Ambientes Virtuales Colaborativos aplicados a la Educación Carlos Correa, Miguel Angel González, Gilles Imbeau, Juliana Restrepo, Christian Trefftz, Helmuth Trefftz, María Isabel Vélez Universidad EAFIT. Resumen Este artículo presenta un proyecto investigativo para implementar ambientes virtuales colaborativos como soporte a la educación superior a distancia. Se expone el proyecto en general, su estado actual y la dirección futura del trabajo. Este proyecto ha sido financiado por la Universidad EAFIT y por Colciencias (Instituto Colombiano para el avance de la Ciencia y la Tecnología). This paper presents a research proyect aiming at implementing Collaborative Virtual Environments as a support tool for University Distance Learning. An overview of the proyect, the curent status and the future direction are presented. This proyect has been conducted by EAFIT University and a grant from Colciencias (Institute for the advancement of Science and Technology in Colombia). Palabras Claves: Realidad Virtual, Ambientes Virtuales Colaborativos, Educación a Distancia. Descripción general del proyecto La Realidad Virtual toma cada vez más fuerza como un interfaz hombre máquina de gran utilidad cuando se busca sumergir al usuario en un ambiente gráfico tridimensional generado por el computador. Existen muchos proyectos investigativos e incluso productos comerciales que aprovechan los beneficios de sumergir a un usuario en un mundo virtual. Las aplicaciones van desde caminatas virtuales por proyectos arquitectónicos que aun no se construyen hasta vuelos intergalacticos virtuales, pasando por sistemas de simulación para cirujanos, laboratorios de química virtuales y juegos. El permitir que varios usuarios se encuentren en un mundo virtual simultáneamente para realizar algún tipo de colaboración es un tema de investigación que está despertando gran interés por la utilidad de sus aplicaciones. Este tipo de aplicaciones se llama también Ambientes Virtuales Colaborativos (A.V.C.s) Nuestro proyecto consiste en construir diferentes ambientes virtuales colaborativos como soporte para la educación superior y validar su viabilidad utilizándolos en dictar un curso de educación ambiental a distancia. El grupo de investigación está compuesto por personas técnicas y por personas de educación, con miras a que el producto final se pueda utilizar en ambientes reales de educación a distancia como herramienta para mejorar su calidad y equidad. El articulo describe los retos técnicos y pedagógicos, el estado actual del proyecto y el trabajo futuro. Retos técnicos El proyecto conlleva en sí una gran cantidad de retos desde el punto de vista técnico, tanto por la parte de Realidad Virtual como de comunicaciones: En primer lugar, el concepto de Realidad Virtual distribuida es un campo en el que no se ha explorado demasiado, y hay que experimentar con diferentes protocolos y métodos para lograr un resultado satisfactorio. Existen ya algunos modelos teóricos que podrían ser útiles para la consecución el proyecto, pero a la hora de implementarlos probablemente nos encontremos con dificultades tal vez mayores. Tal es el caso, por ejemplo, de lograr que los cambios ocurridos en el mundo sean percibidos por todos los personajes que actúan en este en una forma sincronizada y sin perder la "consistencia" del ambiente, es decir, que por ejemplo, el avatar de una de las personas no se mueva como si se teletransportará de un punto a otro lejano, sino que todos los que compartimos el ambiente con él lo veamos mover continuamente. Este reto va ligado con el logro de un tiempo de respuesta bueno en cuanto a las gráficas en pantalla. Hasta el momento se ha pensado en utilizar la librería de OpenGL, la cual aprovecha los beneficios de las tarjetas aceleradores, que permitirían conseguir el tiempo de respuesta deseado. Además, el realismo visual no debe pasarse por alto. Otros de los retos que se tienen es lograr este realismo de la forma menos costosa "técnicamente" hablando, es decir, que no consuma la mayor parte de la capacidad del equipo, y que no se vea críticamente afectada la velocidad de la aplicación. Para esto se ha pensado en incorporar el estándar VRML para la descripción del mundo y los objetos. El poder importar mundos VRML nos permitiría, además, poder utilizar en las aulas la inmensa cantidad de mundos de este tipo disponibles en Internet. En cuanto a comunicaciones, el mayor de los retos está en la incorporación de tráfico de voz para un mejor paso de mensajes entre los miembros del Aula Virtual, lo cual nos plantea el gran problema de la congestión en la red, y el gran reto de conseguir una buena sincronización en el paso de mensajes. En un principio, se plantea que el Aula Virtual funcionará en una red local, para medir resultados y desempeño, pero se piensa también en ampliar a una red de amplio cubrimiento, y conseguir así que cada uno pueda compartir el Aula Virtual desde sitios remotos. Lograr un buen desempeño en redes de amplio cubrimiento será uno de los mayores retos técnicos. Retos educativos Comprobar la bondad del sistema: Para comprobar la eficacia y beneficios del sistema a implementar, aplicado específicamente a la educación, y el gran aporte al mejoramiento de la calidad de ésta; se va realizar el montaje de un curso de educación ambiental para estudiantes de los primeros semestres de la universidad EAFIT en la cual se desarrolla el proyecto de investigación. Se implementarán distintos niveles de inmersión en realidad virtual, por medio de las aulas virtuales donde se contará con un ambiente educativo diferente al tradicional. El proyecto se centrará en la aplicación e implementación de dichas tecnologías, para la cualificación de la educación a distancia. Se pretende conocer la factibilidad de implementar la Realidad Virtual para ampliar la cobertura educativa existente actualmente en Colombia y ofrecer mayores oportunidades educativas (especialmente a las zonas rurales y estratos de bajos ingresos), y elevar así el nivel de vida de los colombianos. La ley general de educación (aprobada en 1994), y de manera especifica sus fines, propenden por el mejoramiento de la educación en nuestro país. Nuestro proyecto pretende apoyar la implementacion de esta ley, además de las razones expuestas en el párrafo anterior, porque introduce la utilización de nuevas tecnologías en el proceso de enseñanza aprendizaje. Papel del educador El educador desempeñará diversos papeles dentro del proyecto de investigación y específicamente en el aula virtual:
