INTRODUCCIÓN

La realidad aumentada es una tecnología que agrega en tiempo real una capa adicional de información virtual a la percepción del mundo real; es decir, añade una "vista" en tiempo real de información superpuesta en una "vista" del mundo real (Loijens, Brohm, & Domurath, 2017), lo que proporciona a los usuarios la idea de que los objetos virtuales y reales existen juntos en el mismo espacio, al mismo tiempo (Milgram & Kishino, 1994). Esta capa virtual puede consistir en elementos estáticos 3D, animaciones 3D, simulaciones 3D, y/o contenido multimedia (Afandi, Kustiawan, & Herman, 2019), puede además ser experimentada mediante dispositivos dedicados como son los cascos y gafas inteligentes, o a través de dispositivos de propósito general como las computadoras personales (PC), teléfonos inteligentes o tabletas (Peddie, 2017).

En las últimas décadas la tecnología de realidad aumentada ha sido utilizada en diversos campos del conocimiento, dentro de los que destacan principalmente: el cuidado de la salud, la educación y la industria (Nikolaidis, 2022), donde ha sido utilizada para: la adquisición y/o perfeccionamiento de habilidades técnicas y no técnicas, como en el caso de la práctica clínica a través del entrenamiento medico/quirúrgico (Han, Chen, Feng, & Luo, 2022; Viglialoro et al., 2021) o el mantenimiento industrial y montaje (Chiang, Shang, & Qiao, 2022); la mejora de procesos productivos, como el mantenimiento en la llamada industria 4.0 (Reljić, Milenković, Dudić, Šulc, & Bajči, 2021) o el suministro de experiencias "aumentadas" para el turismo (Liang & Elliot, 2021), el marketing (Chylinski et al., 2020) y el entretenimiento a través de videojuegos (Marto & Gonçalves, 2022); también como herramienta de apoyo en procesos de enseñanza-aprendizaje (Tolba, Elarif, & Fayed, 2022).

En este artículo se presenta, desde una perspectiva tecno-pedagógica, una revisión de las particularidades en el desarrollo y uso de las aplicaciones de realidad aumentada destinadas a la educación. En él se señalan las principales tecnologías utilizadas, así como los beneficios y desafíos que presenta la incorporación de la realidad aumentada en el aula, destacándose la variante denominada realidad aumentada móvil, cuyos atributos la han posicionado como una alternativa viable en la educación, siendo en la actualidad la enseñanza de las ciencias un campo de potencial aplicación a través de las simulaciones aumentadas.

Herramientas tecnológicas para el desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada

Para aumentar la realidad se suelen utilizar marcadores en forma de códigos QR (Quick Response) o de imágenes preestablecidas; las cuales al ser visualizadas mediante la cámara del dispositivo móvil permiten iniciar los contenidos que se sobrepondrán a ella, identificando un punto en el mundo real y mostrando sobre él contenido virtual basado en el marcador; otras categorías de la realidad aumentada utilizan también una combinación de sensores de posicionamiento global (GPS, Global Positioning System), magnetómetros (compás digital) o giroscopios/acelerómetros, que son comunes en dispositivos como teléfonos celulares y tabletas digitales, para determinar la ubicación y/u orientación del dispositivo, y "enriquecer" la imagen original con el contenido virtual.

A las aplicaciones de realidad aumentada basadas en marcadores se les conoce como "de visión" o "de reconocimiento de imagen", mientras que a las que hacen uso de sensores se les identifica como de "localización" o "geolocalización". En este sentido la evolución de la tecnología de realidad aumentada se ha hecho notoria, al pasar de estar conformada por hardware especializado de alto costo a utilizar dispositivos móviles accesibles en costo, así como navegadores web y gafas inteligentes (Garzón, 2021). Más recientemente la tecnología disponible ha permitido el uso de la realidad aumentada mediante proyecciones de luz artificial, o bien, superponiendo vistas virtuales de gran tamaño sobre objetos reales, lo que sin embargo ha sido una opción poco explotada, principalmente por que demanda un alto costo computacional en materia de hardware y software (Arena, Collotta, Pau, & Termine, 2022).

