concepto que va cambiando y adapt´andoseseg´unel tiem- po [21], es por esta raz´onque ha evolucionado de un aprendizaje de transmisi´ony observaci´on,a un modelo activo y participativo, en el cual se puede establecer nuevas estrategias.

Pero para lograr una participaci´onpor parte de los estudiantes, es necesario el uso de una metodolog´ıaque genere experiencias concretas y vivenciales [22].

Por ejemplo las actividades l´udicaspermiten que los alumnos desarrollen un potencial heur´ıstico,mejorando su capacidad de an´alisisy s´ıntesis; debido al uso de actividades motivadoras y placenteras que brindan una mayor libertad al estudiante [23].

Del mismo modo en el contexto educativo de carreras cient´ıficasexiste una concepci´on que al realizar pr´acticasdonde el alumno pueda participar activamente en el aprendizaje, genera en ellos un mayor entendimiento sobre la relaci´onde la parte pr´acticay te´orica de los temas estudiados. Debido a esto, existe una tendencia a la realizaci´onde pr´acticas en laboratorios, en las cuales se simulan los temas que se desea aprender mediante el uso del equipo de laboratorio [6].

Pero para poder hacer la correcta aplicaci´onpr´acticade lo aprendido en forma te´oricaes necesario; la manipulaci´onde instrumentos y objetos en un laboratorio por tal motivo las clases realizadas en dichos laboratorios requieren un tiempo establecido y una habitaci´on adecuada [6]. Introducci´on 3

Otros factores importante a tomar son: el gran n´umerode estudiantes registrados en los primeros a˜nosde educaci´onsuperior, las limitaciones de equipo y la falta de recursos humanos; lo que ocasiona que sea dif´ıcil aprender ´unicamente con la realizaci´onde ejercicios pr´acticosen el aula [24].

Ante esta situaci´on,los software educativos se han vuelto las herramientas educativas de la nueva sociedad del aprendizaje [25], debido a esto se han adoptado nuevas estrategias a nivel institucional y de aula para que los alumnos usen adecuadamente los software educativos; ya que la simulaci´onen ambientes virtuales se ha convertido en una poderosa herramienta para situar a los estudiantes en escenarios “pr´acticos”a los que dif´ıcilmente podr´ıanacceder en la realidad [8].

Entre los software educativos que emplean el concepto de ambientes virtuales podemos encontrar los laboratorios virtuales; los cuales combinan un entorno virtual con un labo- ratorio, en el cual se crea una interacci´oncon el estudiante mediante diferentes escenarios predefinidos [24].

Entonces cuando estos laboratorios virtuales son usados con la realidad virtual, aparece una importante cualidad psicol´ogica:la presencia, descrita como “la sensaci´onde estar realmente all´ı”[26][27], en la actualidad la realidad virtual es usada tanto por usuarios expertos (medicina, biotecnolog´ıa e ingenier´ıa compleja) como por usuarios comunes (educaci´onb´asicay preb´asica),por esta raz´onen estos ´ultimosa˜nosse ha planteado que el uso de realidad virtual presenta una serie de ventajas y oportunidades para superar las brechas tecnol´ogicasen la educaci´on[16].

1.3. Justificaci´on

Ante esta situaci´on,la presente tesis busca combinar la gamification con los laboratorios virtuales, debido a que los estudiantes de la actualidad perciben a las carreras cient´ıficas como aburridas e inferiores en comparaci´ona otras carreras profesionales [6].

Se opt´opor el uso de gamification debido a que ayuda a motivar a los estudiantes a aprender mediante elementos de juegos en entornos de aprendizaje, con la meta de maximizar el entretenimiento y el compromiso del estudiante e inspirarlos a continuar aprendiendo [28].

Los alumnos no siempre tienen inter´espor estudiar todos los cursos, esto lleva a que en la realizaci´onde clases tanto el aprendizaje y la motivaci´ondel estudiante y del profesor se puedan ver afectado por est´ımulos externos o por una falta de atenci´one inter´es[24]. Introducci´on 4

Una de las principales razones por la cual se determin´oel uso de gamification en los laboratorios virtuales, es que generalmente la participaci´onde los estudiantes en estos laboratorios es impulsada por curiosidad t´ecnicay no una motivaci´onpara el aprendizaje [29].

Por otro lado existen ventajas del uso de un laboratorio virtual con respecto a un labo- ratorio convencional como:

Permite crear situaciones simuladas, las cuales no tienen limitaciones de espacio o tiempo.

Experimentos que permiten la posibilidad de un aprendizaje por medio de prueba y error, ya que no se produce da˜nosa un equipo de laboratorio f´ısico.

En consecuencia se busca crear un entorno virtual inmersivo con el fin de aumentar la motivaci´ony la participaci´onde los estudiantes.

El laboratorio virtual busca ense˜nartanto a los estudiantes que dominan el curso como a los que no dominan el curso, para los estudiantes que no conocen en su totalidad el tema se busca que mediante el uso de la realidad virtual puedan realizar un aprendizaje partiendo de la pr´acticallegando a la teor´ıadonde la parte l´udicadel sistema los motiven a explorar el laboratorio virtual, por otro lado los alumnos que ya dominan el tema la realidad virtual se les mostrara como se aplica sus conocimientos en el mundo real al situarlo en situaciones simuladas y la gamification los motivara a mejorar sus resultados y volver a realizar las actividades.

Por tal motivo el presente trabajo se enfoca en combinar el uso de t´ecnicasde gamifi- cation, con la realidad virtual en los laboratorios virtuales, con el fin de complementar las pr´acticasde laboratorio mediante dispositivos m´ovilescomo celulares. dichas pr´acti- cas seguir´anun conjunto de fases : informativa, exploraci´on,experimentar, an´alisisy comparaci´on.

Ante esta situaci´onse busca aportar herramientas tecnol´ogicasa la comunidad educativa en relaci´oncon la siguiente pregunta:

¿De qu´emanera se puede usar la tecnolog´ıa de realidad virtual en conjunto con las t´ecnicasde gamification en el ´areade tecnolog´ıa educativa para mejorar el proceso educativo de pr´acticasen los laboratorios, que impacte la motivaci´ondel alumno con respecto al curso y su rendimiento acad´emico?

La pregunta de investigaci´onplanteada busca la relaci´onentre dos variables: Introducci´on 5

1. El uso de tecnolog´ıasde realidad virtual alrededor del proceso educativo de pr´acti- cas de laboratorio.

2. El impacto generado por el uso de t´ecnicasde gamification en el aprendizaje de los alumnos con respecto al curso y su rendimiento acad´emico.

1.4. Objetivos

1.4.1. Objetivo Principal

Implementar un laboratorio virtual educativo enfocado en el aprendizaje fundamental de temas de f´ısicacomo el desplazamiento de objetos, usando la tecnolog´ıade realidad virtual inmersiva combinada con t´ecnicasde gamification, simulando distintos ambientes virtuales permitiendo motivar a los estudiantes de nivel universitario sobre la importan- cia de la f´ısicay temas asociados como el desplazamiento de proyectiles.

1.4.2. Objetivo Espec´ıfico

Investigar plataformas y recursos sobre el uso de la tecnolog´ıade realidad virtual enfocada en la educaci´on.

Investigar plataformas y recursos sobre t´ecnicasde gamification enfocadas a la educaci´on.

Investigar sobre los laboratorios virtuales como alternativa a los laboratorios reales.

Determinar los m´etodos para la validaci´ondel laboratorio virtual.

Dise˜nary maquetar el laboratorio virtual.

Realizar y validar pruebas con profesores y estudiantes sobre el uso del laboratorio virtual.

1.5. Hip´otesis

Los laboratorios virtuales combinados con la tecnolog´ıade realidad virtual inmersiva y t´ecnicasde gamification generan un impacto positivo en la motivaci´onde los alumnos sin conocimientos del tema, ya que la parte l´udica los motiva a experimentar y a entender por medio de la pr´actica;por otro lado los estudiantes que ya dominan el tema mediante la simulaci´onpodr´ancomprender la conexi´onque existe con los temas aprendidos en Introducci´on 6 clases con en el mundo real, con lo cual se podr´aaumentar el inter´esde los estudiantes respecto a aprender temas cient´ıficos.

1.6. Limitaciones del Trabajo

La ense˜nanzade f´ısica en las universidades del Per´ucuentan con diversos temas a tratar tales como aceleraci´on,ca´ıdalibre, campo el´ectrico,campo magn´etico,carga el´ectrica, etc. Este trabajo solo comprender´ala ense˜nanzade conceptos b´asicossobre el desplaza- miento de objetos.

1.7. Dise˜node la Investigaci´on

1.7.1. Enfoque de Investigaci´on

El enfoque que se aplicar´aser´aun enfoque mixto, el cual consiste en la integraci´on de los m´etodos cuantitativo y cualitativo, a partir de los elementos que integran la investigaci´on.

1.7.2. Nivel de Investigaci´on

El nivel de investigaci´onser´aaplicativo porque se realizara un prototipo de un labora- torio virtual inmersivo; en el cual se le aplicara t´ecnicasde encuestas y recolecci´onde datos.

1.7.3. Tipo de Investigaci´on

El tipo de investigaci´onser´aemp´ıricoporque se quiere demostrar la importancia del laboratorio virtual de f´ısicaobteniendo informaci´onde un caso de estudio.

1.7.4. Poblaci´ony Muestra

Para probar la metodolog´ıaque se ha propuesto, se ha dispuesto realizar el software educativo en dos etapas:

Una primera etapa en cual se realizara una evaluaci´oncualitativa por parte de los pro- fesores midiendo el nivel pedag´ogicodel laboratorio virtual. Introducci´on 7

Luego de haber realizado las correcciones de la primera prueba se ha desarrollado una segunda etapa en la cual se realiza una evaluaci´oncualitativa a los estudiantes sobre el uso del laboratorio virtual y luego con la informaci´ongenerada por estudiantes se realiza una evaluaci´oncuantitativa.

Para la primera poblaci´onse han seleccionado a 7 profesores que desarrollan cursos relacionados al tema de f´ısica, para la segunda poblaci´onse han seleccionado a 100 estudiantes de la Universidad Nacional de San Agust´ın.

1.7.5. Variables de Estudio

1.7.5.1. Variable Independiente

Aplicaci´ondel laboratorio virtual inmersivo enfocado a la ense˜nanzade f´ısicausando t´ecnicasde gamification.

1.7.5.2. Variable Dependientes

Usabilidad pedag´ogicadel aplicativo.

Evaluaci´onde entornos de aprendizaje de realidad virtual.

Evaluaci´onheur´ısticade usabilidad de realidad virtual.

Incidencias en el aplicativo de realidad virtual.

Tiempo para completar las actividades.

Errores al contestar pruebas.

N´umerode Preguntas contestadas correctamente.

1.7.6. T´ecnicas y Procedimiento

Se utilizara la estad´ısticapara determinar el nivel de usabilidad did´acticadel aplicativo por parte de los profesores, luego por parte de los estudiantes se realizara una evalua- ci´onde la usabilidad, evaluaci´ondel entornos virtuales , incidencias en el aplicativo y recolecci´onde datos, mediante el uso de software estad´ısticoy de la aplicaci´onMicrosoft Excel, presentando la informaci´onen cuadros estad´ısticos(frecuencia y porcentajes) y gr´aficosde barras. Introducci´on 8

1.8. Organizaci´ondel Trabajo

En la tesis se presentar´alos siguientes temas:

En el cap´ıtuloII se observa diferentes trabajos relacionados al uso de la realidad virtual en la educaci´on.

En el cap´ıtuloIII se aborda los aspectos te´oricosrelacionados a la realidad vir- tual inmersiva, sus caracter´ısticasy el uso de la misma en la educaci´on,el aspecto interdisciplinario de la gamification que puede ser orientado en la educaci´on,es- pec´ıficamente se plantea el uso de la gamification orientada a la realidad virtual y los laboratorios virtuales.

En el cap´ıtuloIV se explica sobre la propuesta, los usuarios, como realizan las practicas de laboratorio y las t´ecnicasde gamification a utilizar.

En el cap´ıtulo V se define la metodolog´ıaa utilizar.

En el cap´ıtulo VI se har´auna an´alisisdel laboratorio virtual, se describir´ael dise˜no y el desarrollo.

En el cap´ıtuloVII se presenta los resultados obtenidos de las pruebas por parte de los alumnos y de los profesores.

En el cap´ıtuloVIII se presenta las conclusiones, trabajos futuros y recomendacio- nes. Cap´ıtulo2

ESTADO DEL ARTE

2.1. Literatura de Realidad Virtual

En la literatura actual existe una amplia variedad de trabajos que han desarrollado inves- tigaciones sobre el uso de la realidad virtual en la educaci´on,alguno de ellos aplicados en el sal´onde clases. En la presente tesis, se considera las t´ecnicasde gamification, las cua- les tienen como objetivo motivar a los estudiantes a realizar sus actividades acad´emicas mediante t´ecnicasde videojuegos.

En un inicio, la realidad virtual se ha utilizado con ´exitopara el entrenamiento (simu- ladores de vuelo), viajes al campo virtual y desarrollo de conciencia cultural, pero el avance de la tecnolog´ıaha permitido cambiar la direcci´ondel uso de la realidad vir- tual, al volverse una tecnolog´ıam´asaccesible [30]. Actualmente, hay varias opciones de hardware y software de realidad virtual que son f´acilesde usar y est´anal alcance de los profesores [30].

Aunque la realidad virtual como tecnolog´ıaha existido hace mucho tiempo, la aparici´on de hardware de realidad virtual de bajo costo es un fen´omenoreciente, con lo cual es posible crear y utilizar herramientas en el sal´onde clases para brindar experiencias virtuales educativas a los alumnos [30].

Se ha revisado una investigaci´onsobre la literatura de la realidad virtual y el potencial de las aplicaciones de realidad virtual inmersiva en la educaci´on[31], en la cual se buscaron los t´erminos Immersive Virtual Reality Education,Oculus Rift EducationyHead Mounted Display Education con lo cual se obtuvo una idea general del uso de realidad virtual en la educaci´on,se determin´oque la mayor cantidad de art´ıculos relacionados a dicho tema fueron publicados en Estados Unidos y Reino Unido; la principal ´areaen la que ha sido publicado los art´ıculosson ciencia de la computaci´on,en cuanto al lado educativo dichos

9 Estado del Arte 10 art´ıculosse enfocaron en la ense˜nanzade materias cient´ıficascomo: f´ısica, astronom´ıa, qu´ımica,etc., otra ´areaen la cual ha sido utilizada la realidad virtual es el entrenamiento de adultos, lo cual es debido a que la realidad virtual y la realidad aumentada ofrecen la posibilidad de moverse con seguridad en zonas peligrosas, permitiendo aprender a lidiar con nuestras emociones mientras se experimenta simulaciones de peligros reales [31].

2.2. Aplicaciones de Realidad Virtual

Entre las aplicaciones de la realidad virtual en la educaci´onse encuentra un museo virtual de arte orientado a ni˜nosde a 10 a 12 a˜nos[32], otra aplicaci´onde realidad virtual ha sido enfocada para la rehabilitaci´onde personas con discapacidad intelectual [33]; a nivel secundario se ha creado un sistema para ayudar a los profesores con la gesti´onde clases [34], se ha hecho una investigaci´onde los efectos de una simulaci´on virtual h´apticaen el ´areade f´ısica [35], un laboratorio de qu´ımicavirtual interactivo en 3D [36]; a nivel universitario se ha creado un entorno inmersivo de realidad virtual para apoyar el dise˜node experiencias espaciales arquitect´onicas[37], un ambiente de aprendizaje virtual 3D para interpretar a los estudiantes con di´alogosbiling¨ues[38], una aplicaci´onde realidad virtual que representa visualmente datos de neutrinos dirigidos tanto a estudiantes como a investigadores [39], un sistema de inmersi´oncolaborativa para la educaci´onde enfermer´ıa[40], entrenamiento m´edicoen un hospital virtual [41], un programa de simulaci´onde remoci´onde caries para estudiantes de odontolog´ıa[42], un sistema de educaci´onquir´urgicaque utiliza el seguimiento de los dedos para mostrar a los estudiantes los movimientos exactos de los dedos que se deben hacer en una cirug´ıa [43]; a nivel de adultos se ha creado un sistema para ense˜nara los soldados del ej´ercito de Estados Unidos el conocimiento b´asicode prevenci´ony control de la corrosi´on[44], ejercicios de respiraci´onpara personas con enfermedad pulmonar obstructiva cr´onica [45] y un sistema de realidad virtual para la comunicaci´onentre m´edicosy pacientes que permite la monitorizaci´onremota [46].

Todas estas investigaciones muestran que la realidad virtual puede desempe˜narun papel significado en el proceso educativo ya que permite visualizar y simular eventos que no son perceptibles en la vida real, en la educaci´onm´edicala realidad virtual permite no solo la visualizaci´on,sino tambi´enla posibilidad de moverse a trav´esdel tejido neural [47], una de las principales ventajas del uso de realidad virtual es que permite simular experiencias y situaciones que no se pueden acceder de manera f´ısica[31]. Estado del Arte 11

2.3. Proyectos de Laboratorios Virtuales

Se realiz´ouna investigaci´onsobre los diferentes tipos de laboratorios virtuales y se los han agrupado seg´un sus caracter´ısticasque deben tener seg´unsu funcionamiento [7]:

C1: Las interfaces del usuario para cada pieza del equipo es id´entica a la interfaz en el mundo real.

C2: El comportamiento del sistema virtual es equivalente al comportamiento del sistema en el mundo real.

C3: Si existe una inmersi´onal utilizar el sistema virtual.

C4: El espacio virtual permite una comunicaci´onentre los estudiantes y el profesor.

En los ´ultimosa˜nos se han creado una serie de laboratorios virtuales enfocados en dife- rentes campos, donde se vuelven laboratorios espec´ıficosy no una plataforma aplicable a cualquier contexto. Estos laboratorios tienen diferentes niveles de complejidad t´ecni- ca, se han creado unas tablas 2.1 2.2 que muestran los diferentes laboratorios y sus caracter´ısticas. Estado del Arte 12

Proyecto Instituci´on Area´ C1 C2 C3 C4 Financiamiento LiLa Universidad Iniciativa - - - - Comisi´on de Stuttgart, General Europea Alemania Go-Lab Pro- Universidad Iniciativa - - - - Comisi´on ject de Twente, General Europea Pa´ısesBajos VccSSe Universidad F´ısica Si Si No No Comisi´on Valahia de Europea Targoviste, Rumania TEALsim Instituto de F´ısica Si Si Si No Fundaci´on Tecnolog´ıa Nacional de de Massa- Ciencia chusetts, EE.UU. Ironmaking Universidad Tecnolog´ıa Si Si No No Investigaci´on RWTH de proce- Universitaria Aachen, sos Alemania The Vir- Oregon State Ingenier´ıa Si No Si Parte Investigaci´on tual CVD University, Universitaria Learning EE.UU. Platform Virtual la- Slovak Uni- Ingenier´ıa Si Si No No Investigaci´on boratory versity of Universitaria of process Technology, control Bratislava Multiplatform Universidad Ingenier´ıa Si Si No No Investigaci´on Virtual La- Eslovaca de Universitaria boratory for Tecnolog´ıa, educational Bratislava purposes TriLab Universidad Ingenier´ıa Si Si No No Investigaci´on de Loughbo- Universitaria rough, Reino Unido Virtual Elec- Universidad Ingenier´ıa Si Si No No Investigaci´on tric Machine Firat, Tur- Universitaria Laboratory qu´ıa Virtual La- Stevens Ins- Ingenier´ıa Si Si Si Si Investigaci´on boratory tituto de Universitaria Environment Tecnolog´ıa, EE.UU. RoboUALab Universidad Rob´otica Si Si Si Parte Investigaci´on de Alicante, Universitaria Espa˜na

Cuadro 2.1: Lista de proyectos de laboratorio virtuales con las especificaciones (Fuen- te: Veljko Potkonja [7]) Estado del Arte 13

Proyecto Instituci´on Area´ C1 C2 C3 C4 Financiamiento Virtual La- Tecnol´ogico Rob´otica Si No Si No Investigaci´on boratory de Monte- Universitaria for Mobile rrey, M´exico Robotics ROBOMOSP Pontificia Rob´otica Si Si Si No Investigaci´on Universidad Universitaria Javeriana, Colombia VCIMLAB Universidad Rob´otica Si No Si Parte Investigaci´on del Medi- Universitaria terr´aneo Oriental, Chipre VirtualRobot Universidad Rob´otica Si Si Si Parte Investigaci´on Polit´ecnica Universitaria de Valencia, Espa˜na VLR Universidad Rob´otica Si Si Si No Investigaci´on de Belgrado, Universitaria Serbia USARSim Universidad Rob´otica Si No Si Si Instituto Na- de Pit- cional de tsburgh, Est´andares EE.UU. COSIMIR Universidad Rob´otica Si Si Si Parte Comercial de Dort- mund, Alemania RoboLogix Logic Design Rob´otica Si Si Si Parte Comercial Inc., Canada

Cuadro 2.2: Lista de proyectos de laboratorio virtuales con las especificaciones (Fuen- te: Veljko Potkonja [7]) Cap´ıtulo3

MARCO TEORICO´

3.1. Realidad Virtual

La realidad virtual es considerada un medio de comunicaci´oncomo el tel´efonoo la tele- visi´on,la realidad virtual se ve conformada por un conjunto de elementos de hardware, entre los cuales se encuentra:

Una computadora.

Una pantalla montada en la cabeza.

Aud´ıfonos.

Guantes sensibles al movimiento.

A trav´esdel tiempo se la ha dado diferentes definiciones a la realidad virtual entre las cuales se puede distinguir las siguientes:

La realidad virtual es una simulaci´onelectr´onicade entornos a trav´esde gafas montada en la cabeza y ropa conectada a cables que permiten al usuario final interactuar en situaciones tridimensionales realistas [48].

La realidad virtual es un mundo alternativo lleno de im´agenesgeneradas por or- denador que responden a los movimientos humanos. Estos entornos simulados son visitados por lo general con la ayuda de gafas montada en la cabeza y guantes de datos de fibra ´optica[49].

Mediante estas dos definiciones del t´erminode realidad virtual se logra entender que la realidad virtual consta de un entorno simulado electr´onicamente, en el cual se puede 14 Marco Te´orico 15 interactuar mediante el uso de un sistema de gafas y guantes que son los dispositivos de acceso para dichos entornos simulados.

3.1.1. Realidad Virtual Inmersiva y No Inmersiva

El t´erminode inmersi´ones descrito como la sensaci´onde estar presente en un lugar simulado, permite dar un punto de vista enfocado en t´erminosde la experiencia humana en lugar de la tecnolog´ıa[50].

El concepto de presencia no se refiere a lo que nos rodea a uno, tal como en el mundo f´ısico,sino a la percepci´ondel entorno mediante el proceso mental autom´aticoy con- trolado [51], por otro lado la inmersi´onpuede ser definida como la sensaci´onde estar presente en un determinado ambiente.

Por este motivo la realidad virtual puede ser clasificada en dos formas como realidad virtual inmersiva y realidad virtual no inmersiva:

La realidad virtual inmersiva est´aligada con el uso de cascos, guantes u otros medios de captura de movimientos, que reciben las interacciones humanas, para poder interactuar con un entorno virtual generado por un computador.

La realidad virtual no inmersiva tambi´enutiliza un entorno virtual generado por un computador, pero para la interacci´oncon el entorno se usa dispositivos como teclados o mouse.

La realidad virtual no inmersiva tiene como puntos fuertes la facilidad de uso y bajo costos en comparaci´oncon los dispositivos de realidad virtual inmersivo que son costosos y requieren un cierto entrenamiento para poder ser usados.

3.1.2. Realidad Virtual Inmersiva en la Actualidad

En el pasado ha existido ciertas dificultades en el uso de las tecnolog´ıasenfocadas en la realidad virtual, por un lado exist´ıa problemas con los dispositivos tecnol´ogicosal no ser muy difundidos y ser costosos, y por otro lado, sus caracter´ısticaseran tales que a menudo podr´ıancausar una sensaci´onde aversi´ona sus usuarios debido a la falta de coincidencia entre los movimientos de la cabeza y el cambio correspondiente en la escena [52].

Ahora con la creaci´onde productos comerciales como el Oculus Rift que ofrece una buena simulaci´onvirtual a un precio accesible, se han generado m´asopciones tecnol´ogicaspara el uso de realidad virtual en estos ´ultimosa˜nos [1]. Marco Te´orico 16

3.1.2.1. Oculus Rift

En el a˜node 2012 Palmer Luckey cre´oun prototipo de gafas generando un nuevo dis- positivo para la tecnolog´ıade realidad virtual, con lo cual se logr´odemostrar que era posible crear una realidad virtual inmersiva con un costo bajo y una alta fidelidad, lo cual se lograba mediante una visi´ongenerada en 90 grados con la cual se logra aumentar el sentimiento de inmersi´on[1].

El Oculus Rift en un principio fue creado como una herramienta para la industria de videojuegos, pero con el tiempo se ha usado dicho dispositivo en otras ´areastales como: arte, entretenimiento, medicina, arquitectura, militar, rob´oticay educaci´on.

Figura 3.1: Oculus Rift Versi´onComercial (Fuente: Head tracking for the Oculus Rift [1])

Seg´unse puede observar en la figura 3.1, los dispositivos que conforman el Oculus Rift son un HMD (Head Mounted Display), un micr´ofono,un control de Xbox One y un Oculus Remote.

En el lado del hardware, la placa de circuito se encarga de todo el funcionamiento del dispositivo, la cual env´ıala informaci´ondel giroscopio, el aceler´ometroy el magnet´ometro que proporciona una medici´onmediante los tres ejes, pero existen ciertos problemas, ya que los sensores actuales tienen limitaciones como: errores de calibraci´on,la precisi´on, el ruido; esto ocurre debido a que se miden m´ultiplescampos superpuestos y existen en ocasiones errores con la informaci´onadquirida [1].

Una de sus caracter´ısticasprincipales del Oculus Rift es obtener estimaciones fiables de la posici´ondurante intervalos de tiempo largos gracias a los sensores MEMS (Microelec- tromechanical Systems), los cuales permiten realizar el seguimiento de la cabeza, son de bajo costo y se despliegan en decenas de miles de headsets de realidad virtual.

Entre los aspectos del sistema se encuentran: una respuesta r´apidaa movimientos de la cabeza, correcci´onde la sincronizaci´ony generaci´onde informaci´onb´asicasobre la Marco Te´orico 17 posici´on,se ha logrado esto mediante la combinaci´onde datos de posici´onde una c´amara que observa LEDs infrarrojos en la superficie del Oculus Rift [1].

3.1.2.2. Google Cardboard

El Google Cardboard es una plataforma de desarrollo creada por Google para usar dispositivos m´ovilescomo gafas de realidad virtual, el nombre que tiene es debido a que su visor fue hecho en cart´oncomo se observa en la figura 3.2, la plataforma fue desarrollada en el a˜node 2014 por David Coz y Damien Henry como una alternativa para el desarrollo de aplicaciones enfocadas al uso de realidad virtual con un coste bajo, las gafas son utilizadas colocando un dispositivo m´ovil en la parte posterior y realizando la visualizaci´ona trav´esde las lentes en la parte delantera como se observa en la figura 3.2[2].

Figura 3.2: Google Cardboard VR (Fuente: Google Cardboard : A virtual reality headset for $10? [2])

El Google Cardboard funciona mediante la colocaci´ondel dispositivo m´ovila una dis- tancia ´optimade los lentes y creando una efecto 3D cuando son vistos, el dispositivo m´ovilenv´ıa la informaci´ondel giroscopio, el aceler´ometroy el magnet´ometro que pro- porciona una medici´onmediante los tres ejes, gracias a la informaci´onenviada por los sensores se genera el cambio de posiciones de las im´agenesmostradas en la pantalla, Marco Te´orico 18 adicionalmente es posible usar la c´amaradel dispositivo m´ovilpara poder superponer la imagen obtenida por la c´amaracon informaci´ongenerada por el dispositivo m´ovil[2].

3.1.3. Usos de la Realidad Virtual

Debido a la gran versatilidad de la tecnolog´ıade realidad virtual, sus usos no se limitan a un ´areaen espec´ıfica,las principales ´areasen las que se usa la realidad virtual son [3]:

Entrenamiento Militar.

Educaci´on.

Salud.

Entretenimiento.

Moda.

Museos.

Negocios.

Ingenier´ıa.

Deportes.

Medios de Comunicaci´on.

Visualizaci´onCient´ıfica.

Telecomunicaciones.

Construcci´on.

3.1.3.1. Realidad Virtual en el Entrenamiento Militar

La realidad virtual ha sido adoptada por el ´areamilitar tanto en el ej´ercito,como en la armada y las fuerzas a´ereaspara la realizaci´onde entrenamientos, esto se debe a la facilidad que presenta para generar situaciones de combates y otros eventos peligrosos donde los soldados pueden aprender a reaccionar de una manera apropiada [3].

