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Objetos de Aprendizaje 3D

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Objetos de Aprendizaje 3D

  1. 1. Objetos de Aprendizaje 3D Dr. Juan Manuel González Calleros Benemérita Universidad Autónoma de Puebla juan.gonzalez@cs.buap.mx Twitter: @Juan__Gonzalez Simposio en Tecnologías Educativas1 Otoño 2011 Inteligentes
  2. 2. Motivación Simposio en Tecnologías2 Educativas Inteligentes
  3. 3. Mundos Virtuales Active Worlds The Sims Online There.com Second Life Simposio en Tecnologías Educativas3 Inteligentes
  4. 4. Aprendizaje Aplicaciones serias de 3D Industries Using Serious Military Medicine Emergency Mgt Games City Plan Engineering Religion Space Explore Machinima Politics Simposio en Tecnologías Educativas4 Inteligentes
  5. 5. Metaforas de Entrenamiento Militar Simposio en5 Tecnologías Educativas Inteligentes
  6. 6. Americas Army, 2002  AKA: Proyecto de Armada  Herramienta de reclutamiento creada por  La armada  La escuela naval  Potenciales reclutas se entrenaban incluso n combates a muerte Simposio en Tecnologías Educativas6 Inteligentes
  7. 7. Motivación  Los objetos de Aprendizaje  Tiene un objetivo que es facilitar el aprendizaje  En muchos casos basados en fenómenos físicos que requieren de representaciones gráficas que faciliten su comprensión  La realidad Virtual o ambientes en tres dimensiones (3D)  Tratan de imitar nuestro espacio físico para facilitar la comprensión del usuario  Es usada en muchos dominios para propósitos serios  La educación uno de ellos  Los juegos la alternativa más común  Animaciones  Los retos o El desarrollo tecnológico o Marco metodológico Simposio en Tecnologías Educativas7 Inteligentes
  8. 8. Que hemos hecho hasta ahora Simposio en Tecnologías Educativas8 Inteligentes
  9. 9. El problema  El porcentaje de accidentes aéreo es estable, varia entre 3 y 4 accidentes por millón de salidas  Para el futuro se anticipa un aumenta en el volumen de vuelos  En consecuencia se espera tener un accidente serio cada semana si no se logra reducir el porcentaje de accidentes Simposio en Tecnologías9  55% de los accidentes involucra a la tripulación Educativas Inteligentes
  10. 10. El problema  La principal causa son errores humanos  Incremento en la automatización del vuelo  Piloto se olvida de volar  Exceso de confianza sobre las maquinas  Sorpresas que los sistemas no consideran  Tomar en cuanta factores humano10 en el diseño de [Osterloh 2011]en Tecnologías Simposio Educativas Inteligentes sistemas es
  11. 11. El problema  Tenemos que tomar en cuenta al piloto (usuario) en la fases de desarrollo de un avión  Hay que reducir el porcentaje de errores humanos  Los sistemas de automatización de cabinas de pilotaje han contribuido de forma notable a la reducción de este porcentaje Simposio en Tecnologías11 Educativas Inteligentes
  12. 12. El problema  Pilotos  Son difíciles de conseguir, tienen una agenda muy apretada  Son muy caros, usarlos para hace pruebas sobre prototipos tiene un costo prohibitivo  Sistemas de Pruebas (Simuladores)  Caros  Difícil acceso  Pilotos + Sistemas de Pruebas  Exclusivo para centro muy especializados Simposio en Tecnologías Educativas12 Inteligentes
  13. 13. Propuesta de Solución  Crear un modelo cognitivo de la tripulación  Piloto Volando (PF) y Piloto no Volando (PNF) para reducir necesidad de usar pilotos reales  Herramientas de software para dar soporte  Simulador de sistema de vuelo  Desarrollo basado en modelos de la ergonomía de las interfaces  Con esto se espera predecir ciertos comportamientos del piloto que causen errores y diseñar sistemas que los prevengan Simposio en Tecnologías Educativas13 Inteligentes