Respecto al software de desarrollo, dos de las más importantes empresas tecnológicas en el mercado, Apple y Google, han refinado sus herramientas ARKit® y ARCore®, respectivamente. Mientras ARKit® se presenta como un marco de trabajo (framework) en constante crecimiento exclusivo para el desarrollo de aplicaciones para el sistema operativo iOS, ARCore® se destaca por ser gratuito y multiplataforma (Android y iOS). En este sentido, una alternativa muy popular a estas herramientas es el kit de desarrollo de software (SDK, Software Development Kit) Vuforia® de la empresa PTC®, que se encuentra disponible también para los sistemas Android y iOS, y la Plataforma Universal de Windows (UWP, Universal Windows Platform), y que destaca por sus posibilidades para incorporar diferentes recursos (Bellido, Rejas, Cruzata-Martínez, & Sotomayor, 2022; Cabero-Almenara, & Llorente-Cejudo, 2019).

Dichas herramientas proveen el soporte para el desarrollo de aplicaciones bajo entornos como el motor de videojuegos Unity, XCode®, Android Studio (ARCore y Vuforia), Unreal Engine® (ARCore y ARKit), y Visual Studio (Vuforia®). En la tabla 1 se presenta la correspondencia entre las herramientas, sistemas operativos y entornos más recurridos, para el desarrollo de aplicaciones en realidad aumentada en la actualidad. Es este sentido, Palancı y Turan (2021) señalan que en el desarrollo de aplicaciones para la enseñanza actualmente resulta muy frecuente recurrir al uso del SDK Vuforia® bajo el entorno Unity

En la figura 1 se presenta una síntesis de los elementos que deben ser considerados en el uso de la realidad aumentada.

Beneficios y desafíos de la realidad aumentada en la educación

Del estado del arte correspondiente se tiene evidencia de que la realidad aumentada ha sido empleada en diferentes niveles educativos, destacando su uso principalmente en la educación superior en los últimos años (Garzón, 2021; Liono, Amanda, Pratiwi, & Gunawan, 2021; Mystakidis, Christopoulos, & Pellas, 2021). Dentro de las áreas de aplicación destacan las ciencias (Tolba et al., 2022), las matemáticas y la geometría (Palancı & Turan, 2021), la ingeniería (Bellido et al., 2022), las artes y humanidades (Cabero-Almenara, Llorente-Cejudo, & Martinez-Roig, 2022), y la medicina/anatomía (Dhar, Rocks, Samarasinghe, Stephenson, & Smith, 2021). En el caso particular de la enseñanza de las ciencias, estudios como los de Altinpulluk (2019) y Alizkan, Wibowo, Sanjaya, Kurniawan y Prahani (2021) señalan a la biología (Wang, Hu, Hwang, & Yu, 2022), la física (Lai & Cheong, 2022) y a la química (Mazzuco, Krassmann, Reategui, & Gomes, 2022) como los campos más explorados.