La tecnolog´ıade realidad virtual les permite realizar dichos entrenamientos sin el riesgo de una lesi´ongrave o la muerte como se observa en la figura 3.3. Adicionalmente pueden volver a practicar un escenario espec´ıficosin los riesgos que se presentar´ıaen el mundo Marco Te´orico 19

Figura 3.3: Entrenamientos militares usando la realidad virtual (Fuente: Virtual Reality Society [3]) real, debido a estas razones el uso de realidad virtual ha demostrado ser m´asseguro y menos costoso que los m´etodos tradicional de entrenamiento [53].

Entre los entrenamientos realizados con el uso de realidad virtual se encuentran: La simulaci´onde vuelo, la simulaci´onde un campo de batalla, entrenamiento m´edicoen un campo de batalla, simulaci´onde manejo de veh´ıculos y campos de entrenamiento virtuales [3].

Una de las principales ventajas del uso de realidad virtual en el entrenamiento militar son el tiempo y el coste, debido a que el entrenamiento militar es costoso, especialmente el realizado en el aire por lo que es m´asrentable usar simuladores de vuelo, adem´asque permite crear situaciones de riesgo sin causar da˜noa los usuarios [3].

Figura 3.4: Realidad Virtual en terapias de PSTD (807th Medical Command Deploy- ment Support) (Fuente: Virtual Reality Society [3]) Marco Te´orico 20

La realidad virtual tambi´enha sido usada para tratar trastornos psicol´ogicoscomo el estr´espost-traum´aticocomo se observa en la figura 3.4, el cual es una condici´oncom´un entre los diferentes soldados debido a los traumas sufridos en el campo de batalla y de esta manera se puede generar entornos seguros para el tratamiento de dicha condici´on, con lo cual se logra disminuir sus s´ıntomas, permitiendo mejorar sus reacciones ante situaciones nuevas e inesperadas.

Gracias a las diferentes investigaci´onse ha comenzada a usar la realidad virtual para el tratamiento trastorno de estr´espos-traum´atico,el cual ha sido reconocido como una condici´onm´edicaque causa un gran da˜noa la persona y a su familia, de esta manera la realidad virtual permite ayudar a la persona que sufren dicha condici´onmediante la generaci´onde diferentes situaciones virtuales [54].

3.1.3.2. Realidad Virtual en la Educaci´on

La educaci´ones un ´areaen la que se usa la realidad virtual mediante la creaci´onde situaciones de ense˜nanza y aprendizaje, lo que permite a grandes grupos de alumnos interactuar entre ellos en entornos tridimensionales [55].

Figura 3.5: Planetarium aplicativo desarrollado como demo para el uso de conjunto de Leap Motion con el Oculus Rift (Fuente: Planetarium [4])

Entre los ejemplos que se encuentran del uso de realidad virtual en la educaci´ones la ense˜nanzade astronom´ıa,en la cual mediante el uso de realidad virtual es posible en- se˜narlesa los alumnos conceptos b´asicos sobre el sistema solar mediante una interacci´on con los diferentes elementos, que permite mover planetas y realizar seguimientos a dife- rentes objetos, lo cual facilita entender conceptos abstractos, debido a su representaci´on en forma tridimensional como se observa en la figura 3.5. Lo cual mejora el entendimiento y comprensi´onde dichos conceptos [3].

Gracias a que los estudiantes han crecido con el uso de tecnolog´ıatanto en los colegios como en el hogar, la interacci´onde los estudiantes con la realidad virtual se realiza de Marco Te´orico 21 forma intuitiva, adicionalmente ahora vivimos en una sociedad tecnol´ogica,por lo cual el uso de nuevas tecnolog´ıaspermite al alumno adecuarse a situaciones futuras que deber´a afrontar, esto se debe a que la educaci´onha pasado de libros y l´apices a la utilizaci´on de tecnolog´ıasinteractivas para transmitir informaci´on[56].

Una de las principales ventajas del uso de realidad virtual en el sal´onde clases, es la de representar datos y conceptos complejos en una manera sencilla y simple a los estu- diantes, esto genera motivaci´ony facilidad de aprendizaje, debido a que los estudiantes pueden interactuar con los diferentes objetos [3].

Una de las desventajas del uso de la realidad virtual, es la dificultad del uso de las interfaces en los entornos virtuales educativos, debido a que la presentaci´onde interfaces m´ascomplejas vuelven el entorno m´asatractivo pero tambi´enaumenta el grado de complejidad de la interacci´on,adicionalmente el uso de un contenido educativo complejo puede afectar a la motivaci´ondel usuario [57].

3.1.3.3. Realidad Virtual en la Salud

El ´areade la salud es una de las principales ´areasque usa la realidad virtual como medio de simulaci´onde cirug´ıas, tratamiento de fobias, cirug´ıarob´oticay entrenamiento profesional [58].

Figura 3.6: HumanSim programa de entrenamiento m´edico(Fuente: Virtual Reality Society [3])

Una de los sistemas creados para el uso de la realidad virtual en la salud es HumanSim 3.6, el cual permite simular un entorno virtual que puede ser interactuado tanto por m´edicos,enfermeras y otro personal m´edico, con la finalidad de lograr un entrenamiento interactuando con un paciente en un entorno 3D, el sistema mide la interacci´onde los usuarios a trav´esde sensores [3]. Marco Te´orico 22

Otro uso de la realidad virtual en el ´areade la salud es la cirug´ıarob´otica,donde la cirug´ıase lleva a cabo por medio de un dispositivo rob´otico controlado por un cirujano, con lo cual se reduce factores de riesgos y el tiempo, tambi´enpermite a un cirujano realizar una operaci´onde forma remota [59].

Una de las principales ventajas del uso de esta tecnolog´ıaes que permite a profesionales de ´areade la salud aprender nuevas habilidades en ambientes seguros sin causar ning´un riesgo a los pacientes [3].

3.1.3.4. Realidad Virtual en los Museos

La realidad virtual ha sido usada en los museos para mejorar la visualizaci´onde infor- maci´ona los usuarios, cambiando el modelo de participaci´onde los visitantes, el cual en un inicio era de forma pasiva donde el visitante solo pod´ıaobservar las exhibiciones y no pod´ıanrealizar ning´untipo de interacci´on[3].

El uso de pantallas interactivas ha permitido aumentar el atractivo de los museos en los ni˜nos,cambiando el paradigma de ver a los museos como lugares aburridos, otro de los usos de la realidad virtual ha sido para la construcci´onde recorridos virtuales mejorando la experiencia de los visitantes [3].

3.1.3.5. Realidad Virtual en la Visualizaci´onCient´ıfica

En el ´areade la visualizaci´oncient´ıficala realidad virtual juega un rol importante en el uso de gr´aficosen una computadora para expresar ideas complejas y conceptos cient´ıficos [3].

El p´ublicopuede interactuar con im´agenesde conceptos abstractos, permitiendo a los cient´ıficosdemostrar y compartir ideas complejas en una forma virtual, visualizando teor´ıasde investigaci´ony grandes conjuntos de datos [3].

El uso de esta tecnolog´ıaayuda a mejorar la colaboraci´oninterdisciplinaria, creando nuevas formas de investigaci´ony desarrollo [3].

3.2. Gamification

Una definici´ongeneral de la gamification es el uso de elementos de dise˜node juegos en contextos que no son juegos [5]. Marco Te´orico 23

El t´ermino gamification es la aplicaci´onde elementos de juegos y principios de dise˜nos de juegos en otros contextos ajenos a los juegos. En la gamification se usan los elementos del dise˜no de juegos para poder mejorar la motivaci´on,participaci´ony productividad de los usuarios [5].

Se utilizaban t´erminossimilares para describir a la gamification como “Productivity Games” [60], “Surveillance Entertainment” [61], “Funware” [62], “Playful Design” [63], “Behavioral Games” [64], “Game Layer” [65], sin embargo el t´erminode gamification ha quedado como el m´asutilizado.

Entre los dise˜nadoresde juegos han existido diferentes conflictos con el uso de este t´erminodebido a que las aplicaciones que usan gamification no pueden ser conside- radas juegos, debido a que que solo usan elementos como sistemas de recompensas y retroalimentaci´on,pero no existen elementos de juegos como los retos y la historia.

Una de las principales razones del uso de gamification en las aplicaciones es debido a que el objetivo principal de los juegos es entretener a los usuarios, lo cual genera motivaci´on y una participaci´onde mayor duraci´on[66], y por tanto la gamification permite generar las mismas sensaciones con aplicaciones no l´udicas.

La gamification se relaciona con los juegos y no con jugar, donde el jugar es una forma m´aslibre y expresiva y el juego es un conjunto de normas para conseguir una meta [67].

Los principales elementos de juegos usados en gamification son los siguientes [68]:

Autorepresentaci´oncon avatares: Dar avatares los cuales son escogidos por los usuarios.

Entornos tridimensionales: Uso de elementos tridimensionales para aumentar el realismo.

Contexto narrativo: Uso de di´alogosy audios para comunicarse con el usuario.

Retroalimentaci´on:Mostrar constantemente mensajes y sonidos en base a las ac- ciones realizadas.

Rangos: Mostrar el avance de cada usuario.

Niveles: Uso de niveles para dividir las diferentes actividades.

Mercado: Permitir y venta de elementos virtuales.

Econom´ıa:Permitir manejar una cantidad de puntos o monedas para realizar com- pras.. Marco Te´orico 24

Competencia con reglas que son expl´ıcitasy se cumplen: Uso de retos y compe- tencia entre jugadores.

Equipos: Permitir la generaci´onde equipos entre jugadores.

Sistemas de comunicaci´onparalelos que se pueden configurar f´acilmente.

La presi´ondel tiempo: Uso del tiempo para acelerar el desarrollo de tareas.

Pero ninguno de estos elementos por s´ısolo constituye un juego. S´oloen su conjunto forman una figura clara, por tal motivo en la gamification se recomienda el uso de los elementos m´ascaracter´ısticosde los juegos pero no todos necesariamente.

Figura 3.7: Gamification diferencia entre juegos, jugar, todo y partes (Fuente: From game design elements to gamefulness: defining gamification [5])

En la figura 3.7 se hace una comparativa entre juegos, jugar y el uso total de los elementos de juegos o solo algunas partes de los elementos del juego, con lo cual se ha logrado identificar que la gamification pertenece al lado de los juegos debido a que se basa en las reglas de los juegos y no en la parte expresiva (jugar), por otra parte en la gamification solo se usa algunos elementos del juego, ya que si se usar´ıala totalidad de elementos que componen un juego ser´ıaconsiderado juegos serios. Marco Te´orico 25

3.2.1. Principios de Gamification

En respuesta a un estudio de necesidades identificadas sobre la formalizaci´onde la ga- mification y necesidad de facilitar su adopci´on,se han determinado un conjunto de principios de gamification [69]:

Orientaci´on:Los procesos gamificados permiten ubicar al usuario como centro de la experiencia.

Elementos Persuasivos: Los procesos gamificados incluyen elementos persuasivos basados en teor´ıaspsicol´ogicasdel sonido y conductuales.

Enfoque al aprendizaje: Enfocar el trabajo en la adquisici´onde conocimientos, el desarrollo de habilidades o el cambio de comportamiento.

Logro basado en recompensas: El uso de recompensas para mejorar el comporta- miento y relaciones entre los usuarios.

Adapt´andosea las nuevas generaciones: Los nuevos usuarios buscan experiencias que generen emociones, divertidas y atractivas.

Factores de diversi´on:Incluir elementos de humor y la diversi´oncomo parte de los procesos del trabajo.

Transformaci´on:El uso balanceado y atractivo entre la colaboraci´ony la competi- ci´oncon el fin de transformar los procesos de trabajo existentes en la organizaci´on.

Bienestar Orientado: Centrarse en el bienestar personal y organizacional.

Generaci´onde Investigaci´on:Los esfuerzos de investigaci´oncolaborativa deben ser motivados para conseguir una inversi´ona futuro.

Basado en el Conocimiento: Basarse en el conocimiento ya sea como resultado o como retroalimentaci´on.

Todos los principios descritos han sido planteados para ambientes laborales en los cuales se usa la gamification, pero tambi´enpueden ser usados como punto de partida en otras ´areascomo en la educaci´on.

3.2.2. Gamification en la Educaci´on

En la educaci´onse ha utilizado la gamification para motivar a los estudiantes a aprender mediante el uso de elementos del dise˜node juegos, donde se busca aumentar la diversi´on, participaci´ony motivaci´ondel estudiante logrando que contin´ueaprendiendo [70]. Marco Te´orico 26

Una diferencia en el uso de gamification con el aprendizaje basado en juegos, es que no involucra al estudiante en el dise˜noy creaci´ondel juego, ya que en la gamification se busca que el aprendizaje se consiga en un contexto no de juegos, sino en el aula por tal raz´onse busca realizar la actividad de aprendizaje en un sal´onde clases [71].

Los principales elementos de dise˜node juegos usados en la gamification son [71]:

Mec´anicasde Progresi´on:Se usan una serie de niveles donde el alumno recibe nuevas actividades en base a los conocimientos obtenidos.

Narrativa: Se usa la narraci´onde una historia para situar al estudiante n un am- biente educativo .

Control del Jugador: Se le da una libertad al estudiante para poder realizar las diferentes actividades.

Retroalimentaci´on:Se muestra mensajes tanto positivos como negativos en base a las actividades realizadas por el alumno.

Resoluci´onde Problemas en Forma Colaborativa: Se brinda opciones para que los alumnos puedan trabajar en conjunto para llegar a un objetivo com´un.

Oportunidades de Dominio: Se le da misiones adicionales las cuales les permita dominar un conocimiento o habilidad especifica.

Progresi´onpor Niveles: Se da un avance de los temas a tratar seg´unniveles.

Relaciones Sociales: Se permite la comunicaci´onentre estudiantes y la transmisi´on de ideas..

Retos: Se da una serie de objetivos a alcanzar.

De los cuales no todos son necesarios usarlos, por tal raz´onse deben escoger en base a la actividad que se desea realizar.

Las ventajas del uso de gamification en la educaci´onson [71]:

Libertad para prueba y error sin repercusiones negativas.

Posibilidad de aumentar la diversi´onen el sal´on.

Educaci´ondiferenciada seg´un las habilidades del estudiante.

Visualizaci´ondel aprendizaje. Marco Te´orico 27

Brindar un conjunto de tareas y subtareas.

Motivar a los estudiantes a aprender.

Libertad al estudiante para realizar su propio aprendizaje.

3.2.3. Gamification a Nivel Universitario

Se han desarrollado diferentes aplicaciones para el uso educativo de la gamification en alumnos universitarios, en los cuales se ha podido identificar ciertas diferencias en los estudiantes de este nivel acad´emicoen comparaci´onal uso de la gamification en un concepto general de la educaci´on,las cuales son: [72].

Usar logros para motivar el uso: El crear un logro ´unicoque requiere una cantidad fija necesaria de condiciones para para poder ser obtenido resulta no ser ´util,debido a que una vez cumplido dicho logro los alumnos tienden a ignorar la realizaci´on de dicha actividad lo cual puede ser motivado por crear una confusi´ondel l´ımite de usos de dicha secci´onpor el logro o que una vez cumplido dicho logro no hay necesidad de volver a realizar dicha actividad [72].

Es por tal raz´onque se recomienda el uso de logros progresivos los cuales sean incrementativos y permitan que los estudiantes contin´uenrealizando la actividad para poder cumplir un logro establecido.

Usabilidad y Diversi´on:Los logros que se cumplen solo con el ingreso de un cierto dato resulta ser menos atractivo para los usuarios que los que brindan un reto mayor, pero al crear dichos retos tambi´enhay que tener cuidados con los usua- rios para evitar que hagan trampa para conseguir dichos logros, una buena forma de manejar estos tipos de logros, es realizando una interacci´onentre diferentes estudiantes para conseguir dicho logro [72].

3.3. Laboratorios Remotos y Virtuales

El uso de la tecnolog´ıaen la realizaci´onde pr´acticasen laboratorios ha originado dos tipos de laboratorios, los laboratorios remotos y los laboratorios virtuales [24]. Marco Te´orico 28

3.3.1. Laboratorios Remotos

Su meta es la realizaci´onde experimentos reales con una comunicaci´onpor internet, lo cual permite que sean realizados desde cualquier ubicaci´on,por lo cual deben ser autom´aticosy cortos, permitiendo un acceso remoto y amplio[24].

Los laboratorios remotos est´anadaptados para poder ser utilizados con un reducido manejo y enfocados en la realizaci´onde experimentos electr´onicos, esto es debido a que la medici´onen un circuito el´ectricose realiza en poco tiempo y por tal motivo los estudiantes pueden realizar las pr´acticasen forma sucesiva [73]

Otro uso de los laboratorios remotos es en la ´optica[74] y la rob´otica[75].

Una de las mayores ventajas del uso de laboratorios remotos es que permite evitar experimentos peligrosos y la compra de recursos costosos.

3.3.2. Laboratorios Virtuales

Es un software de simulaci´onutilizado para la ense˜nanza,donde se integra un entorno virtual con un laboratorio, en el cual se crea una interacci´oncon el estudiante mediante diferentes escenarios predefinidos [24].

Entre los laboratorios ya creados se encuentran una m´aquinabobinadora usada en la ingenier´ıatextil desarrollado mediante Virtools [76], otro laboratorio permite la repro- ducci´onde im´agenesmicrosc´opicasde materiales [77].

Tambi´ense ha desarrollado un laboratorio enfocado en la biotecnolog´ıadonde se simulan diferentes escenarios [78].

Un laboratorio para experimentos sobre el control de procesos el cual dispone de tres modos de acceso (manos, virtual y remoto) [79], y otros laboratorios virtuales enfocados en la ciencia [7].

3.3.3. Justificaci´onde los Laboratorios Virtuales

Las lecciones realizadas en los salones no siempre son apreciadas por los alumnos, actual- mente en la realizaci´onde clases tanto el aprendizaje como la motivaci´ondel estudiante y del profesor se puede ver afectado por est´ımulos externos o por una falta de atenci´on e inter´es[24]. Marco Te´orico 29

Para poder hacer la correcta aplicaci´onpr´acticade lo aprendido en forma te´oricaes ne- cesario la manipulaci´onde instrumentos y objetos en un laboratorio, las clases realizadas en dichos laboratorios requieren un tiempo establecido y una habitaci´onadecuada.

El gran n´umerode estudiantes registrados en los primeros a˜nosde educaci´onsuperior, las limitaciones materiales (n´umerode habitaciones, instalaciones) y la falta de recursos humanos hacen que sea dif´ıcil aprender s´olomediante ejercicios pr´acticosen el aula [24].

Teniendo en cuenta el desinter´esde los estudiantes por cursos cient´ıficos,la falta de tiempo y recursos para la adquisici´onde conocimientos a trav´esde la pr´actica,una alternativa que se ha usado es la aplicaci´onde laboratorios virtuales en los cuales se realizan las clases de pr´acticasy permiten ser utilizados de forma remota, dichos labo- ratorios buscan consolidar el aprendizaje en clase y adquirir conocimientos adicionales [24].

3.3.4. Ventajas de los Laboratorios Virtuales

Las siguientes son las principales ventajas encontradas sobre el uso de laboratorios vir- tuales [7]:

Econ´omico:Los sistemas virtuales resultan ser una alternativa m´asrentable en las escuelas y universidades, ya que permite realizar clases en un laboratorio de alta calidad.

Flexibilidad: Se puede crear f´acilmente diferentes experimentos virtuales y estos pueden involucrar diferentes componentes.

Acceso m´ultiple: Varios estudiantes pueden utilizar el mismo equipo virtual al mismo tiempo.

Configurables: Es posible modificar los par´ametros,permitiendo la creaci´onde ejercicios m´asadaptables.

Resistencia a da˜nos:Permite una interacci´oncon los diferentes componentes sin correr el riesgo de da˜narel equipo si se realizar una incorrecta interacci´onpor parte del usuario.

Visibilidad de componentes: Debido a que se trabaja en un entorno virtual es posible ver la estructura interna de los diferentes componentes. Marco Te´orico 30

3.3.5. Desventajas de los Laboratorios Virtuales

Las siguientes son las principales desventajas encontradas sobre el uso de laboratorios virtuales [7]:

Modelado de recursos: Los recursos a ser modelados pueden ser muy complejos y dif´ıcilesde modelar.

Complejidad de simulaci´on:Es necesario simular todas las diferentes interacciones que se pueden realizar al laboratorio en los diferentes casos y no solo el caso correcto sino tambi´en los casos de errores.

Actitud ante la simulaci´on:La actitud del estudiante var´ıaen un entorno virtual a uno real, debido a que ya no existe un riesgo de error permanente, lo cual puede generar una falta de seriedad, responsabilidad y esmero por parte del estudiante.

3.3.6. Laboratorio Virtual de F´ısica

El laboratorio tradicional de f´ısica,ha sido el ´unicolugar de experimentaci´on,durante mucho tiempo, tanto de estudiantes como de profesores, esto se debe a que la expe- rimentaci´onjuega un rol importante en el aprendizaje de los alumnos de f´ısica,en el sal´onde clases el profesor logra transmitir una gran cantidad de informaci´onen poco tiempo, pero en el laboratorio el proceso de transmisi´onde informaci´ones m´aslento, sin embargo los alumnos pueden llevar a la pr´acticatodo el conocimiento aprendido y de esta manera lograr un entrenamiento aplicando el m´etodo cient´ıfico[80][81][82]

Pero los laboratorios tradicionales de f´ısicatambi´entienen presentan ciertas desventajas como [80][81][82][83][84]:

Econ´omico:Debido a que el material de instrumentaci´ones excepcionalmente caro, lo cual limita el n´umeroy tipos de experimentos que puede realizar un alumno.

Horarios: Los espacios tambi´enson restringidos seg´unun horario, y las pr´acticas necesitan de una supervisi´onm´asdirecta por parte del profesor, lo cual limita el n´umerode alumnos que pueden realizar la pr´acticaen el laboratorio.

Equipo: Finalmente existe un cierto miedo por parte del estudiante de da˜narel equipo, debido a que suelen entrar en contacto con dispositivos y t´ecnicascon las que no est´anfamiliarizados. Marco Te´orico 31

Debido a la creciente complejidad de las actividades en el laboratorio tradicional de f´ısica y el desarrollo de las tecnolog´ıas, los laboratorios han tenido que evolucionar, transform´andoseen laboratorios virtuales de f´ısica,donde el alumno utiliza y controla los recursos del laboratorio de f´ısica,a trav´esde una computadora o dispositivo electr´onico [80].

Los laboratorios virtuales de f´ısicapermiten simular fen´omenosy modelos f´ısicos,con- ceptos abstractos, mundos hipot´eticos,controlar la escala de tiempo, etc, ocultando el modelo matem´aticoy mostrando el fen´omeno simulado de forma interactiva [80].

Una de las mayores ventajas del uso del laboratorio para la ense˜nanzade f´ısicaes la alta interactividad, ya que permite la realizaci´onde un experimento, logrando desarrollar habilidad cognitivas al observar el experimento [80][85][86].

El uso de laboratorios virtuales para la ense˜nanzade f´ısicabrinda las siguientes ventajas [80][81][82][83][84]:

Accesibilidad: Un mayor n´umerode alumnos pueden realizar las pr´acticas,evitando problemas de horario y lugar, permitiendo realizar los experimentos sin riesgo alguno.

Monetario: Reducci´onde costos de la creaci´ony mantenimiento de un laboratorio permitiendo realizar una simulaci´onm´asapegada a la realidad.

Autoaprendizaje: El alumno es capaz de experimentar en el laboratorio, logrando realizar cambios en el experimento, donde el laboratorio sirve como una gu´ıapara el alumno, mediante elementos multimedia, incrementando la diversidad did´actica.

Prueba y Error: Se realiza un aprendizaje basado en la prueba y error eliminando el miedo da˜narel equipo de laboratorio, y permitiendo repetir una pr´acticay escoger la pr´acticaque desea realizar.

Pero tambi´enexisten un conjunto de desventajas al usar solamente los laboratorios virtuales las cuales pueden ser [80][81][82]:

El laboratorio virtual no debe ser el ´unicomedio de aprendizaje ya que sirve como una herramienta complementaria la cual debe ser usada en conjunto a una clase te´oricaimpartida por un profesor.

El estudiante se puede volver un espectador, por tal motivo es necesario realizar un actividad ordenada y progresiva la cual busque alcanzar un objetivo concreto. Marco Te´orico 32

Al no trabajar con elementos reales se puede crear una cierta p´erdida de la visi´on de la realidad, debido a esto la informaci´ondada por el laboratorio debe ayudar el proceso de ense˜nanza/aprendizaje.

La forma m´as´optimapara el uso del laboratorio virtual de f´ısicaes como una herramienta complementaria la cual refuerce el proceso de aprendizaje te´orico,ya que les permite mejorar su aprendizaje en el caso de fen´omenos dif´ıciles de comprender y visualizar gr´aficamente.

3.3.7. Laboratorios Virtuales Gamificados

El uso de la gamification en los laboratorios virtuales, se est´avolviendo una necesidad debido a que los estudiantes de la actualidad perciben a las carreras cient´ıficascomo aburridas e inferiores en comparaci´ona otras carreras profesionales [6].

Una de las principales necesidades del uso de gamification en los laboratorios virtuales, es debido a que la participaci´onde los estudiantes en estos laboratorios es impulsada por curiosidad t´ecnicay no una motivaci´onpara el aprendizaje [29].

Al integrar los conceptos de gamification en un laboratorio virtual, se agrega nuevos ele- mentos que ayudan a generar una motivaci´onen los estudiantes y profesores de participar y revisar el entorno de aprendizaje virtual, la gamification tambi´enpermite cuantificar y evaluar las actividades de aprendizaje que se realicen [29].

Seg´unestudios realizados demostraron que los estudiantes que usaron laboratorios vir- tuales gamificados tienen un 76 % mayor nivel de aprendizaje comparado con la ense˜nan- za tradicional, adem´asun 97 % de personas afirmaron que el contenido del curso era m´as interesante cuando se trabaja con simulaciones gamificadas y un 51 % afirma que estar´ıa m´asinteresados en seguir una carrera de ciencias luego de usar un laboratorio virtual gamificado [6].

Un caso de estudio que demuestra la utilidad de la gamification en los laboratorios virtuales es Labster[6], el cual es un laboratorio virtual completamente equipado que permite ser accedido de forma remota, debido a eso es usado para apoyar los cursos te´oricos[6].

Entre las actividades que se pueden hacer en el laboratorio se encuentr´an[6]:

CSI: Los estudiantes recogen evidencia de una escena del crimen para analizarla en el laboratorio, donde la mayor´ıade los casos se realizan en escenarios del mundo real para aumentar la motivaci´ony la relevancia del curso. Marco Te´orico 33

Medicina: Permite realizar diagn´osticosa un paciente que sufre de c´ancer,el desa- rrollo de f´armacos y conocer la intoxicaci´onalimentaria.

Preguntas: Se realizan un conjunto de preguntas para ayudar al proceso de apren- dizaje las cuales usan algoritmos de aprendizaje adaptativo para una educaci´on m´aspersonalizada.

Animaciones 3D: Se muestran un conjunto de animaciones 3d interactivas las cuales muestran lo que ocurre a un nivel molecular de cada experimento, lo cual no es visible en un laboratorio convencional.

Dashboard: Permite supervisar el desempe˜node cada alumno y dar sugerencias sobre los temas a revisar.

Figura 3.8: Medici´onde los resultados de aprendizaje de 91 estudiantes. (A) Resul- tados de los ensayos de los grupos A y B que recibieron la simulaci´onde laboratorio (Labster) y la clase magistral incluyendo el ejercicio en grupo (Lecture) en el orden opuesto. (B) Comparaci´onde los resultados de aprendizaje observados despu´esde que los estudiantes asistieron a una sesi´oncon una conferencia que inclu´ıaejercicios en grupo (Lecture), simulaci´onde laboratorio (Labster) y ambos m´etodos combinados (Fuente: Labster [6])

Seg´unlos resultados mostrados en la figura 3.8, se demuestra que los resultados del proceso de aprendizaje increment´anal usar un laboratorio virtual gamificado a compa- raci´onde la ense˜nanzatradicional, la ense˜nanzatradicional solo aumento el resultado del aprendizaje un 14 % a los alumnos que ya hab´ıanrealizado la pr´acticavirtual, esto sugiere que la ense˜nanzatradicional era casi redundante luego de la simulaci´ongamifi- cada, sin embargo la combinaci´onde estos dos m´etodos de ense˜nanzagenero los mejores resultados teniendo un impacto mayor en retenci´ona largo plazo [6].

Con esa informaci´onse puede concluir que el aprendizaje combinado a trav´es de labo- ratorios virtuales y clases tradicionales, aumentan el nivel de aprendizaje en una mayor medida en comparaci´ona solo el uso de clases tradicionales como se puede observar en la figura 3.8, esto se debe a que los laboratorios virtuales a˜naden una nueva dimensi´on a la educaci´oncient´ıficaya que permite que los alumnos participen en escenarios de la Marco Te´orico 34 vida real y el trabajo de laboratorio, el cual es un componente que no se puede conseguir con los m´etodos educativos tradicionales [6]. Cap´ıtulo4

PROPUESTA

4.1. Definici´onde la Propuesta

La propuesta de esta tesis se enfoca en la creaci´onde un laboratorio virtual inmersivo aplicado a la ense˜nanzade f´ısicaa nivel universitario que utilice t´ecnicasde gamification, se ha planteado el uso de la realidad virtual para motivar la experimentaci´onpor parte de los alumnos que no conocen el tema, por otro lado los alumnos que ya dominen el tema la gamification los motivara a volver a realizar las actividades para obtener un mejor puntaje y las simulaciones de situaciones reales le har´ancomprender la importancia de los temas aprendidos, se realizara un caso de estudio a estudiantes de la de Universidad Nacional de San Agust´ınsobre el tema de desplazamiento de proyectiles.

