Blog que narra la experiencia en la construcción y uso de conceptos de la Realidad Aumentada para favorecer el desarrollo kinestésico y reconocimiento de colores con niños

Para el subsistema de reconocimiento de color, se tomó  como base  el libro “Learning Processing A Beginner’s Guide to Programming Images, Animation, and Interaction” de Daniel Shiffman quién propone un algoritmo de selección de color y su seguimiento del mismo en el video; el algoritmo fue adaptado para usarse con openCV. Si bien podemos seguir el color mediante la comparación de pixeles nos quedó el problema de poder identificar el color exacto; esto debido a las diferentes tonalidades que distingue el ojo humano; el modelo RGB (rojo, verde y azul) usado por los programas de diseño no  fue  eficiente para poder reconocer adecuadamente los colores debido a las variaciones de luz e intensidad a la hora de reconocer  los colores básicos, por lo que se tuvo que recurrir a una transformación del RGB al modelo CIElab, en el que se mejoró los resultados; pero sigue existiendo problemas con la cantidad de luz a la que es expone el objeto (ambiente oscuro o ambiente con demasiada luz).

Para reforzar el reconocimiento de colores, el niño o niña que selecciona un color en el espacio (aula) podrá distinguir un elipse que se desplaza a través de la pantalla ubicándose en objetos cuyo color es similar al seleccionado con el mouse. En caso de ser un color básico: ROJO, AMARILLO O AZUL (Concepto tradicional sobre los colores básicos), o VERDE, NEGRO O BLANCO se le mostrará un video que muestre objetos y su respectivo nombre del mismo color seleccionado.

Los resultados se muestra a continuación:

Video 1. “Institución Educativa Jesús Nazareno”

Video 2. “Institución Educativa Jesús Nazareno”

Juan Cadillo

Dentro del Proyecto visionamos que si deseábamos tener éxito  para abordar los criterios pedagógicos, didácticos y los  técnicos era necesario tener una solida planificación que nos permitiera controlar el desarrollo del proyecto en el tan corto tiempo que se tenía para su ejecución. Un parte importante que compartimos ahora  es la arquitectura que debía tener al final la aplicación que usariamos para apoyar el desarrollo  de las habilidades kinestésicas y expresión artística en nuestros niños de la Institución Educativa “Jesús Nazareno” de la provincia de Huaraz – Perú.

Arquitectura Funcional

Arquitectura Funcional

Fig. Modelo de flujo de Datos

MODELO DE CASO DE USO

Fig. Diagrama de Casos de Uso

Partimos de la interrogante:

  •         ¿Qué efectos genera el uso de una aplicación de Realidad Aumentada de Pintura y Trabajo Kinestésico sobre el desarrollo de las capacidades de movimiento y expresión en los niños?

La respuesta a esta pregunta permite entender que existen espacios dentro de la formación integral para responder al reto de desarrollar las capacidades de movimiento y expresión usando las TIC de manera novedosa. La escuela tiene la función de formar capacidades más allá de lo académico y conceptual.

La metodología propuesta está orientada a:

  •  Que exista un trabajo colaborativo entre los diferentes grados positivando que los niños más grandes puedan apoyar a los más pequeños
  • Que los niños  usen la aplicación de Realidad Aumentada para desarrollar sus capacidades kinestésicas de manera  natural y mediante el juego controlado.
  • Que los niños se expresen mediante el dibujo y la música en un ambiente aumentado (combinando lo real y lo virtual).

Por ello nuestra estrategia se basó en los retos comunicativos y el  juego dirigido que consistía en que los niños y niñas mayores apoyan a sus pares menores en de desarrollo de las actividades de uso de la Realidad Aumentada. El alumno aprende y desarrolla sus capacidades cooperando, el aprendizaje se construye en la interacción con los compañeros y los profesores. Los niños mayores apoyan a los menores posibilitando el esfuerzo e interés por comunicar ideas, procedimientos y tareas a realizar.

 El papel de docente es el organizador del contexto. El docente desarrolla los recursos de realidad aumentada, planifica las secuencias, organiza tiempos.

La escuela como medio facilitador del desarrollo de las capacidades a través de la provisión de los espacios, recursos pedagógicos y tecnológicos necesarios.

 La innovación y la creatividad que llevan a investigar nuevas formas de usar la tecnología en el espacio educativo.

