Merge Cube
como nueva herramienta didáctica de realidad aumentada
Resumen
Debido a la enorme popularidad de los teléfonos
inteligentes entre personas de todas las edades, la Realidad Aumentada se está
convirtiendo en una tecnología comúnmente disponible para la cual no
necesitamos tener equipo especial, solo un teléfono inteligente barato y común
con una cámara. En este artículo, abordaremos el uso de la Realidad
Aumentada en la educación a través del popular Merge Cube, que goza de una
creciente popularidad en el proceso educativo desde 2017. En nuestro artículo,
nos centramos en la comparación de aplicaciones existentes con soporte de El
cubo Merge y las posibilidades de su uso en educación. Prestamos especial
atención a la creación de nuestra propia aplicación educativa, que consta de
cinco partes independientes (tres partes educativas, como el sistema solar, los
monumentos mundiales y los animales marinos, y dos partes de entretenimiento con
la posibilidad de establecer la dificultad, respectivamente). -tipo de juego,
como Pexeso y el Laberinto 3D). El desarrollo de la aplicación se realizó
en el entorno Unity 3D para el sistema operativo móvil Android. La
aplicación está destinada principalmente a niños hospitalizados, pero fue
probada debido a las restricciones pandémicas entre 134 niños de escuelas
primarias y secundarias regulares. La principal ventaja de nuestra
aplicación en comparación con otras aplicaciones es que es gratuita, contiene
varias áreas educativas y también que podemos modificar el contenido: es de
código abierto.
Introducción
Los teléfonos inteligentes son generalmente el tipo de
dispositivo móvil más común entre personas de todas las edades. No es raro
que niños a partir de los tres años utilicen dispositivos móviles como
smartphones y tablets. Los alumnos de las escuelas los utilizan para
educación, comunicación y juegos, y los trabajadores los utilizan para
trabajar, entretenerse, fotografiar, navegar, etc. Algunos jubilados los
utilizan para navegar por Internet, realizar operaciones bancarias por Internet
y comunicarse con sus familiares. En este sentido, las personas mayores
son las peores, varios países están trabajando para mejorar las habilidades
digitales de estas personas. En Eslovaquia, en junio de 2022, el
Ministerio de Inversiones, Desarrollo Regional e Informatización de la
República Eslovaca inició un proyecto de formación de personas mayores de 65
años para mejorar sus habilidades digitales y distribuir tabletas a quienes
quieran aprender a trabajar con ordenadores o aumentar sus conocimientos
informáticos.
La enseñanza a través de dispositivos móviles se denomina
m-learning o aprendizaje móvil. Crompton [1] define el
aprendizaje móvil como el aprendizaje en múltiples contextos, a través de
interacciones sociales y de contenido, utilizando dispositivos electrónicos
personales. El aprendizaje móvil se puede practicar en casi todas las
materias de las escuelas. Recientemente, se puede encontrar una
utilización exitosa del aprendizaje móvil en la enseñanza de matemáticas, por
ejemplo, en [2] , [3] , [4] y [5] . Un
estudio de exploración relacionado con la investigación del posible uso del
aprendizaje móvil para aprender el curso de química en la escuela primaria se
puede encontrar, por ejemplo, en [6] y [7] . Purbohadi [8] utiliza
el aprendizaje móvil como ayuda para el aprendizaje de estudiantes de medicina,
Dolzhich [9] en la enseñanza de lenguas extranjeras y muchos otros
investigadores utilizan el aprendizaje móvil en casi todos los campos. La
ventaja de los dispositivos móviles es que casi todos los teléfonos
inteligentes contienen una cámara que se puede utilizar, por ejemplo, con
realidad aumentada (AR), que a su vez se puede utilizar, por ejemplo, para la
educación, no sólo en informática. Un sistema AR complementa el mundo real
con objetos virtuales (generados por computadora) que parecen coexistir en el
mismo espacio que el mundo real [10] .
