Influencia de la metáfora de navegación en el aprendizaje dentro de un entorno de Realidad Virtual

Comunicación y Pedagogía nº 317-318. Realidad Aumentada y Virtual en Educación

Con esta comunicación pretendemos presentar los resultados de un estudio en el que analizamos diferentes metáforas de navegación dentro de un entorno RV atendiendo a los factores clave relacionados con el aprendizaje.

 

 

Aunque inicialmente fueron ámbitos como la formación de pilotos o en técnicas quirúrgicas los pioneros en la introducción de la Realidad Virtual (RV) (Psotka, 1995), su adopción generalizada en entornos educativos siempre ha sido contenida. Esto, se debe en su mayor parte, a motivos distintos a su efectividad (Meltzoff et altri, 2009) como pueden ser el alto coste asociado a los dispositivos necesarios, los problemas colaterales de estos sistemas de Realidad Virtual (mareo, desorientación...) o la baja calidad del diseño instruccional asociado a los entornos (Merchant et altri, 2014).

El creciente interés en la utilización de la RV en educación y formación se ha venido sustentando en diferentes pilares, como son:

  • Motivación intrínseca: aprender requiere de esfuerzo y es por esto que los seres humanos, por lo general, necesitan de un motivo o motivos para afrontar el proceso (Prensky, 2002). También conocemos que las emociones representan un gran combustible para la motivación (Butler-Kisber, 2011) y precisamente la RV se muestra como un medio con un enorme potencial para generar emociones (Alcañiz et altri, 2003; Pantelidis, 2010; Mora, 2013).
  • Accesibilidad a experiencias de aprendizaje complejas y/o sensibles: la posibilidad de hacer que el alumnado viva en primera persona situaciones y experiencias que, de otro modo, resultarían inaccesibles, es una de principales motivaciones a la hora de utilizar la RV en educación y formación (Mantovani, 2001 ; Freina y Ott, 2015).
  • Adaptabilidad y recogida de datos: al igual que el resto de experiencias de aprendizaje basadas en software, los entornos de Realidad Virtual pueden ser fácilmente modificados y adaptados a cada individuo, independientemente de sus necesidades educativas particulares (Prensky, 2003). Adicionalmente, al poder recogerse cada interacción, es posible crear esquemas de evaluación en la sombra (stealth assesment, de su término original en inglés más extendido) (Shutte, 2011), que permitan obtener “una fotografía” veraz y en tiempo real de los aprendizajes de cada usuario del entorno virtual.

Pero si tuviéramos que elegir un elemento radicalmente diferencial de los entornos de RV dirigidos al ámbito educativo, sería la presencia. El concepto de presencia representa la sensación de estar allí, realmente, en el entorno virtual, con todas las implicaciones psico-cognitivas de creer que una realidad sintética es auténtica. Cuando el término presencia fue utilizado por primera vez en los años 80 por el profesor del MIT Marvin Minsky en la revista de ciencia ficción Omni (Minsky, 1980) hacía referencia a la telepresencia. Con esta idea se recogía la sensación de creer que realmente se estaba en un sitio remoto cuando, desde un punto de vista cognitivo, se sabe a ciencia cierta que no se está en él. Este ámbito embrionario de la presencia se originó a partir de la idea de operar robots industriales desde lugares remotos y de cómo la mente humana procesaba esa interacción remota.

A lo largo de este artículo, seguiremos las tesis de Slater y Wilbur (1995), separando los términos inmersión (relativo a las cualidades del sistema tecnológico detrás de la experiencia en RV) y presencia (la respuesta de los distintos usuarios a la experiencia virtual).

En estas incipientes investigaciones dedicadas a la presencia, el punto de atención se fijaba en los aspectos tecnológicos relacionados con ella, con la inmersión que generaban ciertas pantallas o cierto joystick, pero con el avance del conocimiento, la psicología y la neurociencia han sido áreas que se han sentido especialmente atraídas por este concepto (Sánchez-Vives y Slater, 2005).

Actualmente la investigación en el ámbito de la presencia está estrechamente vinculada con la Realidad Virtual, ya que es el medio más inmersivo y evocador.

La Realidad Virtual provoca que, tanto de manera consciente como inconsciente, las personas actúen como si no existiera ninguna mediación tecnológica, olvidando el HMD que llevan y que todo lo que perciben está generado por un ordenador (Mestre et altri, 2006).

El objetivo de este artículo es mostrar los resultados de un experimento que pretende maximizar la experiencia de aprendizaje en RV a través de conseguir una sensación de presencia más alta.

Para ello, se analizarán dos metáforas de navegación y se compararán sus resultados.

Presencia y aprendizajes

La relación entre presencia y aprendizaje está íntimamente relacionada con la evocación emocional de la misma.