 Hay que destacar que cada una de las actividades propuestas en el proyecto se fue construyendo de manera lenta pues conllevaban una enorme dificultad técnica teniendo como guía la fase inicial que era la identificación de la competencia y la propuesta de solución planteada.

FUNDAMENTACION TEORICA DE NUESTRA PROPUESTA

INTELIGENCIA KINESTESICA

La inteligencia Kinestésica está vinculada con la capacidad para controlar nuestro cuerpo en actividades físicas coordinadas como la deportiva, la danza, las habilidades manuales, entre otras. A través de la inteligencia Kinestésica corporal adquirimos información que, por efecto del movimiento y la vivencia, se convierte en aprendizaje significativo. Esta es una de las principales inteligencias a desarrollar en la etapa de la niñez.

Características de las personas que presentan este tipo de inteligencia

Un niño o persona adulta que posee esta inteligencia, se caracteriza por desarrollar mejor las siguientes actividades:

  • Explora el entorno y los objetos por medio el tacto y el movimiento.
  • Desarrolla su coordinación y sentido el ritmo.
  • Aprende mejor por medio de la experiencia directa y la participación.
  • Disfruta de las experiencias concretas de aprendizaje, tales como salidas al campo, construcción de modelos o participación en dramatizaciones y juegos, montaje de objetos y ejercicio físico.
  • Demuestra destreza en tareas que requieren de empleo de motricidad fina o gruesa.
  • Es sensible y responde a las características de los diferentes entornos y sistemas físicos.
  • Demuestra condiciones para la actuación, el atletismo, la danza, la costura, el modelado o la digitalización.
  • Exhibe equilibrio, gracia, destreza y precisión en la actividad física.
  • Tiene capacidad para ajustar y perfeccionar su rendimiento físico mediante la inteligencia de la mente y el cuerpo.
  • Comprende y vive de acuerdo con hábitos físicos saludables.
  • Demuestra interés por carreras como las de atleta, bailarín, cirujano o constructor.
  • Inventa nuevas maneras de abordar las habilidades físicas o nuevas como la danza, deporte u otra actividad física.
  • Se debe tomar en cuenta que todos los niños tienen necesidad de manifestarse por medio del movimiento, y aquellos que literalmente “aprenden tocando las ideas” tienen en la educación tradicional actual pocas oportunidades de entrenar sus habilidades. Y es que el aprendizaje multisensorial no se produce en el aula, porque la mayoría de los maestros no fueron educados en él y desconocen los procesos, carecen de modelos de rol kinestésico que puedan emular recursos para capacitarse.
    Sin embargo, es este tipo de aprendizaje que más disfruta la mayoría de los niños y el que deja en el recuerdo las experiencias más poderosas, placenteras y memorables para todos.

LA EXPRESION PLASTICA

La expresión es una necesidad vital en el niño que le hace posible, en primer lugar, adaptarse al mundo y posteriormente, llegar a ser creativo, imaginativo y autónomo. La expresión es un instrumento de desarrollo y comunicación del ser humano que se manifiesta por medio de diferentes lenguajes. La expresión plástica, como forma de representación y comunicación, emplea un lenguaje que permite expresarse a través del dominio de materiales plásticos y de distintas técnicas que favorecen el proceso creador. Lo fundamental en este proceso es la libre expresión, no la creación de obras maestras.

El color, la línea, el volumen y la forma constituyen elementos básicos del lenguaje plástico. Siendo uno los puntos donde incidimos más con  PVRA

El COLOR

En la etapa esquemática de 6 a 9 años, el color empieza a relacionarse con los objetos (cielo azul, sol amarillo…) para S García Bermejo  el color se desarrolla al borde de la forma y sitúa entre 6 y 7 años la aparición en la relación color-objeto y la sistematización cromática a los 8 años.

LA CREATIVIDAD

La expresión plástica es un cauce fundamental para el desarrollo de la creatividad, aunque no el único. La educación infantil permitirá este desarrollo, así como el proceso que implica la solución de los problemas.

La expresión plástica está ligada al arte pero, en la etapa infantil, no tiene como fin lograr artistas, sino el desenvolvimiento del proceso interior del niño que desarrolla distintas capacidades. “lo fundamental no es el producto, sino el proceso”. Los aspectos técnicos deben de estar supeditados a los diversos objetivos de disfrute, expresión y comunicación, sin que eso suponga privar al pequeño de los conocimientos y el uso de las técnicas que favorezcan su maduración.