En 2013, la compañía automovilística Volkswagen presentó
la aplicación Marta (Asistencia Técnica Móvil de Realidad Aumentada). La
aplicación contenía manuales de servicio para reparaciones de automóviles y,
mediante realidad aumentada, instruía al usuario sobre cómo realizar tareas de
servicio individuales [11]
En 2014, la aplicación Snapchat permitió insertar
geofiltros con la posición actual del usuario en la imagen escaneada. Un
año después, apareció la función lentes en esta red social. Permitía
escanear rostros con la posibilidad de insertar varios elementos gráficos. Esta
tendencia fue rápidamente adoptada por varias redes sociales para retener a sus
usuarios [11] , [12]
En 2016, se presentó el juego para móviles Pokemon Go,
que representó una revolución en los juegos: millones de jugadores se
trasladaron al mundo real con teléfonos móviles en la mano e intentaron
encontrar Pokémon. Pokemon Go: la aplicación móvil que utilizaba realidad
aumentada hizo que esta tecnología fuera popular entre todos los grupos de
edad. Varios científicos y profesores han comenzado a explorar las
diversas posibilidades de utilizar la realidad aumentada en diversos campos. Mamone
et al. [13] propusieron en su investigación una alternativa a las
pantallas montadas en la cabeza para cirujanos, basada en realidad aumentada
proyectada. Sus resultados sugieren que la realidad aumentada proyectada
puede ser una alternativa valiosa a las pantallas transparentes estándar
montadas en la cabeza para respaldar la visualización in situ de datos de
imágenes médicas como guía quirúrgica. Cutolo et al. [14] hicieron
un estudio experimental diseñado para evaluar la eficacia de la plataforma para
guiar una tarea simulada de incisión quirúrgica. En los experimentos, se
pidió al usuario que realizara una tarea de incisión digital, con y sin la
ayuda del casco de realidad aumentada. Los resultados confirman que el
marco propuesto, junto con el nuevo concepto de casco, puede impulsar la
integración de los cascos de realidad aumentada en la práctica clínica
habitual. Hořejší et al. [15] han desarrollado una nueva
solución inteligente para diseñar y presentar instrucciones de trabajo a través
de realidad aumentada. La solución se puede adaptar fácilmente para su uso
en otros campos como la atención sanitaria o los hogares inteligentes. Lai
y Cheong [16] examinaron varios multimedia interactivos asociados con
XR antes de examinar las implicaciones de XR como herramienta educativa para la
pedagogía matemática existente.
En 2017, apareció en el mercado un cubo interesante
llamado Merge, que junto con un dispositivo móvil (a través de su cámara) y un
software puede convertir el cubo en un holograma. Al sincronizar el cubo
con la aplicación y luego girar el cubo físico, vemos una representación
virtual de objetos 3D a través de la pantalla del dispositivo. Es una
forma completamente nueva de interactuar y experimentar la RA. De repente
podemos tener en nuestras manos objetos matemáticos 3D, artefactos históricos,
órganos humanos, etc. La Figura 1 muestra el cubo Merge original en
la imagen de la derecha y la versión impresa del cubo Merge en la imagen de la
izquierda.
FIGURA 1.
Cubo de fusión original en la imagen de la derecha y en
la imagen de la izquierda versión impresa del cubo de fusión.
Existen varios estudios sobre el uso del cubo
combinado en educación. Taufig en su investigación [17] tiene
como objetivo determinar la viabilidad de medios de aprendizaje para sistemas
solares basados en la realidad aumentada del cubo combinado para incorporar
habilidades de resolución de problemas. Lin [18] aplicó Merge
Cube a una aplicación multifuncional y enfatizó más los elementos de la
historia en la difusión de Glycoscience (Glycoscience es el estudio de los
carbohidratos complejos en la superficie de proteínas y lípidos). Ameen [19] tuvo
como objetivo investigar la efectividad del contenido dramatizado a través de
aplicaciones de realidad aumentada (Merge cube) para mejorar el dominio del
idioma inglés de los estudiantes de secundaria. Ntuli [20] informa
sobre un estudio cualitativo realizado con profesores de K-3 después de un
taller STEM que se centró en la integración de la realidad aumentada utilizando
Merge Cubes.
SECCIÓN II.
Realidad aumentada
El término AR apareció por primera vez a principios del
siglo XX en la novela El mago de Oz, donde el autor, L. Frank Baum, describió
unas gafas que ahora se pueden comparar con Google Glass [11] .
