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Potencialidades que ofrece la Realidad
Aumentada en la enseñanza de la Física
Experiencias prácticas
María Blanca Ibáñez
Dpto. Ing. Telemática
[email protected]
Antonio de Castro
Dpto. de Física
[email protected]
Cátedra UNESCO 2015
El futuro nos alcanza
Robocop
Minority Report
Google Glass (publicidad)
Junaio (publicidad)
Realidad Aumentada.- Visión en tiempo real de un entorno
físico al que se le ha superpuesto información digital.
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Bases
tecnológicas
de
la
RA
Tracking
Rendering
Display
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Plataformas de Desarrollo
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¿QUÉ PUEDE APORTARNOS LA RA
EN EDUCACIÓN?
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RA en educación:
oportunidades y retos
Esta tecnología permite …
Aprendizaje ubicuo, colaborativo y situacional
http://www.thedaringlibrarian.com/2012/05/qr-code-quest-scavenger-hunt-part-deux.html
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RA en educación:
oportunidades y retos
Esta tecnología permite …
Al estudiante sentir presencia, inmediatez e
inmersión
Handheld Augmented Reality Project (HARP) (Harvard)
Puntos de interés
Caracteres que aparecen
Narrativa
Colaboración para resolver problemas
Current status, opportunities and challenges of AR in education.
Wu et al. Computers & Education
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RA en educación:
oportunidades y retos
Esta tecnología permite…
Presentar en contenido educativo utilizando
perspectiva 3D
Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education
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RA en educación:
oportunidades y retos
Esta tecnología permite …
Visualizar lo invisible
Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education
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RA en educación:
oportunidades y retos
Esta tecnología permite …
Romper la barrera entre aprendizaje formal e
informal
…Chemist
…Linguist
…FBI
Agent
…Computer
Expert
Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education
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RA: Métodos de enseñanza y
aprendizaje
• Énfasis en roles
– Juego de roles
– Jigsaw
• Énfasis en lugares
– Aprendizaje basado en la ubicación,
– Interacción del estudiante con el medio ambiente.
– Autenticidad de la tarea.
• Énfasis en tareas a realizar
– Juegos
– Aprendizaje basado en problemas
– Aprendizaje basado en simulación
Current status, opportunities and challenges of AR in education. Wu et al. Computers & Education
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ACTIVIDADES EDUCATIVAS
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Construct3D - Sistema de Realidad Aumentada para la
enseñanza de Matemáticas y Geometría
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ARIES (Polonia)
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TinkerLamp : sistema de RA para enseñar logística
Lausanne (Suiza)
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EcoMOBILE
Harvard Graduate School of Education (EEUU)
Introducción
Feedback
Instrucciones para utilizar la sonda
en lugares designados de activación
("puntos calientes")
Evaluación
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NUESTRO APORTE
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Aprendizaje vía Descubrimiento
¿Qué efecto tiene el grosor del alambre en su resistencia?
M.B. Ibáñez, A. Di Serio, D. Villarán, C. Delgado. “Augmented Reality-Based Simulators as Discovery Learning
Tools: An Empirical Study”, IEEE Transactions on Education, en prensa.
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Aprendizaje Basado en Problemas
Tenemos un circuito formado por dos cables separados por una distancia de 0,08 metros.
Sobre estos cables y cerca del medio, colocarás una barra conductora que pesa 10 gramos.
La barra formará un ángulo de 90º con los cables.
Sabemos que la barra conductora tiene una resistencia de 2,4 ohmios.
Debemos garantizar que la intensidad del campo eléctrico que se producirá al introducir tres imanes sea de 3,75 amperios.
Sabemos que el campo magnético ejerce una fuerza sobre la barra de 0,15 Newtons.
Queremos que como resultado de este experimento la barra se mueva hacia la derecha.
Experimenting with Electromagnetism Using Augmented Reality: Impact on flow student experience and educational effectiveness.
M.B. Ibáñez, A. di Serio, D. Villarán & C. Delgado-Kloos: Computers & Education. (2014).
