Objetos de Aprendizaje 3D

Dr. Juan Manuel González CallerosBenemérita Universidad Autónoma de Puebla

juan.gonzalez@cs.buap.mxTwitter: @Juan__Gonzalez

Otoño 2011 Simposio en Tecnologías Educativas Inteligentes1

Simposio en Tecnologías Educativas Inteligentes

Motivación

Mundos VirtualesActive Worlds

There.com

The Sims Online

Second Life

Aprendizaje Aplicaciones serias de 3D

Industries Using Serious GamesMilitary Medicine Emergency Mgt

City Plan Engineering Religion

Space Explore Machinima Politics

Metaforas de Entrenamiento Militar

Americas Army, 2002

AKA: Proyecto de Armada Herramienta de

reclutamiento creada porLa armadaLa escuela naval

Potenciales reclutas se entrenaban incluso n combates a muerte

Motivación

Los objetos de AprendizajeTiene un objetivo que es facilitar el aprendizajeEn 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 usuarioEs usada en muchos dominios para propósitos serios

La educación uno de ellos Los juegos la alternativa más común Animaciones Los retos

o El desarrollo tecnológicoo Marco metodológico

Que hemos hecho hasta ahora

El problemaEl 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

55% de los accidentes involucra a la tripulación

Simposio en Tecnologías Educativas Inteligentes9

El problemaLa principal causa

son errores humanosIncremento en la

automatización del vuelo Piloto se olvida de

volarExceso de confianza

sobre las maquinasSorpresas que los

sistemas no consideran

Tomar en cuanta factores humano en el diseño de sistemas es crucial

Simposio en Tecnologías Educativas Inteligentes10 [Osterloh 2011]

El problemaTenemos 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

El problema

PilotosSon difíciles de conseguir, tienen una agenda

muy apretadaSon muy caros, usarlos para hace pruebas

sobre prototipos tiene un costo prohibitivoSistemas de Pruebas (Simuladores)

CarosDifícil acceso

Pilotos + Sistemas de PruebasExclusivo para centro muy especializados

Propuesta de Solución

Crear un modelo cognitivo de la tripulaciónPiloto 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

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

AccionesReales

Predicción de Acciones[Osterloh 2011]

Pruebas de usabilidad de IUs

Maquina 3D

La arquitectura Cognitiva

Modela el comportamiento humano tomando en cuenta factores:Psicológicos

búsqueda en la memoriaOlvidoprocesamiento de

conocimiento) Fisiológicos

movimiento de ojosManos voz pies [Osterloh 2011]

La Interfaz de Usuario requiere un modelo

Interfaz para navegación

Task & Concepts

Abstract User Interface

Concrete User Interface

Final User Interface

Layout-Interfaz para navegación

Task & Concepts

Plano de la IU

Task & Concepts

Semántica del modelo de IU

window

windowLeftMargin : integerwindowTopMargin : integerisResizable : boolean

bottomBoxleftBox rightBox

borderBox

1topBox

button

button button

popUpMenu : booleantoolBarMenu : boolean

menuItem

type : string

menuItem

type : string

menuItem

type : string menuItem

type : string

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type : stringmenuItem

type : string

menuItem

type : string

Task & Concepts

Ingeniería Inversa-Interfaz Abstracta

Task & Concepts

Ingeniería Inversa-Modelo de Tareas

Task & Concepts

A partir de este modelo se pueden generar muchas soluciones

A representa la Interfaz de usuario tal cual es usada en un tiempo nB representa una de tantas posibles variantes de la interfaz para ejecutar la misma tarea

La trayectoria es más visible si usamos un control de checkboxes

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 automáticaGuías 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

Potencial Beneficio#1

http://www.usixml.orghttp://www.w3.org/2005/Incubator/model-based-ui/

Representación Formal y natural de Guías

Potencial Beneficio #2

Evaluación Automática independiente del software

Evaluación de más que guías• Carga Cognitiva, carga de trabajo, densidad visual,

1.2 + 3x(1.5 + 0.075) + 1.5 = 7.4254.6 + 4x(4.6 + 2.2) = 31.8

Carga de trabajoRecordar fechaSeleccionar DíaSeleccionar mesSeleccionar año

Tiempo de EjecuciónSeleccionar DíaSeleccionar mesSeleccionar añoValidar

4.6Evaluación/juicio (considerando un aspecto simple) + 2.2Actuación discreta(botón, toggle, trigger)

Evaluación de más que guíasAnálisis de la atención visual

Trabajando con accesibilidad

Creamos el conceptoHapget = 3D widget +

haptic feedback

During execution…Mozilla Firefox

Haptic Rendering Engine

1er Reto

El Desarrollo Tecnológico

El desarrollo tecnológico

PhysicalModels

Network Persistence

3DEngine

Game TechCore

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.isOverROUTE script.which_changed TO

switchMenu.whichChoice36

Herramientas : permiten el desarrollo de nterfaces 3D a traves de herramientas gráficas (Blender, 3D Studio, Maya, ...).

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]

2do Reto

El Desarrollo Metodológico

El proceso de diseño y desarrollo de videojuegos a menudo carece de estructura y de método.El producto puede no cumplir las

expectativas inícialesEl conocimiento de los desarrolladores no es

posible reusarlo

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 usuarioIdentificar formalmente el propósito de un

juego serioIntegrar a los desarrolladores en el diseñoHacer prototipos

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.

Validación de la propuesta Videojuego serio para rehabilitación

Pacientes con dificultad de movimientoPacientes 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 jovenSobre todo los entornos virtuales o multimodales.

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.

1er Juego, recuperar el movimiento

Se requiere de fisiólogos

Ideas preliminares para el videojuego

1er Juego, recuperar el movimiento

Movimientos propuestos

Entrenamiento de rasurado

El escenario

Ergonomía de un baño

Preservación de la Ergonomía

Retocado de Objetos

Texturizado

Aprendizaje sobre objetos cotidianos

Proyectos

Aprender sobre el agua

Movimientos propuestos

En la fabrica

Rompecabezas

Animaciones

Conclusiones

Inspiradas en la ciudad de las ciencias de Paris

ConclusiónNuevas 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 CulturalResistencia EmocionalLimitaciones TécnicasFalta de visión e imaginación

Preguntas“La persona más inteligente no es aquella que tiene las mejores respuestas sino aquella que hace las preguntas correctas" (Voltaire)

Muchas Gracias por su atención (visual y

cognitiva)

Dr. Juan Manuel González Calleros Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

juan.gonzalez@cs.buap.mx Twitter: @Juan__Gonzalez

Objetos de Aprendizaje 3D

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