La RA fue definida por Tom Coudell en 1990, un empleado
de Boeing Computer Services Research. Los empleados de Boeing habían
proyectado a través de sus gafas el proceso de ensamblar haces de cables
utilizando AR. Era un flujo de trabajo universal que podían aplicar a
todos los modelos de aviones [21]
AR es una tecnología que nos permite enriquecer el
entorno real con elementos digitales interactivos como imágenes, modelos 3D,
sonidos y texto en tiempo real. La idea básica de la realidad aumentada es
superponer imágenes, gráficos y audio y otras mejoras de inteligencia en un
entorno real en tiempo real [22] . El término AR a menudo se
confunde con el término realidad virtual (VR). La diferencia entre las dos
tecnologías es que la realidad virtual requiere auriculares especiales que
evocan en el usuario la impresión de que se encuentra en un mundo digital
diferente, mientras que la realidad aumentada permite la interacción con objetos
digitales del mundo real. La RA es más accesible ya que la mayoría de las
aplicaciones utilizadas solo requieren un teléfono inteligente, que la mayoría
de nosotros ya poseemos. Basta con activar la cámara y la aplicación se
encargará de insertar contenido digital en la imagen que capturemos. Chatzopoulos [23] en
su investigación realizó un estudio sobre el uso de AR. Whitley-Walters y
Muhammad [24] en su estudio se centraron en los aspectos positivos de
la realidad aumentada en el proceso educativo. Jang et al. [26] un
estudio explora la voluntad de los profesores de integrar tecnologías AR y VR
para las prácticas de enseñanza y aprendizaje. Rossano et al. [27] presentaron
en su artículo una aplicación de RA, llamada Geo+, para ayudar a los
estudiantes de escuela primaria en la adquisición de conocimientos sobre la
geometría sólida. Al-Gindy et al. La investigación [28] demuestra
el uso del conocimiento de disciplinas integradas con AR a través de Merge
Cube.
Un estudio de AR [30] muestra que estas
herramientas ayudan a todos los estudiantes, incluidos los que tienen
discapacidad intelectual (DI) y autismo. De Souza et al. [29] desarrollaron
una aplicación AR utilizando un marcador tridimensional inspirado en el Cubo de
Rubik para el diseño arquitectónico.
A. Principios de la
Realidad Aumentada
La RA funciona según varios principios. El escaneo
de imágenes es el más utilizado. Puede ser una única imagen objetivo o un
grupo de imágenes ubicadas alrededor del perímetro de un cuerpo. Otro
principio lo utilizan los juegos que detectan un avión, por ejemplo en tierra,
y luego las aplicaciones muestran los objetos necesarios. También
conocemos los diferentes principios de escanear el cuerpo, ya sean las manos,
la cara o todo el cuerpo:
·
Seguimiento de
imágenes 2D: seguimiento y detección de elementos de imagen obtenidos de la
imagen de la cámara, que se comparan con las imágenes de destino almacenadas en
la base de datos del dispositivo.
·
Seguimiento de
objetos 3D: detección y seguimiento de objetos 3D, que se crean escaneando un
objeto físico desde todos los lados.
·
Seguimiento facial:
identificación del área facial y creación de una red 3D (dibujando elementos
que corresponden a los contornos de un rostro humano).
·
Seguimiento
corporal: seguimiento y reconocimiento del cuerpo humano, su posición
(obtenemos un contorno que podemos superponer con elementos gráficos o insertar
en la imagen de avatares).
·
Detección de plano -
detección del plano (mesa, suelo, etc.) sobre el que colocamos los modelos 3D.
·
Nubes de puntos: un
mapa que consta de millones de puntos que contienen datos únicos que definen su
ubicación en el espacio 3D.
·
Reconocimiento en la
nube: un servicio de reconocimiento de imágenes en línea que puede reconocer y
rastrear hasta millones de imágenes (se describe más información [30] ).
La Figura 2 muestra la realidad aumentada
utilizando un dispositivo portátil [29] . El estado actual de
cómo funciona la realidad aumentada se describe en la investigación de Shea [32] .
FIGURA 2.
Realidad aumentada mediante un dispositivo portátil [31] .
SECCIÓN III.
Fusionar cubo educación
En 2017, se presentó el cubo Merge hecho de material de
espuma, que contiene formas únicas en los lados del cubo, gracias a las cuales
es posible convertir posteriormente el cubo en un holograma.
Debido a sus propiedades únicas, el cubo Merge puede ser
una ayuda educativa ideal. Permitirá a los estudiantes captar literalmente
varios modelos de objetos del mundo real en la palma de su mano. Debido a
los patrones únicos en los lados del cubo, estos modelos se pueden rotar y ver
en detalle. Esta forma de aprender, descubrir cosas nuevas, es más valiosa
que mirar la información en la imagen. Además, estos modelos pueden
contener diversas animaciones y efectos de sonido, que apoyarán la
participación y el desarrollo de múltiples sentidos de los estudiantes. Hoy
en día, las aplicaciones disponibles cubren una amplia gama de tecnologías.
