Introducción

Las aplicaciones móviles se han presentado en estos últimos años como un instrumento o herramienta de nuestra vida cotidiana ya que nos permiten realizar múltiples tareas en cualquier tiempo y espacio.

Según el Autor Muñoz, (2019)”La realidad aumentada (RA) es el término que se usa para describir al conjunto de tecnologías que permiten que un usuario visualice parte del mundo real a través de un dispositivo tecnológico con información gráfica añadida por éste dispositivo”.

El presente documento muestra el desarrollo de una aplicación denominada: “Plataforma Virtual Enfocada a Tecnologías del Aprendizaje y conocimiento a Nivel Preescolar”, el cual fue contribución de un proyecto de investigación de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales adscrita al Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan, con el objetivo de aportar a los pedagogos del Instituto Jean Piaget una aplicación de realidad aumentada para el aprendizaje en distintas disciplinas del conocimiento. Cabe resaltar que para la construcción de la plataforma se realizaron una serie de actividades para la compresión de análisis, desarrollo e implementación.

En el contenido del documento se especifica la sustentación de la investigación para comprender las bases del proyecto, así como las herramientas empleadas para el desarrollo y diseño de la Plataforma Virtual.

Contexto del Proyecto.

Las instituciones pedagógicas tienen que irse adecuando a los cambios sociales y tecnológicos para alcanzar la calidad formativa de sus estudiantes, pero esto conlleva a hacer modificaciones en el diseño de la currícula educativa, así como las formas de enseñanza-aprendizaje mediante las Tecnologías de Información y Comunicación, debido a que los estudiantes de preescolar inclinan más sus intereses a la era digital.

El Programa para la Evaluación Internacional de Alumnos (PISA), es un proyecto que entre otras actividades se encarga de medir el desempeño de los estudiantes en México, dicho programa menciona que falta innovación en las aulas de clases particularmente en el nivel preescolar es débil y claramente disfuncional ya que hace falta emplear las TIC´S para la enseñanza de los niños. Con fundamento de lo anterior el Instituto Pedagógico Jean Piaget, preocupado por la enseñanza de sus estudiantes se puso a disposición con los docentes de tiempo completo de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, para el desarrollo de una plataforma virtual enfocada al aprendizaje, que servirá como auge en los estudiantes de preescolar e innovando de forma más significativa y dinámica la enseñanza.

El articulo muestra el desarrollo de una plataforma enfocada a las tecnologías del aprendizaje y conocimiento para niños de nivel preescolar, dicho proyecto está enfocado a una línea de investigación denominada “Sistemas, Bases de Datos y Plataformas Computacionales”, teniendo como finalidad primordial brindar a los pedagogos un instrumento interactivo para el desarrollo de habilidades y enseñanza cognoscitiva en las distintas disciplinas del conocimiento como son los números, vocales y abecedario entre otras, con el objetivo de alcanzar en los niños de nivel preescolar un aprendizaje más significativo y dinámico.

Materiales y Métodos

Los programas y procedimientos que se aplicaron para el diseño del proyecto de investigación son las siguientes:

Realidad Aumentada con Vuforia

Vuforia es un SDK que permite construir aplicaciones basadas en la Realidad Aumentada; una aplicación desarrollada con Vuforia utiliza la pantalla del dispositivo como un "lente mágico" en donde se entrelazan elementos del mundo real con elementos virtuales (como letras, imágenes, etc.). Al igual que con Wikitude, la cámara muestra a través de la pantalla del dispositivo, vistas del mundo real, combinados con objetos virtuales como: modelos, bloque de textos, imágenes, etc.

Arquitectura de Vuforia

Una aplicación desarrollada con Vuforia está compuesta de los siguientes elementos:

Cámara: La cámara asegura que la imagen sea captada y procesada por el Tracker

Base de datos: La base de datos del dispositivo es creada utilizando el Target Manage; ya sea la base de datos local o la base de datos en la nube, almacena una colección de Targets para ser reconocidos por el Tracker.

