REALIDAD AUMENTADA COMO ESTRATEGIA DIDÁCTICA EN CURSO DE CIENCIAS NATURALES DE ESTUDIANTES DE QUINTO GRADO DE PRIMARIA DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA CAMPO VALDÉS OSCAR MAURICIO BUENAVENTURA BARON UNIVERSIDAD DE MEDELLIN ESPECIALIZACION EN INGENIERIA DE SOFTWARE COHORTE VI MEDELLIN 2014 REALIDAD AUMENTADA COMO ESTRATEGIA DIDÁCTICA EN CURSO DE CIENCIAS NATURALES DE ESTUDIANTES DE QUINTO GRADO DE PRIMARIA DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA CAMPO VALDÉS OSCAR MAURICIO BUENAVENTURA BARON Requisito para optar al grado de Especialista en Ingeniería de Software Asesor EDWIN MAURICIO HINCAPIÉ MONTOYA UNIVERSIDAD DE MEDELLIN ESPECIALIZACION EN INGENIERIA DE SOFTWARE COHORTE VI MEDELLIN 2014 Nota de aceptación: ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Firma presidente de jurado ___________________________________ Firma del jurado ___________________________________ Firma del jurado 3 Con todo mi cariño y mi amor para las personas que hicieron todo en la vida para que yo pudiera lograr mis sueños, por motivarme y darme la mano cuando sentía que el camino se terminaba, a ustedes por siempre mi corazón y mi gratitud. Mamá, Papá, Tía y Tocayo 4 TABLA DE CONTENIDO RESUMEN ...........................................................................................................................................9 INTRODUCCION .............................................................................................................................. 10 1. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 11 1.1. GENERAL.......................................................................................................................... 11 1.2. ESPECÍFICOS ................................................................................................................... 11 2. ALCANCE Y LIMITACIONES ..................................................................................................... 12 3. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................ 13 4. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ................................................................................................. 16 5. MARCO TEORICO .................................................................................................................... 17 5.1. POLÍTICA EDUCATIVA COLOMBIANA ........................................................................... 17 5.2. TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN ......................................... 18 5.3. LAS TIC EN LA EDUCACION ........................................................................................... 18 5.4. REALIDAD VIRTUAL ........................................................................................................ 19 5.5. REALIDAD AUMENTADA ................................................................................................. 21 5.6. EDUCACION Y REALIDAD AUMENTADA ...................................................................... 25 6. MODELO CONCEPTUAL DEL SISTEMA ................................................................................. 28 6.1. CONTEXTO DEL SISTEMA ............................................................................................. 28 6.1.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ORGANIZACIÓN ............................................... 28 6.1.2. OBJETIVOS DE LA ORGANIZACIÓN ...................................................................... 29 6.1.3. ACTORES INVOLUCRADOS Y SUS ROLES EN EL SISTEMA ............................. 30 6.1.4. ORGANIGRAMA DE LAS ÁREAS INVOLUCRADAS .............................................. 31 7. ANALISIS Y DISEÑO................................................................................................................. 32 7.1. ANÁLISIS .......................................................................................................................... 32 7.1.1. ESTÁNDARES, COMPETENCIAS Y CONTENIDOS PROPUESTOS .................... 32 7.1.2. CARACTERÍSITICAS MÍNIMAS DE SOFTWARE ................................................... 32 7.1.3. REQUISITOS ............................................................................................................ 33 7.1.4. CASOS DE USO ....................................................................................................... 35 7.1.5. METODOLOGÍA PARA CREAR UNA APLICACIONES EDUCATIVAS DE REALIDAD AUMENTADA ......................................................................................................... 46 7.2. DISEÑO ............................................................................................................................. 54 7.2.1. DIAGRAMA DE SECUENCIAS ................................................................................. 54 7.2.2. DIAGRAMA DE CLASES .......................................................................................... 59 7.2.3. DISEÑO DE INTERFACES ....................................................................................... 60 8. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN ........................................................................................ 61 9. VALIDACIÓN DE LA APLICACIÓN CON LOS ACTORES INVOLUCRADOS ......................... 64 10. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 68 5 11. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 69 6 INDICE DE FIGURAS Figura 1: Matriz de los ocho grandes ejes o líneas de acción, cuatro verticales y cuatro transversales del Plan Nacional TIC 2008-2019 ......................................... 17 Figura 2: Realidad Virtual aplicada en diferentes situaciones como plataforma de entrenamiento. ....................................................................................................... 20 Figura 3: Ejemplos de realidad aumentada ........................................................... 22 Figura 4: Definición de Realidad Mixta, dentro del contexto del Continuum RV .... 23 Figura 5: Componentes de un sistema de realidad aumentada. ............................ 24 Figura 6: Sistema de realidad aumentada basado en una pantalla ....................... 24 Figura 7: El Magic Book y su aplicación en el área de ciencias sociales ............... 25 Figura 8: Fases de construcción en el proyecto CREATE ..................................... 25 Figura 9: Un estudiante interactuando con el sistema ARiSE ................................ 26 Figura 10: Visualización AR de un eje de levas ..................................................... 26 Figura 11: Interacción entre profesor y alumno mediante la herramienta de Realidad Aumentada, para el estudio de conceptos del cálculo en varias variables aplicados a superficies de la forma z = f(x, y). ....................................................... 27 Figura 12: Organigrama de la Institución Educativa Campo Valdés ...................... 31 Figura 13: Diagrama general de casos de uso ...................................................... 36 Figura 14: Diagrama detalla de casos de uso ........................................................ 36 Figura 15: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Ingresar ................................. 54 Figura 16: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Seleccionar Y Mostrar Modelo ............................................................................................................................... 55 Figura 17: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Manipular Modelos 3d ........... 55 Figura 18: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Reconocer Marcador ............. 56 Figura 19: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Tocar ..................................... 56 Figura 20: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Rotar ..................................... 57 Figura 21: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Aumentar Y Reducir .............. 57 Figura 22: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Mostrar Información .............. 58 Figura 23: Diagrama De Secuencias Caso De Uso Cargar Información Del Modelo ............................................................................................................................... 58 Figura 24: Diagrama de clases propuesto ............................................................. 59 Figura 25: Diseño Propuesto De Interfaces De Usuario ........................................ 60 Figura 26: Menú principal de la aplicación AR Ciencias Básicas ........................... 61 Figura 27: Menú de selección de escena de la aplicación AR Ciencias Básicas ... 61 Figura 28: Pantalla de instrucciones para el usuario ............................................. 62 Figura 29: Escena aumentada de la aplicación AR Ciencias Básicas desarrollando los contenidos sobre la atmosfera y sus capas...................................................... 62 Figura 30: Escena aumentada de la aplicación AR Ciencias Básicas desarrollando los contenidos sobre la tierra y sus capas ............................................................. 63 7 INDICE DE TABLAS Tabla 1: Identificación de la Institución Educativa Campo Valdés ......................... 29 Tabla 2: Requisitos de negocio .............................................................................