Merge cube se puede utilizar en diversas áreas educativas
como matemáticas, geología, biología, geografía, etc. La Figura 3 es
un ejemplo de una aplicación del cuerpo humano para un Merge cube [33] .
FIGURA 3.
Aplicación del cuerpo humano para un cubo de fusión.
A. Aplicaciones
educativas para Merge Cube
Actualmente existen varias aplicaciones que pueden
aprovechar el potencial del cubo Merge. La desventaja de estas
aplicaciones es que proporcionan sólo una parte de su funcionalidad de forma
gratuita y luego hay que pagar por una licencia.
1) Explorador
Explorer es la aplicación oficial de Mergeedu que ofrece
la base de datos más grande de materiales educativos completos en forma de
escenas animadas. La aplicación se divide en varias áreas. Además de
las escenas animadas, la aplicación se complementa con diversos cuestionarios
de conocimientos. La aplicación está disponible en hardware común, como
teléfonos inteligentes y tabletas con sistema operativo Android 1 e
iOS. 2 La Figura 4 muestra una muestra de materiales
educativos de la aplicación Explorer: el desarrollo del sistema solar.
FIGURA 4.
Ejemplo de un explorador de aplicaciones de cubo de
combinación.
2) Visor de objetos
Object Viewer es una aplicación que se centra en objetos
separados. La base de datos consta de cientos de objetos que se pueden ver
en detalle, ampliarse y reducirse arbitrariamente. La aplicación cubre una
amplia gama de campos adecuados para la educación (por ejemplo, dinosaurios,
artefactos antiguos - historia, animales, anatomía de partes humanas -
biología, partes de computadoras - informática, etc.). La aplicación
también tiene soporte para teléfonos inteligentes y tabletas con los sistemas
operativos Android 3 e iOS. 4 La Figura 5 muestra una
vista previa del Visor de objetos.
FIGURA 5.
Ejemplo de un visor de objetos de aplicación de cubo de
combinación.
3) hologlobo
Hologlobe es una aplicación que permite examinar en
detalle imágenes satelitales del planeta Tierra. Le permite ver varias
vistas que contienen datos científicos, como información sobre precipitaciones,
nubes, temperaturas del océano y la tierra, la aparición de glaciares,
incendios, etc. Las animaciones individuales se complementan con descripciones
de texto, que pueden contener un comentario de voz en inglés. La
aplicación es compatible con Merge cube y está disponible para dispositivos con
los sistemas operativos Android 5 e iOS. 6 La Figura 6 muestra
una colección de imágenes de la aplicación HoloGlobe.
FIGURA 6.
Ejemplo de un hologlobo de aplicación de cubo de fusión.
4) CoEspacios
CoSpaces es una aplicación basada en web 7 que
permite a los usuarios construir mundos virtuales o crear objetos que pueden
ubicarse en realidad aumentada. La aplicación también admite Merge Cube,
pero la galería de objetos implementada es limitada. La Figura 7 muestra
una vista previa de algunos modelos de la galería de la aplicación. Las
imágenes muestran modelos de CoSpaces.
FIGURA 7.
Ejemplo de una aplicación de cubo de fusión CoSpaces.
B. Creación de una
aplicación propia para Merge Cube
Crear nuestra propia aplicación para Merge cube puede ser
una alternativa interesante, ya sea para profesores o estudiantes que sepan
preparar ejemplos interesantes de objetos y animaciones que estén directamente
relacionados con el currículum. Es una buena manera para que los jóvenes
estudiantes desarrollen su creatividad e imaginación, trabajen en equipo y al
mismo tiempo aumenten sus habilidades digitales, lo que será beneficioso para
su futuro. Podemos utilizar varias herramientas o páginas web para crear
aplicaciones propias para el cubo Merge, por ejemplo:
·
Merge Edu: una
sencilla herramienta en línea [30] para crear AR. Le permite
insertar sus propios modelos y texturas 3D, que luego se pueden mostrar usando
la aplicación Visor de objetos (debemos iniciar sesión con la misma cuenta en
la aplicación móvil y en la página de herramientas en línea).
·
CoSpaces: un editor
en línea más avanzado en el que el cubo Merge está directamente integrado. El
editor tiene un entorno de programación implementado para TypeScript, Python y
programación de bloques.
·
Unity: un motor de
juegos para crear juegos 2D y 3D. Unity permite la capacidad más completa
para crear una variedad de aplicaciones. En nuestro caso, utilizando la
extensión Vuforia, podemos crear aplicaciones de realidad extendida para el
cubo Merge. Vuforia SDK es un kit de desarrollo de software AR para
dispositivos móviles, utiliza tecnología de visión por computadora para
reconocer y capturar imágenes planas u objetos 3D en tiempo real y permite a
los desarrolladores colocar objetos virtuales a través del visor de la cámara y
ajustar la posición de los objetos en el fondo. de la cámara [31] .