LA PROPUESTA CURRICULAR  DE TRABAJO

Se trabajó teniendo  como base el Diseño Curricular Nacional de la Educación Básico Regular, considerando las áreas de Educación Artística y Educación Física del III  Ciclo fundamentalmente y atendiendo en parte de las IV Ciclo:

ARTE

  • COMPETENCIA: Expresa con espontaneidad y creatividad sus vivencias, ideas, sentimientos y percepción del mundo, haciendo uso de recursos artísticos para explorar los elementos del arte vivenciándolos con placer.
  • CAPACIDADES:
    • Explora y experimenta con materiales de expresión gráfico plástica; con objetos sonoros del entorno…
    • Observa y describe las características visuales, sonoras y cinéticas (de movimiento) de elementos naturales y objetos de su entorno.
    • Reconoce y describe diversas producciones manuales y artísticas desarrolladas en el entorno familiar o comunitario.

EDUCACION  FISICA

  • COMPETENCIA: Comprende su cuerpo de forma integral, lo utiliza en la ejecución de actividades físicas sencillas, valorándolas como medio de cuidar su salud.
  • CAPACIDADES:
    • Utiliza su cuerpo como totalidad en la realización de actividades lúdicas
    • COMPETENCIA. Domina su cuerpo y utiliza sus posibilidades de movimiento para resolver tareas motrices simples, orientarse en el espacio y en el tiempo, expresarse corporalmente y manipular objetos; mostrando espontaneidad en actuar.
    • CAPACIDADES:
      • Reconoce la lateralidad en su cuerpo experimentando con diferentes actividades.
      • Identifica y utiliza conceptos de ubicación espacial básicos al realizar movimientos y desplazamientos

Para los niños más grandes que apoyan a los más pequeños (NIÑOS DEL 4º):

COMPETENCIA: Construcción de la identidad y de la convivencia democrática
CAPACIDADES

  • Evalúa sus estados emocionales y actúa asertivamente en una situación de conflicto, proponiendo alternativas de solución.
  • Participa en la planificación y ejecución de proyectos

I. HERRAMIENTAS DE MODELAMIENTO, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN

ARGOUML.

ArgoUML es una aplicación de diagramado de UML escrita en Java y publicada bajo la Licencia BSD. Dado que es una aplicación Java, está disponible en cualquier plataforma soportada para Java.

SIMPLE DIAGRAMS

SimpleDiagrams es una herramienta creada por McQuillen Interactive, LLC y permite crear diagramas simples de manera rápida y fácil.

II. HERRAMIENTAS DE PROGRAMACION

PROCESSING

Processing es un lenguaje de programación y entorno de desarrollo integrado de código abierto basado en Java, de fácil utilización, y que sirve como medio para la enseñanza y producción de proyectos multimedia e interactivos de diseño digital. Fue iniciado por Ben Fry y Casey Reas a partir de reflexiones en el Aesthetics and Computation Group del MIT Media Lab.

Processing es desarrollado por artistas y diseñadores como una herramienta alternativa al software propietario. Puede ser utilizado tanto para aplicaciones locales así como aplicaciones para la web (Applets). Se distribuye bajo la licencia GNU GPL.

OPENCV

OpenCV es una biblioteca libre de visión artificial originalmente desarrollada por Intel. Desde que apareció su primera versión alfa en el mes de enero de 1999, se ha utilizado en infinidad de aplicaciones. Desde sistemas de seguridad con detección de movimiento, hasta aplicativos de control de procesos donde se requiere reconocimiento de objetos. Esto se debe a que su publicación se da bajo licencia BSD, que permite que sea usada libremente para propósitos comerciales y de investigación con las condiciones en ella expresadas.

III. HERRAMIENTAS DE HARDWARE

–          Equipo de Cómputo: Laptop ADVANCE, Intel Pentium P6100 – 2.0Ghz

–          Cámara Web Genius Eye 110 Instan Video (No recomendado)

La cámara web Genius Eye 110 es una de las cámaras que se utilizó en el proyecto, más no  brindo una buena performance  a la hora de detectar colores, los que eran mostrados en tonos diferentes.