4.2. Descripci´onde los Usuarios

El laboratorio virtual inmersivo para la ense˜nanzade f´ısicaa nivel universitario, est´a destinado a servir como una herramienta complementaria para el aprendizaje del curso, la cual debe ser usada en conjunto con una clase te´orica.

Para el uso del laboratorio se han identificado dos tipos de usuarios:

1. El usuario que no conoce sobre el tema de f´ısica,al cual mediante las t´ecnicasde gamification se lo motivara a experimentar y a realizar un aprendizaje mediante prueba y error con lo cual lograr´aun aprendizaje partiendo por la pr´acticallegando a la teor´ıa;por otra parte la realidad virtual ser´ala encargada de crear el ambiente virtual en el cual realizar´alos experimentos.

35 Propuesta 36

2. El usuario que ya conoce sobre el tema de f´ısica,al cual mediante el uso de la realidad virtual se le mostrar´ala importancia de los temas aprendidos en el labo- ratorio con la simulaci´on,situ´andoseen situaciones reales donde se hace uso del tema aprendido; por otra parte la gamification lo motivara a volver a realizar las actividades para obtener una mejor puntuaci´on.

En cuanto a las competencias, capacidades y habilidades que tienen que alcanzar los alumnos, se basar´aseg´unlos est´andaresnacionales de aprendizaje, en los que se esta- blecen mapas de progreso donde se definen metas de aprendizaje, para identificar qu´ese espera lograr con respecto a cada competencia.

Uno de los principales problema que se logr´oidentificar en los alumnos seg´unlas en- trevistas y observaciones, es que existe una gran dependencia entre un espacio f´ısicoy una hora establecida para la realizaci´onde las pr´acticasde laboratorio, donde solo es posible realizar la pr´acticasde laboratorio seg´unun horario establecido, lo que elimina la opci´onde poder repasar las pr´acticas.

Otro problema que se encontr´oentre los alumnos que nunca han usado un laboratorio tradicional, es que existe un cierto miedo de da˜narel equipo de laboratorio debido a que no est´anfamiliarizado con dichos equipos.

4.3. Descripci´onde las Pr´acticasen el Laboratorios de F´ısica

La realizaci´onde pr´acticasen el laboratorio de f´ısicade la Universidad Nacional de San Agust´ınconsta de un conjunto de pasos, los cuales son llevados a cabo por los estudiantes en cada clase, los cuales son los siguientes.

Objetivos: Se hace una breve descripci´onde los objetivos que se buscan lograr al realizar la pr´actica.

Informaci´onTe´orica:Donde se da una descripci´ony representaci´ondel tema a tratar, las diferentes f´ormulas y datos a utilizar.

Exploraci´on:Luego de haber atendido a la parte te´oricase realiza una discusi´on sobre el tema a tratar, donde se trata el origen de las f´ormulas y se realiza un ejercicio usando las f´ormulas.

Material y Esquema: Se hace una explicaci´ondel equipo a utilizar. Propuesta 37

Procedimiento Experimental: Luego se realiza el armado del equipo a utilizar y se comienza a anotar los datos seg´unel experimento.

An´alisisde Datos Experimentales: Seg´unlos datos usados en el experimento se calcula los posibles valores que se van a obtener.

Comparacion y Evaluacion: Se compara los datos del experimento con lo datos calculados.

Conclusiones: Finalmente cada alumno da sus opiniones de lo aprendido en el experimento.

4.4. Descripci´onde las T´ecnicasde Gamification a Utilizar

Para la realizaci´ondel laboratorio virtual inmersivo aplicado a la ense˜nanzade f´ısicase ha optado por un conjunto de t´ecnicasde gamification las cuales son:

Narrativa: Se explicara la parte te´oricade la actividad a realizar, luego una des- cripci´ondel tema al tema a tratar,seguidamente un representaci´ongr´aficadel tema a tratar, el material, las diferentes f´ormulas y datos a utilizar.

Oportunidades de Dominio: Se les brindar´aa los estudiantes un entorno libre de exploraci´onpara la realizaci´onde las actividades, donde podr´anresolver los problemas de una manera m´aseficaz y r´apida.

Control del Jugador: El estudiante no es solo un espectador, tiene la capacidad de explorar el entorno virtual, puede cambiar datos en la simulaci´ony ver los cambios que realizan estos nuevos datos ingresados.

Retroalimentaci´on:En base a la resoluci´onde los diferentes ejercicios, se le dar´a al estudiante un puntaje el cual calificar´asu desempe˜noen cada pr´actica.

Progresi´onpor Niveles: Las actividades ser´anreguladas seg´unun grado de dificul- tad, para lograr un curva de aprendizaje correspondiente al nivel de habilidad del estudiante.

Retos: Se presentar´aun conjunto de retos progresivos, los cuales se basar´anen las actividades realizadas por el estudiante, buscando la creaci´onde retos continuos. Propuesta 38

4.5. Descripci´onde la Organizaci´onT´ecnicadel Sistema

Las actividades se realizar´anen base a las actividades realizadas en los laboratorios de f´ısicatradicionales.

La disposici´onde las mesas debe ser de tal manera que: El alumno tenga libertad de moverse y poder realizar la observaci´onde todo su entorno sin problemas, los diferentes alumnos deben estar ubicados en espacios diferentes para no interferir entre ellos [87].

El estudiante interactuar´acon el sistema a trav´esdel uso de un control con el cual se podr´arealizar las diferentes interacciones, toda la visualizaci´ondel sistema se realizar´a con el Google Cardboard, se escogi´oeste dispositivo debido a la ausencia de cables ya que permite al estudiante hacer una visualizaci´onde 360 grados de su entorno sin problemas.

Los pasos para poder realizar las actividades de realidad virtual son los siguientes:

El estudiante debe colocar el dispositivo m´ovilen el casco y luego utilizar el casco.

Dentro del men´uel estudiante escoge el tema a tratar.

El estudiante recibe la informaci´onte´oricasobre el ejercicio a tratar mediante una voz que lo guiar´a.

Seg´unel tema escogido podr´aescoger entre dos actividades.

Una actividad de exploraci´onen la cual podr´ainteractuar con los diferentes valores del experimento y ver c´omoeso afecta el resultado.

Una actividad de desarrollo de ejercicios donde el alumno tendr´aque resolver un ejercicio.

Una voz guiar´aal estudiante indicando los pasos que debe seguir para comple- tar la actividad, adicionalmente se mostrara en la pantalla iconos que guiaran al estudiante sobre donde se ubican los objetos en el entorno virtual.

Una vez enviada la respuesta correspondiente, el aplicativo dar´aopci´ona contestar una pregunta respecto al tema para ganar puntos adicionales.

Finalmente se realiza la calificaci´oncorrespondiente a la pr´acticaseg´un el tiempo que demor´oen realizar el ejercicio y las respuestas correctas e incorrectas; adicio- nalmente podr´aver su progreso en el men´uprincipal. Propuesta 39

4.6. Descripci´onTecnol´ogica

Para el desarrollo del software educativo se ha usado el Game Engine Unity3D; para la edici´ony grabaci´onde audio se ha usado la herramienta Audacity y para la edici´on gr´aficase ha usado el programa GIMP.

En cuanto a los requerimientos t´ecnicosrequeridos para que el software educativo se genere el entorno virtual de manera ´optimase sugiere:

Requerimientos de software: Android 5.0 y versiones superiores

Requerimientos de hardware: Compatibilidad con Cardboard, celular con pantalla de 5” (recomendado)

Permisos: Modificar o eliminar contenido del almacenamiento USB, leer el conte- nido de tu almacenamiento USB, conexi´ona internet

4.7. Criterios de Usabilidad

Los criterios de usabilidad que se han establecido en el presente proyecto est´anbasados en las 10 heur´ısticasde jacob Nilsen, de las cuales se ha considerado elegir los siguientes [88]:

1. Facilidad de Aprendizaje: Todo el sistema debe ser f´acilde aprender, para que las tareas se puedan realizar en un menor tiempo.

2. Satisfacci´on:Se busca que el software educativo provea un sentimiento de haber cubierto las expectativas de los estudiantes, creando un nivel de diversi´onal utilizar el sistema.

3. Visibilidad: El sistema debe transmitir en todo momento un sentido de control, el estudiante debe saber si se ha interrumpido por alg´unel software educativo.

4. Correspondencia entre el Sistema y el Mundo Real: La informaci´onpresente en el sistema debe simular a la informaci´onde la realidad.

5. Libertad y Posibilidad de Control del Sistema por Parte del Usuario: El sistema debe mostrar la organizaci´onde los contenidos desde el inicio.

6. Coherencia Externa e Interna y Conformidad con los Est´andares:Para evitar que el usuario se desoriente, todas las pantallas deben ser homog´eneasest´eticamente y conceptualmente. Propuesta 40

7. Reconocer Mejor que Recordar: La interfaz debe permitir una f´acilcomprensi´on de sus funciones en lugar de obligar al estudiante a memorizar una serie de proce- dimientos.

8. Flexibilidad y Eficiencia: La interfaz debe respetar tambi´enlas necesidades del es- tudiante experto poniendo a su disposici´onherramientas para un uso m´asavanzado del aplicativo.

9. Dise˜nominimalista: Se debe realizar un dise˜nominimalista para evitar las demoras en el sistema y no renunciar a la est´eticadel software educativo.

10. Ayuda y Errores: Proporcionar al usuario los medios para corregir los errores como instrucciones de uso. Cap´ıtulo5

METODOLOG´IA

5.1. Definici´onde la Metodolog´ıa

El laboratorio virtual inmersivo aplicado a la ense˜nanzade f´ısicausando t´ecnicasde gamification constara con cuatro etapas:

Una primera etapa en la cual el alumno evaluara sus conocimientos previos relaciona- dos al tema a tratar, realizara una serie de actividades como preguntas y relacionar conceptos.

Luego el alumno participara en una simulaci´onde una clase, donde primeramente se le dar´auna explicaci´onsobre el tema y las actividades a realizar, seguidamente se le presentara los datos para resolver el ejercicio y las formulas correspondientes, una vez finalice con la resoluci´ondel ejercicio, se genera una simulaci´onen base a la actividad realizada.

La siguiente etapa es la de realizaci´onde un ejercicio pero ya no en un laboratorio sino en un ambiente virtual diferente, en el cual el alumno tiene una mayor libertad de experimentaci´on,con lo cual puede ver como el cambio de datos en una formula afecta el desplazamiento de un objeto.

La etapa final es la muestra de los puntajes obtenidos al realizar las actividades y ver las metas planteadas en cada actividad, de esta manera el alumno tendr´auna retro- alimentaci´oninmediata sobre la actividad que ha resuelto, adicionalmente el uso de gamification lo motivara a volver a realizar las actividades con el objetivo de obtener un mayor puntaje.

41 Metodolog´ıa 42

5.2. M´etodos Emp´ıricoObservaci´on

Se realizar´auna observaci´ongrabada por v´ıdeode la interacci´onde los estudiantes con el laboratorio virtual de f´ısica.

Objeto de la observaci´on:Estudiantes y profesores interactuando con el laboratorio virtual de f´ısica.

Objetivo de la observaci´on:An´alisisde la Usabilidad del laboratorio virtual de f´ısica.

Tiempo y frecuencia de la observaci´on:Se dar´aun tiempo de 30 minutos para completar todas las actividades.

Resultados esperados: Se obtendr´aresultados sobre la interacci´onde los estudiantes ante un entorno virtual y el nivel de usabilidad de un ambiente virtual.

T´ecnicade registro: Se grabar´acon una c´amara de v´ıdeo la interacci´onde los diferentes estudiantes.

Medios para la observaci´on:Grabaci´onpor c´amarade v´ıdeo.

Interpretaci´onde los resultados: Se revisara los v´ıdeospara determinar el grado de interacci´onde los estudiantes en base al tiempo necesario para dominar uso del software educativo.

Formulaci´onde los resultados: Se escribir´aun reporte con todos los datos obtenidos de la observaci´onrealizada a los estudiantes y profesores.

5.3. M´etodos Emp´ıricoEncuesta

Se realizaran una encuesta a los profesores para determinar la usabilidad pedag´ogicay tres encuestas a los estudiantes para medir su aprendizaje en entornos virtuales, usabi- lidad en aplicaciones de realidad virtual y los problemas encontrados.

5.3.1. Usabilidad pedag´ogica

La usabilidad pedag´ogicaest´abasada en los siguientes criterios que ser´anmedidos en una encuesta donde se evaluar´anlos criterios a seguir [89]:

Control del alumno: Eval´uael exceso en el uso de memoria del alumno. Metodolog´ıa 43

Actividad del Alumno: Se determina el grado de did´acticautilizado en el software educativo.

Aprendizaje colaborativo /cooperativo: La interacci´onentre los alumnos y c´omo esto lleva a la finalizaci´onde las actividades.

Orientaci´onde los objetivos: Establecer claramente cu´alesson los objetivos y las metas a los estudiantes.

Aplicabilidad: Debe existir correspondencia entre los conceptos b´asicosde f´ısica que aprende el alumno.

Valor agregado: Incrementado a trav´esdel uso creativo de la tecnolog´ıao de los elementos electr´onicos.

Motivaci´on:El material debe motivar al alumno a trav´esde su contenido e inter- actividad.

Evaluaci´ondel Conocimiento Previo: Los conocimientos antes obtenidos por el alumno sobre la materia desarrollada, deben ser respetados.

Flexibilidad: El alumno debe tener la libertad al operar el sistema.

5.3.2. Entorno de Aprendizaje

Para evaluar el entorno de aprendizaje se est´anusando 11 categor´ıasde medici´on,las cuales son [90]:

Inmersi´onen el aplicativo: Eval´uael sentimiento de inmersi´onpor parte de los alumnos.

Aprendizaje por el realismo en el aplicativo: Determina si el realismo de aprendi- zaje se relaciona con la motivaci´ona aprender.

F´acilmanipulaci´onde objetos en el ambiente virtual: La facilidad de interacci´on del estudiantes con los objetos dentro del entorno virtual.

Utilidad Educativa: La relaci´onentre el rendimiento escolar y el uso del aplicativo.

Facilidad de uso del aplicativo: Eval´uaque tan compresible es el uso del aplicativo para los estudiantes y si logran dominarlo con facilidad.

Sentimiento de estar all´ı:Se eval´uasi hay un sentido de la presencia al realizar las actividades. Metodolog´ıa 44

Motivaci´onen el aprendizaje: Eval´uasi el uso de un ambiente virtual inmersivo motiva a estudiar a un alumno o si lo distrae.

Intenci´onde utilizar el aplicativo: Determina si el estudiante tiene deseos de volver a utilizar el aplicativo.

Beneficios Cognitivos: Se pregunta si el uso del software educativo le facilita la comprensi´on,memorizaci´ony si le ayuda a aplicar mejor los conceptos aprendidos.

Eficacia del aplicativo en el aprendizaje: Se eval´uasi estaba m´asinteresado en conocer los temas, despu´esde haber usado el software educativo.

Satisfacci´onal usar el aplicativo: Se eval´uasi esta satisfecho con la experiencia de aprendizaje que le brindo el software educativo.

5.3.3. Usabilidad de Aplicaciones de Realidad Virtual

Como segunda encuesta se analizaron las heur´ısticasde usabilidad de las cuales son [91]:

Nivel de realismo en el entorno virtual: Se mide si la interacci´onen el software educativo se acerca a la del mundo real.

Nivel de realismo al realizar las tareas: Se eval´uasi el comportamiento de los objetos corresponde a su comportamiento en el mundo real.

Libertad de movimiento en el entorno virtual: Se mide el nivel de libertad que dispone el alumno para explorar de manera natural el ambiente virtual.

Tiempo de respuesta en la pantalla: El tiempo de respuesta entre el movimiento del estudiante y la actualizaci´onde la pantalla.

Realismo en la f´ısicadel software educativo: Se eval´uasi las acciones en el mundo virtual se pueden ver y si est´ande acuerdo con las leyes de la f´ısica.

Nivel de percepci´ondel entorno virtual: Se determina si la percepci´ondel mundo virtual corresponde a la percepci´onnormal del estudiante y si hay un correcto movimiento de la cabeza.

Nivel de navegaci´ony orientaci´on:Se pregunta si se conocen las posiciones en las cuales est´anavegando y si se puede desplazarse por el mundo virtual con naturalidad.

Facilidad de entrada y salida en el entorno virtual: Se determina si los puntos de entrada y salida del mundo virtual est´anclaramente especificados. Metodolog´ıa 45

Men´ucomprensible: Se eval´uala navegaci´onen el men´u.

F´aciluso del software educativo: Se pregunta si se logra entender de manera co- rrecta el funcionamiento del software educativo.

Tareas organizadas y entendibles: Se eval´uasi el estudiante entiende las acciones que se debe realizar para completar la actividad.

Sentimiento de estar presente en el mundo virtual: Se mide si existe un sentido de estar presente en el mundo virtual de manera natural.

5.3.4. Incidencias Identificadas

Se realiza un cuestionario para determinar las incidencias que se pueden encontrar en un entorno de realidad virtual los cuales pueden ser:

Pantalla: Problemas en la visualizaci´onde gr´aficos,profundidad 3D, distorsi´onde la perspectiva o resoluci´ondeficiente de la imagen.

Controles: Dificultades para mover y manipular el dispositivo, esto puede suceder por problemas con el dispositivo de hardware utilizado, creando dificultades de navegaci´ony manipulaci´on.

Interacci´onen la aplicaci´on:Errores al hacer clic, mala retroalimentaci´onpor parte del sistema y problemas navegando en los men´us.

Ambientales: Problemas por parte del entorno donde se generan efectos inespera- dos, como el movimiento a trav´esde paredes y objetos flotantes.

5.4. M´etodos Emp´ıricoCaso de Estudio

Se realizar´aun caso de estudio con los estudiantes para determinar si el alumno ha aprendido a utilizar el laboratorio virtual de f´ısicay su eficacia para el aprendizaje de f´ısica.

Para realizar dicho caso de estudio se presentar´aa los estudiantes una actividad, la cual para poder ser completada se debe completar una serie de ejercicios, en base a los ejercicios resueltos se evaluara la actitud del estudiante.

Se har´auna comparativa entre cada ejercicio que realiza el estudiante para medir si el estudiante ha reducido el tiempo necesario para completar el ejercicio, ha aumentado el n´umerode respuestas correctas y ha disminuido el n´umerode respuestas incorrectas. Metodolog´ıa 46

La informaci´ona ser analizada ser´agenerada por los estudiantes al usar el laboratorio virtual de f´ısica la cual es: tiempo para completar un ejercicio, respuestas correctas, respuestas incorrectas, objetos vistos en el laboratorio virtual y botones presionados, se presentaran gr´aficosque analicen el cambio de la informaci´onen base al ejercicio correspondiente.

Para realizar el an´alisisdel caso de estudio se revisar´alos reportes del aplicativo para analizar el tiempo de resoluci´onde problemas, el tiempo de inactividad de cada usuario, el n´umerode intentos realizados, y otros factores que determinen el rendimiento del estudiante.

Se usara como base un marco de evaluaci´onde la eficacia educativa de las experien- cias de realidad virtual para determinar como procesar la informaci´ongenerada por los estudiantes, de las cuales se ha seleccionado cuatro categor´ıas,las cuales son [92]:

T´ecnico:Tiempo para aprender una interfaz, comprensi´onde instrucciones, como- didad f´ısicay emocional

Orientaci´on:Tiempo para sentirse c´omodo en el entorno virtual

Afectivo: Duraci´ondel compromiso, tiempo para alcanzar la fatiga.

Pedag´ogico:Medir efectivamente el conocimiento los conceptos que se est´anen- se˜nando. Cap´ıtulo6

ANALISIS´ Y DISENO˜

6.1. Selecci´onde la Metodolog´ıa

Se ha determinado el uso de una metodolog´ıa´agilpara el desarrollo del software educa- tivo, ya que permite acelerar el proceso de desarrollo del aplicativo mediante iteraciones que se desarrollan a lo largo del ciclo de vida del software, existen distintas metodo- log´ıas´agilesenfocadas en el desarrollo del software educativo, se ha optado por utilizar la metodolog´ıaXP (Extreme Programming).

Una de las principales razones por las que se opt´oel uso de una metodolog´ıa´agil,es la reducci´onde riesgos en el desarrollo de software debido a las iteraciones que se realizan en cortos lapsos de tiempo, donde una iteraci´onpuede ser comprendida como una nueva versi´ondel programa desarrollada en un determinado periodo de tiempo, donde cada iteraci´ondura de una a cuatro semanas.

La metodolog´ıapropuesta es XP, la cual est´adise˜nadapara entregar el software que los usuarios necesitan en el momento en que lo necesitan. Es por esta raz´onque XP alienta a los desarrolladores a responder a los requerimientos cambiantes de los clientes, a´unen fases tard´ıasdel ciclo de vida del desarrollo [93].

Cabe resaltar que XP es una metodolog´ıaque se basa en cuatro fases importantes las cuales son: exploraci´on,planificaci´on,iteraciones, y puesta en producci´on[93].

Fase de exploraci´on:Es la fase en la que se define el alcance general del proyecto, primeramente el cliente define lo que necesita mediante entrevistas realizadas con los usuarios, generando de este modo historias de usuario,las cuales los programa- dores usan para realizar una estimaci´ondel tiempo total de desarrollo. Un punto importante que debe quedar claro, es que las estimaciones realizadas en esta fase 47 An´alisisy Dise˜no 48

son primarias (ya que estar´anbasadas en datos de muy alto nivel), por esta raz´on podr´ıanvariar cuando se analicen de una manera mas detallada, esta fase suele tener una duraci´onde un par de semanas, y el resultado es una visi´ongeneral del sistema y un tiempo total estimado [93].

Fase de planificaci´on:La planificaci´ones una fase corta, en la que el cliente, los gerentes y el grupo de desarrolladores acuerdan el orden en que deber´animplemen- tarse las historias de usuario, con lo cual estiman una fecha de entrega, t´ıpicamente esta fase consiste en una o varias reuniones grupales de planificaci´on.El resultado de esta fase es un Plan de Entregas, o “Release Plan” [93].

Fase de iteraciones: Esta es la fase principal en el ciclo de desarrollo de XP, en esta fase se desarrollan las funcionalidades, con lo cual se va creando un entre- gable funcional que implementa las historias de usuario asignadas a la iteraci´on correspondiente. Uno de los principales problemas que se encuentra al desarrollar las historias de usuario, es que no contienen suficiente detalle como para permitir su an´alisisy posterior desarrollo, debido a este problema es necesario al principio de cada iteraci´onrealizar tareas de an´alisis,recabando una informaci´onmas de- tallada del cliente que contenga todos los datos que sean necesarios. Es por este motivo que el cliente, tambi´endebe participar activamente durante esta fase del ciclo, las iteraciones son tambi´enutilizadas para medir el progreso del proyecto, una iteraci´onterminada sin errores es una medida clara de avance [93].

Fase de puesta en producci´on:Si bien al final de cada iteraci´onse entregan m´odulos funcionales y sin errores, es recomendable no poner el sistema en producci´onhasta que no se tenga todos los m´oduloscompletos. En esta fase no se realizan m´as desarrollos funcionales, pero pueden ser necesarias tareas de ajuste (“fine tuning”) [93].

Luego de revisar de forma m´asdetallada la metodolog´ıaXP, se pudo determinar que resultar´ıaser la metodolog´ıaideal para este proyecto, debido a que como el proyecto se va a desarrollar en un grupo peque˜no,seria necesario el uso de diferentes iteraciones para completar el desarrollo de los diferentes m´odulos.

Para realizar el trabajo en base a las fases de la metodolog´ıase plantea realizar una fase de exploraci´onmediante reuniones con diferentes profesores del ´areade f´ısica,luego de eso se determinara las tareas a realizar, creando un plan de trabajo para finalizar la construcci´onde los componentes, luego se proceder´aal desarrollo de los componentes, seguidamente se har´auna uni´onde los diferentes componentes, para luego realizar una revisi´onfinal del software educativo y finalmente se realizara una evaluaci´ondel software educativo por parte de los profesores y los alumnos. An´alisisy Dise˜no 49

6.2. An´alisis del Software Educativo

El presente trabajo se encuentra enfocado en crear una nueva herramienta a los profesores del ´areade f´ısica,brind´andolesun apoyo para la ense˜nanzade conceptos b´asicosde f´ısica,complementando el aprendizaje que se realiza tradicionalmente, con un software educativo que permite a los alumnos realizar ejercicios te´oricosreferentes al curso en su hogar o sal´onde clases y realizar las pr´acticasen un laboratorio virtual de f´ısica

La aplicaci´onse enfoca a centros educativos los cuales no dispongan de un laboratorio de f´ısica,esto ocurre debido a que tener un laboratorio de f´ısicaen una instituci´oneducativa necesita un espacio f´ısicoy la compra de equipo especializado del ´areade f´ısica,tambi´en hay que tomar en cuenta que las practicas realizadas en estos laboratorios permiten consolidar la relaci´onentre el conocimiento pr´acticoy te´orico,por esta raz´onexiste la necesidad de que los alumnos realicen clases pr´acticassobre el ´areade f´ısica.

Por otro lado en centros educativos que si dispongan de laboratorios de f´ısica,servir´a como una herramienta de apoyo a nivel de hogar, donde el alumno ser´acapaz de realizar pr´acticasadicionales o repasar temas sin la necesidad de limitarse al horario de uso del laboratorio de su centro educativo, con lo cual el alumno tiene una mayor libertad para realizar dichas pr´acticas.

Otro eje central de esta tesis es el uso de gamification, la cual permitir´amotivar a los alumnos a realizar sus pr´acticasy ejercicios, adicionalmente el presente proyecto permitir´aobtener resultados sobre la interacci´ondel estudiante con el laboratorio de f´ısica, dicha informaci´onpodr´aser analizada para determinar el tiempo que demora un alumno realizando los ejercicios en el laboratorio virtual y el nivel de su avance con respecto a los dem´asalumnos, dicha informaci´onsirve de apoyo al profesor permiti´endole ver el avance de cada alumno.

El aplicativo se enfoca principalmente a alumnos de nivel universitario, por esta raz´on es necesario realizar pruebas para medir el progreso de los alumnos, adicionalmente tambi´enes necesario la creaci´onde una interfaz intuitiva y de f´aciluso, esto se debe a que el uso de la realidad virtual en la clase es algo novedoso para los estudiantes de la ciudad de Arequipa y por tal motivo no existe una experiencia previa del uso de una aplicaci´onsimilar por parte de los estudiantes.

6.3. Identificaci´onde los Usuarios

Los usuarios que usaran la herramienta y que ser´anparticipantes en las pruebas, son alumnos de nivel universitario que llevan cursos relacionados al ´areade f´ısica. An´alisisy Dise˜no 50

Los profesores tambi´encumplen un rol de usuarios, debido a que ellos evaluaran la aplicaci´ondesde un nivel educativo, con lo cual determinaran su valor educativo.

Los usuarios deben tener un conocimiento b´asicode la materia de f´ısica,espec´ıficamente de los cursos relacionados a la cinem´atica.

El proceso de selecci´onde estudiantes ser´arealizado con apoyo de los profesores, con los cuales se determinara un horario de clases en el cual se llevara el equipo al sal´onde clases y se realizara una sesi´onde pruebas, la cual comenzara con una explicaci´onsobre la aplicaci´ony pautas generales de su uso, para seguidamente brindarles los equipos y comenzar con la prueba.

6.4. An´alisis t´ecnicoy Econ´omico

Se realizara un an´alisissobre la viabilidad econ´omicay t´ecnicadel proyecto donde se podr´asaber el costo necesario para el desarrollo y utilizaci´ondel laboratorio virtual de f´ısica.

El equipo de trabajo est´aconformado por una persona con conocimientos sobre progra- maci´ony desarrollo de aplicaciones, el asesor que realizara el rol de consultor y tambi´en se har´anreuniones con el personal educativo para consultar detalles relacionados a la ense˜nanzade f´ısica.

Para el desarrollo del proyecto se utilizara la metodolog´ıaExtreme Programming y el entorno de desarrollo escogido para la programaci´ondel software es Unity3d, el cual es un motor de videojuegos; la principal raz´onpor la que se ha escogido este motor es debido a que brinda la opci´onde desarrollar aplicaciones con el Google Cardboard de manera gratuita.

Unity3D brinda la opci´onde crear proyectos multiplataforma, lo cual ha facilitado el desarrollo de pruebas, debido a que se puede trabajar tanto una versi´onpara Android como IOS, sin necesidad de cambiar la totalidad del c´odigo en el proyecto, sino ´unica- mente adaptando el c´odigorelacionado los controles seg´unla plataforma, se ha optado por crear el proyecto en la plataforma de Android, debido a que el dispositivo de Google Cardboard solamente es compatible con la plataforma de Android.