·
Unreal Engine: un
motor de juegos para crear juegos 2D y 3D. Software muy similar a Unity.
SECCIÓN IV.
Aplicación Merge Cube Adventure
Para la creación de la aplicación Merge cube, es
recomendable utilizar el motor de juego Unity junto con la importación de la
biblioteca Vuforia Engine, que permite crear una aplicación APK (Android
Package Kit) que luego podremos usar para instalar Android. . Para crear
nuestra aplicación usamos Unity en la versión 20.3.22f1, para crear lógica
usamos el lenguaje de programación C#. Descargamos los modelos utilizados
en nuestra aplicación de la base de datos de modelos de [36] .
El uso de la aplicación estará condicionado por el cubo
Merge físico en su forma original o por la impresión y plegado de una plantilla
de papel. Se recomendará utilizar la aplicación por su cómodo
funcionamiento con el soporte del dispositivo, que forma parte del paquete
Merge cube u otra alternativa adecuada. La compatibilidad del dispositivo
estará limitada por la resolución de la pantalla para la correcta visualización
de los controles; el valor recomendado es al menos
Como parte del análisis de las aplicaciones existentes,
decidimos crear materiales educativos para el sistema solar, los monumentos
mundiales y los animales marinos. El contenido de las partes educativas de
la aplicación está adaptado al grupo de edad de los niños de primaria debido a
sus necesidades de información. La selección de modelos y animaciones
también está diseñada con el supuesto de despertar el interés entre estos
estudiantes. Otra parte de nuestra aplicación está enfocada al
entretenimiento con la posibilidad de configurar la dificultad,
respectivamente, el tipo de juego. Para ello, elegimos la parte de
entretenimiento 3D de la aplicación Pexeso y 3D Labyrinth. Incluyen
combinaciones de colores e imágenes respaldadas por efectos visuales y de
sonido para mejorar la experiencia de esta aplicación.
A. Crear una
aplicación
Creamos un nuevo proyecto en el motor de juego Unity,
mientras seleccionamos un proyecto con una plantilla 3D. En el siguiente
paso, agregamos la biblioteca de Vuforia Engine. La aplicación requiere un
cubo Merge para su funcionalidad. Por lo tanto, es necesario definir este
cubo y crear una base de datos adecuada para él, que consta de patrones de los
seis lados del cubo. Abrimos la página [33] , donde creamos la
base de datos necesaria en la pestaña Target Manager, elegimos Cuboid del menú
y definimos sus dimensiones. Luego necesitamos instantáneas del cubo
Merge, que podemos crear nosotros mismos tomando una foto del cubo físico o
descargando una plantilla preparada previamente en PDF. Descargamos la
base de datos creada y la importamos al entorno Unity de la misma forma. La Figura
8 muestra la preparación de un cubo Merge en la biblioteca de Vuforia
Engine.
FIGURA 8.
Motor Vuforia: preparación de imágenes de cubos de
fusión.
La Figura 9 muestra la carga de una base de
datos con un cubo Merge en el software Unity (en la foto de la derecha) y la
importación de Vuforia en Unity (en la foto de la izquierda).
FIGURA 9.
Motor Unity: cargar una base de datos con un cubo de
combinación en el software Unity e importar Vuforia a Unity.
En la ventana Jerarquía, haga clic derecho para agregar
AR Camera y Multi Target desde Vuforia Engine. Eso es prácticamente todo
lo que necesitamos de este motor. Siguiendo esta secuencia, se carga
automáticamente la base de datos con el cubo Merge. Aún nos queda insertar
la clave de licencia de Vuforia Engine. Para hacer esto, haga clic en AR
Camera, haga clic en Abrir configuración de Vuforia Engine en la ventana del
Inspector e ingrese nuestra licencia en el campo Clave de licencia. En
general, agregamos un objeto vacío al objeto de destino múltiple. Establecemos
sus dimensiones y posición, o rotación. Todos los demás objetos cuyo padre
sea este objeto vacío heredan sus propiedades, que nos ayudan a ajustar el
tamaño, la posición, mostrar u ocultar todos los objetos. La Figura 10 muestra
la importación del objeto Merge cube en Unity Engine.
FIGURA 10.
Motor Unity que importa el objeto del cubo de fusión.
