Efecto de las interacciones de estudiantes de ciencias con laboratorios virtuales de realidad aumentada para el desarrollo de visualización espacial

Palabras clave: Tecnología Educativa, Simulación, Enseñanza científica, Ciencia Práctica, Percepción visual

Resumen

El objetivo principal de este artículo es resaltar el potencial de las interacciones de los estudiantes en la enseñanza de las Ciencias, a partir de recursos educativos en realidad aumentada, y su efecto en el desarrollo de las habilidades de visualización espacial. Por tanto, presenta una contextualización sobre la enseñanza de la ciencia, la importancia del uso de laboratorios reales, así como sus limitaciones, presentando como alternativa el uso de un laboratorio virtual con el apoyo de dispositivos móviles. La solución fue probada en actividades que complementan el proceso de enseñanza y aprendizaje de Ciencias con estudiantes de Educación Básica en Brasil. Su objetivo era investigar si las interacciones de los estudiantes con los recursos de realidad aumentada pueden contribuir al desarrollo de las habilidades de visualización espacial. Los procedimientos metodológicos se organizaron en un enfoque cuasi-experimental, a través de actividades previstas en un protocolo de prueba realizado con 208 participantes divididos en dos grupos: Control (n = 96 sujetos) y Experimental (n = 112 sujetos). En términos generales, los resultados de esta investigación apuntan a contribuciones que surgen de las interacciones de los estudiantes con los recursos educativos en realidad aumentada, tanto para el desarrollo de habilidades de visualización espacial, como para la observación del fenómeno y una mejor comprensión de los conceptos abstractos, formulación y comprobación de hipótesis, así como conclusiones de las situaciones vividas.

Biografía del autor/a

Fabrício Herpich, Universidade Federal do Rio grande do Sul (Brasil)

Ph.D. in Informatics in Education of the Federal University of Rio Grande do Sul.

Citas

Alexander, B. et al. (2019). EDUCAUSE Horizon Report: 2019 Higher Education Edition. Louisville: EDUCASE. Recuperado a partir de https://library.educause.edu/-/media/files/library/2019/4/2019horizonreport.pdf

Arici, F., Yildirim, P., Caliklar, Ş., & Yilmaz, R. (2019). Research trends in the use of augmented reality in science education: Content and bibliometric mapping analysis. Computers & Education, 142, 1-23. doi: 10.1016/j.compedu.2019.103647

AVATAR. (2021). Página oficial do Projeto AVATAR - Ambiente Virtual de Aprendizagem e Trabalho Acadêmico Remoto.
Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Recuperado a partir de http://www.ufrgs.br/avatar

Batista, R. F. M., & Silva, C. C. (2018). A abordagem histórico-investigativa no ensino de Ciências. Estudos Avançados, 32(94), 97-110. 2018 doi: 10.1590/s0103-40142018.3294.0008

Burkett, V. C., & Smith, C. (2016). Simulated vs. Hands-on Laboratory Position Paper. Electronic Journal of Science Education, 20(9), 8-24. Recuperado a partir de http://ejse.southwestern.edu/article/view/16255

Chang, J. S. et al. (2017). Evaluating the effect of tangible virtual reality on spatial perspective taking ability. 5th Symposium on Spatial User Interaction. doi: 10.1145/3131277.3132171

Città, G. et al. (2019). The effects of mental rotation on computational thinking. Computers & Education, 141. doi: 10.1016/j.compedu.2019.103613

Chiu, J. L., DeJaegher, C. J., & Chao, J. (2015). The effects of augmented virtual science laboratories on middle school students’ understanding of gas properties. Computers & Education, 85, 59-73. doi: 10.1016/j.compedu.2015.02.007

Herpich, F. (2019). Recursos educacionais em realidade aumentada para o desenvolvimento da habilidade de visualização espacial em física. (Dissertação de doutorado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil).

Herpich, F., Rossi, T., Tibola, L., Ferreira, V., & Tarouco, L. (2017). Learning Principles of Electricity Through Experiencing in Virtual Worlds. In D. Beck, Communications In D. Beck, C. Allison, L. C. Morgado, J. Pirker, F. Khosmood, J. Richter, & C. Gütl (Eds.), Computer And Information Science - Immersive Learning Research Network (ILRN), 725, (pp. 229-242). Springer.

Hinojosa, A. J. (2015) Investigations on the impact of spatial ability and scientific reasoning of student comprehension in physics, State Assessment Test, and STEM courses. [Tese de Doutorado, University of Texas at Arlington]. Recuperado a partir de http://hdl.handle.net/10106/25121

Huk, T. (2006). Who benefits from learning with 3D models? The case of spatial ability. Journal of Computer Assisted Learning, 22(6), 392-404. doi: 10.1111/j.1365-2729.2006.00180.x

Ibáñez, M., Di Serio, Á., Villarán, D., & Delgado-Kloos, C. (2019). Impact of Visuospatial Abilities on Perceived Enjoyment of Students toward an AR-Simulation System in a Physics Course. 2019 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), 995-998. doi: 10.1109/EDUCON.2019.8725185

Irwanto, Saputro, A. D., Rohaeti, E., & Prodjosantoso, A. K. (2019). Using Inquiry-Based Laboratory Instruction to Improve Critical Thinking and Scientific Process Skills among Preservice Elementary Teachers. Eurasian Journal of Educational Research, 80, 151-170. doi: 10.14689/ejer.2019.80.8

Kapici, H. O., Akcay, H., & Jong, T. (2019). Using Hands-On and Virtual Laboratories Alone or Together-Which Works Better for Acquiring Knowledge and Skills?. Journal Of Science Education And Technology, 28(3), 231-250. doi: 10.1007/s10956-018-9762-0

Klahr, D., Triona, L. M., & Williams, C. (2007). Hands on What? The Relative Effectiveness of Physical Versus Virtual Materials in an Engineering Design Project by Middle School Children. Journal of Research in Science Teaching, 44(1), 183–203. doi: 10.1002/tea.20152

Kozhevnikov, M., Hegarty, M., & Mayer, R. (2002). Spatial Abilities in Problem Solving in Kinematics. In M. Anderson, M., Meyer, B., & Olivier P. (Eds.), Diagrammatic Representation and Reasoning (pp. 155-171), Springer.

