La realitat augmentada, una eina per fomentar l'aprenentatge participatiu i la implicació de l'alumnat

La realitat augmentada (RA) és una tecnologia que combina el món físic amb elements virtuals generats per ordinador i superposa informació sobre l'entorn real a través de dispositius com tauletes, telèfons intel·ligents o visors especialitzats. Investigadors de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) han analitzat el potencial d'aquesta tecnologia en l'educació mitjançant una metodologia d'anàlisi innovadora basada en grups focals simulats per ChatGPT. Els resultats situen la realitat augmentada com un "catalitzador crucial per a l'aprenentatge interactiu" i valoren positivament el seu impacte per estimular el compromís i la participació en l'aula de l'alumnat. Les conclusions també destaquen la necessitat de recursos i de fomentar el desenvolupament d'habilitats digitals del professorat per maximitzar el seu ús en l'ensenyament.

El treball està liderat pel professor catedràtic dels Estudis de Psicologia i Ciències de l'Educació i investigador del grup de recerca Edul@b Josep M. Duart. La primera autora de l'article és la investigadora predoctoral del mateix grup Delsa Silva Amino Cufuna, que forma part del Programa de Doctorat d'Educació i TIC (e-Learning) de la UOC. També hi participa la investigadora postdoctoral Gizéh Rangel-de Lázaro.

Facilitar la comprensió de conceptes complexos

La investigació posa èmfasi en com aquesta tecnologia emergent pot ajudar a millorar l'aprenentatge experiencial i preparar els estudiants per als reptes del món real. "Aquestes tecnologies no només permeten una visualització de contingut més atractiva, sinó que també faciliten la comprensió de conceptes complexos mitjançant models tridimensionals interactius", destaquen els investigadors en l'article. 

Els resultats també reflecteixen una valoració positiva de la realitat augmentada com a tecnologia per estimular la participació dels estudiants, d'acord amb la literatura científica que identifica la RA com un mitjà per promoure el pensament actiu en els processos educatius. "L'èmfasi en el contingut emocional i creatiu dona suport a la importància d'estratègies pedagògiques innovadores que incloguin aquestes tecnologies. El grup focal simulat també destaca la importància de crear materials educatius immersius i significatius", apunten els investigadors. 

Més formació i recursos

L'anàlisi del grup focal virtual també reflecteix els reptes estructurals i els requisits per a la implementació efectiva de la realitat augmentada en entorns educatius. Un dels obstacles principals és la bretxa digital i la manca de recursos, que poden limitar l'accés a aquestes tecnologies. "No totes les institucions tenen accés a la infraestructura tecnològica necessària, com dispositius compatibles o connexions estables a internet. A més, la seva implementació requereix una inversió inicial considerable, tant en maquinari com en programari, la qual cosa resulta inabastable per a moltes escoles amb recursos limitats. D'altra banda, la limitació d'eines d'accés obert dificulta que aquesta tecnologia s'implementi de manera fàcil a l'aula", reflexionen els investigadors. 

A més, l'eficàcia de la realitat augmentada depèn de "la qualitat dels continguts educatius i de la formació del professorat en aquestes noves tecnologies, la qual cosa requereix una inversió contínua en desenvolupament professional i creació de continguts". En aquest sentit, els investigadors de la UOC destaquen la necessitat de desenvolupar habilitats com el disseny de continguts interactius i col·laboratius. "També la formació tècnica en eines de RA, així com habilitats pedagògiques i reflexives, per integrar aquesta tecnologia a l'aula i crear eines òptimes que responguin als continguts i objectius d'aprenentatge d'acord amb cada nivell educatiu", afegeixen. 

Grups virtuals simulats

La recerca s'ha basat en un grup focal amb experts, una metodologia d'anàlisi quantitativa que consisteix en una reunió estructurada d'un grup de persones per discutir i comentar un tema específic. La innovació en aquest nou treball és que aquest grup focal es va simular mitjançant ChatGPT, un sistema d'intel·ligència artificial —del tipus de models de llenguatge a gran escala (LLM)— dissenyat per comprendre, generar i traduir text al llenguatge humà amb un elevat grau de sofisticació. "La implementació de LLM en grups focals simulats representa un avanç significatiu en la recerca educativa i ofereix noves perspectives i comprensió sobre l'ús de les tecnologies emergents en la formació del professorat", subratllen els autors. 

D'aquesta manera, els investigadors van definir les preguntes i temes clau que guien la simulació i també tres perfils de participants virtuals que representaven tres tipus d'experts per al grup focal: un pedagog, que es va centrar a alinear les activitats de realitat augmentada amb objectius d'aprenentatge avaluant-ne la claredat, l'accessibilitat i el desenvolupament cognitiu; un expert en la tecnologia, que va avaluar des de la integració tècnica fins a la facilitat d'ús i la qualitat de les interaccions de realitat augmentada, i, finalment, un especialista en literatura, que va garantir la precisió històrica i temàtica, així com la profunditat analítica en les tasques relacionades amb la literatura equatoriana. "Aquest disseny interdisciplinari va permetre una anàlisi holística, combinada de perspectives pedagògiques, tècniques i culturals. A més, aquests perfils dels experts van garantir una avaluació integral de l'impacte de la RA en contextos educatius específics", expliquen els investigadors.