Unity 3D se utiliza para la configuración básica de
posiciones de objetos, relaciones entre objetos, configuración de texturas y
materiales, animaciones, etc. Sin embargo, toda la lógica de la aplicación se
encuentra en el script principal. Lo asociamos con los objetos principales
de nuestras aplicaciones. En la ventana de Inspección, agregamos un
componente de script. En el script, definimos las variables necesarias de
varios tipos, ya sea que las necesitemos públicas o privadas. Creamos
métodos de la misma manera. Posteriormente, podemos asignar todos los
objetos necesarios que hemos creado, importarlos respectivamente de fuentes
externas al script y manipularlos. En cuanto a los métodos, podemos llamar
a todos los métodos públicos desde el objeto Canvas. Canvas es un panel 2D
que contiene controles de aplicaciones y varias ventanas de información. Esto
nos ayuda a llamar a diferentes métodos para controlar la aplicación.
B. Agregar objetos
Como escribimos anteriormente, descargamos los modelos
necesarios para nuestra aplicación desde [32] . La base de datos
ofrece una amplia gama de modelos que cubren áreas seleccionadas de la
educación. Creamos una estructura de carpetas según el nombre de la
aplicación. Movemos los modelos descargados a las carpetas individuales. Unity
admite varios formatos de modelos como.obj,.fbx, etc. La mayoría de estos
modelos constan de un modelo separado y un paquete de texturas que podemos usar
para ello. En la Figura 11 vemos modelos de animales marinos,
para los cuales hemos identificado el objeto Animales como padre.
FIGURA 11.
Fusionar aventura de cubos: parte de animales marinos.
En la Figura 12 podemos ver el sistema solar en
nuestra aplicación Merge Cube Adventure.
FIGURA 12.
Merge Cube Adventure: parte del sistema solar.
Partes de la aplicación, Menú y Pexeso, usan solo el menú
básico de objetos en Unity 3D. Sus controles son objetos planos. Dependiendo
de la necesidad, podemos cambiar sus visuales modificando el componente
material. La Figura 13 muestra una vista previa de la aplicación
Pexeso, donde cada control de cubo se renderiza con material anónimo. Después
de hacer clic en la carta dada, el material con la forma del juego de cartas se
representa en el objeto plano. La Figura 14 es un ejemplo de una
parte del código donde, después de detectar el primer clic en las cartas del
juego de dados, se representa el material del patrón del juego. Posteriormente,
se realiza una verificación del campo auxiliar, que registra el estado de las
posiciones detectadas del cubo. La aplicación está esperando que se
ingrese la segunda posición para poder evaluar un par de tarjetas según el
atributo del nombre.
FIGURA 13.
Fusionar aventura de cubos - pexeso.
FIGURA 14.
Fusionar aventura de cubos - laberinto.
La última parte de la aplicación: Labyrinth combina
modelos importados y una variedad de objetos en el entorno de Unity. El
campo de juego está compuesto por objetos cúbicos en la Figura 14 ,
cuya visual se modifica mediante una combinación de materiales coloreados
creados. La bola del jugador y el punto objetivo son modelos importados de
fuentes externas.
C. Detección de cubos
combinados
Después de iniciar la aplicación, estamos esperando la
detección del cubo Merge. Para ello, creamos un panel simple que informa
al usuario que coloque el cubo en la imagen de la cámara. La Figura 15 muestra
lo que aparece en la pantalla del dispositivo móvil después de iniciar la
aplicación.
FIGURA 15.
Merge Cube Adventure: carga del cubo de fusión a través
de la cámara. En el script principal, creamos dos métodos que llaman desde
el objeto Multi Target según la detección, respectivamente. Pérdida de
detección de cubos. El Multi Target en sí contiene dos eventos a los que
puede llamar su propio método. Event On Target Found () realiza una acción
si la cámara detecta un cubo de combinación. En este caso, mostramos el
objeto principal, nuestros modelos y ocultamos la barra de búsqueda de
ubicación del cubo. Event On Target Lost () tiene la función opuesta,
luego ocultamos el objeto principal y mostramos la barra de búsqueda.