Finalmente los equipos seleccionados para realizar las pruebas deben de disponer de un giroscopio y un aceler´ometro,esto es debido a que es necesario de estos componentes para el correcto uso de la realidad virtual. Adicionalmente se ha optado por el uso de controles inal´ambricos conectados a los celulares para poder realizar las interacciones cuando se haga uso de los lentes de realidad virtual. An´alisisy Dise˜no 51

Se han encontrado otros costos adicionales enfocados en recursos para la aplicaci´on, entre los cuales se encuentran los escenarios, modelos y efectos, para el uso del presente aplicativo, se ha determinado que es necesario la compra de un dispositivo m´ovilde gama alta que tienen un precio estimado de S/. 2200, un casco de realidad virtual de un precio estimado de S/. 40 y un mando inal´ambrico que tiene un precio estimado S/. 40, lo cual ser´ıael equipo necesario para cada estudiante.

Otro punto que se debe tomar en cuenta es el uso del Google Cardboard, el cual fue escogido en este proyecto debido a que es una opci´onm´asviable a nivel econ´omicoen comparaci´onde su contraparte Oculus Rift, el cual tiene un costo aproximado de S/. 2800 y necesitar´ıauna computadora de gama alta, la cual costar´ıaaproximadamente S/. 6000.

Finalmente una de las mayores ventajas del uso de Google Cardboard es su portabilidad, ya que permite una mayor libertad para realizar las pruebas en cualquier ambiente, al no verse limitado por una fuente de poder y cables.

6.5. Mockup Inicial

Se gener´oun primer mockup en el cual se determin´oel uso de una campo de futbol como el escarnio principal para la realizaci´onde las actividades, se determin´oel uso de un control bluetooth en conjunto con un casco de realidad virtual para la utilizaci´ondel aplicativo y usaron pantallas curvadas para mostrar las informaci´onal estudiante como se observa en la figura ??.

Figura 6.1: Mockup inicial de la aplicaci´ondonde se muestra el escenario escogido, los controles y el sistema escogido y el dise˜nopara las pantallas curvadas y men´usen el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia) An´alisisy Dise˜no 52

6.6. Descripci´onde los Componentes

Los componentes que conformaran la aplicaci´onser´an:un control del men´u,un control de niveles, un sistema para guardar la informaci´on,un navegador para el ambiente de realidad virtual, un control de musica y un sistema de control seg´uncada actividad que realiza.

6.6.1. Componente de Men´u

Figura 6.2: Iconos de las actividades: preguntas, verdadero y falso y laboratorio virtual de f´ısica(Fuente: Elaboraci´onPropia)

El componente de men´ucontiene un conjunto de botones y una interfaz principal que sera usada en el aplicativo, se ha optado por un dise˜nominimalista, donde se muestren iconos que representen las diferentes tareas y sean f´acilde identificar por los estudiantes como se observa en la figura 6.2, adicionalmente se mostrara un texto descriptivo indicando la tarea a realizar como se observa en la figura 6.3, se busca realizar un dise˜nointuitivo que permita que el estudiante pueda realizar el uso total del aplicativo sin la necesidad de leer manuales o pedir ayuda. An´alisisy Dise˜no 53

Figura 6.3: Nombre y descripci´onde la actividad a realizar (Fuente: Elaboraci´on Propia)

Finalmente la pantalla del men´ucontara con informaci´onobtenida del estudiante, con lo cual se podr´amostrar el avance del estudiante como el porcentaje avanzado en cada actividad y el n´umerode logros desbloqueados como se observa en la figura 6.4.

6.6.2. Componente de Control de Niveles

El componente de control de niveles ser´ael encargado de almacenar toda la informaci´on referente al nivel como: los nombres de los diferentes niveles, los botones, puntuaciones de cada nivel y el tipo de nivel.

Dicho sistema permitir´asaber cu´ales la escena actual en la que se encuentra el estu- diante, conocer cu´ales la siguiente actividad a realizar, con el fin de guiar al estudiante entre las diferentes actividades; se usara un bot´onde retroceso el cual permitir´avolver a la escena anterior, se enviara un mensaje al estudiante confirmando si realmente desea salir de la escena actual como se observa en la figura 6.5, tambi´enes necesario guardar la informaci´onal cambiar de nivel, lo cual se realizara enviando una petici´onal componente de guardado de informaci´on,adicionalmente se debe solicitar al componente de control An´alisisy Dise˜no 54

Figura 6.4: Informaci´onreferente al usuario: Logros desbloqueados, Nivel Actual, Porcentaje para completar el tema (Fuente: Elaboraci´onPropia) de m´usicalos sonidos correspondientes a los botones cuando se presionan y un sonido de fondo seg´unel nivel en el que se encuentre el estudiante.

Finalmente se manejara el cambio entre escenas con una pantalla de carga, la cual sirve como una retroalimentaci´onal estudiante sobre el tiempo que demora dicho cambio como se observa en la figura 6.6.

6.6.3. Componente de Guardado de Informaci´on

Se cre´oeste componente con el fin de guardar toda la informaci´onreferente a cada actividad como: el registro de todas las preguntas, la pregunta actual en la que se encuentra el estudiante, los diferentes tipos pregunta, experiencia ganada, puntos de las actividades completadas, puntos de logros, nombre, edad y sexo.

Adicionalmente se guarda la informaci´ona ser analizada como: respuestas correctas, tiempo para resolver las preguntas, el tiempo por actividad, el n´umerode preguntas incorrectas y la cantidad de logros desbloqueados. An´alisisy Dise˜no 55

Figura 6.5: Pantalla de regreso al nivel anterior (Fuente: Elaboraci´onPropia)

El guardado de informaci´onse realiza de dos formas: temporal y permanente; en el guardado temporal se crea un objeto que contiene toda la informaci´ona ser utilizada, que se traslada en las diferentes escenas permitiendo un acceso r´apidode la informaci´on, por otro lado en el guardado permanente se graba un archivo con toda la informaci´on; el cual luego es accedido al iniciar la aplicaci´onpara cargar la informaci´onguardada, debido a la necesidad de brindar informaci´onde manera r´apiday reducir las solicitudes de lectura de archivo se cre´oestas dos formas de guardado.

6.6.4. Componente de Navegaci´onen Realidad Virtual

Este componente ayuda a la se˜nalizaci´onde objetos en el ambiente virtual, las funciones que realizara este componente son: poder seleccionar objetos con el control inal´ambrico, crear una vista cil´ındrica en los men´u,guardar la informaci´onreferente al ambiente virtual, la interacci´oncon los botones y men´usen el ambiente virtual y el movimiento del jugador.

Cuando realice una primera actividad de realidad virtual, se guiara al alumno mediante mensajes de voz y se˜nalizaciones en la pantalla sobre la actividad que deben realizar An´alisisy Dise˜no 56

Figura 6.6: Pantalla de espera para el cambio de nivel (Fuente: Elaboraci´onPropia) y donde se encuentran posicionados los objetos virtuales como: men´usy botones, este componente tambi´entiene como funci´oncrear un registro del ingreso de informaci´onde los controles, procesar dicha informaci´onen el ambiente virtual y mostrarlo mediante los lentes de realidad virtual permitiendo al estudiante poder seleccionar los objetos y mediante una ret´ıculaindicar al estudiante que objetos se pueden seleccionar y cu´ales no, se usan flechas para guiar al estudiante, ya que indican la posici´onde un determinado objeto cuando est´afuera de la visi´ondel estudiante, el cuadrado reemplaza a la flecha cuando el objeto se encuentra visible para el estudiante, se muestra un mensaje de texto que describe los objetos del ambiente virtual cuando est´anen el centro de la ret´ıcula como se observa en la figura 6.7.

6.6.5. Componente de Control de M´usica

El componente de control de m´usicacontiene los diferentes efectos de sonido como: sonido de hacer clic, arrastrar, soltar, respuesta correcta, respuesta incorrecta, logros y sonidos de ambiente. An´alisisy Dise˜no 57

Figura 6.7: Elementos de la navegaci´onen el ambiente virtual (Fuente: Elaboraci´on Propia)

Es un componente que es llamado por los otros componentes para poder realizar la reproducci´onde un sonido especifico, maneja diferentes capas permitiendo tener una capa de sonido de fondo y una capa para los efectos de sonido, permitiendo poder reproducir varias pistas musicales simult´aneamente.

Adicionalmente brinda informaci´onsobre la duraci´onde cada sonido reproducido, la cual es utilizada cuando se usan di´alogosgrabados, ya que al brindar el tiempo del dialogo se puede determinar la duraci´onque se debe mostrar iconos en la pantalla como se observa en la figura 6.8.

6.6.6. Componente de Control en Cada Actividad

Se ha creado diferentes componentes seg´unla actividad a realizar los cuales son:

Se crea un componente que maneje las actividades de preguntas, usando un t´ıtulo, un conjunto de soluciones y mensajes seg´unla respuesta escogida, permitiendo una retroalimentaci´onpor parte del estudiante si se equivoca, mediante una explicaci´on de porque esa es una respuesta incorrecta.

Se crea un componente que maneje las actividades de relacionar datos, creando un sistema de arrastrar y soltar, permitiendo que los objetos se puedan mover y colocar en espacios predefinidos.

Para las actividades de realidad virtual se crean simuladores los cuales representen el movimiento de un proyectil, mediante datos ingresados generan una simulaci´on An´alisisy Dise˜no 58

Figura 6.8: Iconos mostrados en la pantalla (flechas y cuadrados) cuando el aplicativo explica sobre los elementos de la escena y su funcionalidad (Fuente: Elaboraci´onPropia)

del desplazamiento de dichos proyectiles, luego se procede por realizar un problema que se debe solucionar brind´andoleformulas y datos para hallar la soluci´on.

6.7. Descripci´onde los Escenarios

Los escenarios fueron realizados en conjunto con profesores del ´areade f´ısicade la Uni- versidad Nacional de San Agust´ın,se da una breve descripci´onde las diferentes escenas en la aplicaci´on,definiendo su uso y dise˜no.

6.7.1. Escenario 1: Perfil del Usuario

En este escenario se agrega dos campos de ingreso de informaci´ony dos botones seg´un se puede ver en la imagen 6.9, en el primer campo se ingresa el nombre del estudiante, luego se hace clic para seleccionar su g´eneroy por ´ultimose ingresa la edad y se da clic al bot´onOk para pasar a la siguiente ventana, este escenario solo es accedido la primera vez que se utiliza el software educativo. An´alisisy Dise˜no 59

Figura 6.9: Pantalla de perfil de usuario (Fuente: Elaboraci´onPropia)

6.7.2. Escenario 2: Men´uInicial

En este escenario se agrega siete botones seg´unse puede ver en la imagen 6.10, el bot´on comenzar permite ir la siguiente escena, el bot´onsalir permite salir de la aplicaci´on,al hacer clic en el bot´onde opciones se despliega una serie de botones los cuales permiten obtener informaci´ondel aplicativo, ver los logros desbloqueado y controlar el nivel de volumen.

6.7.3. Escenario 3: Men´ude Selecci´onde Tema

En este escenario se agrega un bot´onde salir, iconos para ingresar a un tema especifico y informaci´onsobre el nivel del estudiante, seg´unse puede ver en la imagen 6.11.

En la parte superior se observa el nivel actual del estudiante, adicionalmente se hace el uso de una barra con la cual se logra una retroalimentaci´ondel porcentaje faltante para alcanzar el siguiente nivel, en la parte izquierda superior se encuentra un bot´onpara regresar a la escena anterior, en la parte central de la pantalla se encuentran los dife- rentes temas, estando solamente desbloqueadas las actividades que se tienen disponible, An´alisisy Dise˜no 60

Figura 6.10: Pantalla de men´uinicial (Fuente: Elaboraci´onPropia) adicionalmente se muestra el porcentaje faltante para completar el tema, finalmente en la parte inferior existen botones que permiten ver informaci´onadicional como el perfil del estudiante seg´unse puede ver en la imagen 6.12 y los logros desbloqueados seg´unse puede ver en la imagen 6.13.

6.7.4. Escenario 4: Men´uSelecci´onde Tema

En este escenario se agrega un bot´onde salir, iconos para el ingreso a actividades, informaci´onsobre el nivel del estudiante e informaci´onsobre el porcentaje del tema actual, seg´unse puede ver en la imagen 6.14.

Se muestra el porcentaje faltante para completar el tema, en la parte central de la pantalla se encuentran las diferentes actividades, adicionalmente se muestra el porcentaje faltante para completar cada actividad, finalmente al seleccionar una actividad se abre una pantalla seg´unse ve en la imagen 6.15, en la cual se muestra una peque˜nadescripci´on de la actividad a realizar. An´alisisy Dise˜no 61

Figura 6.11: Pantalla de selecci´onde tema (Fuente: Elaboraci´onPropia)

6.7.5. Escenario 5: Actividad Pregunta

En este escenario se agrega un bot´onde salir, botones para la selecci´onde la respuesta correcta, informaci´onsobre los puntos ganados e informaci´onsobre el porcentaje de la actividad, seg´unse puede ver en la imagen 6.16.

Se cambia el t´ıtulo seg´unla pregunta a contestar y tambi´ense cambia el texto en los botones de respuesta, en caso de responder una pregunta de manera incorrecta se brinda una retroalimentaci´onal estudiante mostrando la respuesta correcta seg´unse ve en la imagen 6.17.

Adicionalmente cuando se conteste las preguntas y se logre completar los requisitos ne- cesarios para desbloquear un logro, dicho logro aparecer´aen la pantalla por un breve periodo de tiempo seg´unse observa en la imagen 6.18. Finalmente al terminar la ac- tividad se abre una pantalla seg´uncomo se observa en la figura 6.19, la cual permite cambiar a la siguiente actividad adem´asde poder volver a realizar la actividad o salir al men´uprincipal o al men´ude temas. An´alisisy Dise˜no 62

Figura 6.12: Pantalla de perfil (Fuente: Elaboraci´onPropia)

6.7.6. Escenario 6: Actividad Verdadero o Falso

En este escenario se agrega un bot´onde salir, botones para la selecci´onde la respuesta correcta, informaci´onsobre los puntos ganados e informaci´onsobre el porcentaje de la actividad, seg´unse puede ver en la imagen 6.20.

Esta escena comparte actividades similares a la escena anterior con la diferencia que el n´umerode respuestas ha sido reducido a dos ya sea verdadero o falso.

6.7.7. Escenario 7: Actividad Relacionar Datos

En este escenario se agrega un bot´onde salir, botones para poder ser arrastrados y posiciones de respuesta, informaci´onsobre los puntos ganados e informaci´onsobre el porcentaje de la actividad seg´unse puede ver en la imagen 6.21.

Este escenario permite arrastrar las diferentes respuestas para ser colocadas en posici´on predeterminada, En cosa de colocar la respuesta en una posici´onerr´onease genera una retroalimentaci´onsobre el error y permite la opci´onde volver a arrastrar la respuesta. An´alisisy Dise˜no 63

Figura 6.13: Pantalla de logros (Fuente: Elaboraci´onPropia)

6.7.8. Escenario 8: Actividad Selecci´onde Laboratorio Virtual

En este escenario se agrega un bot´onde la actividad a seleccionar, informaci´onsobre la actividad a realizar seg´unse puede ver en la imagen 6.22.

Este escenario permite entender el funcionamiento de la realidad virtual, con lo cual se le describe al estudiante como navegar en el escenario y como hacer clic en los botones.

6.7.9. Escenario 9: Actividad Narraci´onde la Actividad Virtual

En este escenario se agrega un conjunto de puntos movi´endoseen forma de proyectiles como se ve en la imagen 6.23, donde se hace una descripci´onsobre el tema a tratar.

6.7.10. Escenario 10: Actividad del Laboratorio Virtual

En este escenario se agrega un bot´onde datos, formula, soluci´ony salir como se ve en la imagen 6.24, se muestra una barra de progreso y puntos obtenidos, se agrega un An´alisisy Dise˜no 64

Figura 6.14: Pantalla de selecci´onde actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia) escenario de campo de f´utbol, una pelota y un arquero como se ve en la imagen 6.25 6.26.

En este escenario primero una voz explica los datos para la resoluci´ondel ejercicio donde se muestra un puntero y un cuadrado indicando el objeto a ver como se ve en la imagen 6.24, seguidamente se hace clic en el bot´onde f´ormula para poder ver la f´ormula que se debe resolver, finalmente se hace clic al bot´onde soluci´oncon lo cual se hace clic en un campo vac´ıoy se ingresa la informaci´oncorrespondiente a los datos, luego de realizar el ingreso de informaci´onse cierra las ventanas y se comienza a patear el bal´onpara conseguir anotar un gol, despu´esse muestra el puntaje obtenido como se ve en la imagen 6.27 y finalmente se tiene que resolver una pregunta como se ve en la imagen 6.28, una vez se haya completado todas las actividades se abrir´auna ventana como se ve en la imagen 6.29 la cual permite el ingreso a la siguiente actividad.

6.7.11. Escenario 11: Actividad del Experimento

En este escenario se agrega un conjunto de botones correspondiente al ´angulo,velocidad y gravedad, donde cada uno de estos objetos contienen un valor, un bot´onde incrementar An´alisisy Dise˜no 65

Figura 6.15: Pantalla de descripci´onde actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia) y un bot´onde disminuir como se ve en la imagen 6.30, luego se muestra un conjunto de datos en lo cual se muestra la velocidad en x, velocidad en y, distancia y tiempo como se ve en la imagen 6.31.

En este escenario se da libertad al estudiante a que cambie el valor de los datos de ´angulo,velocidad y gravedad; una vez escogido un valor se presiona el bot´onde pelota y con lo cual se puede ver el lanzamiento del bal´oncomo se ve en la imagen 6.32, se genera un camino el cual cambia de color cuando llega a la altura m´aximay el proyectil cae, si el proyectil logra llegar a la porter´ıay meter un gol como se ve en la imagen 6.33 se escucha un ruido felicitando al estudiante de haber encontrado el valor deseado, luego de haber completado un conjunto de c´alculosse abrir´auna ventana como se ve en la imagen 6.29 la cual permite el ingreso a la siguiente actividad.

6.8. Diagrama de flujo

El presente imagen 6.34 es un diagrama de flujo y representa el uso de la aplicaci´on, donde se explica de manera general las distintas escenas, con la primera escena que es An´alisisy Dise˜no 66

Figura 6.16: Pantalla de actividad pregunta (Fuente: Elaboraci´onPropia) la solicitud del perfil del estudiante en la cual se solicita informaci´oncomo su nombre y edad, luego se accede al men´uprincipal, donde se da la opci´onde ingresar a ver el perfil y ver los logros, tambi´ense puede acceder a los temas, donde se presentan un conjunto de actividades las cuales al ser completadas permiten ir a la siguiente actividad, regresar a temas o volver al men´uprincipal.

6.9. Hardware

Es necesario explicar el equipo que se ha usado para la elaboraci´ondel laboratorio virtual el cual esta conformado por:

Laptop: La configuraci´onde la computadora usada para realizar la programaci´ones la siguiente:

Marca: ASUS.

Modelo: G750JX. An´alisisy Dise˜no 67

Figura 6.17: Pantalla de respuesta incorrecta (Fuente: Elaboraci´onPropia)

CPU: Intel(R) Core(TM) i7-4700HQ CPU @ 2.40GHz (8 CPUs).

Sistema Operativo: Windows 8.1 64-bit.

Memoria: 16384 MB RAM.

Tarjeta de Video: NVIDIA GeForce GTX 770M.

Se escogi´oeste modelo de laptop debido a su gran poder de procesamiento y renderizaci´on de im´agenes,con lo cual se ha podido conseguir una correcta simulaci´ondel ambiente virtual, que presenta las siguientes caracter´ısticas:visualizaci´onfluida, poco tiempo de carga y respuesta r´apidaa la interacci´onde usuarios.

Dispositivos M´oviles:El laboratorio virtual fue desarrollado para dispositivos m´oviles que sean del sistema operativo Android, las descripciones de los dispositivo m´oviles usados para las pruebas son:

Sistema Operativo: Android.

Marca: Samsung. An´alisisy Dise˜no 68

Figura 6.18: Pantalla de logro desbloqueado (Fuente: Elaboraci´onPropia)

CPU: Modelo: Samsung Galaxy S7.

Software: Android 7.0 Nougat.

Memoria: Procesador: Exynos 8 Octa 8890/Snapdragon 820.

Ram: 4 GB.

Se escogi´oeste modelo de dispositivo m´ovildebido a su poder de procesamiento y bater´ıa con lo cual se ha podido realizar una mayor cantidad de pruebas antes que se acabe la bater´ıa,su gran pantalla tambi´en ha ayuda a aumentar la visi´ondel estudiante con los lentes de realidad virtual.

Lentes de realidad virtual: Se busco unos lentes de realidad virtual que funcionen en conjunto con los dispositivos m´ovilesy que cumpla las siguientes descripciones:

Material: Pl´asticoABS.

Compatibilidad: Dispositivos m´ovilesAndroid entre 4.7 - 6.0 pulgadas. An´alisisy Dise˜no 69

Figura 6.19: Pantalla de fin de actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Angulo´ de visi´on: 100 grados.

Se escogi´oeste tipo de material debido a que permite un uso mas f´acilen comparaci´ona su contraparte de cart´ony tambi´ense busco que los lentes a utilizar fueran compatibles con el tama˜node la pantalla del dispositivo m´ovilescogido.

Control inal´ambrico: El control seleccionado debe cumplir con las siguientes caracter´ısti- cas:

Conexi´onv´ıabluetooth

Dise˜noergon´omico.

Compatible con Android.

Modo para lentes de realidad virtual. An´alisisy Dise˜no 70

Figura 6.20: Pantalla de actividad verdadero o falso (Fuente: Elaboraci´onPropia)

6.10. Motor de videojuegos

El motor de videojuegos es el responsable de la generaci´ondel software educativo, se ha buscado un motor que proporcione una correcta compilaci´ona dispositivos m´oviles,el motor seleccionado para el desarrollo del aplicativo es Unity.

El motor de juegos Unity est´adesarrollado por Unity Technologies en Din´amica,Unity integra un motor de renderizado personalizado con el motor de f´ısicanVidia PhysX y Mono con el cual se hace la implementaci´onde c´odigoabierto de las bibliotecas .NET de Microsoft [94].

Los beneficios de usar Unity son muchos cuando se los compara con otros motores de videojuegos, debido a que Unity brinda una mayor cantidad de soporte para el desarrollo de aplicaciones, viene incorporado con una tienda de recursos y cuenta con diferentes tutoriales para el aprendizaje del desarrollo de aplicaciones, las principales caracter´ısticas que brinda Unity para el desarrollo del laboratorio virtual son las siguientes: An´alisisy Dise˜no 71

Figura 6.21: Pantalla de actividad relacionar datos (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Documentaci´on:El motor de Unity viene con documentaci´oncompleta con ejem- plos, los cuales contienen v´ıdeotutoriales y recursos completos para su desarrollo. Este´ es uno de los mayores beneficios de Unity y conduce a una mayor produc- tividad en comparaci´oncon otros motores como Unreal o Source, que solamente proporcionan documentaci´onparcial para usuarios que no pagan [94].

Comunidad: Existe una comunidad activa de desarrolladores en l´ıneaque brindan soporte y ayuda a los nuevos usuarios de Unity, los desarrolladores de Unity Tech- nologies tambi´enagregan nuevas funciones al motor de videojuegos a petici´onde los usuarios, lo cual ha permitido que Unity sea una herramienta que se adapta a diferentes desarrolladores, un ejemplo de esto es que en un inicio Unity solamente daba soporte para el desarrollo de aplicaciones 3D, pero luego de diversas actuali- zaciones se ha vuelto en un motor de videojuegos que permite el desarrollo en 2D [94].

F´ısicay Renderizaci´on:Unity contiene un motor de f´ısicael cual le permite crear simulaciones realista d´andolespropiedades a los objetos como resistencia a la ma- sa, arrastre, elasticidad, rebote, velocidad y colisiones, al unir estas propiedades se crea una simulaci´onrealista, para realizar estas simulaciones usan el motor PhysX An´alisisy Dise˜no 72

Figura 6.22: Pantalla de actividad selecci´onde laboratorio virtual (Fuente: Elabora- ci´onPropia)

Figura 6.23: Pantalla de actividad narraci´onde la actividad virtual (Fuente: Elabo- raci´onPropia)

de nVidia, el cual es usado por diferentes videojuegos. El renderizado es un pro- ceso que permite generar una imagen o video mediante el c´alculode iluminaci´on partiendo de un modelo 3D, entre las propiedades que se consiguen con el rende- rizado son el sombreado y asignaci´onde textura, la cual afecta a la apariencia de An´alisisy Dise˜no 73

Figura 6.24: Men´uprincipal del laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 6.25: Escenario del laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

los objetos. Para el renderizado Unity utiliza un lenguaje de sombreado simplifi- cado que se compila en sombreadores DirectX 9 u OpenGL 2.0 dependiendo de la plataforma de destino [94].

Multiplataforma: El editor del motor de Unity se ejecuta en OSX; sin embargo, las aplicaciones creadas con Unity se pueden compilar para OSX, Windows o co- mo reproductor web (que se ejecuta en un navegador web mediante un plugin, An´alisisy Dise˜no 74

Figura 6.26: Arco y arquero en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 6.27: Men´udel puntaje obtenido en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´on Propia)

similar a Adobe Flash); no hay restricciones en la distribuci´onde las aplicaciones creadas con Unity y debido a que las aplicaciones creadas con Unity son de pro- piedad del desarrollador, el programador tiene una mayor facilidad de compartir sus aplicaciones desarrolladas [94].

Bajo Costo: Otra ventaja de Unity es su bajo costo, existe dos versiones de pago en Unity, plus en la cual se paga 35 d´olaresal mes y pro en la cual se realiza un pago An´alisisy Dise˜no 75

Figura 6.28: Men´ude pregunta en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 6.29: Men´udel fin de actividad en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´on Propia)

de 125 d´olaresal mes. Para el uso de la aplicaci´onse usa la licencia gratuita la cual contiene todas las funciones b´asicasde Unity y permite un completo desarrollo de la aplicaci´oneducativa. An´alisisy Dise˜no 76

Figura 6.30: Objeto ´angulo y botones en el experimento (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 6.31: Men´uy datos en el experimento (Fuente: Elaboraci´onPropia)

6.11. Codificaci´on

Para el desarrollo de aplicaciones en Unity se usa un sistema de scripting el cual permite modificar los comportamientos de los objetos, crear interfaces, hacer reconocimiento de eventos, entre otras acciones. An´alisisy Dise˜no 77

Figura 6.32: Lanzamiento del bal´onen el experimento (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 6.33: Proyectil llegando a la porter´ıa(Fuente: Elaboraci´onPropia)

Se us´ocomo lenguaje de codificaci´onC#, aunque Unity3d permite el uso de JavaScript y C# se opt´opor ´unicamente usar un lenguaje de programaci´onpara mejorar la herencia y la reutilizaci´onde c´odigo.

Unity3d permite la modificaci´onde valores en ejecuci´onde un proyecto, esto ocurre cuando las variables son asignadas de forma p´ublicapermitiendo cambiar el valor de An´alisisy Dise˜no 78 dichas variables sin la necesidad de realizar un cambio en el c´odigo,lo que nos permite poder observar cambios en el comportamiento de los objetos en tiempo de ejecuci´on.

El est´andarque es usado para la programaci´onha sido singleton con lo cual se ha podido llamar a otro script sin necesidad de ser asignado como otra variable, tambi´ense ha optado por el uso de controladores para poder llevar a cabo el proceso de las diferentes actividades, se ha realizado un guardado de informaci´onmediante a serializaci´on,para el manejo de servicios referentes a la Playstore y Google Cardboard se us´olos plugins correspondientes.

En cuanto a los datos guardados se ha usado archivos serializados donde se crea un archivo el cual contiene toda la informaci´onnecesaria.

6.12. Dise˜node la Base de Datos

Se desarroll´ouna base de datos para almacenar informaci´onreferente al perfil del estu- diante, el estado del volumen, los porcentajes de avances de las diferentes actividades, el porcentaje de experiencia de usuario, el nivel de avance de los diferentes logros, los ob- jetos que se han observado en el ambiente virtual, el tiempo para realizar cada actividad y los ejercicios resueltos y los puntos de cada ejercicio.

Se escogi´oserializar la informaci´ony guardarla, por lo cual fue necesario crear un archivos dentro del dispositivo m´ovil,dicha informaci´onluego es cargada al iniciar la aplicaci´on.

6.13. Entorno de desarrollo

Para el desarrollo de la aplicaciones en Unity es posible usar dos entorno de desarrollos como: MonoDevelop y Visual Studio.

Se escogi´ocomo entorno para el desarrollo MonoDevelop, ya que permite un alto nivel de integraci´oncon Unity, permite la depuraci´on,tiene una capacidad media de identificar errores de sintaxis y es de licencia libre.