Target: Son utilizadas por el rastreador (Tracker) para reconocer un objeto del mundo real; los Targets pueden ser de diferentes tipos; entre los principales tenemos:

Tracker: Analiza la imagen de la cámara y detecta objetos del mundo real a través de los frame de la cámara con el fin de encontrar coincidencias en la base de datos. (Motor Vuforia compatible con Unity, 2020)

Unity

Unity es una herramienta de desarrollo de videojuegos creada por la empresa Unity Technologies. En la página web de Unity, en la sección Made with Unity, podemos ver que este software se ha utilizado para crear multitud de juegos conocidos y otros no tan conocidos. También se ha utilizado para crear experiencias de Realidad Virtual interactivas e incluso miniseries, como “Baymax Dreams”, producida por Disney junto con Unity, donde se ha utilizado el editor para procesar y previsualizar en tiempo real todos los capítulos de la miniserie

Blender

Blender es la suite de creación 3D gratuita y de código abierto. Admite la totalidad de la canalización 3D: modelado, aparejo, animación, simulación, renderizado, composición y seguimiento de movimiento, edición de video y canalización de animación 2D.

Blender es un proyecto público, realizado por cientos de personas de todo el mundo; por estudios y artistas individuales, profesionales y aficionados, científicos, estudiantes, expertos en efectos visuales, animadores, artistas de juegos, modders, y la lista continúa. (Vazquez, Siddi, McGrath, Sharybin, & Roosendaal, 2005)

Android SDK

El SDK (Software Development Kit) de Android, incluye un conjunto de herramientas de desarrollo. Comprende un depurador de código, biblioteca, un simulador de teléfono basado en QEMU, documentación, ejemplos de código y tutoriales. Las plataformas de desarrollo soportadas incluyen GNU/Linux, Mac OS X 10.5.8 o posterior, y Windows XP o posterior. La plataforma integral de desarrollo (IDE, Integrated Development Environment) soportada oficialmente es Android Studio junto con el complemento ADT (Android Development Tools plugin). Además, los programadores pueden usar un editor de texto para escribir ficheros Java y XML y utilizar comandos en un terminal (se necesitan los paquetes JDK, Java Development Kit y Apache Ant) para crear y depurar aplicaciones, así como controlar dispositivos Android que estén conectados ( es decir, reiniciarlos, instalar aplicaciones en remoto, etc.). (Google, 2019).

JDK

El JDK es el Java Development Kit, que traducido al español es, Herramientas de desarrollo para Java, aquí nos encontraremos con el compilador javac que es el encargado de convertir nuestro código fuente (.java) en bytecode (.class), el cual posteriormente sera interpretado y ejecutado con la JVM, Java Virtual Machine por sus siglas en inglés, que nuevamente al español es La Máquina Virtual de Java, también dentro de estas herramientas encontramos los siguientes programas, javadoc(encargado de generar la documentación de nuestro código), el jvisualvm (muestra información a detalle sobre las aplicaciones que están corriendo actualmente en la JVM), entre muchas otras. (Perales, 2015)

Desarrollo del Proyecto

Cronograma de Actividades

Descripción de las Actividades

Etapa 1 Plan Inicial

1. Definición del Proyecto: Se estableció un cronograma de actividades para el desarrollo y diseño de la Plataforma Virtual Enfocada a Tecnologías del Aprendizaje y Conocimiento a Nivel Preescolar.

2. Se definió el objetivo y los alcances sobre el proyecto de investigación.

3. Realizar Benchmarking: Recopilación de información sobre la existencia de proyectos similares a la Plataforma Virtual, para analizar o buscar las áreas de oportunidad para el aprendizaje significativo de los niños de preescolar.

La recopilación de datos del benchmarking (véase anexo 1) los resultados:

Etapa 2 Planificación

1. Planificación para Tomar Acciones: Se realizó una serie de acciones para planificar las tareas asociadas a cada objetivo para la eficiencia terminal del diseño y desarrollo del proyecto de investigación.