D. Probar la
aplicación
La aplicación fue probada de varias maneras. Primero
probamos la aplicación en la escuela primaria Ďumbierska 17 y luego en la
escuela secundaria Andrej Sladkovic, ambas en Banská Bystrica, Eslovaquia, con
estudiantes regulares. Los profesores de la escuela primaria del centro de
salud de Banská Bystrica, donde los profesores trabajan con niños
hospitalizados, llevaron a cabo más pruebas en forma de un taller. Durante
el taller, los profesores probaron cada una de las partes de la aplicación y
recibieron un manual de usuario con el que podrán instruir a los niños en su
uso. La siguiente prueba tuvo lugar en la Facultad de Ciencias Naturales
de la Universidad Matej Bel por parte de profesores y estudiantes de
secundaria, quienes también tuvieron la oportunidad de probar todas nuestras
aplicaciones, que preparamos por el mismo motivo. En 2023, nuestra
aplicación se probó en la escuela secundaria Železiarne Podbrezová durante
talleres para estudiantes de secundaria centrados en la realidad virtual y
aumentada.
Utilizamos un cuestionario anónimo para determinar los
resultados. El cuestionario constaba de ocho preguntas. Con la ayuda
de un cuestionario, queríamos saber si les gustaba nuestra aplicación creada y
qué partes les gustaban más. Si algo no les gustó, podían expresarlo en el
cuestionario para que podamos mejorarlo en el futuro. Un total de 134
encuestados participaron en la evaluación de la solicitud. Lamentablemente,
sólo 104 rellenaron el cuestionario, de los cuales 49 eran niñas y 54 niños de
entre 9 y 18 años. Nuestra aplicación creada contiene varias áreas que son
adecuadas tanto para la escuela primaria como para la secundaria (para repetir
el plan de estudios). De este número, sólo 14 encuestados tenían
experiencia previa con la realidad aumentada. La Figura 16 muestra
las respuestas del cuestionario “¿Tuviste experiencia personal con alguna de
las realidades (AR/VR/MR) antes de probar la aplicación?” Las respuestas a
esta pregunta fueron muy interesantes para nosotros, porque después de
completar el cuestionario les preguntamos si jugaban a Pokémon Go y dijeron que
jugaban, pero no sabían que se trataba de una realidad aumentada.
FIGURA 16.
Cuestionario - “¿Tuviste experiencia personal con alguna
de las realidades (AR/VR/XR) antes de probar la aplicación?”.
Otra pregunta estuvo dirigida a la sensación del usuario
ante la aplicación. Queríamos saber si la aplicación les resultaba
divertida. La Figura 17 muestra la pregunta "¿Las
aplicaciones Merge Cube te resultaron lo suficientemente divertidas?" De
las respuestas se desprende que para el 65% fue divertido y para el 21,4%
bastante divertido. Con base en las respuestas y también en la
observación, podemos concluir que nuestra aplicación fue interesante para los
estudiantes.
FIGURA 17.
Cuestionario: "¿Las aplicaciones de cubos combinados
te resultaron lo suficientemente divertidas?".
Preguntamos a los alumnos qué parte de nuestra aplicación
les gustó más. La Figura 18 muestra las respuestas de los
encuestados. Les gustó más la parte sistema solar, laberinto y pexeso. Las
respuestas no nos sorprendieron, porque estas tres partes son más interactivas
que las dos partes restantes, donde los estudiantes pueden mirar un objeto
estático.
FIGURA 18.
Cuestionario: "¿Cuál de las aplicaciones AR que
utilizan el cubo MERGE te gustó?".
Debido a que la aplicación está dirigida a la educación,
queríamos saber si aprenden algo nuevo. La Figura 19 muestra las
respuestas a la pregunta "¿Aprendiste algo nuevo usando una de las
aplicaciones?". Según la pregunta, casi todos aprendieron algo nuevo. Una
semana después de nuestros talleres, nos comunicamos con los profesores y
queríamos saber si los estudiantes recordaban algo de la lección. Los
profesores nos escribieron que los alumnos sabían responder las preguntas de la
aplicación, lo que intentaron y lo que vieron en los talleres. También
pudieron responder preguntas sobre realidad aumentada.
FIGURA 19.
Cuestionario: "¿Aprendiste algo nuevo usando una de
las aplicaciones?".
Como aportaciones a la educación podemos señalar el
contacto de los estudiantes con las nuevas tecnologías, aumentando sus
habilidades digitales, apoyando la orientación espacial, la creatividad o la
imaginación. Seleccionamos la parte del contenido de nuestra aplicación en
función del análisis de las soluciones disponibles. Intentamos elegir
modelos con el supuesto de despertar el interés de los niños hospitalizados. Agregamos
información interesante a los modelos seleccionados que complementaron la
página educativa de la aplicación.