  14. 14. Que tipo de errores comete el piloto  Se aburre y no sigue el procedimiento  Sobre carga de información y omite mensajes de alerta importantes que lo hace no seguir los procedimientos Acciones Predicción de Simposio en Tecnologías Educativas Reales Acciones14 Inteligentes [Osterloh 2011]
  15. 15. Pruebas de usabilidad de IUs  Maquina 3D Simposio en Tecnologías Educativas15 Inteligentes
  16. 16. La arquitectura Cognitiva  Modela el comportamiento humano tomando en cuenta factores:  Psicológicos  búsqueda en la memoria  Olvido  procesamiento de conocimiento)  Fisiológicos  movimiento de ojos  Manos  voz Simposio en Tecnologías Educativas [Osterloh 2011]16  pies Inteligentes
  17. 17. La Interfaz de Usuario requiere un modelo Simposio en Tecnologías17 Educativas Inteligentes
  18. 18. Task &ConceptsAbstract User Interfaz para navegaciónInterfaceConcreteUser InterfaceFinal UserInterface Simposio en Tecnologías Educativas 18 Inteligentes
  19. 19. Task & Layout-Interfaz paraConcepts navegaciónAbstract UserInterfaceConcreteUser InterfaceFinal UserInterface Simposio en Tecnologías Educativas 19 Inteligentes
  20. 20. Task &Concepts Plano de la IUAbstract UserInterfaceConcreteUser InterfaceFinal UserInterface Simposio en Tecnologías Educativas 20 Inteligentes
  21. 21. Task &Concepts Semántica del modelo de IUAbstract UserInterface borderBox 1 0..1 topBox 1 1 1 1Concrete 0..1User Interface 0..1 0..1 bottomBox rightBox leftBox buttonFinal User buttonInterface button button button Simposio en Tecnologías Educativas 21 Inteligentes
  22. 22. Task &Concepts Ingeniería Inversa-Interfaz AbstractaAbstract UserInterfaceConcreteUser InterfaceFinal UserInterface Simposio en Tecnologías Educativas 22 Inteligentes
  23. 23. Task & Ingeniería Inversa-Modelo deConcepts TareasAbstract UserInterfaceConcreteUser InterfaceFinal UserInterface Simposio en Tecnologías Educativas 23 Inteligentes
  24. 24. A partir de este modelo se pueden generar muchas soluciones Simposio en Tecnologías Educativas24 Inteligentes
  25. 25. Pruebas de usabilidad de IUs A representa la Interfaz de usuario tal cual es usada en un tiempo n Simposio en Tecnologías Educativas posibles variantes de la interfaz para B representa una de tantasPage 25 Inteligentes ejecutar la misma tarea
  26. 26. Pruebas de usabilidad de IUs La trayectoria es más visible si Simposio en Tecnologías Educativas un control de checkboxes usamos26 Inteligentes
  27. 27. Potencial Beneficio#1  Evaluación automática de: • Aspectos estáticos (AHMI layout, posición de objetos) • Conceptos Dinámicos (estado de un botón durante la interacción, color de la etiqueta).  Una especificación basada en modelos puede ser evaluada de forma automática  Guías de Usabilidad son evaluadas directamente sobre los elementos de IU (distribución de los widgets componiendo la IU).  Atención especial fue puesta a guías orientadas a la certificación de estándares http://www.usixml.org http://www.w3.org/2005/Incubator/model-based-ui/ Simposio en Tecnologías EducativasPage 27 Inteligentes
  28. 28. Potencial Beneficio #2  Representación Formal y natural de Guías Simposio en Tecnologías EducativasPage 28 Inteligentes
  29. 29. Potencial Beneficio #3  Evaluación Automática independiente del software Simposio en Tecnologías EducativasPage 29 Inteligentes