Características:

  • conectividad USB 2.0
  • resolución máxima 640×480 pixeles,
  • compatibilidad con Win Vista y Win 7,
  • girable 360 grados,
  • aplicación directa para messenger,
  • gran flexibilidad de su material y su soporte
  • posibilidad de grabar en WMV y sacar fotos en JPEG con el soft incluido

–          Cámara Web Longitech WebCam Pro 9000

Cámara Web Recomendada

El éxito o no de un algoritmo de visión por ordenador depende en gran medida de la calidad de la imagen sobre la que se trabaja. Es por ello que en este proyecto se cambió de la cámara Genius Eye 110 Instan Video (que ofrecía una baja calidad en la representación del color real en la pantalla) a una cámara de video de contrastada validez como la Logitech QuickCam Pro 9000. Esta cámara es capaz de producir un video fluido y natural e instantáneas de hasta 8 megapíxeles. Y gracias a su enfoque automático de gama alta las imágenes son siempre nítidas.

Especificaciones:

  • Optica Zeiss con enfoque automático.
  • Sensor nativo de alta resolución de 2 megapíxeles.
  • Video en alta definición (hasta 1600 x 1200*).
  • Modo de pantalla panorámica de 720p (con sistema recomendado).
  • Fotos de hasta 8 megapíxeles (mejoradas desde el sensor de 2 megapíxeles).
  • Microphone con tecnología Logitech RightSound.
  • Video de hasta 30 cuadros por segundo.
  • Certificación USB 2.0 de alta velocidad.

Otra cámara utilizada es la Microsoft LifeCam VX-5500, con un desempeño similar a la Cámara Web Genius Eye 110, con la dificultad que no funcionó con las librerías de OpenCV en Window 7.

Para el desarrollo de nuestro proyecto definimos nuestros objetivos y nos planteamos un conjunto de conceptos, los que nos guiaron a lo largo del proyecto:

Objetivo General:

Desarrollar y validar una aplicación de realidad aumentada que permita la mejorar de las habilidades kinestésicas y expresión artística en niños de la Educación Primaria.

Mejorar  el autoestima e identidad  de los niños del 4º a través del  apoyo a sus compañeros  menores y la publicación de  su  aporte en el Internet.

Objetivo Específico:

  • Desarrollar una aplicación de realidad aumentada que permita mejorar las habilidades kinestésicas.
  •  Desarrollar una aplicación que apoye el reconocimiento y trabajo con colores.
  •  Describir el proceso metodológico para usar la aplicación en el desarrollo de las capacidades y habilidades consideradas en el Diseño Curricular Básico Regular.
  • Documentar el uso de la aplicación.

Con los niños más grandes:

  • Mejorar las competencias comunicativas  de los niños al  dirigir , coordinar,  interactuar y comunicar al  grupo sus ideas o conceptos, usando creativamente diferentes canales o medios  que se apoyan en las TIC.
  • Incorporar y usar efectivamente las TIC como herramienta para exponer un tema, recoger ideas o enseñar lo aprendido.

Justificación:

Muchos de nuestros niños por sus condiciones  socioeconómicas carecen de una estimulación kinestésica adecuada dentro de sus hogares, la escuela tiene el reto de poder subsanar estas debilidades presentes en los hogares. La inteligencia Kinestésica está vinculada con la capacidad para controlar nuestro cuerpo en actividades físicas coordinadas como la deportiva, la danza, las habilidades manuales, entre otras. A través de la inteligencia Kinestésica corporal adquirimos información que, por efecto del movimiento y la vivencia, se convierte en aprendizaje significativo. Esta es una de las principales inteligencias a desarrollar en la etapa de la niñez.

La expresión es una necesidad vital en el niño que le hace posible, en primer lugar, adaptarse al mundo y posteriormente, llegar a ser creativo, imaginativo y autónomo. La expresión es un instrumento de desarrollo y comunicación del ser humano que se manifiesta por medio de diferentes lenguajes. La expresión plástica, como forma de representación y comunicación, emplea un lenguaje que permite expresarse a través del dominio de materiales plásticos y de distintas técnicas que favorecen el proceso creador. Lo fundamental en este proceso es la libre expresión, no la creación de obras maestras. El color, la línea, el volumen y la forma constituyen elementos básicos del lenguaje plástico que debemos formar.