Estableciendo una simplificada transitividad, en la medida en que un entorno virtual es capaz de generar emociones y son las emociones las que aumentan la motivación intrínseca y el aprendizaje significativo (Ausubel, 1983), ese entorno virtual será un buen catalizador de aprendizajes (Riva et altri, 2007).

Adicionalmente, al percibir esa viveza de las experiencias virtuales característica de la alta presencia, nos permite obtener reacciones de los usuarios muy cercanas a las que tendrían en la vida real (Winn, 1993; Moskaliuk et altri, 2013) y, por tanto, los aprendizajes tendrían una transferibilidad al mundo real mucho más alta (Mantovani y Castelnuovo, 2003).

Por tanto, a la hora de afrontar el diseño instruccional en entornos de Realidad Virtual, debemos tratar de maximizar la sensación de presencia con la intención de maximizar proporcionalmente el aprendizaje.

Navegación y presencia

Dentro de los distintos elementos que conforman una experiencia de aprendizaje en un entorno de Realidad Virtual, uno de los más determinantes es el modo de interactuar con el entorno virtual.

Esta influencia se basa principalmente en la capacidad de generar mayor o menor presencia.

Una interacción adecuada favorece la corporización (embodiment, el término en inglés más extendido), la cual representa la ilusión de que nuestro avatar, nuestro cuerpo virtual, nos pertenece.

Establecer ese vínculo entre el embodiment, la inter-acción y el aprendizaje no es nuevo, ya que viene estudiándose desde hace más de 80 años desde ámbitos como la psicología, la filosofía o la sociología (Klemmer et altri, 2006) como Piaget (1952), Polanyi (2009), Montessori (1964) o Lakoff y Johnson (1999). Un nivel de embodiment alto conlleva un aprendizaje situado, lo que favorece la adquisición de competencia a un nivel más profundo (Rambusch y Ziemke, 2005).

Por otro lado, un defectuoso diseño de interacción puede afectar severamente a la experiencia virtual de aprendizaje. Por una parte, puede reducir la presencia, la vividez de la experiencia y, por tanto, minimizar la motivación intrínseca y la transferibilidad de los participantes.

Por otro lado, puede causar cibermareos (cybersickness, término en inglés más utilizado), los cuales son un fenómeno derivado del uso de Realidad Virtual a través de un HMD y se muestran como una patología polisintomática (Nichols y Patel, 2002). Los síntomas más comunes (aunque con una importante variabilidad intrasujeto) son náuseas, alteraciones oculomotoras y desorientación (Kennedy et altri, 1993).

Aunque existen diferentes teorías acerca del origen de esta patología, la más comúnmente aceptada es la de las discrepancias sensoriales (Rebenitsch y Owen, 2016): al percibir un movimiento propio de traslación a través de la información visual recibida y no venir acompañado de un movimiento real, detectado por el sistema vestibular, el sistema proprioceptivo comienza a volverse inestable, originando los cibermareos.

De entre todas las interacciones, es la navegación la más utilizada (sólo por detrás del direccionamiento de la cámara a través de los movimientos de la cabeza) y, por tanto, es el foco de nuestro estudio.

Cuanto más natural sea un sistema de navegación (más cercano a la realidad), menos cibermareos y mayor presencia debe provocar.

Metodología

El experimento realizado se basa en un laberinto, del que los usuarios deberán escapar en un tiempo determinado por el equipo de investigación. Dentro del laberinto, se han colocado unas esferas (karmaspheres) que, al ser tocadas, otorgan cierta cantidad de puntos a los usuarios. Con esta tarea trivial, se persigue el desafiar las capacidades cognitivas y sensoriales de los individuos, de modo que tengan un objetivo que fuerce la toma de decisiones. También se incorporan algunos riesgos simulados, como fuego, charcos, etc. (no tienen ninguna influencia en la experiencia) para aumentar la concentración.

Como metáforas de navegación, se han implementado dos:

  • Caminar en el sitio: detectado a través de los sensores de movimiento del HMD que registran los movimientos verticales de la cabeza propios del desplazamiento a pie. Permite recoger distintas velocidades.
  • Touchpad: recoge la pulsación en la zona táctil del mando de las HTC Vive. Al pulsarlo, se produce un desplazamiento con una velocidad fija en la dirección hacia la que está mirando el usuario.
  • Diseño experimental

Antes de acometer la tarea del laberinto, los sujetos entrarán en una sala de entrenamiento, donde podrán practicar la metáfora de navegación realizando una sencilla tarea: pisar sobre unas luces de colores en un orden determinado (verde-amarillo-rojo) y recoger tres karmaspheres.

Figura 1. Sala de entrenamiento.