  30. 30. Potencial Beneficio #4  Evaluación de más que guías • Carga Cognitiva, carga de trabajo, densidad visual, etc. 4.6 + 4x(4.6 + 2.2) = 31.8 1.2 + 3x(1.5 + 0.075) + 1.5 = 7.425 Carga de trabajo Tiempo de Ejecución Recordar fecha Seleccionar Día Seleccionar Día Seleccionar mes Seleccionar mes Seleccionar año Seleccionar año Validar 4.6 Evaluación/juicio (considerando un aspecto simple) + 2.2 Simposio en Tecnologías EducativasPage 30 Actuación discreta(botón, toggle, trigger) Inteligentes
  31. 31. Potencial Beneficio #5 Evaluación de más que guías Análisis de la atención visual Simposio en Tecnologías EducativasPage 31 Inteligentes
  32. 32. Trabajando con accesibilidad  Creamos el concepto  Hapget = 3D widget + haptic feedback Simposio en Tecnologías Educativas32 Inteligentes
  33. 33. During execution… Mozilla Firefox Haptic Rendering Engine Simposio en Tecnologías Educativas33 Inteligentes
  34. 34. 1er Reto El Desarrollo Tecnológico Simposio en Tecnologías Educativas34 Inteligentes
  35. 35. El desarrollo tecnológico 3D GUI Engine Game Physical Tech AI Models Core Persist Network enceSimposio en Tecnologías EducativasInteligentes 35
  36. 36. Para este propósito podemos seguir enfoques  Basado en Leguajes de Programación: a interfaz 3D se genera usando un lenguaje de programación ara este propósito (C/C++, OpenGL, XNA). DEF PassOn TouchSensor { } DEF script Script { eventIn SFBool isOver field SFBool enabled FALSE eventOut SFBool onOff_changed eventOut SFInt32 which_changed url "javascript: function initialize() { // Initialize to off state. onOff_changed = false; } function isOver( value ) { enabled = !enabled; onOff_changed = enabled; which_changed = enabled; }" ROUTE PassOn.isOver TO script.isOver ROUTE script.which_changed TO Simposio en Tecnologías36 switchMenu.whichChoice Educativas Inteligentes
  37. 37. Para este propósito podemos seguir enfoques  Herramientas : permiten el desarrollo de nterfaces 3D a traves de herramientas gráficas (Blender, 3D Studio, Maya, ...). Simposio en Tecnologías37 Educativas Inteligentes
  38. 38. Para este propósito podemos seguir enfoques  Siguiendo el enfoque basado en modelos:  Permiten la especificación de IU basados en modelos declarativos.  CoGenIVE [Cuppens et al. 2006], InTML[Figueroa 2004], Contigra [Dachselt 2002], [Sutcliffe 2003] Simposio en Tecnologías38 Educativas Inteligentes
  39. 39. 2do Reto El Desarrollo Metodológico Simposio en Tecnologías Educativas39 Inteligentes
  40. 40. Desarrollo de Video Juegos  El proceso de diseño y desarrollo de videojuegos a menudo carece de estructura y de método.  El producto puede no cumplir las expectativas iníciales  El conocimiento de los desarrolladores no es posible reusarlo Simposio en Tecnologías Educativas40 Inteligentes
  41. 41. Desarrollo de Video Juegos  En “Design and engineering of game-like virtual and multimodal environments” se identificaron los retos actuales para el desarrollo de videojuegos serios:  Mejorar la evaluación del juego en fases tempranas  Diseño centrado en el usuario  Identificar formalmente el propósito de un juego serio  Integrar a los desarrolladores en el diseño  Hacer prototipos Simposio en Tecnologías Educativas41 Inteligentes