En lo que respecta a los beneficios de la realidad aumentada como herramienta en la enseñanza-aprendizaje, estudios como los de Herpich, Guarese y Tarouco (2017) y Yilmaz (2021) señalan que al utilizar esta tecnología se tiene una mayor participación de los estudiantes en su proceso de aprendizaje, al facilitarles la visualización de fenómenos que son imperceptibles en escala del mundo real; lo que promueve la asimilación de conceptos abstractos y complejos; por tanto, la comprensión de determinados temas, particularmente cuando no existe la oportunidad de hacer observaciones directas o adquirir experiencia en un laboratorio. Así, Altinpulluk (2019) señala que a través de la realidad aumentada es posible enriquecer los entornos de aprendizaje al diversificar las percepciones de los contenidos; mejorando con ello el rendimiento académico, incrementando la motivación por aprender y la satisfacción del estudiante sobre su proceso de aprendizaje. En este sentido, para Lobo-Quintero, Santoyo-Díaz y Briceño-Pineda (2019) la realidad aumentada permite generar espacios interactivos y de colaboración, que motivan a los estudiantes a aprender, siendo esta capacidad para presentar contenidos interactivos, la que propicia el éxito académico (Tolba et al., 2022). Otros estudios señalan una disminución de la carga cognitiva en los procesos de enseñanza-aprendizaje que incorporan herramientas de realidad aumentada (Buchner, Buntins, & Kerres, 2022; Thees et al., 2020); mientras otras investigaciones atribuyen la reducción de conceptos erróneos al uso de esta tecnología (Phon et al., 2019; Sirakaya & Cakmak, 2018). Por otra parte, la realidad aumentada también ha sido usada para desarrollar habilidades de orden superior, como las habilidades espaciales (Guntur & Setyaningrum, 2021), la resolución de problema (Fidan & Tuncel, 2019), el pensamiento crítico (Faridi, Tuli, Mantri, Singh, & Gargrish, 2021) o el pensamiento creativo (Yousef, 2021).

Considerando la premisa de mejorar el rendimiento académico de los estudiantes, las investigaciones en el ámbito de la educación señalan el potencial de la realidad aumentada para la generación de espacios educativos motivadores, colaborativos e interactivos, que apoyan la comprensión de conceptos abstractos y complejos al permitir visualizar fenómenos de difícil observación por su escala (micro/macro), o que no pueden ser reproducidos por la falta de recursos o equipos. En el mismo sentido la disminución de la carga cognitiva y de conceptos erróneos, así como el desarrollo de habilidades de orden superior, que también han sido reconocidos como predictores de la mejora en el rendimiento académico al usar la realidad aumentada.

Desde dicha perspectiva las implementaciones actuales de realidad aumentada en la educación se han centrado principalmente en la mejora de materiales didácticos y de experiencias de aprendizaje (Lai & Cheong, 2022), abarcando también ámbitos como el de la educación especial (Jdaitawi & Kan'an, 2022; Özkubat, Sanır, Özçakır, & İslim, 2022). Es de señalar que si bien en los estudios relacionados prevalece una mejora del rendimiento de los estudiantes al usar esta tecnología; en el caso de cursos de ciencias, debido a que es un campo aun poco explorado, ésta suele ser marcada como moderada o nula (Kalemkuş & Kalemkuş, 2022).

Aunados a los beneficios atribuidos al uso de la realidad aumentada existen diversos desafíos para su implementación en las aulas (Garzón, 2021), que han obstaculizado su uso masivo; dentro de los que destacan aspectos como la falta de experiencia en el uso de la tecnología por parte de los alumnos y profesores (Shafeey & Lakulu, 2021), la resistencia de los profesores a su uso, la complejidad tecnológica involucrada en su implementación, los costos de la tecnología y los posibles problemas técnicos que podrían ocurrir al utilizarla (Alzahrani, 2020). Al margen del diseño de aplicaciones para estudiantes con necesidades especiales (accesibilidad) y la reducción de obstáculos tecnológicos para su uso (diseminación) está la "facilidad de uso" (usabilidad) y las implicaciones pedagógicas; dos de los desafíos más señalados ya que, aunque la realidad aumentada ofrece ventajas en entornos educativos, los investigadores han informado de algunos retos para implementar esta tecnología, dentro de los que destacan el hecho de que esta tecnología es "difícil de usar para los estudiantes" (Squire & Jan, 2007, en Akçayır & Akçayır, 2017, párr. 3).

Con respecto a la usabilidad, para Cabero-Almenara, Vázquez-Cano y López-Meneses (2018) la factibilidad de la realidad aumentada como recurso didáctico demanda la incorporación de mecanismos que permitan su adaptación a las necesidades de los estudiantes en el aula. En este sentido, para Bezares, Toledo, Aguilar y Martínez (2020) y Garzón (2021), el diseño y desarrollo de recursos de realidad aumentada requiere de la incorporación de las preferencias de los usuarios (estudiantes-profesores) y el contexto educativo en que sean desarrolladas con el propósito de hacerlos más fácil de usar, lo que podrá favorecer la accesibilidad cognitiva de los usuarios (Cai, Wang, & Chiang, 2014).