6.14. Arquitectura de la soluci´on

En el desarrollo del proyecto se ha seleccionado la herramienta Unity3d, que es un motor de juego donde se realiza la programaci´ony el dise˜node software educativo, Unity3D permite la generaci´onde aplicaciones multiplataforma, se opt´opor Unity3d debido a que An´alisisy Dise˜no 79 contiene soporte para el desarrollo de una aplicaci´oncon realidad virtual y en dispositivos m´oviles.

Para el desarrollo del aplicativo se usaron diferentes tutoriales y documentaci´onque ayuda a facilitar el aprendizaje de la herramienta, el lenguaje seleccionado para la pro- gramaci´ones C#, usando programaci´onorientada a objetos, debido al uso de dispositivos m´ovilesse opt´oel desarrollar la aplicaci´onpara usar los gestos de los dedos en la pantalla.

Se desarroll´odos dise˜nosdiferentes para el laboratorio virtual: el primero enfocado en Android donde todos los botones e interacciones se realizaron de forma t´actil,el otro se enfoco en la parte de realidad virtual y se crea crearon funciones para el uso del control remoto.

Finalmente para la edici´onde sonidos se us´oel programa Audacity, para la edici´onde modelos se us´oBlender y para la edici´onde im´agenesse us´oGimp2.

6.15. Arquitectura del Software Educativo

6.15.1. Orientado a Eventos

El programa Unity3d maneja eventos para poder rastrear las acciones realizadas por el estudiante, en las pantallas se generan eventos en base a los botones, las cuales son generados en base a los clic hechos en los botones; otro evento son las colisiones las cuales se usan para determinar si alg´unobjeto entra en contacto con otro objeto, otros eventos relacionados a la realidad virtual son: el uso de giroscopio y aceler´ometropara poder medir la posici´ondel dispositivo m´ovily su inclinaci´on,los cuales permiten definir donde se encuentra el punto central de visi´ondel estudiante, el cual se muestra como un c´ırculorojo en el centro de la pantalla.

6.15.2. Orientado a Objetos

En la aplicaci´onse ha realizado una programaci´onorientada a objetos, donde se ha usado clases, objetos instanciados y prefabricados; se realiz´ouna encapsulaci´onde informaci´on mediante m´etodos get y set, para realizar una correcta herencia de clases, se establecieron valores tanto privados como p´ublicospara los diferentes tipos datos.

El uso de polimorfismo es una base de la aplicaci´on,debido a que se utilizo en las funciones como start y update, las cuales fueron usadas para asignar valores a las variables cuando se inicializan y tambi´enpara asignar eventos relacionados a los botones y las colisiones. An´alisisy Dise˜no 80

La herencia ha permitido heredar funciones entre los objetos de una misma familia con lo cual se ha podido hacer el correcto uso de la realidad virtual al poder heredar las funciones para determinar cu´andose mira un objeto y como poder interactuar con dicho objeto.

6.15.3. Tem´aticadel Software Educativo

El software educativo se enfoca en la ense˜nanzade f´ısica,espec´ıficamente a conceptos relacionados a la cinem´atica,en el lado virtual se usa la simulaci´ondel experimento para poder permitir a los estudiantes el entender la relaci´onentre los datos de un ejercicio de desplazamiento y su relaci´oncon el resultado. Se trabaja t´erminoscomo la masa, aceleraci´on,gravedad y fuerza donde el alumno puede cambiar el valor de dichos datos y ver como dicho cambio afecta al calculo de la formula.

El software educativo ha sido dividido en dos etapas una primera etapa enfocada a un nivel m´aste´oricoen la cual se trabaja actividades para reforzar los temas ya aprendidos sobre el desplazamiento de objetos, luego se cambia el enfoque de las actividades al uso de la realidad virtual, para reforzar las actividades pr´acticas.

La gamification es usada para poder motivar a los estudiantes sobre el manejo de la herramienta, se usa un sistema de puntuaci´oncon la cual se logra dar una retroali- mentaci´onsobre las respuestas dadas, adicionalmente se usaron los logros para poder motivar a los estudiantes a completar las actividades y volver a realizar las actividades hasta completarlas en su totalidad.

El laboratorio virtual no es un reemplazo al proceso educativo tradicional, sino es un complemento al proceso educativo, ya que tiene como objetivo motivar a los estudiantes sobre el aprendizaje de f´ısica,brindando una mayor libertad para realizar pr´acticasen un laboratorio de f´ısica, adicionalmente las simulaciones realizadas y el ambiente de realidad virtual permite mostrar el contenido educativo de una manera m´asinteractiva, el uso de la simulaci´onpermite entender la relaci´onque existe al cambiar los valores de una formula.

6.15.4. Temas de F´ısica

El tema de desplazamiento de objetos ha sido el eje central del aplicativo del laboratorio virtual, en un inicio la aplicaci´ontrata que el estudiante asigne el correspondiente s´ımbolo a cada dato de f´ısica,con lo cual se busca que entienda las siglas que luego ser´anusadas en los ejercicios, seguidamente se realizan preguntas referentes al movimiento, la altura m´axima,la velocidad, movimiento parab´olico,´angulode elevaci´on,el modulo, direcci´on An´alisisy Dise˜no 81 y la aceleraci´on;en una siguiente etapa se trata las f´ormulas para hallar los datos como velocidad, velocidad en X, velocidad en Y, tiempo, distancia y gravedad; finalmente el estudiante tiene opci´onde cambiar los datos y observar los cambios en tiempo real.

6.16. Dise˜node la interfaz Gr´afica

La interfaz usada en la aplicaci´onse ha creado de una forma minimalista buscando solo mostrar iconos para representar los objetos y reducir el texto mostrado.

6.16.1. Est´andaresde interfaz

Se ha realizado una interfaz que muestre en la parte superior central informaci´onre- ferente al estudiante y el porcentaje para completar la actividad, en la parte superior izquierda de todas las pantallas se agreg´oun bot´onde regresar.

En el men´uprincipal se agreg´otres botones las cuales permiten un acceso r´apidoa las actividades a realizar, el perfil y los logros desbloqueados.

En cuanto a las actividades de realidad virtual se usaron interfaces curvadas para mostrar la informaci´on,la cual permite una mayor visualizaci´onde datos, debido a que su forma permite que al girar la cabeza la informaci´onpueda ser le´ıdasin distorsi´on, se crearon interfaces las cuales se despliegan cuando el estudiante se acerca, finalmente se usaron marcadores en la pantalla para guiar al estudiante en el ambiente virtual, los iconos usados son flechas que van guiando a donde debe girar la cabeza.

6.16.2. Pantalla HUD in game

Debido a est´andares ya mencionados se opt´opor una interfaz minimalista como se ob- serva en la figura 6.11, y la figura 6.24.

La cual usa iconos para representar las diferentes actividades, pero mostrando una des- cripci´onsobre las tareas a realizar cuando son seleccionados.

Cabe resalta que en el ´area de realidad virtual se utiliz´otextos de mayor tama˜nopara facilitar la lectura. An´alisisy Dise˜no 82

6.16.3. Men´uPrincipal

En el men´uprincipal se busca brindar toda la informaci´onal estudiante, se opt´opor agregar un desplazamiento horizontal para facilitar el desplazamiento en la pantalla, se utiliz´ouna barra de progreso en la parte derecha como retroalimentaci´onal estudiante para saber el n´umerode actividades para completar, se muestra el porcentaje de avance en cada bot´onseg´unse observa en la figura 6.14. An´alisisy Dise˜no 83

Figura 6.34: Diagrama de flujo del laboratorio virtual de f´ısica(Fuente: Elaboraci´on Propia) Cap´ıtulo7

EVALUACION´

7.1. Marco conceptual

Se ha planteado en la evaluaci´onrecopilar y procesar encuestas e informaci´ondel sistema referente al uso del laboratorio virtual, con el objetivo de evaluar el uso de la realidad virtual combinada con la gamification para la ense˜nanzade f´ısica.

El objetivo de este marco es evaluar el software educativo en base a la metodolog´ıa propuesta, la necesidad de realizar una evaluaci´oncorrecta es debido a que al trabajar con entornos virtuales es necesario realizar una evaluaci´ontanto a nivel educativo como del dise˜noenfocado a la realidad virtual.

Se ha planteado evaluar el sistema en dos etapas:

La primera etapa esta enfocada en los profesores, donde han hecho pruebas del software educativo. Luego se les ha hecho preguntas para evaluar la usabilidad pedag´ogica,donde se evaluaron m´ultiplesdimensiones, consiguiendo informaci´on sobre la realidad virtual como herramienta educativa y sus beneficios para el apren- dizaje.

La segunda etapa esta enfocada en los alumnos, donde de igual manera que los profesores primero han hecho pruebas con el software educativo. Luego se les ha hecho preguntas para evaluar los siguientes temas: usabilidad del software edu- cativo, entorno de aprendizaje virtual, incidencias en el software educativo y la informaci´ongenerada al utilizar el software educativo.

84 Evaluaci´on 85

La metodolog´ıapropuesta, aunque se ha utilizado espec´ıficamente para la evaluaci´on del laboratorio inmersivo virtual de f´ısica,pretende servir como prototipo de una me- todolog´ıapara la evaluaci´onde sistemas educativos enfocados en el uso de la realidad virtual.

7.2. Metodolog´ıade evaluaci´on

Se han investigado diferentes metodolog´ıaspara la evaluaci´ondel software educativo, las cuales han sido basadas en un enfoque cualitativo de la educaci´on.La mayor parte de estos proyectos fueron de naturaleza explicativa donde se intentaba probar diferentes ideas para evaluar el rendimiento de los estudiantes, seg´unEly la investigaci´oncuali- tativa exitosa se realiza mediante una observaci´onprolongada y persistente, tambi´en es recomendable hacer una triangulaci´onde m´etodos ya que cada uno presenta alg´un defecto [95].

Es por esta raz´onque se emple´odiferentes m´etodos para la recopilaci´onde datos para garantizar una evaluaci´ondesde diferentes perspectivas.

Se han evaluado a dos tipos de usuarios: profesores y alumnos, de los cuales se han seleccionado a 7 profesores que desarrollan cursos relacionados al tema de f´ısicay se han hechos pruebas con 100 estudiantes universitarios los cuales han evaluado el sistema, la evaluaci´onse ha hecho mediante encuestas, observaciones a los usuarios e informaci´on generada al usar el software educativo.

7.2.1. Evaluaci´ondel profesor

Primeramente se opt´opor realizar una evaluaci´onpedag´ogicaa los profesores, los cuales deben de disponer de una gran experiencia pedag´ogicapara servir como los expertos y determinar el valor pedag´ogicode la aplicaci´on;la metodolog´ıaescogida para la evalua- ci´ones la desarrollada por Abreu [96].

7.2.1.1. Evaluaci´onde la usabilidad pedag´ogica

Se realiz´oun cuestionario de 18 preguntas a los profesores para medir la usabilidad pedag´ogicadel software educativo, donde se ha seleccionado 10 criterios a evaluar, los cuales son [96]: Evaluaci´on 86

Control del Estudiante: Se les pregunta si al utilizar el software educativo sienten que tienen el control y si el software educativo les permite realizar una misma acci´onde diferentes maneras [97].

Actividad Estudiantil: Otra pregunta que se les realiza a los profesores es si al utilizar el software educativo se ha sentido inmerso y han perdido la noci´ondel tiempo [97].

Aprendizaje Colaborativo: Tambi´ense ha evaluado si el software educativo les permite interactuar con otras personas y si pueden definir grupos de trabajo con la aplicaci´on[97].

Orientado a Objetivos: Otra criterio a evaluar es si el software educativo les mues- tra el progreso de las actividades que han realizado y explica porque es importante saber como usar el software educativo [97].

Aplicabilidad: Se les pregunta si el software educativo trabaja en el concepto de aprender mediante la pr´acticay si se adecua seg´unlas habilidades del estudiante [97].

Valor Agregado: Se eval´uasi las im´agenese iconos ayudan a mejorar el proceso educativo y si es m´asf´acilaprender los conceptos con el software educativo que de manera tradicional [97].

Motivaci´on:Otra pregunta que responden los profesores es si el software educativo los motiva a aprender y si se sienten motivado a obtener un mejor puntaje al volver a realizar alguna actividad [97].

Evaluaci´onde Conocimientos: Despu´esse les pregunta si al usar el software edu- cativo pueden usar sus conocimiento previo y si se les brinda ayuda mostrando informaci´onantes de realizar una actividad compleja [97].

Flexibilidad: Tambi´ense les pregunta si el software educativo les permite el desa- rrollo de tareas consecutivas [97].

Retroalimentaci´on:Finalmente se les pregunta si el software educativo les indica cuando existe un error y crea un mensaje de advertencia y si recibe una retroali- mentaci´onactiva por parte de la aplicaci´on[97].

7.2.2. Evaluaci´ondel estudiante

Para realizar la medici´ondel software de realidad virtual por parte de los estudiantes se opt´opor la realizaci´onde tres cuestionarios [90], observar y analizar la informaci´on referente al uso de la aplicaci´onpor parte del estudiante. Evaluaci´on 87

7.2.2.1. Evaluaci´onde Entornos de Aprendizaje de Realidad Virtual

Se realiz´oun primer cuestionario para medir el aprendizaje en entornos virtuales y eva- luar la actitud de los estudiantes hacia la realidad virtual como entorno de aprendizaje, se bas´oen un cuestionario ya usado para evaluar un prototipo de modelo de realidad virtual de escritorio, en dicho cuestionario se ha usado 11 elementos de medici´on,los cuales son [90]:

Inmersi´onen el aplicativo: Se determina si el sistema de simulaci´on3D crea un entorno de aspecto realista, si el estudiante se siente inmerso en el sistema de simulaci´on3D y si siente que el entorno simulado en 3D le permite concentrarse m´asmientras aprende [90].

Aprendizaje por el realismo en el aplicativo: Se pregunta si el realismo de las im´agenes3-D lo motiva a aprender, si los cambios suaves de las im´ageneshacen que el aprendizaje sea m´asmotivador e interesante [90].

F´acilmanipulaci´onde objetos en el ambiente virtual: Se eval´uasi la capacidad de manipular los objetos dentro del entorno virtual hace que el aprendizaje sea m´as motivador e interesante, si la capacidad de manipular los objetos en tiempo real ayuda a mejorar su comprensi´on[90].

Utilidad Educativa: Luego se le pregunta al estudiante, si el software educativo permite mejorar su rendimiento acad´emicoy de aprendizaje, si el uso de este tipo de software educativo mejorar´ala eficacia del aprendizaje, si este tipo de software educativo le permite progresar seg´unsu ritmo de aprendizaje y si este tipo de software educativo es ´utilpara apoyar su aprendizaje [90].

Facilidad de uso del aplicativo: El estudiante determina si aprender a operar este tipo de software educativo es f´acil,si es capaz de encontrar informaci´oncon el software educativo de manera r´apiday si siente que este tipo de software educativo es f´acilde usar [90].

Sentimiento de estar all´ı:Despu´esse le pregunta si al usar el software educativo genera un sentimiento de estar all´ı[90].

Motivaci´onen el aprendizaje: Se eval´ua si le fue agradable usar el ambiente virtual para prop´ositoseducativos, si el sistema le ayuda a mejorar su inter´esacerca del aprendizaje y si el sistema lo motivo a aprender [90].

Intenci´onde utilizar el aplicativo: Se le pregunta si cree que este sistema puede fortalecer sus intenciones de aprender, si est´adispuesto a seguir usando este sistema Evaluaci´on 88

en el futuro y si en general cree que este sistema puede ser una buena herramienta de aprendizaje [90].

Beneficios Cognitivos: Se determina si este tipo de software educativo facilita la comprensi´ony memorizaci´on,si ayuda al estudiante a aplicar mejor los conceptos aprendidos, si le ayuda a analizar mejor los problemas y si le ayuda a tener una mejor visi´ongeneral del contenido aprendido [90].

Eficacia del aplicativo en el aprendizaje: Se eval´uasi estaba m´asinteresado en conocer los temas, si aprendi´omucha informaci´onfactual en los temas despu´esde usar el software educativo, si ha adquirido una buena comprensi´onde los conceptos b´asicosde f´ısica,si el software educativo le interes´oy lo estimul´oa aprender m´as,si las actividades de aprendizaje fueron significativas y si siente que lo que aprendi´o puede aplicarlo en un contexto real [90].

Satisfacci´onal usar el aplicativo: Se determina si estaba satisfecho con este tipo de experiencia de aprendizaje basada en la realidad virtual, si se le proporcion´ouna amplia variedad de aprendizajes en el entorno virtual, si se siente satisfecho con la informaci´oninmediata obtenida en este tipo de entorno virtual, si los m´etodos de ense˜nanzaen este tipo de ambiente fueron los correctos, si se siente satisfecho con este tipo de entorno de aprendizaje y si siente satisfacci´oncon la eficacia general del aprendizaje [90].

Para el llenado de este cuestionario se us´ouna puntuaci´ondel 1 al 5 donde 1 significa estar firmemente en desacuerdo y 5 estar firmemente de acuerdo.

7.2.2.2. Evaluaci´onusabilidad aplicaciones de realidad virtual

Se realiz´oun segundo cuestionario para la evaluaci´onde las interfaces en un entorno virtual mediante heur´ısticasde usabilidad, donde se usa las doce heur´ısticas,las cuales abordan temas de usabilidad y presencia, lo cual nos ayudo a encontrar problemas en la usabilidad del software educativo, las doce heur´ısticasa evaluar son [91]:

Nivel de realismo en el entorno virtual: Se mide si la interacci´onen el software educativo se acerca a la del mundo real a gran medida y si el estudiante es capaz de diferenciar la realidad virtual y el mundo real [91].

Nivel de realismo al realizar las tareas: Se eval´uasi el comportamiento de los ob- jetos corresponde al mundo natural, tanto sus comportamientos como los recursos para realizar las tareas [91]. Evaluaci´on 89

Libertad de movimiento en el entorno virtual: Se mide el nivel de libertad que dispone el alumno para explorar de manera natural el ambiente virtual y si no se le restringe las acciones [91].

Tiempo de respuesta en la pantalla: El tiempo de respuesta entre el movimiento de estudiante y la actualizaci´onde la pantalla [91].

Realismo en la f´ısicadel software educativo: Se eval´uasi las acciones en el mun- do virtual se pueden ver y si est´ande acuerdo con las leyes de la f´ısica, y las expectativas del estudiante [91].

Nivel de percepci´ondel entorno virtual: Se determina si la percepci´ondel mundo virtual corresponde a la percepci´onnormal del estudiante y si hay un correcto movimiento de la cabeza sin demora ni problemas [91].

Nivel de navegaci´ony orientaci´on:Se pregunta si se conocen las posiciones en las cuales est´anavegando y si es capaz de desplazarse por el mundo virtual con naturalidad [91].

Facilidad de entrada y salida en el entorno virtual: Se determina si los puntos de entrada y salida del mundo virtual est´anclaramente especificados [91].

Men´ucomprensible: Se eval´uala navegaci´onpor el men´usi es comprensible y si el estudiante es capaz de identificar las acciones que puede realizar en el men´u[91].

F´aciluso del software educativo: Se pregunta si se logra entender de manera co- rrecta el funcionamiento del software educativo y si no existe ning´unproblema al aprender a usar el software educativo [91].

Tareas organizadas y entendibles: Se eval´uasi el estudiante entiende las acciones que se deben realizar para completar cada actividad y se establece una correcta gu´ıade acciones para finalizar cada tarea [91].

Sentimiento de estar presente en el mundo virtual: Se mide si existe un sentido de estar presente en el mundo virtual de manera natural [91].

Para el llenado de este cuestionario se us´ouna puntuaci´ondel 1 al 5 donde 1 significa estar firmemente en desacuerdo y 5 estar firmemente de acuerdo.

7.2.2.3. Evaluaci´onde Incidencias en Aplicaciones de Realidad Virtual

Finalmente se realiza un cuestionario final para determinar las incidencias encontradas en un entorno de realidad virtual, las cuales son identificadas despu´esde haber realizado Evaluaci´on 90 la encuesta de heur´ısticade usabilidad, las incidencias pueden asociarse con m´asde una heur´ıstica,existen 4 incidencias m´ascomunes los cuales son [91]:

Pantalla: Problemas en la visualizaci´onde gr´aficos,profundidad 3D, distorsi´onde perspectiva y resoluci´ondeficiente de la imagen [91].

Controles: Dificultades para mover y manipular el dispositivo, esto puede suceder por problemas con el dispositivo de hardware utilizado, creando dificultades de navegaci´ony manipulaci´on[91].

Interacci´onen la aplicaci´on:Errores al hacer clic, mala retroalimentaci´onpor parte del sistema y problemas navegando en los men´us[91].

Ambientales: Problemas por parte del entorno donde se generan efectos inespera- dos, como el movimiento a trav´esde paredes y objetos flotantes y mal uso de la f´ısica[91].

Para el llenado de este cuestionario se usaran tres tipos de rango:

Bajo: La incidencia no necesariamente interrumpir´ıalas tareas del estudiante y la mayor´ıade los estudiantes descubrir´ancomo corregir dicha incidencia de una manera r´apida.

Medio: La incidencia interrumpir´ıala tarea del estudiante, pero la mayor´ıade los estudiantes aprender´ıanc´omosolucionar el error dada una explicaci´on.

Alto: La incidencia encontrada har´ıaimposible completar la tarea con ´exito.

7.2.2.4. Informaci´ongenerada al usar la aplicaci´on

Se determin´oguardar informaci´onreferente al estudiante para poder analizar la conducta del estudiante de una manera m´ast´ecnica,se us´ocomo base una metodolog´ıala cual es utilizada para evaluar la eficacia educativa de experiencias de realidad virtual, de las cuales se ha seleccionado cuatro categor´ıaslas cuales son [92]:

T´ecnico:Tiempo para aprender una interfaz, comprensi´onde instrucciones, como- didad f´ısicay emocional

Orientaci´on:Tiempo para sentirse c´omodo en el entorno virtual

Afectivo: Duraci´ondel compromiso, tiempo para alcanzar la fatiga. Evaluaci´on 91

Pedag´ogico:Medir efectivamente el conocimiento los conceptos que se est´anen- se˜nando.

Para medir estas categor´ıascon la informaci´onguardada en el sistema se determin´opor guardar informaci´onreferente al tiempo de cada actividad, a las respuestas correctas e incorrectas de cada actividad, las veces que se selecciona un objeto y las veces que se enfoca la mirada en un objeto, dicha informaci´onse relaciona con las categor´ıasde la siguiente manera:

T´ecnico:Se compara el tiempo para realizar las actividades y el n´umerode clic que utiliza el estudiante para completar una actividad, con el fin de determinar si ha comprendido la interfaz, el haber realizado una menor de cantidad de clic y haber completado la actividad en un tiempo r´apidodetermina que ha comprendido el funcionamiento del entorno virtual.

Orientaci´on:Los objetos que mira el estudiante en el entorno virtual, al mirar una mayor cantidad de objetos el estudiante se siente mas c´omodo en el entorno virtual.

Afectivo: Se usa el tiempo que demora en resolver cada ejercicio, si demora menos tiempo luego de haber realizado una actividad de realidad virtual o si demora mas.

Pedag´ogico:Se mide las respuestas incorrectas y correctas en la aplicaci´on.

7.3. Experimentaci´on

Los profesores y los estudiantes realizaron las pruebas correspondientes con el software educativo, se describir´aambas pruebas.

7.3.1. Prueba Profesores

Se realiz´ouna primera prueba con los profesores para evaluar el laboratorio virtual inmersivo aplicado a la ense˜nanza de f´ısica,esta prueba se realiz´ocon una primera versi´on del software educativo y sirvi´ocomo base para realizar correcciones y modificaciones del software educativa, esta prueba tuvo dos objetivos los cuales son:

En primer lugar, examinar cuestiones educativas relacionadas a la aplicaci´on,eva- luar la usabilidad del sistema y resolver problemas t´ecnicos al usar el software educativo. Evaluaci´on 92

En segundo lugar recopilar observaciones iniciales sobre el uso de realidad virtual para la ense˜nanzade f´ısica, se busca determinar que problemas pueden encontrarse al utilizar esta tecnolog´ıay si el ambiente virutal resulta comodo para los usuarios.

La prueba se enfoc´oen un cuestionario que se le aplico a los profesores luego de haber completado todas las actividades en el software educativo; un punto importante en esta prueba es que se tuvo que realizar una explicaci´ontanto de la realidad virtual como de la gamification a los profesores debido a que no ten´ıanconocimientos previos de dichos conceptos.

7.3.1.1. M´etodo

Los profesores seleccionados fueron personas con conocimientos de pedagog´ıay f´ısica, esto es debido a que se busc´oevaluar el sistema a nivel educativo, como se describi´o antes ninguno de estos profesores hab´ıatrabajado antes con realidad virtual, esto es debido a que esta tecnolog´ıaaun es un concepto nuevo entre profesores de la ciudad de Arequipa, pero esto nos ayud´oa medir la usabilidad de nuestro sistema ya que al ser personas que no hab´ıantrabajado antes con este tipo de tecnolog´ıano conoc´ıanel tipo de interacci´onque se realiza en sistemas virtuales.

Primero se les dio una explicaci´ona los profesores sobre el programa y su uso, seguida- mente se les dio una explicaci´onde como usar con el control inal´ambrico y como poner el celular en los lentes de realidad virtual, despu´esse les dio 5 minutos para compren- der como desplazarse en el ambiente virtual y entender el uso de los botones, en caso de presentar problemas se les explico c´omodesplazarse; luego de haber comprendido el funcionamiento b´asicode dio comienzo a la actividad que deb´ıanresolver, se les dio un tiempo de 30 minutos para completar la actividad.

Se les dio un ejercicio pr´acticoen el cual deb´ıandeterminar los datos faltantes de la f´ormula para realizar el lanzamiento del bal´on,para hacer el c´alculose les daba datos los cuales deb´ıaningresar, luego de ingresar los datos se iniciaba la resoluci´onde la formula y se realizaba el lanzamiento del bal´on,seguidamente de esto se le hace preguntas referente al ejercicio que han desarrollado.

Se realiz´oesta primera actividad para poder ense˜nara los profesores todas las habilidades b´asicaspara desplazarse e interactuar en el entorno virtual.

Luego de haber completado la primera actividad los profesores pasaron a una siguiente actividad en la cual ellos deb´ıanbuscar c´omolograr que la pelota entre en la porter´ıa, en esta actividad los profesores ten´ıan una mayor libertad de movimiento debido a Evaluaci´on 93 que deb´ıandeterminar cu´alesser´ıanlos datos necesarios para realizar el lanzamiento mediante prueba y error, la actividad terminar´ıacuando se logre el lanzamiento correcto que entre en la porter´ıa.

Luego de haber terminado de completar las actividades fueron entrevistados.

7.3.1.2. Observaciones

Lo primero que se pudo distinguir al realizar las pruebas es que ninguno de los profesores evaluados hab´ıanusado antes la tecnolog´ıade realidad virtual, algunos mostraron ciertas dificultades aprendiendo a usar la interfaz debido a que no exist´ıamuchas indicaciones sobre su uso.

Algunos profesores mov´ıansu cabeza para poder distinguir todo el ambiente virtual, se pudo distinguir que los hombres prefer´ıanobservar m´asel entorno, en comparaci´on de las mujeres que se enfocaban m´asen completar la actividad, las mujeres tuvieron mayores dificultades con el uso del control inal´ambrico.

Todos los profesores encontraron ciertas dificultades para realizar las tareas en un inicio debido a que no exist´ıauna gu´ıasobre que deb´ıanhacer.

7.3.1.3. Problemas Identificados

Al comienzo de las pruebas se presentaron problemas para colocar los dispositivos m´ovi- les en las gafas de realidad virtual, esto era debido a que los dispositivos m´ovilesal tener una diferente forma y posici´onde botones en ocasiones causaba problemas con la gafa de realidad virtual.

Por otro lado algunos profesores que usaban lentes tuvieron algunos problemas para colocarse los lentes.

Los profesores evaluados mostraron diferentes problemas para el uso de los controles inal´ambricos, debido a que no pod´ıanobservar los botones del control por tal motivo no sab´ıanque bot´onpresionar.

Se identifico que no hubo una correcta explicaci´onsobre lo que deb´ıanhacer para com- pletar la actividad dentro del entorno virtual.

Otro problema identificado es que al haber realizado las pruebas en un ambiente abierto exist´ıanruidos externos, los cuales no permit´ıanescuchar el sonido del software edu- cativo tambi´enafecto a las instrucciones que se dieron al inicio de la prueba, donde Evaluaci´on 94 algunos profesores no lograron comprender las acciones que deb´ıanrealizar debido a las distracciones ambientales como el ruido de carros.

Finalmente el r´apidoconsumo de bater´ıatambi´engenero problemas ya que limito el n´umerode pruebas que se pod´ıarealizar con un mismo dispositivo m´ovil.

7.3.1.4. Resultados de la evaluaci´onde usabilidad pedag´ogica

Los resultados obtenidos fueron agrupados en funci´ondel marco te´oricodefinido ante- riormente, los profesores pod´ıanresponder entre: Totalmente de acuerdo, De acuerdo, Indeciso, En desacuerdo o Totalmente en desacuerdo, las encuestas realizadas se han compilado y analizado mediante agrupaci´onde datos.

