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 menos1920 × 1080 píxeles. El tamaño de pantalla recomendado es de 7 pulgadas o más. La aplicación requiere una cámara de calidad suficiente para capturar continuamente el cubo Merge. La disponibilidad de la aplicación será para dispositivos con sistema operativo Android en su versión 6.0 y posteriores, lo que se debe a las limitaciones del software utilizado.

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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