Otro aspecto importante que debe ser considerado al utilizar la tecnología de realidad aumentada son las consideraciones éticas en torno a las aplicaciones de la realidad aumentada en la educación; las cuales incluyen los posibles problemas físicos, psicológicos, morales y de privacidad de datos (Steele, Burleigh, Kroposki, Magabo, & Bailey, 2020). Al utilizar la realidad aumentada el estudiante se puede distraer en el mundo físico y sufrir o provocar algún accidente, adicional a lo anterior al usar esta tecnología también pueden existir efectos psicológicos como la sobrecarga de información debida a los estímulos multimodales implícitos en ella (Slater et al., 2020); también existen implicaciones morales que deben ser tomadas en cuenta cuando se diseñan aplicaciones basadas en esta tecnología, considerando que deben evitarse contenidos que involucren temas controvertidos o que podrían resultar violatorios de normas culturales (Christopoulos, Mystakidis, Pellas, & Laakso, 2021).

Sobre la perspectiva pedagógica, para Tolba et al. (2022) el desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada debe considerar el aspecto pedagógico entre el usuario y la aplicación, permitiendo proporcionar una experiencia de aprendizaje sencilla y fácil de usar. Por ello, dentro de las estrategias de aprendizaje que han recurrido al uso de la tecnología de realidad aumentada encontradas durante este estudio destaca el aprendizaje colaborativo, por indagación, el basado en juegos y el experiencial (tabla 2). Sin embargo, aún resulta común que los estudios alrededor del uso de la realidad aumentada se centren en la integración de las aplicaciones a las actividades de enseñanza-aprendizaje sin abordar un enfoque pedagógico o estrategia instruccional en particular (Garzón, 2021; Herpich, Nunes, Petri, & Tarouco, 2019; Saltan & Arslan, 2017).

La realidad aumentada basada en el uso de dispositivos móviles

En busca de mejorar su eficacia la realidad aumentada se ha combinado con tecnologías como los dispositivos móviles; tomando partida de la portabilidad, la interactividad social, la conectividad y la sensibilidad contextual e individualidad que éstas presentan (Herpich et al., 2017). En este sentido, Criollo-C, Guerrero-Arias, Jaramillo-Alcázar y Luján-Mora (2021) señalan que el uso de dispositivos móviles sitúa al alumno en el centro del proceso de enseñanza-aprendizaje, siendo el papel del docente el de un mediador entre el contenido y el conocimiento. Dentro del uso de los dispositivos móviles por parte de los estudiantes destacan el aprendizaje, la interacción social, el entretenimiento y el trabajo.

Esta amalgama de tecnologías ha dado paso a la llamada realidad aumentada móvil (MAR, Mobile Augmented Reality), destacándose los teléfonos inteligentes (smartphone) como la plataforma predominante debido a su mínima intrusión, aceptación social y alta portabilidad (Chatzopoulos, Bermejo, Huang, & Hui, 2017); así como a la gran cantidad de estos dispositivos dentro de los entornos escolares, principalmente en el nivel superior. Particularmente en la educación se han empleado y/o desarrollado aplicaciones MAR para apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje, siendo éstas en su mayoría basadas en visión (marcadores QR o imágenes). Ejemplos de ello son los estudios realizados por Faridi et al. (2021) y Saidin, Halim y Yahaya (2016); quienes presentan aplicaciones de MAR que buscan apoyar a los estudiantes a visualizar conceptos abstractos como los enlaces químicos o el campo magnético, respectivamente.