  42. 42. Desarrollo de Video Juegos  En un juego serio es necesario que el proceso de desarrollo de videojuegos más que un arte sea una ciencia.  Este proyecto propone el desarrollo de:  Metodología para el diseño e ingeniería de mundos virtuales y multimodales.  Modelos, método, lenguaje y herramienta de software para dar soporte al método.  Marco conceptual que de apoyo del ciclo de vida de desarrollo de juegos serios. Simposio en Tecnologías Educativas42 Inteligentes
  43. 43. Desarrollo de Video Juegos  Validación de la propuesta  Videojuego serio para rehabilitación  Pacientes con dificultad de movimiento  Pacientes con deficiencia cognitiva  Los videojuegos, incluyendo juegos serios, últimamente han recibido una mayor atención de la comunidad de investigadores.  Entornos virtuales o multimodal.  Permiten motivar al usuario a una meta seria  El diseño del juego y su ingeniería es un área de investigación muy joven  Sobre todo los entornos virtuales o multimodales. Simposio en Tecnologías Educativas43 Inteligentes
  44. 44. 1er Juego, recuperar el movimiento  El tratamiento de rehabilitación muchas veces es largo y difícil  Con videojuego se puede motivar al paciente a realizar sus ejercicios diarios  Recabar información de la evolución del paciente. Simposio en Tecnologías Educativas44 Inteligentes
  45. 45. Se requiere de fisiólogos Simposio en Tecnologías Educativas45 Inteligentes
  46. 46. 1er Juego, recuperar el movimiento  Ideas preliminares para el videojuego Simposio en Tecnologías Educativas46 Inteligentes
  47. 47. Movimientos propuestos
  48. 48. Movimientos propuestos
  49. 49. Entrenamiento de rasurado Simposio en Tecnologías Educativas49 Inteligentes
  50. 50. El escenario
  51. 51. Ergonomía de un baño Simposio en Tecnologías Educativas51 Inteligentes
  52. 52. Preservación de la Ergonomía Simposio en Tecnologías Educativas52 Inteligentes
  53. 53. Retocado de Objetos Simposio en Tecnologías Educativas53 Inteligentes
  54. 54. Texturizado
  55. 55. Texturizado
  56. 56. Texturizado
  57. 57. Texturizado
  58. 58. demo
  59. 59. Aprendizaje sobre objetos cotidianos Simposio en Tecnologías Educativas59 Inteligentes
  60. 60. Aprendizaje sobre objetos cotidianos Simposio en Tecnologías Educativas60 Inteligentes
  61. 61. Proyectos Simposio en Tecnologías Educativas61 Inteligentes
  62. 62. Aprender sobre el agua Simposio en Tecnologías Educativas62 Inteligentes
  63. 63. Movimientos propuestos
  64. 64. En la fabrica Simposio en Tecnologías Educativas64 Inteligentes
  65. 65. Rompecabezas Simposio en Tecnologías Educativas65 Inteligentes
  66. 66. Animaciones Simposio en Tecnologías Educativas66 Inteligentes
  67. 67. Conclusiones Inspiradas en la ciudad de las ciencias de Paris Simposio en Tecnologías Educativas67 Inteligentes
  68. 68. Conclusión  Nuevas tecnologías – de la televisión a las computadoras – siempre son objeto de critica cuando son aplicadas al entrenamiento y la educación.  Algo que parece obvio o aceptable a las nuevas generaciones no lo es para las pasadas cuando la tecnología esta disponible.  Algunas causas?  Fijación Cultural  Resistencia Emocional  Limitaciones Técnicas  Falta de visión e imaginaciónSimposio en Tecnologías EducativasInteligentes 68
  69. 69. Muchas Gracias por su atención (visual y cognitiva)  Preguntas “La persona más inteligente no es aquella que tiene las mejores respuestas sino aquella que hace las preguntas correctas" (Voltaire)  Dr. Juan Manuel González Calleros  Benemérita Universidad Autónoma de Puebla  juan.gonzalez@cs.buap.mx  Twitter: @Juan__Gonzalez Simposio en Tecnologías EducativasPage 69 Inteligentes

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