Kozhevnikov, M., Motes, M. A., & Hegarty, M. (2007). Spatial visualization in physics problem solving. Cognitive Science, 31(4), 549-579. doi:10.1080/15326900701399897

Kozhevnikov, M., & Thornton, R. (2006). Real-Time Data Display, Spatial Visualization Ability, and Learning Force and Motion Concepts. Journal of Science Education and Technology, 15(1), 111-132. doi:10.1007/s10956-006-0361-0

Maison, Darmaji, Astalini, Kurniawan, D. A., & Indrawati, P. S. (2019). Science Process Skills and Motivation. Humanities & Social Sciences Reviews, 7(5), 48-56. doi: 10.18510/hssr.2019.756

Farrell, S. et al. (2015). A profile of the spatial visualisation abilities of first year engineering and science students. 6th Research in Engineering Education Symposium (REES 2015). 13-15. doi: 10.21427/D75226

Masril, Hidayati, & Darvina, Y. (2019). Implementation of virtual laboratory through discovery learning to improve student’s physics competence in Senior High School. Journal of Physics: Conference Series, 1185, 1-8. doi: 10.1088/1742-6596/1185/1/012114

Mayer, R. E. (Ed.). (2009). Multimedia Learning (2nd ed.). Cambridge: Cambridge University Press. doi: 10.1017/CBO9780511811678

Meltzer, D. E. (2005). Relation Between Students’ Problem-Solving Performance and Representational Format. American Journal of Physics, 73(5), 463-478. doi: 10.1119/1.1862636

Nagy-Kondor, R. (2016). Spatial Ability: Measurement and Development. Visual-Spatial Ability in STEM Education, 35-58. doi: 10.1007/978-3-319-44385-0_3

Nunes, F., et al. (2014). Laboratório Virtual de Química: uma ferramenta de estímulo à prática de exercícios baseada no Mundo Virtual OpenSim. XXV Simpósio Brasileiro de Informática na Educação, 712-721. doi: 10.5753/cbie.sbie.2014.712

Pallrand, G. J., & Seeber, F. (1984). Spatial Ability and Achievement in Introductory Physics. Journal of Research in Science Teaching, 21(5), 507-516. doi: 10.1002/tea.3660210508

Peffer, M. E., Beckler, M. L., Schunn, C., Renken, M., & Revak, A. (2015). Science Classroom Inquiry (SCI) Simulations: A Novel Method to Scaffold Science Learning. PLOS ONE, 10(3), 1-14. doi: 10.1371/journal.pone.0120638

Prieto, G. (2010). Análisis psicométrico de un test informatizado de Visualización Espacial. In M. C. R. A. Joly & C. T. Reppold (Eds.), Estudos de Testes Informatizados para Avaliação Psicológica. (pp. 141-162). São Paulo: Casa do Psicólogo.

Quintero, E., Salinas, P., Gonzáles-Mendívil, & E., Ramírez, H. (2015). Augmented Reality app for Calculus: A Proposal for the Development of Spatial Visualization. Procedia Computer Science, 75, 301-305. doi: 10.1016/j.procs.2015.12.251

Scalise, K. et al. (2011). Student learning in science simulations: Design features that promote learning gains. Journal of Research In Science Teaching, 48(9), 1050-1078. doi: 10.1002/tea.20437

Silva, D. V., Joly, M. C. R. A., & Prieto, G. (2011). Relação entre habilidades espaciais e desempenho no ensino médio. Revista Polis E Psique, 1(1), 61-79. doi: 10.22456/2238-152X.20371

Sorby, S., Casey, B., Veurink, N., & Dulaney, A. (2013). The role of spatial training in improving spatial and calculus performance in engineering students. Learning And Individual Differences, 26, 20-29. doi: 10.1016/j.lindif.2013.03.010

Tarouco, L. M. R. (2019). Inovação Pedagógica com Tecnologia: mundos imersivos e agentes conversacionais. Revista Novas Tecnologias na Educação (RENOTE), 17(2), 92-108. doi: 10.22456/1679-1916.96590

Vieira, L. B., Fernandes, G. W. R., Maldaner, O. A., & Massena, E. P. (2018). Situación de estudio: ¿qué se estan publicando en eventos y revistas del área de enseñanza de las ciencias? Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, 20, 1-29. doi: 10.1590/1983-21172018200101

Yilmaz, R., Baydas, O., Karakus, T., & Goktas, Y. (2015). An examination of interactions in a three-dimensional virtual world. Computers & Education, 88, 256-267. doi: 10.1016/j.compedu.2015.06.002
Publicado
2021-12-08
Cómo citar
Herpich, F., da Silva, P., & Rockenbach Tarouco, L. (2021). Efecto de las interacciones de estudiantes de ciencias con laboratorios virtuales de realidad aumentada para el desarrollo de visualización espacial. Revista Latinoamericana De Tecnología Educativa - RELATEC, 20(2), 29-47. https://doi.org/10.17398/1695-288X.20.2.29
Sección
Artículos / Articles