Figura 7.1: Promedio de los resultados de la evaluaci´onde usabilidad pedag´ogica (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Luego de haber completado la actividad los profesores resolvieron el cuestionario de 18 preguntas sobre la usabilidad pedag´ogica,en la cual se obtuvo un 60 % de respuestas totalmente a favor, un 34 % de respuestas a favor, un 4 % de respuestas neutras y un 2 % de respuestas en desacuerdo como se ve en la figura 7.1, de lo cual se puede determinar lo siguiente:

Control del Estudiante: Se encontraron un 71 % y 86 % de respuestas totalmente a favor, un 29 % y 14 % de respuestas a favor sobre el uso del software educativo en la primera y segura pregunta respectivamente como se ve en las figuras 7.2y 7.3, pero se determin´o corregir el funcionamiento del mando. Evaluaci´on 95

Figura 7.2: Criterio: Control del Estudiante, Pregunta 1: Cuando uso el software educativo, siento que tengo el control sobre la herramienta (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.3: Criterio: Control del Estudiante, Pregunta 2: Cuando uso el software edu- cativo, tengo diferentes caminos para realizar una misma acci´on(Fuente: Elaboraci´on Propia)

Actividad Estudiantil:

Hubo respuestas positivas, un 57 % de respuestas totalmente a favor, un 29 % de respuestas a favor respecto y un 14 % de respuestas totalmente en contra sobre la inmersi´onque generaba la aplicaci´oncomo se ve en la figura 7.4, pero existieron problemas debido a los ruidos externos que se producci´onal usar la aplicaci´onen un ambiente abierto.

Aprendizaje colaborativo: Evaluaci´on 96

Figura 7.4: Criterio: Actividad Estudiantil, Pregunta 3: Ha perdido la noci´ondel tiempo al utilizar el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.5: Criterio: Aprendizaje Colaborativo, Pregunta 4: Puede interactuar con otros profesores (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Se pude ver que no hubo una totalidad de respuestas positivas en la figura 7.5 obteniendo un 43 % de respuestas totalmente a favor, un 43 % de respuestas a favor respecto y un 14 % de respuestas neutras y en la figura 7.6 donde se obtuvo un 57 % de respuestas totalmente a favor y un 43 % de respuestas a favor respecto, por lo cual se determin´omejorar las actividades.

Orientado a Objetivos:

El software educativo ha permitido visualizar el avance de las actividades, pero no se ha logrado determinar de manera correcta porque es importante aprender como Evaluaci´on 97

Figura 7.6: Criterio: Aprendizaje Colaborativo, Pregunta 5: Puede definir trabajos en grupo (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.7: Criterio: Orientado a Objetivos, Pregunta 6: El software educativo me muestra el progreso que he tenido en la actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia)

se muestra en la figura 7.7 donde se obtuvo un 71 % de respuestas totalmente a favor y un 29 % de respuestas a favor respecto y en la figura 7.8 se obtuvo un 71 % de respuestas totalmente a favor y un 29 % de respuestas a favor respecto, por tal motivo se ha optado por crear una interfaz en la cual el estudiante pueda visualizar de una manera m´asclara su avance respecto a todas las actividades.

Aplicabilidad: Evaluaci´on 98

Figura 7.8: Criterio: Orientado a Objetivos, Pregunta 7: El software educativo me demuestra porque es importante aprender (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.9: Criterio: Aplicabilidad, Pregunta 8: El software educativo est´abasado en la idea del aprendizaje por medio de la pr´actica(Fuente: Elaboraci´onPropia)

Se ha encontrado problemas con adecuar el software educativo con las habilidades de los estudiantes como se distingue en la figura 7.9 donde se tiene un 57 % de respuestas totalmente a favor, un 29 % de respuestas a favor respecto y un 14 % de respuestas totalmente en contra y en la figura 7.10 se obtuvo un 29 % de respuestas totalmente a favor, 43 % de respuestas a favor respecto, un 14 % de respuestas neutras y un 14 % de respuestas totalmente en contra, por lo cual se ha determinado crear un sistema que gui´eal alumno en el entorno virtual y brinde informaci´onde como realizar la actividad si es la primera vez que la realiza. Evaluaci´on 99

Figura 7.10: Criterio: Aplicabilidad, Pregunta 9: El software educativo se ajusta seg´un las habilidades del estudiante (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.11: Criterio: Valor Agregado, Pregunta 10: Las im´agenes en la aplicaci´onme motivan a aprender (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Valor Agregado

Se ha visto una unanimidad de respuestas positivas en la imagen 7.11 se tiene un 100 % de respuestas totalmente a favor y en la imagen 7.12 se obtuvo un 71 % de respuestas totalmente a favor y un 29 % de respuestas a favor respecto, pero a´unse puede mejorar este criterio agregando un mayor cantidad de actividades educativas como identificar im´agenesy reconocer formulas.

Motivaci´on Evaluaci´on 100

Figura 7.12: Criterio: Valor Agregado, Pregunta 11: Es m´asf´acilaprender los temas por medio del software educativo en comparaci´ona los m´etodos tradicionales (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.13: Criterio: Motivaci´on,Pregunta 12: Me siento motivado a completar todas las actividades y aprender mas (Fuente: Elaboraci´onPropia)

En el criterio de motivaci´onhubo respuestas positivas como se ve en la figura 7.13 donde se obtuvo un 86 % de respuestas totalmente a favor y un 14 % de respuestas a favor respecto y en la figura 7.14 se tiene un 71 % de respuestas totalmente a favor y un 29 % de respuestas a favor respecto, lo cual fue debido al uso de la gamification que se ha empleado en el software educativo, por tal motivo se ha decidido mostrar a los estudiantes el avance total de todas las actividades y no Evaluaci´on 101

Figura 7.14: Criterio: Motivaci´on,Pregunta 13: Deseo volver a realizar las actividades obtener una mejor puntuaci´on(Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.15: Criterio: Evaluaci´onde Conocimientos, Pregunta 14: Puedo usar mi conocimiento previo cuando uso el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)

solo de la actividad actual, tambi´ense ha optado por el uso de logros los cuales motiven a los alumnos a volver a realizar las actividades para conseguir un mejor puntaje.

Evaluaci´onde Conocimiento

Hubo respuestas a favor sobre la evaluaci´ondel conocimiento en la figura 7.15 donde se obtuvo un 71 % de respuestas totalmente a favor y un 29 % de respuestas Evaluaci´on 102

Figura 7.16: Criterio: Evaluaci´onde Conocimientos, Pregunta 15: El software educa- tivo me gu´ıade manera correcta para realizar acciones complejas (Fuente: Elaboraci´on Propia)

Figura 7.17: Criterio: Flexibilidad, Pregunta 16: El software educativo permite el desarrollo de tareas consecutivas (Fuente: Elaboraci´onPropia)

a favor respecto y en la figura 7.16 se tiene un 86 % de respuestas totalmente a favor y un 14 % de respuestas neutras, esto fue gracias a las preguntas que se realizaban al terminar cada ejercicio, por lo cual se ha optado por agregar m´asactividades te´oricas.

Flexibilidad Evaluaci´on 103

Figura 7.18: Criterio: Retroalimentaci´on,Pregunta 17: Cuando cometo alg´unerror el software educativo me muestra mensajes de advertencia (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.19: Criterio: Retroalimentaci´on,Pregunta 18: Recibo una retroalimentaci´on constante de la aplicaci´onal realizar la actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia)

No todas las respuestas fueron positivos como se ven en la figura 7.17 donde se tiene un 43 % de respuestas totalmente a favor, un 43 % de respuestas a favor respecto y un 14 % de respuestas neutras, por lo cual se decidi´oagregar una mayor variedad de actividades y que no solo se fijen en el uso de realidad virtual.

Retroalimentaci´on Evaluaci´on 104

En el criterio de retroalimentaci´onhubo tambi´enrespuestas en contra como se ve en la figura 7.18 donde se tiene un 43 % de respuestas totalmente a favor, un 43 % de respuestas a favor respecto y un 14 % de respuestas neutras y en la figura 7.19 se tiene un 57 % de respuestas totalmente a favor y un 43 % de respuestas a favor respecto, por lo cual se opt´opor mostrar mensajes en caso que el estudiante cometa alg´unerror.

En resumen esta primera evaluaci´onha servido para demostrar que el software educa- tivo si presenta un alto nivel de usabilidad pedag´ogicay que el uso combinado de la gamification con la realidad virtual ha presentado bastantes puntos a favor respecto a las preguntas de motivaci´on.

Otro punto importante a tomar en cuenta es la importancia de realizar primero una evaluaci´onpor parte de los profesores al realizar un software educativo ya que nos ayuda a determinar los problemas que se encuentran a nivel educativo.

Adicionalmente todos estos primeros resultados obtenidos en esta primera prueba fueron presentados en el siguiente articulo [97], las correcciones que se ha determinado realizar han sido:

Crear nuevas actividades, las cuales no solo deber´anser enfocadas en realidad virtual sino tambi´enen la ense˜nanzatradicional.

Crear un men´uel cual permita ver informaci´onde los estudiantes, el avance de sus actividades, los logros obtenidos y las actividades que tienen disponibles.

Colocar una mayor cantidad de mensajes referente a las acciones que realiza el estudiante.

Modificar el control para que todos los botones permitan la interacci´oncon el software educativo.

Realizar la siguiente prueba en un sal´onsin ruidos ambientales, para evitar dis- tracciones externas a los estudiantes.

Desarrollar un sistema de ayuda que permita guiar a los estudiantes en el entorno virtual, donde se reproduzca las instrucciones que debe realizar para completar la actividad tanto a nivel auditiva como visual.

Una vez finalizada las correcciones se procedi´opor la realizaci´onde las pruebas a los estudiantes. Evaluaci´on 105

7.3.2. Prueba Estudiantes

Luego de haber corregido el software educativo en base a los problemas encontrados, se ha realizado una segunda prueba del software educativo a los estudiantes con los siguientes objetivos:

En primer lugar, examinar cuestiones referentes al entorno de realidad virtual como: la inmersi´onque genera, el aprendizaje en un entorno virtual, la usabilidad, la motivaci´on,los beneficios y la satisfacci´onde su uso.

En segundo lugar, realizar una evaluaci´ondel sistema a nivel de usabilidad la cual se enfocar´ıasobre la facilidad del uso del aplicativo, el correcto de un ambiente virtual y la organizaci´onde las actividades.

En tercer lugar, se les realizar´ıapreguntas sobre las incidencias encontradas en el software educativo, las cuales pueden ser: problemas de pantalla, problemas en los controles, problemas con la interacci´ono problemas ambientales.

Finalmente, el software educativo ha evaluado la interacci´ondel estudiante a nivel del sistema, con lo cual se ha podido obtener informaci´ongenerada por el estudiante que puede ser analizada a nivel cuantitativo.

La prueba se enfoc´oen la aplicaci´onde tres cuestionarios a los estudiantes despu´esde haber completado el uso de todas las actividades del software educativo, adicionalmente se analiz´ola informaci´ongenerado por los estudiantes en el sistema, para la realizaci´on de las pruebas se realiz´ouna explicaci´oninicial sobre la realidad virtual y la gamification, a diferencia de los profesores si hab´ıanalumnos que conoc´ıansobre la realidad virtual y su uso en dispositivos m´oviles.

7.3.2.1. M´etodo

Los alumnos seleccionados fueron estudiantes universitarios, esto es debido a que el software educativo fue enfocado para alumnos universitarios, como se mencion´oantes. Algunos de estos estudiantes ya hab´ıan usado antes aplicaciones de realidad virtual, con lo cual fue m´assencillo explicar el funcionamiento del casco y los controles a estos estudiantes.

Para la realizaci´onde la prueba primero se comenz´odando una explicaci´ona los estu- diantes sobre el software educativo y el manejo del control inal´ambrico, seguidamente se les dio un dispositivo m´ovil,un lente de realidad virtual y un control. Evaluaci´on 106

Al realizar las actividades en el software educativo, primero deben ingresar su informa- ci´onpersonal al sistema, luego entran al men´uy hacen clic en la primera actividad a realizar, luego de concluir una actividad los estudiantes deben pasar a la siguiente acti- vidad, las primeras actividades son te´oricasenfocadas en evaluar el conocimiento previo del estudiante, luego accede a las actividades de realidad virtual y deben colocarse los lentes de realidad virtual, se les dio un tiempo de 30 minutos para completar todas las actividades.

Una vez terminado el experimento se les entrega tres cuestionarios a los estudiantes los cuales son llenados para tener informaci´onreferente a la usabilidad, el entorno e incidencias encontradas, adicionalmente el sistema guarda informaci´onreferente a la interacci´ondel estudiante.

7.3.2.2. Observaciones

Lo que se distingui´oal realizar las pruebas con los alumnos es que comprendieron con facilidad el uso del software educativo, pudieron desplazarse con facilidad en el men´uy acceder a las actividades sin necesidad de guiarlos.

Pudieron completar las actividades de realidad virtual con mayor facilidad que los pro- fesores, se noto que al realizar las actividades de realidad virtual se demoraban un poco mas al realizar el primer ejercicio, pero despu´esde completar el primer ejercicio los siguientes los resolv´ıande manera mas r´apida.

Tuvieron una mayor facilidad para colocar el celular en el casco, pero existi´oun cierto problema con las conexiones de los controles inal´ambricos, lo cual es debido a que al encender un control en ocasiones se conectaba a otro dispositivo m´ovildistinto, lo cual genero problemas con el uso de los controles.

Los alumnos evaluados mostraron mejores habilidades en comparaci´ona los profesoras para el uso del mando, el uso de gamification tambi´enlogro ayudar a motivar a los alumnos a completar las actividades, para la realizaci´onde la prueba se opt´ocomo ubicaci´ondel experimento salones de clases dentro de la universidad con el fin de eliminar los ruidos y factores externos que puedan afectar a las pruebas.

7.3.2.3. Problemas Identificados

Se encontraron problemas para realizar las conexiones de los controles inal´ambricos a los dispositivos m´oviles,lo cual ocurri´odebido a que cuando un dispositivo m´ovilactivaba la funci´onde bluetooth en ocasiones se conectaba a un control distinto al del estudiante, Evaluaci´on 107 por tal motivo hubo necesidad de identificar a que celular estaba conectado cada control, pero una vez asignado cada control a su dispositivo m´ovilno se presentaron mayores problemas en este aspecto.

Algunos estudiantes que usaban lentes presentaban problemas al colocar los dispositivos m´ovilesen los lentes de realidad virtual.

7.3.2.4. Resultados de la evaluaci´onde entornos de realidad virtual

Los resultados obtenidos fueron agrupados en funci´ondel marco te´oricodefinido ante- riormente, los estudiantes pod´ıanresponder entre: Excelente, Bueno, Regular, Deficiente o Muy deficiente, las encuestas realizadas se han compilado y analizado mediante agru- paci´onde datos.

Figura 7.20: Promedio de los resultados de la evaluaci´onde entornos de realidad virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Luego de haber completado las seis actividades del software educativo los estudiantes devolvieron el equipo utilizado y se les presento un cuestionario de 11 preguntas sobre el entorno de realidad virtual donde se obtuvo un 25 % de respuestas totalmente a favor, un 46 % de respuestas a favor, un 23 % de respuestas neutrales, un 6 % de respuestas en desacuerdo como se ve en la figura 7.20, de lo cual se puede determinar lo siguiente:

Inmersi´onen el aplicativo: Evaluaci´on 108

Figura 7.21: Criterio: Inmersi´onen el aplicativo, Pregunta 1: Siento que el software educativo crea un entorno realista y me siento inmerso (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Se encontraron una mayor cantidad de respuestas positivas en comparaci´ona las negativas, como se ve en la figura 7.21 donde se obtuvo un 11 % de respuestas en contra, un 19 % de respuestas neutras, un 54 % de respuestas de acuerdo, un 16 % de respuestas totalmente de acuerdo, con lo cual si se ha podido cumplir con este criterio pero se podr´ıaagregar una mayor cantidad de elementos en la escena virtual para mejorar el realismo de la escena.

Aprendizaje por el realismo en el aplicativo:

En la figura 7.22 donde se obtuvo un 8 % de respuestas en contra, un 19 % de respuestas neutras, un 34 % de respuestas de acuerdo, un 39 % de respuestas to- talmente de acuerdo, se puede observar un gran cantidad de respuestas positivas con lo cual se puede ver que el realismo usado si ha ayudado a motivar a los es- tudiantes, pero no solo el realismo a sido lo ´unico que a ayudado a motivar a los estudiantes tambi´enla gamification mediante el uso de sonidos para mejorar el realismo del ambiente virtual.

F´acilmanipulaci´onde objetos en el ambiente virtual:

Se estableci´oun puntaci´onpositiva menor en la figura 7.23 donde se obtuvo un 3 % de respuestas totalmente en contra, un 8 % de respuestas en contra, un 32 % Evaluaci´on 109

Figura 7.22: Criterio: Aprendizaje por el realismo en el aplicativo, Pregunta 2: El realismo de las im´agenesme motiva a aprender y vuelve el aprendizaje mas interesante (Fuente: Elaboraci´onPropia)

de respuestas neutras, un 40 % de respuestas de acuerdo, un 17 % de respuestas totalmente de acuerdo, esto ocurre debido a que el uso del control inal´ambrico en un ambiente virtual no llega a generar el mismo grado de inmersi´onque las manos de los alumnos.

Utilidad Educativa:

Por otro lado la utilidad educativa como se ve en la figura 7.24 donde se obtuvo un 4 % de respuestas en contra, un 12 % de respuestas neutras, un 43 % de respuestas de acuerdo, un 41 % de respuestas totalmente de acuerdo, ha quedado con opiniones positivas, por lo cual se puede determinar que el software educativo si se logra adecuar seg´unel ritmo de aprendizaje de los estudiantes.

Facilidad de uso del aplicativo:

La facilidad del aplicativo a mejorado en comparaci´oncon la primera prueba como se ve en la figura 7.25 donde se obtuvo un 4 % de respuestas en contra, un 31 % de respuestas neutras, un 39 % de respuestas de acuerdo, un 26 % de respuestas totalmente de acuerdo, pero aun no ha llegado a un puntaje un´animepor todos los estudiantes, por lo cual seria necesario brindar una mejor tutorial para guiar a los estudiantes en el entorno virtual. Evaluaci´on 110

Figura 7.23: Criterio: F´acilmanipulaci´onde objetos en el ambiente virtual, Pregunta 3: El poder manipular los objetos en el ambiente hace que mi aprendizaje sea mas motivador (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Sentimiento de estar all´ı:

En la figura 7.26 se obtuvo un 19 % de respuestas en contra, un 23 % de respuestas neutras, un 35 % de respuestas de acuerdo, un 23 % de respuestas totalmente de acuerdo, se puede ver que la inmersi´ontiene valores positivos, pero aun no llegar a una puntuaci´onpositiva total por lo cual aun habr´ıacambios que se deber´ıahacer en los elementos del ambiente virtual.

Motivaci´onen el aprendizaje:

La motivaci´onen el aprendizaje ha obtenido en su mayor parte solo respuestas positivas como se ve en la figura 7.27 donde se obtuvo un 23 % de respuestas neutras, un 55 % de respuestas de acuerdo, un 22 % de respuestas totalmente de acuerdo, lo cual es debido al uso de la gamification, con lo cual se ha logrado motivar a los estudiantes ha aprender a usar el software educativo.

Intenci´onde utilizar el aplicativo:

Seg´unla figura 7.28 donde se obtuvo un 24 % de respuestas neutras, un 57 % de respuestas de acuerdo, un 19 % de respuestas totalmente de acuerdo, el deseo de utilizar el aplicativo ha tenido solo respuestas positivas, con lo cual se ha podido Evaluaci´on 111

Figura 7.24: Criterio: Utilidad Educativa, Pregunta 4: El uso de este software educa- tivo mejora la eficacia de mi aprendizaje, me permite progresar seg´unmi ritmo y apoya mi aprendizaje (Fuente: Elaboraci´onPropia)

comprobar que las t´ecnicasestablecidas de gamification han contribuido en el deseo de los estudiantes de volver a realizar una actividad con el fin de obtener una mejor calificaci´on.

Beneficios Cognitivos:

En cuanto a esta categor´ıaha tenido una buena calificaci´oncomo se observa en la figura 7.29 donde se obtuvo un 16 % de respuestas neutras, un 64 % de respuestas de acuerdo, un 23 % de respuestas totalmente de acuerdo, por tal motivo no se presentan problemas y llega a cumplir con su objetivo.

Eficacia del aplicativo en el aprendizaje:

Se observa en la figura 7.30 donde se obtuvo un 8 % de respuestas en contra, un 20 % de respuestas neutras, un 49 % de respuestas de acuerdo, un 23 % de respuestas totalmente de acuerdo, que se muestra un puntaje positivo pero existe desacuerdos, por esta raz´onaun se puede mejorar el inter´esdel estudiante despu´es de haber usado el software educativo.

Satisfacci´onal usar el aplicativo: Evaluaci´on 112

Figura 7.25: Criterio: Facilidad de uso del aplicativo, Pregunta 5: Aprender a operar este tipo de software educativo es f´acil,se puede encontrar la informaci´oncon facilidad (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Una gran cantidad de estudiantes se ha sentido satisfecho con el software educativo como se ve en la figura 7.31 donde se obtuvo un 4 % de respuestas en contra, un 27 % de respuestas neutras, un 42 % de respuestas de acuerdo, un 27 % de respuestas totalmente de acuerdo, pero no llega a ser una opini´ontotalmente positiva, por lo cual aun puede ser mejorado.

Seg´unlos resultados obtenidos se ha podido demostrar que desde la perspectiva del alumno el software educativo si logra motivarlos a estudiar y adecuarse seg´unel ritmo de aprendizaje de los estudiantes y que existe una gran utilidad educativa al utilizar este software educativo.

Pero a´unse puede ver que existen problemas con el ambiente virtual, estos problemas se han reducido en comparaci´ona la primera prueba, pero aun ser´ıanecesario mejorar el entorno virtual y los controles que se utilizan.

Entre las posibles correcciones que se podr´ıanhacer se han determinado las siguientes:

Utilizaci´onde un entorno virtual m´asdetallado mediante modelos de mayor calidad y una mayor cantidad de elementos en el ambiente virtual. Evaluaci´on 113

Figura 7.26: Criterio: Sentimiento de estar all´ı,Pregunta 6: Siento que estoy en el ambiente virtual mientras aprendo con el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPro- pia)

Utilizar controles h´apticosque sean m´asintuitivos para el estudiante y permita mejorar el sentido de inmersi´on.

7.3.2.5. Resultados de la Evaluaci´onUsabilidad Aplicaciones de Realidad virtual

Los resultados obtenidos fueron agrupados en funci´ondel marco te´oricodefinido ante- riormente, los estudiantes pod´ıanresponder entre: Excelente, Bueno, Regular, Malo o P´esimo,las encuestas realizadas se han compilado y analizado mediante agrupaci´onde datos.

Luego de haber completado las seis actividades del software educativo los estudiantes devolvieron el equipo utilizado y se les presento un cuestionario de 12 preguntas sobre la usabilidad en aplicaciones de realidad virtual donde se obtuvo un 19 % de respuestas totalmente a favor, un 43 % de respuestas a favor, un 29 % de respuestas neutrales, un 9 % de respuestas en desacuerdo como se ve en la figura 7.32, de lo cual se puede determinar lo siguiente: Evaluaci´on 114

Figura 7.27: Criterio: Motivaci´onen el aprendizaje, Pregunta 7: Al usar el software educativo siento inter´espor estudiar y me siento motivado a seguir estudiando (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Nivel de realismo en el entorno virtual:

En el primer criterio se puede ver en la imagen 7.33 que se obtuvo un 4 % de respuestas en contra, un 41 % de respuestas neutras, un 46 % de respuestas de acuerdo, un 9 % de respuestas totalmente de acuerdo, que existe una mayor can- tidad de respuestas positivas, con lo cual determina que se ha podido cumplir con el criterio, pero aun se puede mejorar el realismo del software educativo.

Nivel de realismo al realizar las tareas:

Seg´unla figura 7.34 donde se obtuvo un 12 % de respuestas en contra, un 31 % de respuestas neutras, un 49 % de respuestas de acuerdo, un 8 % de respuestas totalmente de acuerdo, existe una mayor cantidad de respuestas positivas, pero aun existen una cierta cantidad de respuestas negativas, as´ıque se deben agregar una mayor cantidad objetos para asemejar en mayor manera el comportamiento del mundo real.

Libertad de movimiento en el entorno virtual:

Por otro lado en la imagen 7.35 donde se obtuvo un 33 % de respuestas neutras, un 46 % de respuestas de acuerdo, un 21 % de respuestas totalmente de acuerdo, Evaluaci´on 115

Figura 7.28: Criterio: Intenci´onde utilizar el aplicativo, Pregunta 8: Este sistema fortalece mis intenciones de aprender, deseo seguir usando este sistema en el futuro (Fuente: Elaboraci´onPropia)

se distingue que solo existen respuestas positivas, as´ıque se ha logrado cumplir con la libertad de movimiento para los estudiantes en el entorno virtual.

Tiempo de respuesta en la pantalla:

Se encontr´onuevamente una mayor cantidad de respuestas positivas sobre el tiem- po de respuestas en la figura 7.36 donde se obtuvo un 10 % de respuestas en contra, un 16 % de respuestas neutras, un 43 % de respuestas de acuerdo, un 31 % de res- puestas totalmente de acuerdo, con lo cual se establece que los alumnos han logrado sentir una correcta correspondencia al desplazarse en el software educativo.

Realismo en la f´ısicadel aplicativo:

En este criterio se puede observar en la figura 7.37 donde se obtuvo un 12 % de respuestas en contra, un 19 % de respuestas neutras, un 48 % de respuestas de acuerdo, un 21 % de respuestas totalmente de acuerdo, que existe una gran cantidad de respuestas positivas, pero aun se puede corregir ciertos objetos del entorno virtual.

Nivel de percepci´ondel entorno virtual: Evaluaci´on 116

Figura 7.29: Criterio: Beneficios Cognitivos, Pregunta 9: El software educativo facilita la comprensi´on,memorizaci´ony me ayuda aplicar los conocimientos aprendidos (Fuente: Elaboraci´onPropia)

De igual manera en la figura 7.38 donde se obtuvo un 12 % de respuestas en contra, un 19 % de respuestas neutras, un 56 % de respuestas de acuerdo, un 13 % de res- puestas totalmente de acuerdo, se ha mostrado una cantidad similar de respuestas positivas, as´ıque se puede afirmar que se ha logrado completar el criterio, pero podr´ıamejorarse el entorno agregando una mayor cantidad de elementos.

Nivel de navegaci´ony orientaci´on:

Por otro lado la navegaci´onha mejorado como se distingue en la figura 7.39 donde se obtuvo un 8 % de respuestas en contra, un 32 % de respuestas neutras, un 47 % de respuestas de acuerdo, un 13 % de respuestas totalmente de acuerdo, lo cual ha ocurrido debido al uso de flechas para guiar a los estudiantes ha permitido crear una navegaci´oncoherente para ellos.

Facilidad de entrada y salida en el entorno virtual:

En cuanto a la facilidad de reconocer los puntos de entrada y salida como se ve en la figura 7.40 donde se obtuvo un 9 % de respuestas en contra, un 35 % de respuestas neutras, un 40 % de respuestas de acuerdo, un 16 % de respuestas totalmente de acuerdo, se cumple con el criterio, pero para poder llegar a una Evaluaci´on 117

Figura 7.30: Criterio: Eficacia del aplicativo en el aprendizaje, Pregunta 10: Me siento mas interesado a aprender despu´eshaber usado el software educativo (Fuente: Elabo- raci´onPropia)

calificaci´onexcelente seria necesario distinguir de un manera mas visible dichos puntos.

Men´ucomprensible:

Existe una gran aprobaci´onsobre el men´uutilizado llegando a tener una muy buena calificaci´oncomo se ve en la figura 7.41 donde se obtuvo un 3 % de respuestas en contra, un 26 % de respuestas neutras, un 42 % de respuestas de acuerdo, un 29 % de respuestas totalmente de acuerdo, con lo cual se ha cumplido con el criterio.

F´aciluso del aplicativo:

Hay que distinguir que la facilidad de uso del aplicativo ha tenido las mejores calificaciones como se ve en la figura 7.42 donde se obtuvo un 26 % de respuestas neutras, un 37 % de respuestas de acuerdo, un 37 % de respuestas totalmente de acuerdo, donde se distingue una calificaci´onsolo positiva, es por esta raz´onque se ha determinado que se ha cumplido con los objetivos de dicho criterio.

Tareas organizadas y entendibles:

Por otro lado las tareas si llegan a ser comprendidas pero existe un porcentaje de alumnos que aun presentan problemas como se ve en la figura 7.43 donde se Evaluaci´on 118

Figura 7.31: Criterio: Satisfacci´onal usar el aplicativo, Pregunta 11: Me siento satis- fecho con las actividades del software educativo y siento que los m´etodos de ense˜nanza han sido los correctos (Fuente: Elaboraci´onPropia)

obtuvo un 11 % de respuestas en contra, un 19 % de respuestas neutras, un 50 % de respuestas de acuerdo, un 20 % de respuestas totalmente de acuerdo, con lo cual aun deja una peque˜nacantidad de correcciones que se podr´ıanrealizar para obtener una calificaci´ontotalmente positiva.