Los estudiantes estaban entusiasmados con el cubo Merge y
nuestra aplicación. A veces identificamos problemas al mostrar algunos
elementos en la aplicación, el problema se produjo durante el cambio de
dispositivo móvil horizontal a vertical. Este problema lo solucionamos en
código después de los talleres. A los estudiantes les gustó la aplicación,
pero algunos de ellos tuvieron problemas al principio sobre qué debían hacer
(no tuvimos mucho tiempo para la introducción).
SECCIÓN V.
Discusión
En la Sección III-A , describimos las
aplicaciones existentes que se pueden utilizar para entrenar con Merge Cube. El
mayor problema con las aplicaciones existentes es que no son gratuitas. Por
lo tanto, en la Sección III-B , describimos las páginas y
herramientas que se pueden utilizar para crear su propia aplicación educativa
para Merge Cube. Merge Edu y CoSpaces son adecuados para crear una
realidad aumentada para Merge Cube incluso en la escuela primaria (programación
basada en bloques). Unity y Unreal Engine son más adecuados para escuelas
secundarias con un enfoque en informática.
El objetivo de nuestra aplicación es proporcionar a los
niños una experiencia visual y apoyar su percepción espacial y entrenar su
memoria con un conjunto de aplicaciones divertidas. Probamos nuestra
aplicación en alumnos de escuelas primarias y secundarias; Descubrimos si
les gustó la aplicación, qué les gustaría cambiar y si tenían experiencia
previa con la realidad aumentada. En comparación con otras investigaciones
descritas en el Capítulo 1, podemos confirmar, a partir de la observación, las
entrevistas con profesores y los resultados del cuestionario, que el uso del
Merge Cube puede ser un complemento interesante para los estudiantes en el
proceso de enseñanza de diversas materias. Las respuestas a los
cuestionarios mostraron que la aplicación tenía errores menores, que eliminamos
en función de las respuestas.
La principal ventaja de nuestra aplicación es que es
gratuita en comparación con otras aplicaciones descritas anteriormente. Otra
ventaja de nuestra aplicación es que contiene varias áreas educativas y también
que podemos modificar el contenido: es de código abierto.
SECCIÓN VI.
Conclusión
En este artículo, nos centramos en la tecnología AR, que
es cada vez más popular no solo en el proceso educativo. Describimos
algunas de las aplicaciones de realidad aumentada que utilizaban Hologram Cube
Merge. La razón principal por la que nos dedicamos a dicha creación es la
popularización de diversas tecnologías AR, VR y MR en la educación. Durante
el año escolar, muchos niños que padecen diversas enfermedades y tienen
diversos problemas se turnan en la escuela del hospital. Para estos niños,
distraerse de la enfermedad es muy importante. Las aplicaciones que
presentamos cumplen esta tarea y los niños esperan con ansias una vida
significativa y variada en el hospital. Sin embargo, nuestras aplicaciones
pueden servir para propósitos similares a otros niños de muchas escuelas
primarias eslovacas, ya que no exigen hardware ni software. Describimos el
proceso de creación de nuestra propia aplicación creada en el motor Unity. La
aplicación es gratuita y está disponible para dispositivos Android en Google
Play Store. La aplicación fue probada en dos escuelas y, según los resultados
del cuestionario y la observación, es adecuada para el proceso educativo: los
estudiantes aprendieron algo nuevo, la diversión. Del cuestionario se
desprende que no saben qué es AR, pero después del cuestionario nos dijeron que
jugaron Pokémon Go, por lo que tienen experiencia con AR, pero no lo saben. Según
nuestra pequeña investigación, es importante continuar con la propagación de la
realidad aumentada para los estudiantes y continuar con el desarrollo de más
aplicaciones de Merge Cube. Para los desarrolladores de software
educativo, recomendamos utilizar el entorno Unity para crear una aplicación
Merge Cube porque es gratuito y contiene muchos recursos.
Los estudiantes estaban entusiasmados con Merge Cube y
nuestra aplicación. A veces identificamos problemas al mostrar algunos
elementos en la aplicación, el problema se produjo durante el cambio de
dispositivo móvil horizontal a vertical. Este problema lo solucionamos en
código después de los talleres. A los estudiantes les gustó la aplicación,
pero algunos de ellos tuvieron problemas al principio sobre qué debían hacer
(no tuvimos mucho tiempo para la introducción).
Actualmente estamos
trabajando en otra aplicación educativa para Merge Cube con nueva funcionalidad
educativa centrada en otras áreas como física, matemáticas y otras ciencias
naturales.
link: https://ieeexplore.ieee.org/document/10201863?denied=
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