Dentro de dicho ámbito han sido las simulaciones y el juego los esquemas más utilizados para buscar experiencias de aprendizaje más significativas (Nincarean, Ali, Halim, & Rahman, 2013), aludiendo al aprendizaje basado en simulación (simulation-based learning) y al aprendizaje basado en juegos (game-based learning). En lo que respecta al aprendizaje basado en juegos, al nivel más simple se puede definir como "el aprendizaje facilitado por el uso de un juego" (p. 1337), y su justificación se basa en la suposición de que "los juegos motivan a los alumnos" (p. 1338), lo cual puede no ser cierto para todos los casos (Whitton, 2012).

En el caso del aprendizaje basado en simulaciones, éste hace referencia al uso de simulaciones virtuales para fines de aprendizaje, el cual puede externarse de dos formas: desarrollando una simulación para un fin específico o utilizando alguna que esté disponible. Para el caso donde se utiliza un simulador basado en realidad aumentada éste puede ser empleado para ilustrar contenidos y/o realizar experimentos (Frasson & Blanchard, 2012; Vlachopoulos & Makri, 2017), con la suficiente fidelidad para lograr la participación de los estudiantes en una forma realista y significativa (Contreras, García, & Ramírez, 2010); lo que favorece procesos de aprendizaje complejos, como los demandados en el estudio de las ciencias (Landriscina, 2013). En este sentido, resulta innegable que el avance tecnológico ha favorecido notablemente el realismo de las simulaciones (credibilidad), lo que ha hecho de tecnologías como la realidad aumentada una alternativa viable para simular eventos u objetos tridimensiones conectados con el mundo real (Afandi et al., 2019), apoyando así los procesos de enseñanza-aprendizaje a través de simulaciones aumentadas sobre la realidad.

No obstante, es de mencionar que independientemente de las tecnologías empleadas la efectividad de las simulaciones requiere de un buen diseño, pruebas y una estructuración adecuada de la experiencia de aprendizaje en sí (National Research Council, 2011) que permita su incorporación en los currículos educativos y, por tanto, en la práctica docente (Solé-Llussà, Aguilar, & Ibánez, 2020). Finalmente, es de indicar que existen juegos que no necesariamente se basan en simulaciones y simulaciones que a su vez no son juegos (Frasson & Blanchard, 2012).

Como síntesis de todo lo anterior, en la figura 2 se presentan los elementos identificados en esta revisión, que enmarcan el uso de la realidad aumentada en la educación. Es de destacar que el propósito reconocido en el esquema corresponde al atributo primario de la realidad aumentada como tecnología; mientras los beneficios identificados están aunados a sus principales usos.

La convergencia de los enfoques tecnológicos pedagógicos abordada en este artículo busca orientar el desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada que puedan ser utilizadas como herramienta de apoyo en el proceso de enseñanza-aprendizaje (figura 3). La propuesta destaca la capacidad de la tecnología para visualizar fenómenos de difícil observación o reproducción para apoyar la comprensión de conceptos abstractos y complejos, siendo las simulaciones aumentadas un mecanismo idóneo para este propósito.

CONCLUSIONES

Durante las últimas décadas cada vez se suman más estudios que destacan los beneficios y atributos de la realidad aumentada (RA) en la enseñanza en diferentes áreas del conocimiento, sin dejar de señalar los desafíos que se presenta al buscar mejorar los materiales didácticos y las experiencias de aprendizaje que puedan incorporarse a la práctica docente; ya que su utilización y desarrollo implican habilidades y conocimientos que no necesariamente tienen los docentes que la pretenden implementar.

Por otra parte, se tiene que para utilizar la realidad aumentada en la educación es necesario que confluyan la tecnología y la pedagogía mediante estrategias didácticas adecuadas, buscando con ello incrementar los efectos positivos de utilizarla para mejorar el aprendizaje; principalmente en donde los métodos de enseñanza convencionales han tenido dificultades para hacerlo, lo cual cada vez se incrementa más principalmente por el avance en la tecnología y su convergencia en el entorno escolar.

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Notas de autor

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