Al completar esta fase, comienzan su experiencia en el laberinto, del cual deben escapar en dos minutos.

Cada individuo realiza el entrenamiento y la fase del laberinto dos veces: una con la técnica de navegación andar en el sitio y otra con la del touchpad, con un diseño contrabalanceado.

Figura 2. Vista del laberinto en primera persona.
  • Métricas

Para recoger la medida de presencia, se ha utilizado una cuantificación subjetiva de la misma a través de un cuestionario, el cual se administró al término de la experiencia virtual.

Fue seleccionado el cuestionario ITC-Sense of Presence Inventory, compuesto por 44 elementos y desarrollado por Lessiter, Freeman, Keogh y Davidoff (Lessiter et altri, 2001), con el objetivo de medir la presencia subjetiva en distintos medios.

Para cada elemento del cuestionario, se elige una respuesta de una escala Likert entre el 1 (completamente en desacuerdo) y el 5 (completamente de acuerdo). Internamente, está segmentado en cuatro diferentes factores:

(a) El sentido físico del espacio.
(b) Atracción.
(c) Validez ecológica.
(d) Efectos negativos.

Al mismo tiempo, se recogieron algunos datos demográficos (edad y sexo) y se les solicitó que se auto-etiquetaran como Jugadores de Alta Intensidad (JAI) o Jugadores de Baja Intensidad (JBI), atendiendo a la propia percepción de cuánto tiempo dedican a los videojuegos y qué nivel de prioridad tienen para ellos.

Resultados

41 (n=41) participantes completaron la prueba y se obtuvieron los siguientes resultados:

En cuanto al cuestionario ITC-SOPI, los resultados agregados fueron los siguientes, para cada una de las metáforas:

Si los detallamos por el perfil de jugador, obtenemos:

Conclusiones

A partir de los resultados anteriores, podemos concluir que no hay diferencias significativas entre ambas metáforas de navegación, una más “natural” y la otra más “artificial”, a la hora de generar presencia.

Esto nos lleva a responder a nuestra pregunta de investigación de la siguiente manera: bajo la premisa de una auto-evaluación subjetiva de la presencia, las distintas metáforas de navegación no inducen diferencias en la sensación de presencia percibida y, por tanto, pueden emplearse ambas indistintamente dentro de un entorno de RV orientado al aprendizaje sin miedo de distorsionar los resultados.

En cambio, al disgregar por el perfil de videojugador, vemos que, para los jugadores de alta intensidad, la sensación de presencia es más baja para la metáfora de navegación indirecta, el control por touchpad. Esto puede deberse a la similitud entre este control y los usados habitualmente en el juego.

Por otro lado, para los jugadores de baja intensidad, estos valores se invierten, resultando una correlación inesperada, atendiendo a la revisión bibliográfica previa: la metáfora más cercana a la navegación natural, el andar en el sitio, origina una sensación de presencia menos pronunciada que aquella menos natural, el touchpad.

Estos datos representan un hallazgo sustancial pues aun cuando una metáfora de navegación “más artificial” debería resultar menos inmersiva, en todos los casos, vemos que la comodidad generada para aquellos que juegan de manera menos intensiva, genera una sensación de presencia más alta. Este dato puede confundirse con la incomodidad aparejada a este tipo de controles, con baja retroalimentación propioceptiva.

A la hora de enfocar el futuro trabajo, se deberá contrastar como la sensación de presencia se correlaciona con el aprendizaje a través de la inclusión de ciertas tareas de mayor nivel cognitivo que la recogida de esferas. También se deberá comprobar la transferibilidad de dichos aprendizajes al mundo real, realizando una prueba de contraste en el mismo sentido. Por último, habría que comprobar a qué tipos de juegos juegan los videojugadores para ver si el género de los juegos influye en la sensación de presencia y si la presencia en los juegos que no son de Realidad Virtual se correlaciona con la obtenida en éstos.

 

Bibliografía

 

Autor: José Luis Soler Domínguez

José Luis Soler Domínguez. Instituto de Investigación e Innovación en Bioingeniería (I3B), Universitat Politècnica de València, Valencia, España.

Autor: Carla De Juan Ripoll

Carla De Juan Ripoll. Instituto de Investigación e Innovación en Bioingeniería (I3B), Universitat Politècnica de València, Valencia, España.

Autor: Mariano Alcañiz Raya

Mariano Alcañiz Raya es Catedrático en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) y director del Instituto de Tecnología Centrada en el Ser Humano (LabHuman). Profesor de Ingeniería Biomédica y Realidad Virtual. Coordinador nacional del Programa de Tecnologías para la Sociedad de la Información del Ministerio de Economía y Ciencia e Innovación de España.

Autor: Manuel Contero González

Manuel Contero González es Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería Gráfica de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV).

 

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