Sentimiento de estar presente en el mundo virtual:

Finalmente en el ultimo criterio si se ha logrado un sentido de inmersi´onen la mayor´ıade estudiantes como se ve en la figura 7.44 donde se obtuvo un 15 % de respuestas en contra, un 19 % de respuestas neutras, un 42 % de respuestas de acuerdo, un 24 % de respuestas totalmente de acuerdo, pero dicho criterio podr´ıa mejorarse modificando el ambiente virtual.

Se puede observar despu´esde analizar los resultados obtenidos, que se ha logrado crear un entorno virtual coherente para los estudiantes en el cual es sencillo realizar las ac- tividades, las caracter´ısticaspositivas mas resaltantes que se han determinado son: su facilidad de uso, libertad de movimiento y tiempo de respuesta en la pantalla; pero por otro lado aun existen leves problemas que podr´ıanser corregidos de la siguiente manera: Evaluaci´on 119

Figura 7.32: Promedio de los resultados de la evaluaci´onde usabilidad en aplicaciones sobre realidad virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Mejorar la percepci´ondel entorno virtual agregando mas elementos del mundo real en el entorno virtual.

Cambiar los objetos usados por objetos mas detallados que realicen el mismo comportamiento del mundo real.

7.3.2.6. Resultados de las Incidencias Identificadas

Se le pregunto a los estudiantes si han encontrado incidencias en el software educativo los resultados obtenidos fueron agrupados en funci´ondel marco te´oricodefinido ante- riormente, los estudiantes pod´ıanresponder entre: Bajo, Medio o Alto, las encuestas realizadas se han compilado y analizado mediante agrupaci´onde datos.

Luego de haber completado las seis actividades del software educativo los estudiantes devolvieron el equipo utilizado y se les presento un cuestionario de 4 preguntas sobre los problemas identificados, con el cual se concluy´olo siguiente:

Pantalla:

Seg´unse distingue en la imagen 7.45 de pantalla donde se obtuvo un 2 % de in- cidencias altas, un 34 % de incidencias medias y un 67 % de incidencias bajas, se Evaluaci´on 120

Figura 7.33: Criterio: Nivel de realismo en el entorno virtual, Pregunta 1: El entorno virtual se ha acercado al del mundo real, se ha podido diferenciar la realidad virtual del mundo real (Fuente: Elaboraci´onPropia)

puede distinguir una mayor cantidad de personas que no han encontrado inciden- cias respecto a la pantalla, llegando a solo una m´ınimacantidad de estudiantes que encontraron problemas respecto a la pantalla.

Controles:

Por otro lado en la imagen 7.46 referente a los controles donde se obtuvo un 46 % de incidencias medias y un 54 % de incidencias bajas, no ha llegado a encontrarse incidencias que lleguen a afectar el funcionamiento del software educativo, solo se han encontrados problemas medios.

Interacci´onRealidad Virtual:

La interacci´oncon el sistema de realidad virtual tambi´enha recibido una mayor cantidad de respuestas positivas como se ve en la figura 7.47 donde se obtuvo un 5 % de incidencias altas, un 41 % de incidencias medias y un 54 % de incidencias bajas, pero existe una mayor cantidad de personas que han encontrado problemas en este criterio.

Interacci´onAplicaci´on:

Finalmente la interacci´onde la aplicaci´onha recibido en general respuestas po- sitivas como se ve en la figura 7.48 donde se obtuvo un 2 % de incidencias altas, Evaluaci´on 121

Figura 7.34: Criterio: Nivel de realismo al realizar las tareas, Pregunta 2: El com- portamiento de los objetos virtuales se asemeja a su comportamiento del mundo real (Fuente: Elaboraci´onPropia)

un 39 % de incidencias medias y un 59 % de incidencias bajas, pero aun existen un peque˜nacantidad de estudiantes que si han presentando incidencias con la interacci´oncon el software educativo.

Luego de haber revisado las respuestas de las encuestas se distingue que no han existido problemas graves en cuanto a los controles, pero se distingue ciertos problemas en la in- teracci´oncon la realidad virtual, por este motivo es necesario realizar ciertas correcciones las cuales podr´ıanser:

Facilitar las interacciones en el entorno virtual en caso de errores con la f´ısicao efectos inesperados.

Mejorar la navegaci´onen el software educativo y la interacci´oncon la pantalla.

7.3.2.7. Resultados de la informaci´ongenerada por el estudiante

Los resultados obtenido se sacaron del software educativo, la informaci´ona utilizar es la informaci´ongenerado por los estudiantes las cuales son: Las respuestas correctas de Evaluaci´on 122

Figura 7.35: Criterio: Libertad de movimiento en el entorno virtual, Pregunta 3: Existe un gran nivel de libertad para explorar de manera natural el ambiente (Fuente: Elaboraci´onPropia) cada actividad, el total de respuestas correcta de todas las actividades, las respuestas incorrectas de cada actividad, el total de respuestas incorrectas de todas las actividades, el tiempo de cada actividad, el tiempo total para acabar todas las actividades, el total de vistas que ha realizado el alumno en el entorno virtual y la cantidad de botones que ha presionado el estudiante en el entorno virtual, los resultados obtenidos fueron agrupados en funci´ondel marco te´oricodefinido anteriormente, las respuestas fueron luego agrupadas en base rangos establecidos que podr´ıanser alto, medio o bajo, se han compilado y analizado mediante agrupaci´onde datos.

Luego de haber completado las seis actividades del software educativo los estudiantes de- volvieron el equipo utilizado y se guard´oen cada dispositivo m´ovil,informaci´onreferente al uso de los estudiantes, con lo cual se concluy´olo siguiente:

Respuestas correctas actividad No 1:

Primeramente podemos observar en la imagen 7.49 donde se obtuvo un porcentaje del 100 % del rango alto, con lo cual se concluye que los estudiantes no han tenido Evaluaci´on 123

Figura 7.36: Criterio: Tiempo de respuesta en la pantalla, Pregunta 4: El tiempo de respuesta entre el movimiento y la pantalla es correcto (Fuente: Elaboraci´onPropia)

problemas en cumplir la primera actividad, la cual era de 5 preguntas sobre abre- viaciones usadas en f´ısica,el nivel de la pregunta es b´asico,por este motivo no se han presentando problemas con la resoluci´onde la pregunta.

Respuestas correctas actividad No 2:

De una manera similar en la imagen 7.50 donde se obtuvo un porcentaje del 100 % del rango alto, se distingue que los alumnos tambi´enhan podido completar la ac- tividad sin ning´unproblema la segunda actividad obteniendo todos una puntaci´on perfecta, el nivel de esta pregunta tambi´enes b´asico.

Respuestas correctas actividad No 3:

Por otro lado en la tercera actividad ya ha ocurrido diferencias notables a las anteriores actividades como se observa en la imagen 7.51 donde se obtuvo un porcentaje del 25 % del rango alto, un 60 % del rango medio y un 15 % del rango bajo, debido a que esta actividad es de nivel intermedio, esta imagen nos ayuda a identificar a los estudiantes con mayores conocimientos previos del tema.

Respuestas correctas actividad No 4:

La cuarta actividad es la primera actividad enfocada en el uso de realidad virtual, en la figura 7.52 donde se obtuvo un porcentaje del 15 % del rango alto, un 35 % Evaluaci´on 124

Figura 7.37: Criterio: Realismo en la f´ısicadel aplicativo, Pregunta 5: Las acciones que se realizan son visibles y cumplen las leyes de f´ısica(Fuente: Elaboraci´onPropia)

del rango medio y un 50 % del rango bajo, se observa que una mayor cantidad de personas han tenido problemas conseguido una puntuaci´onalta, con lo cual se puede observar que en un inicio han tenido problemas adopt´andoseal ambiente.

Respuestas correctas actividad No 5:

Pero por otra parte en la siguiente actividad los alumnos han podido completar la actividad sin problemas como se observa en la figura 7.53 donde se obtuvo un porcentaje del 100 % del rango alto, dicha actividad tenia un enfoque mas explo- ratorio que la primera actividad con lo cual se puede distinguir que los alumnos tienen una mayor aceptaci´ona trabajar en un ambiente de realidad virtual que pueden explorar con libertad.

Respuestas correctas actividad No 6:

Para terminar la imagen 7.54 correspondiente a la ultima actividad donde se obtuvo un porcentaje del 25 % del rango alto, un 60 % del rango medio y un 15 % del rango bajo, que busca revisar los conocimientos de los alumnos en un nivel avanzado, muestra similitudes con la cuarta actividad, con estas dos im´ageneses posible agrupar a los alumnos seg´unsus conocimientos te´oricos.

Respuestas correctas en todas las actividades: Evaluaci´on 125

Figura 7.38: Criterio: Nivel de percepci´ondel entorno virtual, Pregunta 6: La percep- ci´ondel entorno virtual corresponde al mundo real y hay un correcto movimiento de la cabeza (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Finalmente para terminar sobre los resultados de las respuestas correctas se puede ver en una visi´onmas general en la imagen 7.55 donde se obtuvo un porcentaje del 55 % del rango alto y un 45 % del rango medio, que una mayor parte de estudiantes han podido completar la actividad sin muchos problemas, y el resto de estudiantes han resuelto las actividades con habilidad media.

Respuestas incorrectas actividad No 1:

Para comenzar, en la primera actividad seg´unse ve en la imagen 7.56 donde se obtuvo un porcentaje del 100 % del rango bajo, se determina que la cantidad de respuestas incorrectas es baja lo cual se relaciona seg´unlas respuestas correctas de la primera actividad.

Respuestas incorrectas actividad No 2:

De igual manera, en la segunda actividad tambi´enla cantidad de respuestas inco- rrectas es la m´ınimacomo se ve en la figura 7.57 donde se obtuvo un porcentaje del 100 % del rango bajo, lo cual se relaciona a que las primeras dos actividades son de nivel b´asicoy por dicha raz´onson mas sencillas de realizar.

Respuestas incorrectas actividad No 3: Evaluaci´on 126

Figura 7.39: Criterio: Nivel de navegaci´ony orientaci´on,Pregunta 7: Se puede navegar de forma correcta en el ambiente virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

De acuerdo a las respuestas incorrectas que se han dado en la tercera actividad 7.58 donde se obtuvo un porcentaje del 15 % del rango alto, un 60 % del rango medio y un 25 % del rango bajo, se puede apreciar que existe una relaci´oncon las respuestas correctas, esto ocurre debido a que al ser preguntas te´oricassolo podr´ıanencajar como correctas o incorrectas.

Respuestas incorrectas actividad No 4:

En la actividad del laboratorio virtual en cuanto a errores cometidos con el uso de software educativo la imagen 7.59 donde se obtuvo un porcentaje del 35 % del rango medio y un 65 % del rango bajo, nos muestra que solo se han cometido errores leves y no han existido muchas acciones incorrectas, con lo cual se puede verificar que las instrucciones si ayudaron a los estudiantes a no cometer errores comprendiendo como realizar las actividades.

Respuestas incorrectas actividad No 5:

De igual manera en la segunda actividad de realidad virtual ha existida una m´ınima cantidad de errores como se muestra en la figura 7.60 donde se obtuvo un porcentaje del 5 % del rango medio y un 95 % del rango bajo, solo existe una m´ınimacantidad de alumnos que aun han presentando errores. Evaluaci´on 127

Figura 7.40: Criterio: Facilidad de entrada y salida en el entorno virtual, Pregunta 8: Es f´acilde encontrar los puntos de entrada y salida del software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Respuestas incorrectas actividad No 6: Por otro lado en la ultima actividad te´oricasi ha existido una mayor cantidad de errores como se muestra en la figura 7.61 donde se obtuvo un porcentaje del 15 % del rango alto, un 80 % del rango medio y un 25 % del rango bajo, lo cual es debido a que las preguntas realizadas al ser de nivel avanzado han sido mas dif´ıcilespara los estudiantes, pero estos gr´aficosnos ayudan a determinar tambi´enquienes son los estudiantes con mayores conocimientos previos.

Respuestas incorrectas en todas las actividades: Para culminar con el an´alisisde respuestas incorrectas se puede distinguir en la imagen 7.62 donde se obtuvo un porcentaje del 100 % del rango bajo, que a di- ferencias de las respuestas correctas, en las respuestas incorrectas se ha llegado a una puntuaci´onmas baja, lo cual ocurre debido a que el software a guiado a los estudiantes sobre el uso del ambiente virtual y no han presentando muchos errores con su uso.

Tiempo para completar la actividad No 1: Para comenzar el an´alisisdel tiempo para completar las actividades la imagen 7.63 correspondiente a la primera actividad donde se obtuvo un porcentaje del 5 % Evaluaci´on 128

Figura 7.41: Criterio: Men´ucomprensible, Pregunta 9: El men´ues comprensible, es f´acilidentificar los botones y sus funciones (Fuente: Elaboraci´onPropia)

del rango alto, un 20 % del rango medio y un 75 % del rango bajo, nos muestra que en su mayor´ıalos alumnos han resuelto la primera actividad en un tiempo r´apido,lo cual al relacionarlo con las respuestas correctas nos demuestran que verdaderamente han resuelto las preguntas con facilidad, el valor usado para medir las gr´aficashan sido segundos.

Tiempo para completar la actividad No 2:

De igual manera en la imagen 7.64 de la segunda actividad donde se obtuvo un porcentaje del 5 % del rango medio y un 95 % del rango bajo, se observa que se ha resuelto de manera r´apiday al haber resuelto la mayor cantidad de respuestas de forma correcta se deduce que tanto la primera y segunda actividad fueron resueltas con facilidad por los estudiantes.

Tiempo para completar la actividad No 3:

En la imagen 7.65 de la tercera actividad donde se obtuvo un porcentaje del 25 % del rango medio y un 65 % del rango bajo, tambi´ense observa una gran velocidad para completar la actividad, pero a diferencia de la primeras dos actividades en la tercera actividad algunos estudiantes presentaron problemas para resolverlas de manera correcta al ser de un nivel intermedio. Evaluaci´on 129

Figura 7.42: Criterio: F´aciluso del aplicativo, Pregunta 10: Se logra entender el funcionamiento del software educativo y es f´acilaprender como realizar las actividades (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Tiempo para completar la actividad No 4:

En la actividad del laboratorio virtual se muestra en la figura 7.66 donde se obtuvo un porcentaje del 5 % del rango alto, un 75 % del rango medio y un 20 % del rango bajo, se demuestra que una mayor cantidad de estudiantes han conseguido un tiempo medio para la resoluci´onde la actividad, lo cual es debido a que los estudiantes han estado explorando el entorno virtual, con lo cual se han demorado mas tiempo en completar la actividad, pero tambi´enexiste un cierto porcentaje de alumnos que si demoraron un mayor tiempo al completar la actividad lo cual puede ser ocasionado por la inmersi´onen el entorno virtual ya que genera una perdida del sentido del tiempo.

Tiempo para completar la actividad No 5:

Luego podemos observar que en la figura 7.67 de la segunda actividad de realidad virtual donde se obtuvo un porcentaje del 10 % del rango alto, un 60 % del rango medio y un 30 % del rango bajo, se conserva una cierta similitud con la primera actividad de realidad virtual, debido a que la mayor cantidad de alumnos se en- cuentra en el rango medio, lo cual nos indica que un mayor grupo de estudiantes estuvieron inmersos en el aplicativo.

Tiempo para completar la actividad No 6: Evaluaci´on 130

Figura 7.43: Criterio: Tareas organizadas y entendibles, Pregunta 11: Se entiende los pasos que se deben cumplir para completar cada actividad (Fuente: Elaboraci´onPropia)

En la imagen 7.68 de la ultima actividad te´oricadonde se obtuvo un porcentaje del 5 % del rango alto, un 30 % del rango medio y un 65 % del rango bajo, se ha visto que si existe una diferencia en comparaci´oncon la anterior actividad te´orica, con lo cual se puede determinar que ha existido una preferencia por acabar esta actividad de manera mas r´apida.

Tiempo para completar todas las actividades:

En cuanto al tiempo para completar la actividad, el cual es representado por la imagen 7.69 donde se obtuvo un porcentaje del 45 % del rango medio y un 65 % del rango bajo, nos muestra que una mayor cantidad de alumnos completo todas las actividades en un tiempo menor al establecido, lo cual nos muestra que los estudiantes no han tenido dificultades mayores con el uso del aplicativo y han podido cumplir con todas las actividades.

Total de vistas para completar todas las actividades de realidad virtual:

Por otro lado si analizamos la imagen 7.69 referente a los objetos vistos por los estudiantes en los ambientes virtuales donde se obtuvo un porcentaje del 70 % del rango medio y un 30 % del rango bajo, notamos que ha existido una mayor cantidad de valores medios, con esto podemos determinar que han existido un cierto Evaluaci´on 131

Figura 7.44: Criterio: Sentimiento de estar presente en el mundo virtual, Pregunta 12: Existe un sentido de estar presente en el mundo virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

porcentajes de alumnos que no han sentido un inter´esen explorar el ambiente y han preferido completar la actividad sin observar sus alrededores, pero existe una mayor cantidad que ha preferido explorar el ambiente virtual.

Total de clic para completar todas las actividades de realidad virtual:

En base a las veces que se han presionado los botones en las actividades de realidad virtual podemos identificar en la imagen 7.69 donde se obtuvo un porcentaje del 5 % del rango alto, un 10 % del rango medio y un 85 % del rango bajo, que muestra una mayor cantidad de estudiantes no han encontrado problemas al realizar la actividad, por esta raz´onhan tenido que presionar menos botones, pero existe un porcentaje de personas que si han encontrado problemas con el uso del control inal´ambrico.

Los alumnos realizaron 5 ejercicios sobre el uso del laboratorio virtual los cuales fueron comparados para medir el cambio de la interacci´oncon el software educativo en base a las veces que es usado, los datos se han agrupado seg´unalgunos criterios los cuales son:

T´ecnico:Se compara el tiempo para completar un ejercicio y el n´umerode objetos vistos para determinar si se ha comprendido la interfaz, ya que el haber visto Evaluaci´on 132

Figura 7.45: Criterio: Pantalla, Pregunta 1: Cual es el nivel de problemas encontrados en el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)

una menor de cantidad de objetos y haber completado la actividad en un tiempo menor, se logra determinar que se ha comprendido el funcionamiento del software educativo.

Orientaci´on:Los objetos que mira el estudiante en el entorno virtual, al mirar una menor cantidad de objetos se siente m´asc´omoda en el entorno virtual ya que sabe a d´ondedebe enfocar su mirada y con qu´eobjetos debe interactuar para completar el ejercicio.

Afectivo: Se compara el tiempo que demora en completar un ejercicio y los objetos vistos en base a las respuestas correctas e incorrectas para determinar si se ha logrado adecuarse al ambiente virtual o si presenta dificultades.

Pedag´ogico:Se compara las respuestas incorrectas y correctas en los diferentes ejer- cicios para medir si con el pasar de los ejercicios se reduce las respuestas incorrectas y se aumenta las respuestas correctas.

A nivel t´ecnico,en base al tiempo que se han demorado en realizar las actividades y el de objetos que se han visto para completar cada ejercicio de las actividades de realidad virtual se puede observar en la figura 7.72 que existe una reducci´on Evaluaci´on 133

Figura 7.46: Criterio: Controles, Pregunta 2: Cual es el nivel de problemas encontrados en el control (Fuente: Elaboraci´onPropia)

del 60 % del tiempo, 30 %, de la cantidad de objetos vistos del primer ejercicio en comparaci´oncon los siguientes ejercicios, tambi´ense puede observar seg´unla tendencia exponencial que tanto el n´umerode objeto vistos y el tiempo por ejercicio llegan a mantener un valor promedio, por otro lado en la figura 7.73 al hacer una comparaci´onentre el tiempo por ejercicio de los hombres y de las mujeres se observa una reducci´ondel 58 % por parte de los hombres y una reducci´ondel 59 % por parte de las mujeres, pero se encuentra una mayor diferencia en cuanto al tiempo requerido para completar cada ejercicio donde se distingue que los hombres han requerido 35 % m´asde tiempo en comparaci´oncon las mujeres, finalmente en la figura 7.74 se realiz´ouna comparaci´onsobre el tiempo para completar una actividad en base a los objetos vistos donde se han agrupados en base al ejercicio, donde se nota una gran diferencia en cuanto al primer ejercicio y los siguientes cambiando de un tiempo m´aximode 7 minutos y 43 segundos a uno de 2 minutos y 36 segundos por ejercicio. En base a las comparaciones realizadas se ha podido observar que si ha existido un entendimiento de los alumnos con respecto a las actividades a realizar como se ve en los ejercicios siguientes al primero.

A nivel de orientaci´on,se ha comparado los objetos vistos para completar los ejercicios, en la figura 7.72 se determin´ouna reducci´ondel 60 % del tiempo y el 30 %, de la cantidad de objetos vistos del primer ejercicio en comparaci´oncon los siguientes ejercicios, por otro lado en la figura 7.75 se ha realizado una comparaci´on Evaluaci´on 134

Figura 7.47: Criterio: Interacci´onRealidad Virtual, Pregunta 3: Cual es el nivel de problemas encontrados al interactuar en el entorno virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia)

sobre los objetos vistos por actividad entre hombre y mujeres donde se distingue una reducci´ondel 49 % por parte de los hombres y una reducci´ondel 34 % por parte de las mujeres con lo cual si se ha presentado diferencia, con lo cual se ha podido determinar que tanto hombres como mujeres se han podido orientar en el ambiente virtual pero las mujeres presentaron una mayor orientaci´onen comparaci´ona los hombres.

A nivel afectivo, se ha comparado las respuestas correctas e incorrectas en base a los tiempos y los objetos vistos para completar cada ejercicio en la figura 7.76 se ha determinado que existe una mayor numero de respuestas correctas en los hombres hasta los 250 segundo y al haber visto hasta 100 objetos pero existe una mayor dispersi´onen comparaci´ona las mujeres que se encuentra agrupadas en grupo menos disperso y con una menor cantidad de ruido en comparaci´ona los hombres, por otro lado al analizar las respuestas incorrectas en la figura 7.77 se observa una mayor dispersi´onde datos y las menores cantidades de respuestas incorrectas se encuentra en los mismos lugares que las de respuestas correctas, por lo tanto se determin´oun compromiso por parte de los estudiantes para la realizaci´onde las actividades de realidad virtual, ya que mediante el gr´aficose ha podido determinar que un mayor grupo de alumnos han resuelto los ejercicios en un tiempo menor pero obteniendo una mayor cantidad de respuestas correctas y una menor cantidad de respuestas incorrectas. Evaluaci´on 135

Figura 7.48: Criterio: Interacci´onAplicaci´on, Pregunta 4: Cual es el nivel de proble- mas encontrados al interactuar en el software educativo (Fuente: Elaboraci´onPropia)

A nivel pedag´ogico,se ha comparado las respuestas correctas e incorrectas en base a los ejercicios como se ve en la figura 7.78 donde se ha observado un aumento de las respuestas correctas del 14 % y una reducci´ondel 50 % de las respuestas incorrectas, adicionalmente se ha hecho comparaciones de las respuestas correctas e incorrectas entre hombres y mujeres donde en la imagen 7.79 se observa un aumento del 17 % por parte de los hombres y un aumento del 12 % por parte de las mujeres sobre sus respuestas correctas en los ejercicios siguientes al primero, en cuanto a las respuestas incorrectas en la imagen 7.80 se observa una reducci´ondel 50 % por parte de los hombres y una reducci´ondel 45 % por parte de las mujeres sobre sus respuestas incorrectas, con lo cual se ha podido demostrar que si existe un aprendizaje a nivel pedag´ogicoya que si se realizado un aumento de respuestas correctas en base a la cantidad de ejercicios realizados.

En base a las comparaciones realizadas entre ejercicios se ha determinado un cam- bio de actitud por parte de los estudiantes, donde se ha demostrado una reducci´on de hasta 60 % del tiempo entre ejercicios y obteniendo un mejor´ıaen sus respuestas correctas del 14 %. Evaluaci´on 136

Figura 7.49: Cantidad de respuestas correctas sobre la primera actividad: Preguntas sobre las abreviaciones, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 1, medio de 2, alto de 3 a 4 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.50: Cantidad de respuestas correctas sobre la segunda actividad: Relacionar datos, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 4, medio de 5 a 8, alto de 9 a 12 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 137

Figura 7.51: Cantidad de respuestas correctas sobre la tercera actividad: Preguntas sobre el movimiento, nivel intermedio, tipos de rango: bajo de 0 a 2, medio de 3 a 4, alto de 5 a 7 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.52: Cantidad de respuestas correctas sobre la cuarta actividad: Laboratorio virtual de desplazamiento de objetos, nivel intermedio, rangos: bajo de 17 a 18, medio de 19, alto de 20 a 22 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 138

Figura 7.53: Cantidad de respuestas correctas sobre la quinta actividad: Experimento en realidad virtual, nivel avanzado, tipos de rango: bajo de 1 a 2, medio de 3, alto de 4 a 5 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.54: Cantidad de respuestas correctas sobre la sexta actividad: Verdadero y falso sobre desplazamiento de proyectiles, nivel avanzado, rangos: bajo de 0 a 3, medio de 4 a 6, alto de 7 a 10 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 139

Figura 7.55: Total de respuestas correctas de todas las actividades, tipos de rango: bajo de 18 a 32, medio de 33 a 46, alto de 47 a 60 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.56: Cantidad de respuestas incorrectas sobre la primera actividad: Preguntas sobre las abreviaciones, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 1, medio de 2, alto de 3 a 4 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 140

Figura 7.57: Cantidad de respuestas incorrectas sobre la segunda actividad: Relacio- nar datos, nivel b´asico,tipos de rango: bajo de 0 a 4, medio de 5 a 8, alto de 9 a 12 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.58: Cantidad de respuestas incorrectas sobre la tercera actividad: Preguntas sobre el movimiento, nivel intermedio, tipos de rango: bajo de 0 a 2, medio de 3 a 4, alto de 5 a 7 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 141

Figura 7.59: Cantidad de respuestas incorrectas sobre la cuarta actividad: Laboratorio virtual de desplazamiento de objetos, nivel intermedio, rangos: bajo de 0 a 8, medio de 9 a 16, alto de 17 a 25 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.60: Cantidad de respuestas incorrectas sobre la quinta actividad: Experi- mento en realidad virtual, nivel avanzado, tipos de rango: bajo de 0 a 3, medio de 4 a 6, alto de 7 a 10 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 142

Figura 7.61: Cantidad de respuestas incorrectas sobre la sexta actividad: Verdadero y falso sobre desplazamiento de proyectiles, nivel avanzado, tipos de rango: bajo de 0 a 3, medio de 4 a 6, alto de 7 a 10 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.62: Total de respuestas incorrectas de todas las actividades, tipos de rango: bajo de 0 a 22, medio de 23 a 44, alto de 45 a 68 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 143

Figura 7.63: Tiempo para completar la primera actividad: Preguntas sobre las abre- viaciones, nivel b´asico,tipos de rango: r´apidode 6 a 30, medio de 31 a 54, lento de 55 a 80 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.64: Tiempo para completar la segunda actividad: Relacionar datos, nivel b´asico,tipos de rango: r´apidode 25 a 76, medio de 77 a 127, lento de 128 a 180 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 144

Figura 7.65: Tiempo para completar la tercera actividad: Preguntas sobre el movi- miento, nivel intermedio, tipos de rango: r´apidode 12 a 148, medio de 149 a 284, lento de 285 a 420 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.66: Tiempo para completar la cuarta actividad: Laboratorio virtual de des- plazamiento de objetos, nivel intermedio, rangos: r´apidode 350 a 633, medio de 634 a 916, lento de 917 a 1200 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 145

Figura 7.67: Tiempo para completar la quinta actividad: Experimento en realidad virtual, nivel avanzado, rangos: r´apidode entre 70 a 246, medio de 247 a 422, lento de 423 a 600 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.68: Tiempo para completar la sexta actividad: Verdadero y falso sobre des- plazamiento de proyectiles, nivel avanzado, tipos de rango: r´apidode 20 a 146, medio de 147 a 272, lento de 273 a 400 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 146

Figura 7.69: Tiempo para completar todas las actividades, tipos de rango: r´apidode 483 a 1222, medio de 1223 a 1961, lento de 192 a 2700 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.70: Total de vistas para completar todas las actividades de realidad virtual, tipos de rango: bajo de 160 a 340, medio de 341 a 520, alto de 521 a 700 (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 147

Figura 7.71: Total de clic para completar todas las actividades de realidad virtual, tipos de rango: bajo de 200 a 400, medio de 401 a 600, alto de 601 a 800 (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.72: Comparaci´onentre el tiempo para completar un ejercicio y los objetos vistos para completar un ejercicio en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 148

Figura 7.73: Comparaci´ondel tiempo para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.74: Comparaci´onentre los objetos vistos para completar un ejercicio y el tiempo para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre los ejercicios (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 149

Figura 7.75: Comparaci´onde objetos vistos para completar un ejercicio en el labora- torio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.76: Comparaci´onde las respuestas correctas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres seg´unel tiempo y los objetos vistos (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 150

Figura 7.77: Comparaci´onde las respuestas incorrectas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres seg´unel tiempo y los objetos vistos (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.78: Comparaci´onentre las respuestas correctas e incorrectas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual (Fuente: Elaboraci´onPropia) Evaluaci´on 151

Figura 7.79: Comparaci´onde respuestas correctas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia)

Figura 7.80: Comparaci´onde respuestas incorrectas para completar un ejercicio en el laboratorio virtual entre hombres y mujeres (Fuente: Elaboraci´onPropia) Cap´ıtulo8

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Luego de haber analizado los resultados obtenidos en las pruebas realizadas, se ha lle- gado obtener conclusiones, las cuales ser´andetalladas en este cap´ıtulo,adicionalmente tambi´ense presentaran posibles trabajas futuros y sugerencias que pueden ser usadas para mejorar el software educativo.