Per evitar les al·lucinacions i informacions fora de context —un dels riscs d'aquest tipus de models—, els investigadors van implementar mesures com triangular la informació amb la literatura científica existent i fer servir eines d'anàlisi qualitativa de dades com NVivo per verificar la coherència i la rellevància de les respostes generades per ChatGPT. També van crear un GPT específic, és a dir, entrenat per a aquesta tasca en concret, que es va configurar prèviament amb les dades, paràmetres, limitacions i informació necessària d'aquest àmbit. "L'objectiu és limitar l'abast del model i evitar barrejar informació fora de context", descriu la investigadora. 

Aquest enfocament simulat permet, segons els investigadors, avaluar les percepcions i experiències relacionades amb la RA en l'educació d'una manera "controlada i detallada mantenint el rigor acadèmic de l'estudi". A més, també té avantatges logístics i permet obtenir dades preliminars abans d'implementar-la en situacions reals. "Els grups de discussió simulats permeten identificar patrons inicials, fer proves i formular hipòtesis que es puguin validar amb persones reals. Això minimitza, tot i que no completament, errors en implementar metodologies en contextos reals com escoles i universitats", destaquen.

De fet, els investigadors es plantegen fer servir aquesta mateixa metodologia, protocol i perfil d'experts en futures investigacions amb personals reals. "Això ens permetrà analitzar similituds i diferències entre les respostes i anàlisis generades pel model de llenguatge i les aportacions dels participants reals per enriquir l'entesa sobre l'efectivitat d'aquestes eines i millorar simulacions futures. A més, volem explorar l'ús d'altres metodologies complementàries per diversificar i aprofundir en l'impacte educatiu d'aquestes eines", expliquen. 

Una tecnologia en expansió a la UOC

La realitat augmentada també té el seu espai a la UOC. Un exemple és el prototip "Geek Electrònica AR" per ensenyar conceptes d'electrònica mitjançant RA. "De la mateixa manera, amb els graus, els estudiants poden conèixer trets breus d'aquesta tecnologia i enfocar-se en la seva recerca i integració pedagògica i tècnica", expliquen els investigadors.

També des d'Edul@b es continua treballant en aquest àmbit. "Actualment, amb aquesta recerca doctoral en curs, estem reprenent i revalorant aquesta tecnologia i ens estem enfocant a integrar la RA en l'educació. Aquest esforç busca revitalitzar la seva aplicació i explorar noves oportunitats pedagògiques per potenciar l'aprenentatge interactiu, immersiu i significatiu", conclouen els investigadors. 

Aquesta recerca, finançada amb el suport de les beques AGAUR-FI (2024 FI-1 00899) del programa Joan Oró de la Secretaria d'Universitats i Recerca del Departament de Recerca i Universitats de la Generalitat de Catalunya i del Fons Social Europeu Plus, afavoreix l'objectiu de desenvolupament sostenible (ODS) 4 de l'ONU: educació inclusiva, equitativa i de qualitat.

Article de referència

Cufuna, D. S. A. [Delsa Silva Amino], Duart, J.M. [Josep Maria] & Rangel de Lázaro, G. [Gizéh] (2024). Augmented Reality in Higher Education: Interactions in LLM-Based Teaching and Learning. In: Creative Approaches to Technology- Enhanced Learning for the Workplace and Higher Education (TLIC 2024) (p.105-114). Springer Nature DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-72430-5_10

UOC R&I

La recerca i innovació (R+I) de la UOC contribueix a solucionar els reptes a què s'enfronten les societats globals del segle XXI mitjançant l'estudi de la interacció de la tecnologia i les ciències humanes i socials, amb un focus específic en la societat xarxa, l'aprenentatge en línia i la salut digital.

Els més de 500 investigadors i investigadores i més de 50 grups de recerca s'articulen entorn dels set estudis de la UOC, un programa de recerca en aprenentatge en línia (e-learning research) i dos centres de recerca: l'Internet Interdisciplinary Institute (IN3) i l'eHealth Center (eHC).

A més, la Universitat impulsa la innovació en l'aprenentatge digital mitjançant l'eLearning Innovation Center (eLinC), i la transferència de coneixement i l'emprenedoria de la comunitat UOC amb la plataforma Hubbik.

Els objectius de l'Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible de les Nacions Unides i el coneixement obert són eixos estratègics de la docència, la recerca i la innovació de la UOC. Més informació: research.uoc.edu.