El desarrollo de la experiencia parte de  dos aspectos fundamentales el primero la identificación de un conjunto de capacidades que se desean desarrollar en los niños  y en segundo lugar la identificación de los mejores procedimientos para lograr las capacidades desde la Realidad Aumentada usando la tecnología presente en nuestra Institución Educativa, la capacidad creativa y la investigación.

Además de  permitir un trabajo solidario entre compañeros más grandes con los pequeños.

REQUERIMIENTOS FUNCIONALES DE LA SOLUCION

  • El usuario deberá tener la posibilidad de dibujar usando su dedo o algún dispositivo que permita realizar trazos en el aire y estos deben ser representados en la pantalla.
  • El sistema deberá proveer el espacio dentro de la pantalla que permita un trabajo adecuado  para realizar los trazos pertenecientes al dibujo.
  • El sistema debe proveer pinceles que permitan realizar el pintado sobre el trazo.
  • Es deseable que la selección de cualquier elemento de dibujo o pintura sea también implementado mediante reconocimiento visual o detección de movimiento.
  • El sistema debe posibilitar el reconocimiento de los conceptos de lateralidad.
  • El sistema debe permitir trabajar  reflejos y movimiento kinestésico.
  • El sistema debe permitir el reconocimiento de los colores básicos.
  • El sistema debe de retroalimentar la selección de un color con imágenes de dicho color.

REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES DE LA SOLUCION

  • El sistema debe poder ser usado por niños desde el primer grado.
  • El sistema debe proveer un bajo número de fallas en el reconocimiento de los trazos.
  • El sistema debe estar en capacidad de permitir en el futuro el desarrollo de nuevas funcionalidades, modificar o eliminar sus funcionalidades después de su construcción y puesta en marcha inicial.

REQUERIMIENTOS DE DOMINIO DE LA SOLUCION

  • Se debe procurar que la solución a desarrollar esté basada en Software Libre para evitar gastos por licencias.

LIMITACIONES DEL PROYECTO

Las limitaciones a las que está sujeta la aplicación son:

  • El tiempo desarrollo de la solución se esta desarrolla en los tiempos libres.
  • El desarrollo  de los algoritmos de visión artificial: la detección y seguimiento del movimiento es un área  investigación reciente por lo que  la información es limita.
  • Necesidad de una buena Cámara: una limitación muy importante  es la calidad de la cámara que realiza la captura; el éxito de la aplicación depende de este factor.

Les presentamos 10 videos que nos inspiraron a emprender el proyecto:

Video 1

Video 2

Video 3

video 4

Video 5

Video 6

 

Pero dimos un paso más y los siguientes videos nos mostraron el camino posible, la visión artificial es un concepto que no se menciona en la Realidad Aumentada pero muchos de sus logros se deben a ella. Nosotros para el proyecto usamos explícitamente el concepto.

Video 7

Video 8

Video 9

Video 10 . Este es el video que nos inspiro más. No conocemos mucho de la tecnología  y sus algoritmos que permiten su realización; pero avanzamos hacia poder usar los conceptos con nuestros niños y añadirlos a la realidad aumentada:

El objetivo  es estas lineas  compartir con Ustedes algunos artículos dispersos por la Red, que nos dan una visión de la aplicación de la Realidad Aumentada en la Educación:

  • X. Basogain, M. Olabe, K. Espinosa, C. Rouèche y J.C. Olabe

La Realidad Aumentada es una tecnología que complementa la percepción e interacción con el mundo real y permite al usuario estar en un entorno real aumentado con información adicional generada por el ordenador. Esta tecnología está introduciéndose en nuevas áreas de aplicación como son entre otras la reconstrucción del patrimonio histórico, el entrenamiento de operarios de procesos industriales,  marketing, el mundo del diseño interiorista y guías de museos. Leer el artículo completo.

  • Raul Reinoso:
  • Rubén Fernández Santiago, David González Gutiérrez, Saúl Remis García.
En este trabajo se va a mostrar un pequeño estudio sobre la Realidad Aumentada. Se comienza con una visión general así como su comparación con un concepto similar, la Realidad Virtual. Analizaremos las diferentes arquitecturas utilizadas en estos sistemas. Se realizará una valoración de diferentes aplicaciones y plataformas de desarrollo de las mismas. Finalmente, se estudiará el futuro de los sistemas de Realidad Aumentada. Leer artículo completo