Clases o tutorías? El proyecto de investigación se realizara en tres fases:
Estado actual del proyecto: IRC Aspectos técnicos El prototipo Actual, llamado AVALÓN, consiste en un Ambiente Virtual Colaborativo tipo texto, en el cual los alumnos y el profesor pueden intercambiar mensajes textuales con todo el grupo o con una persona en particular. Esta escrito en lenguaje C++, y la librería de presentación (Interfaz Usuario-Maquina) es OWL 2.5, de Borland C++, y corre en sistemas Win32 (Windows 95/NT). El paso de mensajes por la red se hace por medio de sockets, y se utiliza el servicio de sockets multicast para la comunicación con todo el grupo conformado por alumnos y profesor. En un principio se penso en el estándar del IRC como modelo de comunicaciones, pero debido a su estructura cliente-servidor, se modificó un poco el modelo, para lograr más eficiencia en las comunicaciones. Básicamente, lo que se hace es que todos los mensajes son recogidos por una entidad controladora (como el servidor del IRC), pero este no envía el mensaje a cada cliente por separado sino que lo envía a una dirección multicast, de la cual cada cliente "simultáneamente" puede leer el mensaje. Aspectos educativos Se realizó un primer ensayo del aula tipo texto o I.R.C, arrojando importantes críticas e inquietudes relacionadas con la interfaz utilizada en la experiencia y la metodología a implementar. Con base en lo planteado por el grupo de investigadores se tomaron las siguientes determinaciones:
La interfaz de Avalón versión 1.2
Interfaz del Profesor Aquí se pueden apreciar tres tipos diferentes de ventanas: Mensajes, al estilo de un programa de correo electrónico, donde se listan los mensajes que llegan Ventana del alumno, con el estado actual de cada alumno (por ejemplo, el alumno llamado "AhivaOtro" está hablando, pero no está contento, y se encuentra presente en el aula) Enviar Mensaje, donde se escribe el mensaje que se va a enviar a todo el aula o a un alumno en particular
Interfaz del alumno Con una apariencia similar a la del profesor, exceptuando por la ventana de Estado, la cual me indica el estado actual mío como alumno, y algunos botones para Pedir la palabra, cambiar el estado de ánimo, cambiar mi estado presencial, y hablar.
Trabajo futuro en IRC Con base en la experimentación del aula tipo texto, se están realizando modificaciones importantes a la interfaz con miras a:
Las modificaciones son más de presentación y de usabilidad. Los protocolos de comunicaciones y la parte básica del interfaz ha demostrado ser eficiente y confiable. Trabajo futuro Técnicamente El siguiente paso es construir el Aula Virtual Inmersiva 1:1. Esta consiste en un ambiente virtual colaborativo - Avalon 2.0 - el cual incorpora al protocolo ya diseñado, un motor gráfico que permite la interacción tridimensional de un profesor con un alumno. Esta interacción incluye navegación por el Aula y comunicación mediante voz. Con base en los resultados recogidos de este experimento, se generalizará el aula para dar cabida al instructor y a varios alumnos. Ese será el ambiente virtual colaborativo 3.0. Naturalmente constituye un reto mayor ya que es necesario manejar un numero mucho más alto de eventos y manejar de alguna manera los mensajes de voz para no agotar la capacidad de transmisión de la red utilizada. Por el momento estamos pensando en que solo una persona pueda hablar a la vez. Educación El trabajo a realizar se desarrollará en la modalidad de educación a distancia, más como un aporte para el mejoramiento de las condiciones y la cualificación de ésta. El área especifica que se eligió para la investigación, fue educación en Medio Ambiente, el curso se llamó "cultura del medio ambiente". Esta temática fue elegida debido a la necesidad sentida de mejorar la educación hacia la protección y el buen manejo de nuestro entorno natural. El proyecto se desarrollará en tres fases: una primera que es aula tipo texto o IRC, otra aula virtual básica y finalmente el aula virtual avanzada. Para la primera fase, el curso podrá ser consultado en una dirección de pagina web, a la que los estudiantes tienen acceso. A la par con el estudio de los contenidos del curso se estarán realizando las tutorías correspondientes al módulo estudiado. Las dos fases siguientes contarán con la presencia virtual del profesor y la inmersión en diversos ambientes educativos acordes con los temas trabajados. La metodología utilizada será aplicada de manera especifica a esta experiencia; se contará con diversas actividades dentro de la clase para dinamizar los procesos y cumplir con los objetivos propuestos para cada contenido. Los recursos de tipo educativo dentro del aula virtual son los especificados dentro de la parte técnica sumados a otros recursos como la vídeo casetera, otros sitios web, el tablero virtual y la posibilidad de importar mundos virtuales (VRML) para recorrerlos grupalmente. Conclusiones Los Ambientes Virtuales Colaborativos son una extensión de la Realidad Virtual para permitir que varios usuarios realicen alguna forma de trabajo colaborativo en un mundo virtual, superando las barreras de la distancia. Es lógico pensar que los Ambientes Virtuales Colaborativos se van a utilizar ampliamente en educación a distancia y en otros tipos de aplicaciones con consecuencias importantes en la calidad y la equidad del acceso al conocimiento. Bibliografía
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