8.1. Conclusiones

Las conclusiones a las que se ha podido llegar luego de haber finalizado los experimentos propuestos en esta tesis son:

Al finalizar las pruebas se obtuvo un 60 % de respuestas totalmente a favor, un 34 % de respuestas a favor, un 4 % de respuestas neutras y un 2 % de respuestas en desacuerdo sobre la usabilidad pedag´ogicadel laboratorio virtual en base a la evaluaci´onde los profesores, en cuanto al entorno de realidad virtual se obtuvo un 25 % de respuestas totalmente a favor, un 46 % de respuestas a favor, un 23 % de respuestas neutrales, un 6 % de respuestas en desacuerdo y finalmente sobre usa- bilidad en aplicaciones de realidad virtual donde se obtuvo un 19 % de respuestas totalmente a favor, un 43 % de respuestas a favor, un 29 % de respuestas neutrales, un 9 % de respuestas en desacuerdo.

El uso de la gamification ha permitido aumentar tanto la motivaci´onde los alumnos como de los profesores con respecto a las actividades que deben realizar, ya que en el criterio de motivaci´onde la usabilidad pedag´ogicase obtuvo un 79 % de

152 Conclusiones y Recomendaciones 153

respuestas totalmente a favor y un 21 % de respuestas a favor y en el criterio de motivaci´onen el aprendizaje de la evaluaci´onde entornos de aprendizaje de realidad virtual se obtuvo un 23 % de respuestas neutras, un 55 % de respuestas de acuerdo, un 22 % de respuestas totalmente de acuerdo.

El haber realizado cuatro diferentes enfoques para la evaluaci´onde un ambiente virtual los cuales son: enfoque pedag´ogico,enfoque del ambiente virtual, enfoque de la usabilidad y la informaci´ongenerada por el estudiante, ha facilitado el poder determinar d´ondeubicar problemas en el desarrollo de aplicaciones que utilicen realidad virtual.

Seg´unse puedo observar hubo una reducci´ondel 60 % del tiempo, 30 %, de la cantidad de objetos vistos en los ejercicios siguientes al primero con lo cual se ha podido determinar que los alumnos se han podido orientar en el software educativo.

Se ha determinado algunas diferencias en base al g´eneroen el uso del laboratorio virtual, se ha encontrado que los hombres han requerido 35 % m´asde tiempo en comparaci´oncon las mujeres y han visto 50 % m´asobjetos que las mujeres en el ambiente virtual lo cual puede ser debido a que las mujeres tienen una mayor facilidad de realizar diferentes acciones al mismo tiempo.

Uno de los puntos m´asimportantes que se ha podido sacar de los experimentos es que luego de haber realizado el ejercicio una segunda vez se ha visto una reducci´on de las respuestas incorrectas del 50 % y un aumento de las respuestas correctas del 14 %, de tal manera que se ha podido determinar que el alumno si siente motivado a mejorar sus puntuaciones.

La motivaci´onha jugado un factor importante en el uso del laboratorio virtual, ya que para poder usar un entorno virtual inmersivo el estudiante primero necesita aprender como desplazarse e interactuar con los objetos y dicho proceso puede ser agotador para el estudiante si no se siente motivado pero al realizar los expe- rimentos, pero dicha motivaci´onse ha alcanzo con el uso de la gamification, ya que se observa una reducci´ondel 35 % del tiempo para completar un ejercicio y obteniendo un aumento de sus respuestas correctas del 14 %, por tal motivo no solo se ha conseguido que alumno aprenda a usar el laboratorio virtual de manera r´apido,sino que tambi´enel alumno se siente motivado a volver a usarlo y mejorar sus calificaciones obtenidos. Conclusiones y Recomendaciones 154

8.2. Trabajos Futuros

Este trabajo presento un estudio inicial del uso de la realidad virtual en conjunto con la gamification como una herramienta educativa para la ense˜nanzade f´ısica,as´ıal terminar esta investigaci´onse proponen los siguientes trabajos futuros:

Explorar en mayor manera la relaci´onque existe de realizar actividades de realidad virtual inmersiva en conjunto con actividades te´oricastradicionales en un mismo software educativo.

El uso de los m´etodos propuestos para evaluar otros sistemas de realidad virtual enfocados en la ense˜nanzade otras materias.

Agregar nuevos temas al software educativo como: Magnetismo, L´aseres,Despla- zamiento de fluidos entre otros y nuevas actividades que complementen el entorno virtual con las pr´acticasde laboratorio como: Comparar formulas, comprensi´onde textos entre otros.

Explorar la posibilidad de trabajar con un mando h´apticopara poder hacer una interacci´onm´asnatural en el entorno virtual, pudiendo interactuar con los objetos con las manos.

Mejorar el entorno virtual agregando modelos de mayor realismo y crear nuevos elementos en el entorno virtual que mantengan sus propiedades del mundo real.

8.3. Recomendaciones

Como sugerencia de sebe tener en cuenta:

El uso de un ambiente cerrado sin ruidos ambientales es el recomendable para realizar pruebas en un entorno virtual, en caso que no se disponga de un ambiente de estas caracter´ısticasel uso de aud´ıfonos permitir´ıaaislar al estudiante y ayudar con la inmersi´ondel aplicativo.

Si se usa un control remoto que se conecta a los dispositivos de manera inal´ambri- ca, es recomendable ya tenerlos conectados antes de realizar las pruebas y usar identificadores para poder asociar un control a un dispositivo m´ovilespecifico.

Para la creaci´onde un ambiente de realidad virtual lo m´asrecomendable es el uso de iconos y reducir la cantidad de texto a mostrar, tambi´ense recomienda el uso de di´alogosen lugar de texto para presentar informaci´onadicional. Conclusiones y Recomendaciones 155

** Ap´endiceA

Anexos

A.1. Usabilidad pedag´ogica

Para medir la usabilidad pedag´ogicase les presento a los alumnos la siguiente encuesta A.1, en la cual deb´ıandar una calificaci´onentre 1 a 5, donde 1 significa estar totalmente en desacuerdo y 5 que significa que estar totalmente de acuerdo.

Cuadro A.1: Encuesta para medir la usabilidad pedag´ogica

No Criterio Puntaje 1 Facilidad del control al usar el aplicativo 2 Grado did´acticodel aplicativo 3 Aprendizaje colaborativo y cooperativo 4 Objetivos y metas de f´acilidentificaci´on 5 Correspondencia en los temas aprendidos 6 Valor agregado a nivel tecnol´ogico 7 Motivaci´onen el aprendizaje 8 Evaluaci´onde conocimiento previo 9 Nivel de libertad al operar el sistema

156 Anexos 157

A.2. Entorno de Aprendizaje

Para medir el entorno de aprendizaje se les presento a los alumnos la siguiente encuesta A.2, en la cual deb´ıandar una calificaci´onentre 1 a 5, donde 1 significa estar totalmente en desacuerdo y 5 que significa que estar totalmente de acuerdo.

Cuadro A.2: Encuesta para medir el entorno de Aprendizaje

No Criterio Puntaje 1 Inmersi´onen el aplicativo 2 Aprendizaje por el realismo en el aplicativo 3 F´acilmanipulaci´onde objetos en el ambiente virtual 4 Utilidad educativa 5 Facilidad de uso del aplicativo 6 Sentimiento de estar ah´ı 7 Motivaci´onen el aprendizaje 8 Intenci´onde utilizar el aplicativo 9 Beneficios cognitivos 10 Eficacia del aplicativo en el aprendizaje 11 Satisfacci´onal usar el aplicativo Anexos 158

A.3. Usabilidad de Aplicaciones de Realidad Virtual

Para medir la usabilidad de aplicaciones de realidad virtual se les presento a los alumnos la siguiente encuesta A.3, en la cual deb´ıandar una calificaci´onentre 1 a 5, donde 1 significa estar totalmente en desacuerdo y 5 que significa que estar totalmente de acuerdo.

Cuadro A.3: Encuesta para medir la usabilidad de aplicaciones de realidad virtual

No Criterio Puntaje 1 Nivel de realismo en el entorno virtual 2 Nivel de realismo al realizar las tareas 3 Libertad de movimiento en el entorno virtual 4 Tiempo de respuesta en la pantalla 5 Realismo en la f´ısicadel aplicativo 6 Nivel de percepci´ondel entorno virtual 7 Nivel de navegaci´ony orientaci´on 8 Facilidad de entrada y salida en el entorno virtual 9 Men´ucomprensible 10 Facilidad de uso del aplicativo 11 Tareas organizadas y entendibles 12 Sentimiento de estar presente en el mundo virtual Bibliograf´ıa

[1] Steven M LaValle, Anna Yershova, Max Katsev, and Michael Antonov. Head trac- king for the oculus rift. In 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pages 187–194. IEEE, 2014.

[2] Dan MacIsaac et al. Google cardboard: A virtual reality headset for $10? The Physics Teacher, 53(2):125–125, 2015.

[3] Virtual Reality Society. Virtual reality - virtual reality. URL http://www.vrs. org.uk/.

[4] Leap Motion. Planetarium. URL https://developer-archive.leapmotion.com/ gallery/planetarium.

[5] Sebastian Deterding, Dan Dixon, Rilla Khaled, and Lennart Nacke. From game design elements to gamefulness: defining gamification. In Proceedings of the 15th in- ternational academic MindTrek conference: Envisioning future media environments, pages 9–15. ACM, 2011.

[6] M Bonde. Improving biotech education through gamified laboratory simulations. In FEBS JOURNAL, volume 282, pages 360–360. WILEY-BLACKWELL 111 RIVER ST, HOBOKEN 07030-5774, NJ USA, 2015.

[7] Veljko Potkonjak, Michael Gardner, Victor Callaghan, Pasi Mattila, Christian Guetl, Vladimir M Petrovi´c,and Kosta Jovanovi´c. Virtual laboratories for edu- cation in science, technology, and engineering: A review. Computers & Education, 95:309–327, 2016.

[8] Alfonso Bustos S´anchez and C´esarColl Salvador. Los entornos virtuales como espacios de ense˜nanzay aprendizaje. Revista mexicana de investigaci´oneducativa, 15(44):163–184, 2010.

[9] Randy S Haluck and Thomas M Krummel. Computers and virtual reality for surgical education in the 21st century. Archives of surgery, 135(7):786–792, 2000.

159 Bibliograf´ıa 160

[10] David Ota, Bowen Loftin, Tim Saito, Robert Lea, and James Keller. Virtual reality in surgical education. Computers in Biology and Medicine, 25(2):127–137, 1995.

[11] Jong-Heon Kim, Sang-Tae Park, Heebok Lee, Keun-Cheol Yuk, and Heeman Lee. Virtual reality simulations in physics education. Interactive Multimedia Electronic Journal of Computer-Enhanced Learning, 3(2), 2001.

[12] R Bowen Loftin, M Engleberg, and Robin Benedetti. Applying virtual reality in education: A prototypical virtual physics laboratory. In Virtual Reality, 1993. Pro- ceedings., IEEE 1993 Symposium on Research Frontiers in, pages 67–74. IEEE, 1993.

[13] William Winn and William Bricken. Designing virtual worlds for use in mathematics education: The example of experiential algebra. Educational Technology, 32(12):12– 19, 1992.

[14] Hannes Kaufmann and Dieter Schmalstieg. Mathematics and geometry education with collaborative augmented reality. Computers & Graphics, 27(3):339–345, 2003.

[15] John I Messner, Sai CM Yerrapathruni, Anthony J Baratta, and Vaughan E Whis- ker. Using virtual reality to improve construction engineering education. In Ame- rican Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition, 2003.

[16] Abdul-Hadi G Abulrub, Alex N Attridge, and Mark A Williams. Virtual reality in engineering education: The future of creative learning. In 2011 IEEE global engineering education conference (EDUCON), pages 751–757. IEEE, 2011.

[17] Kew-Cheol Shim, Jong-Seok Park, Hyun-Sup Kim, Jae-Hyun Kim, Young-Chul Park, and Hai-Il Ryu. Application of virtual reality technology in biology education. Journal of Biological Education, 37(2):71–74, 2003.

[18] Maria Roussou. Learning by doing and learning through play: an exploration of interactivity in virtual environments for children. Computers in Entertainment (CIE), 2(1):10–10, 2004.

[19] Rosemary Garris, Robert Ahlers, and James E Driskell. Games, motivation, and learning: A research and practice model. Simulation & gaming, 33(4):441–467, 2002.

[20] Michela Ott and Mauro Tavella. A contribution to the understanding of what makes young students genuinely engaged in computer-based learning tasks. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 1(1):184–188, 2009.

[21] Andy Hargreaves and Ivor Goodson. Educational change over time? the sustai- nability and nonsustainability of three decades of secondary school change and continuity. Educational administration quarterly, 42(1):3–41, 2006. Bibliograf´ıa 161

[22] Stephen Heppell. Teacher education, learning and the information generation: the progression and evolution of educational computing against a background of change. Journal of Information Technology for Teacher Education, 2(2):229–237, 1993.

[23] Erica´ R Souza and Eduardo Souto. Utilizacao de heuristicas de jogos para avaliacao de um aplicativo gamificado. Proceedings of SBGames, pages 666–673, 2015.

[24] A Ballu, X Yan, A Blanchard, T Clet, S Mouton, and H Niandou. Virtual metrology laboratory for e-learning. Procedia CIRP, 43:148–153, 2016.

[25] Claudio A Fredes, Juan P Hern´andez,and Daniel A D´ıaz.Potencial y problemas de la simulaci´onen ambientes virtuales para el aprendizaje. Formaci´onuniversitaria, 5(1):45–56, 2012.

[26] Psic Germ´anAlejandro Miranda D´ıaz.De los ambientes virtuales de aprendizaje a las comunidades de aprendizaje en l´ınea,2004.

[27] Veronica S Pantelidis. Reasons to use virtual reality in education and training courses and a model to determine when to use virtual reality. Themes in Science and Technology Education, 2(1-2):59–70, 2010.

[28] Darina Dicheva, Christo Dichev, Gennady Agre, and Galia Angelova. Gamification in education: a systematic mapping study. Educational Technology & Society, 18 (3):1–14, 2015.

[29] Livia S¸tefan, Florica Moldoveanu, et al. Gamified 3d virtual learning environ- ment for improved students’motivation and learning evaluation. a case study on “3dupb” campus. In Conference proceedings of)) eLearning and Software for Educa- tion (((eLSE), number 02, pages 94–101. Universitatea Nationala de Aparare Carol I, 2015.

[30] Abbie Brown and Tim Green. Virtual reality: Low-cost tools and resources for the classroom. TechTrends, 60(5):517–519, 2016.

[31] Michela Ott, Laura FREINA, et al. A literature review on immersive virtual reality in education: state of the art and perspectives. In Conference proceedings of)) eLear- ning and Software for Education (((eLSE), number 01, pages 133–141. Universitatea Nationala de Aparare Carol I, 2015.

[32] Chantzi Athanasia Eleftheria, Plessa Charikleia, Chatziparadeisis Gkanas Iason, Tsakalidis Athanasios, and Tsolis Dimitrios. An innovative augmented reality edu- cational platform using gamification to enhance lifelong learning and cultural edu- cation. In Information, Intelligence, Systems and Applications (IISA), 2013 Fourth International Conference on, pages 1–5. IEEE, 2013. Bibliograf´ıa 162

[33] Penny J Standen and David J Brown. Virtual reality in the rehabilitation of people with intellectual disabilities. Cyberpsychology & behavior, 8(3):272–282, 2005.

[34] Manoela Silva, Daniel Freitas, Edvar Neto, Caio Lins, Veronica Teichrieb, and Jo˜aoMarcelo Teixeira. Glassist: using augmented reality on google glass as an aid to classroom management. In Virtual and Augmented Reality (SVR), 2014 XVI Symposium on, pages 37–44. IEEE, 2014.

[35] Turhan Civelek, Erdem Ucar, Hakan Ustunel, and Mehmet Kemal Aydın. Effects of a haptic augmented simulation on k-12 students´achievement and their attitudes towards physics. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 10(6), 2014.

[36] Numan Ali, Sehat Ullah, Aftab Alam, and Jamal Rafique. 3d interactive virtual chemistry laboratory for simulation of high school experiments. Proceedings of EURASIA GRAPHICS 2014, Paper, 12, 2014.

[37] Antonieta Angulo and Guillermo V´asquezde Velasco. Immersive simulation of architectural spatial experiences. Blucher Design Proceedings, 1(7):495–499, 2014.

[38] Sabine Braun and Catherine Slater. Populating a 3d virtual learning environment for interpreting students with bilingual dialogues to support situated learning in an institutional context. The Interpreter and Translator Trainer, 8(3):469–485, 2014.

[39] Elizabeth Izatt, Kate Scholberg, and Regis Kopper. Neutrino-kave: An immersive visualization and fitting tool for neutrino physics education. In Virtual Reality (VR), 2014 iEEE, pages 83–84. IEEE, 2014.

[40] Janet Green, Aileen Wyllie, and Debra Jackson. Virtual worlds: A new frontier for nurse education? Collegian, 21(2):135–141, 2014.

[41] Nils Fredrik Kleven. Virtual university hospital as an arena for medical training and health education. Master’s thesis, Institutt for datateknikk og informasjonsvi- tenskap, 2014.

[42] Elizabeth J Eve, Samuel Koo, Abdulmonem A Alshihri, Jeremy Cormier, Maria Kozhenikov, R Bruce Donoff, and Nadeem Y Karimbux. Performance of dental students versus prosthodontics residents on a 3d immersive haptic simulator. Jour- nal of dental education, 78(4):630–637, 2014.

[43] Soichiro Yoshida, Kazunori Kihara, Hideki Takeshita, and Yasuhisa Fujii. Instruc- tive head-mounted display system: pointing device using a vision-based finger trac- king technique applied to surgical education. Videosurgery and Other Miniinvasive Techniques, 9(3):449, 2014. Bibliograf´ıa 163

[44] Rustin Deane Webster. Corrosion prevention and control training in an immersive virtual learning environment. The University of Alabama at Birmingham, 2014.

[45] Yongqiang Qin, Chris J Vincent, Nadia Bianchi-Berthouze, and Yuanchun Shi. Air- flow: designing immersive breathing training games for copd. In CHI’14 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, pages 2419–2424. ACM, 2014.

[46] Yifeng He, Ziyang Zhang, Xiaoming Nan, Ning Zhang, Fei Guo, Edward Rosa- les, and Ling Guan. vconnect: Connect the real world to the virtual world. In Computational Intelligence and Virtual Environments for Measurement Systems and Applications (CIVEMSA), 2014 IEEE International Conference on, pages 30– 35. IEEE, 2014.

[47] Michael Morehead, Quinn Jones, Jared Blatt, Paul Holcomb, Juergen Schultz, Tom DeFanti, Mark Ellisman, Gianfranco Doretto, and George A Spirou. Poster: Braintrek-an immersive environment for investigating neuronal tissue. In 3D User Interfaces (3DUI), 2014 IEEE Symposium on, pages 157–158. IEEE, 2014.

[48] G Coates. Program from invisible site-a virtual sho, a multimedia performance work presented by george coates performance works. San Francisco, CA, 1992.

[49] P Greenbaum. The lawnmower man. Film and video, 9(3):58–62, 1992.

[50] Doug A Bowman and Ryan P McMahan. Virtual reality: how much immersion is enough? Computer, 40(7):36–43, 2007.

[51] James J Gibson. The ecological approach to visual perception: classic edition. Psy- chology Press, 2014.

[52] Yuichi Ohta and Hideyuki Tamura. Mixed reality: Merging real and virtual worlds. Springer Publishing Company, Incorporated, 2014.

[53] Randy Pausch, Thomas Crea, and Matthew Conway. A literature survey for vir- tual environments: Military flight simulator visual systems and simulator sickness. Presence: Teleoperators & Virtual Environments, 1(3):344–363, 1992.

[54] Barbara O Rothbaum, Larry F Hodges, David Ready, and Renato D Alarcon. Vir- tual reality exposure therapy for vietnam veterans with posttraumatic stress disor- der. The Journal of clinical psychiatry, 62(8):617–622, 2001.

[55] Sandra Helsel. Virtual reality and education. Educational Technology, 32(5):38–42, 1992.

[56] Steve Woolgar. Virtual society?: Technology, cyberbole, reality. Oxford University Press on Demand, 2002. Bibliograf´ıa 164

[57] Maria Virvou and George Katsionis. On the usability and likeability of virtual reality games for education: The case of vr-engage. Computers & Education, 50(1): 154–178, 2008.

[58] Rory McCloy and Robert Stone. Virtual reality in surgery. British Medical Journal, 323(7318):912, 2001.

[59] Anthony R Lanfranco, Andres E Castellanos, Jaydev P Desai, and William C Me- yers. Robotic surgery: a current perspective. Annals of surgery, 239(1):14–21, 2004.

[60] Marc McDonald, Robert Musson, and Ross Smith. Using productivity games to pre- vent defects. The Practical Guide to Defect Prevention, Microsoft Press, Redmond, 7, 2008.

[61] Merci Victoria Grace and Justin Hall. Projecting surveillance entertainment. Pre- sentation, ETech, San Diego, CA, 2008.

[62] Dean Takahashi. Funware’s threat to the traditional video game industry. venture- beat. com, en ligne: http://goo. gl/O9lSq, 2008.

[63] J Ferrera. Playful design: Creating game experiences in everyday interfaces. Ro- senfeld Media, 2012.

[64] Aaron Dignan. Game frame: Using games as a strategy for success. Simon and Schuster, 2011.

[65] Seth Priebatsch. Building the game layer on top of the world. TED Ideas Worth Spreading, 2010.

[66] David R Flatla, Carl Gutwin, Lennart E Nacke, Scott Bateman, and Regan L Mandryk. Calibration games: making calibration tasks enjoyable by adding moti- vating game elements. In Proceedings of the 24th annual ACM symposium on User interface software and technology, pages 403–412. ACM, 2011.

[67] Roger Caillois and Meyer Barash. Man, play, and games. University of Illinois Press, 1961.

[68] Byron Reeves and J Leighton Read. Total engagement: How games and virtual worlds are changing the way people work and businesses compete. Harvard Business Press, 2013.

[69] Florin Oprescu, Christian Jones, and Mary Katsikitis. I play at work—ten principles for transforming work processes through gamification. Frontiers in psychology, 5, 2014. Bibliograf´ıa 165

[70] Shahdatunnaim Azmi, Noorminshah A Iahad, and Norasnita Ahmad. Gamification in online collaborative learning for programming courses: A literature review. 2006.

[71] G¨oknur Kaplan Akilli. Games and simulations: A new approach in education. 2007.

[72] Zachary Fitz-Walter, Dian Tjondronegoro, and Peta Wyeth. Orientation passport: using gamification to engage university students. In Proceedings of the 23rd Aus- tralian Computer-Human Interaction Conference, pages 122–125. ACM, 2011.

[73] Jes´usA del Alamo, Victor Chang, James Hardison, David Zych, and Lisa Hui. An online microelectronics device characterization laboratory with a circuit-like user interface. ICEE, Valencia (Spain), 2003.

[74] Wolfgang Osten, Marc Wilke, and Giancarlo Pedrini. Remote laboratories for op- tical metrology: from the lab to the cloud. Optical Engineering, 52(10):101914– 101914, 2013.

[75] Maria T Restivo, Joaquim Mendes, Ant´onioM Lopes, Carlos M Silva, and F´atima Chouzal. A remote laboratory in engineering measurement. IEEE transactions on industrial electronics, 56(12):4836–4843, 2009.

[76] Jihong Liu and Hongxia Jiang. Development of a virtual winder for computer-aided education using virtools. Computer Applications in Engineering Education, 22(1): 120–130, 2014.

[77] LA Dobrza´nskiand R Honysz. Development of the virtual light microscope for a material science virtual laboratory. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 20(1-2):571–574, 2007.

[78] Mads T Bonde, Guido Makransky, Jakob Wandall, Mette V Larsen, Mikkel Morsing, Hanne Jarmer, and Morten OA Sommer. Improving biotech education through gamified laboratory simulations. Nature biotechnology, 32(7):694–697, 2014.

[79] Mahmoud Abdulwahed and Zoltan K Nagy. Developing the trilab, a triple access mode (hands-on, virtual, remote) laboratory, of a process control rig using labview and joomla. Computer Applications in Engineering Education, 21(4):614–626, 2013.

[80] Luis Rosado and JR Herreros. Nuevas aportaciones did´acticasde los laboratorios virtuales y remotos en la ense˜nanzade la f´ısica. Recent Research Developments in Learning Technologies, pages 1–5, 2005.

[81] L Rosado and JR Herreros. Laboratorios virtuales y remotos en la ense˜nanzade la f´ısica y materias afines. Did´actica de la F´ısica y sus nuevas Tendencias, pages 415–603, 2002. Bibliograf´ıa 166

[82] Luis Rosado and Juan Ram´onHerreros. Internet y multimedia en did´actica e in- vestigaci´onde la f´ısica: tratado te´orico-pr´actico para profesores y doctorandos. Uni- versidad Nacional de Educaci´ona Distancia, UNED, 2003.

[83] L Gil, E Blanco, and JM Aul´ı.Software educativo orientado a la experimentaci´on. In I Congreso Internacional de Docencia Universitaria e Innovaci´on, page 118, 2000.

[84] O Boix, S Fillet, and J Bergas. Nuevas posibilidades en laboratorios remotos de ense˜nanzast´ecnicas. In Congreso Virtual CIVE 2002, 2002.

[85] J Barbosa and T Andreu. Asignaturas pr´acticasde laboratorio: una experiencia de evaluaci´onen la facultad de qu´ımicade la universidad de barcelona. In I Congreso Internacional de Docencia Universitaria e Innovaci´on, page 47, 2000.

[86] Hugo Kofman. La unidad experimento: Simulaci´onen la ense˜nanzainformatizada de la f´ısica. IE Comunicaciones: Revista Iberoamericana de Inform´atica Educativa, (17):2, 2000.

[87] Jos´eAntonio Prieto Saborit and Paloma Nistal Hern´andez.Influencia del aprendi- zaje cooperativo en educaci´onf´ısica. Revista iberoamericana de educaci´on, 49(4):6, 2009.

[88] J Nielsen. Heuristic evaluation. usability inspection methods, 1994.

[89] Petri Nokelainen. An empirical assessment of pedagogical usability criteria for digital learning material with elementary school students. Educational Technology & Society, 9(2):178–197, 2006.

[90] Jonathan Blackledge and Martin Barrett. Evaluation of a prototype desktop vir- tual reality model developed to enhance electrical safety and design in the built environment. 2012.

[91] Alistair Sutcliffe and Brian Gault. Heuristic evaluation of virtual reality applica- tions. Interacting with computers, 16(4):831–849, 2004.

[92] Maria Roussos. Issues in the design and evaluation of a virtual reality learning environment. Master’s thesis, University of Illinois at Chicago Chicago, 1997.

[93] Jos´eJoskowicz. Reglas y pr´acticasen extreme programming. Universidad de Vigo, page 22, 2008.

[94] Jeff Craighead, Jennifer Burke, and Robin Murphy. Using the unity game engine to develop sarge: a case study. In Proceedings of the 2008 Simulation Workshop at the International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2008), 2008. Bibliograf´ıa 167

[95] Margot Ely, M. Anzul, T. Friedman, D. Garner, and A.M. Steinmetz. Doing Qua- litative Research: circles within circles . The Falmer Press, London, 1991.

[96] Ana C´eliaBastos de Abreu. Avalia¸c˜aode Usabilidade em Softwares Educativos. Master’s thesis, Universidade Estadual do Cear´a,Fortaleza, Cear´a,Brasil. Retrie- ved July, 12:109, 2010.

[97] Diego Alonso Iquira Becerra, Jose Herrera Quispe, Roni Guillermo Apaza Aceituno, Gaby Mary Poma Vargas, Flor Gabriela Fernandez Zamora, Jos´eLuis Huillca Man- go, Guadalupe Paulina Anccasi Figueroa, Aldo Alexis Perez Vizcarra, and Jaison Willian Torres Chana. Evaluation of a gamified 3d virtual reality system to enhance the understanding of movement in physics. pages 395–401, 01 2017.