2. Objetivos y Planificación para Lógralos: Se establecieron las funciones y procesos necesarios para la identificación del proyecto para conocer las condiciones para su estructuración de cada modelo.

Etapa 3 Requisitos

Determinar las Necesidades del Usuario: En el Instituto Pedagógico Jean Piaget se realizó una reunión con los directivos y pedagogos para identificar el objetivo claro del proyecto así como los requisitos de validación y verificación para la eficiencia terminal de la plataforma virtual.

Elaboración de Encuestas: Se diseñó un cuestionario para conocer las necesidades y el contexto de la enseñanza de los pedagogos hacia los niños, dichos datos fueron analizados y graficados para conocer el impacto y buscar áreas de oportunidad.

Resultados más significativos del cuestionario de investigación de enseñanza-aprendizaje ¿Cuál es el mayor reto que se enfrenta al impartir un nuevo tema?

¿Cuál es su principal método de aprendizaje de los alumnos?

¿Utiliza alguna herramienta tecnológica como aplicaciones móviles para el aprendizaje de sus alumnos?

Análisis de Requerimientos de Información: Se identificaron las áreas de conocimiento de gran importancia para el niño de preescolar.

Análisis y Diseño

Desarrollo de Interfaz: Se diseñó la base de datos para la identificación de cada objeto así como la configuración de cada paquete y librería para el funcionamiento correcto del proyecto.

Diseño Inicial: Se realizaron todos los modelos para la identificación y reconocimiento de las tarjetas.

En la figura 11 se presenta un fragmento de código para el movimiento y rotación de los elementos en 3D.

Etapa 5 Implementación

• Gestión de Cambio: Se realizó una prueba piloto para ver la viabilidad y el funcionamiento correcto de la plataforma virtual.

Etapa 6 Prueba

Evaluación de Criterios de Salida: Se identificó que la versión de Android que fuera compatible con todos los dispositivos.

Evaluar Resultados: Se implementó la Plataforma Virtual Enfocada a Tecnologías del Aprendizaje y Conocimiento a Nivel Preescolar en varios dispositivos Android para identificar que las versiones no causaran ningún problema al ejecutarse y que funcione de manera ágil. Se presentó el proyecto con los directivos, pedagogos, padres de familia y los alumnos para que interactuaran con el instrumento de aprendizaje y evaluar su viabilidad.

En la figura12 se ilustra la evidencia fotográfica de las pruebas realizadas en el Instituto Pedagógico Jean Piaget.

Documentación y Difusión del Proyecto

1. Documentación de las Etapas del Proyecto: En todo el proceso del proyecto se documentó cada etapa para el desarrollo eficiente de la plataforma así como la sustentación de los requisitos.

Resultados de la Aplicación

Se diseñó e implementó la Plataforma Virtual Enfocada a Tecnologías del Aprendizaje y Conocimiento a Nivel Preescolar influyendo significativamente en el ámbito educativo y social.

Diseño de la vocales en 3D.

Reconocimiento Webcam para cada objeto animado.

Conclusiones

Se implementó la plataforma virtual al Instituto Pedagógico Jean Piaget, beneficiando a 21 pedagogos y a 150 alumnos contribuyendo el proyecto de manera significativa para la enseñanzaaprendizaje de los niños de preescolar ya que permite interactuar dinámicamente en el reconocimiento de imágenes de 3D.

En este proyecto se manifestaron las necesidades reales de los pedagogos que trabajan día a día dentro del aula escolar, ya que es muy complicado atraer la atención de los niños de preescolar, por ende la plataforma contribuye con diferentes escenarios para aprendizaje significativo. La Plataforma Virtual Enfocada a Tecnologías del Aprendizaje y Conocimiento a Nivel Preescolar se recomienda para su óptimo funcionamiento tener un dispositivo con versión de Android 4.0 o mayor.

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