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Clase Magistral
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Integración de la RA en cursos
Aprendizaje Síncrono
Aprendizaje Asíncrono
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DEMOSTRACIÓN & APLICACIÓN EN
CLASE
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Enseñanza de la Física:
Electromagnetismo
Algunas reflexiones personales…
Ecuaciones de Maxwell
Ley de Coulomb
Ley de Gauss
Ley de Ampère…
Evidencias experimentales
Leyes físicas
Ecuaciones de Maxwell
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Enseñanza de la Física:
Electromagnetismo
En un curso de Física de primer año de universidad
Electromagnetismo
Campos independientes del tiempo
Electricidad y Magnetismo
Electrostática
Magnetostática
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Enseñanza de la Física:
Electromagnetismo
Ventajas
Inconvenientes
La electrostática permite de manera
sencilla explicvar conceptos como
- Campos y su tratamiento matemático
- Principio de superposición
- Comportamiento de la materia
Durante una buena parte del curso
los estudiantes desarrollan la idea
equivocada de que las interacciones
eléctrica y magnética son diferentes
Los estudiantes están más familiarizados
con los conceptos básicos de la
electrostática
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Enseñanza de la Física:
Electromagnetismo
q
P r
ur
q’
r
r
E = E ur
r
r
F = q' E
Todos los conceptos básicos de la electrostática
se pueden explicar utilizando la superficie del papel
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Y
r
E2
r
E1
b
q
q
a
X
a
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Enseñanza de la Física:
Electromagnetismo
r
B
r
v
q
r
r
r µ0 q vv × rr
B=
3
4π r
r
r
B ≠ B ur
r
r
r
F = q' v' × B
En magnetostática necesitamos una visualización
3D de la geometría, campos y fuerzas. ¡No podemos
dibujar un esquema completo en las 2D del papel!
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Enseñanza de la Física:
Electromagnetismo
Para bastantes estudiantes esta visualización 3D supone
una importante dificultad a la hora de comprender el
enunciado de un problema de magnetostática.
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RA en la enseñanza de la Física
La RA puede suponer una herramienta muy útil
como ayuda para superar estas dificultades
¡Podemos salir de las 2D del papel!
Aporta más que una simulación en internet: nosotros
elegimos el punto de vista de una manera muy sencilla
La RA permite introducir información extra de gran utilidad
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RA en la enseñanza de la Física
Diseño de simulaciones para visualizar enunciados de
determinados ejercicios
• En la región sombreada de la figura (z>0) existe un
ሬԦ = −1.5 ݅Ԧ (T). Un protón entra en esta
campo uniforme ‫ܤ‬
región por el origen de coordenadas con velocidad
‫ݒ‬Ԧ = 2 × 105 ( 2iԦ + kሬԦ) (m/s).
a) Calcular el tiempo que permanece el protón en la región
de campo magnético.
b) Calcular las coordenadas cartesianas del punto de salida
del protón de la región de campo magnético.
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Z
r
B
Y
p+
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RA en la enseñanza de la Física
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RA en la enseñanza de la Física
Herramienta de apoyo al profesor durante la explicación
Ley de Ampère
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¿Qué aprendimos?
Ventajas
Dificultades
• Emocionales
• Derivadas del uso de una
nueva tecnología
–
–
–
–
Mejora motivación
Aumenta participación
Mayor concentración
Satisfacción
– Distracción
– Usabilidad
• Cognitivas
– Ayuda a la comprensión de
fenómenos abstractos
– Ayuda en la visualización
espacial
• Aprendizaje
– Mejora en los resultados de
aprendizaje
• Desarrollo
– Encontrar metáforas
– Costo
– Escalabilidad
• Despliegue
– Evaluación de experiencias
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Equipo
Antonio De Castro
UC3M España
Ángela Di Serio
U.S.B. Venezuela
María Blanca Ibáñez & Diego Villarán
UC3M España
Carlos Delgado Kloos
UC3M España
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Agradecimientos
Departamento
De Física
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Gracias por su atención
María Blanca Ibáñez
[email protected]
Antonio de Castro
[email protected]
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