Visualización, un aporte a la educación

Por mucho tiempo, el desarrollo de sistemas de visualización se orientó a dar soporte a la investigación aplicada y a la comunicación de resultados científicos. Poco a poco, esta línea de estudios fue ganando espacios en otros ámbitos. La exploración petrolera, el diseño aerodinámico o el descubrimiento de nuevos fármacos se han servido de sus bondades.

Desde sus inicios se ha reconocido el potencial de la visualización como herramienta de apoyo a los procesos de enseñanza-aprendizaje, pero sus aplicaciones en el área han sido más bien modestas.

Un aporte en este sentido ha sido el trabajo del grupo de Visualización y Tecnologías de la Información de la facultad de Ingeniería, que funciona al alero del laboratorio del mismo nombre.

Bajo la dirección de los académicos de Ingeniería Eléctrica, los doctores Ricardo Sánchez y Sergio Torres, este grupo ha creado innovadores software para ayudar a mejorar la enseñanza de las ciencias en la educación básica y media.

En un sentido amplio, la visualización se puede definir como el proceso mediante el cual un conjunto de datos se transforma en una representación interactiva visual y/o audible, cuyo objetivo es facilitar la adquisición o el uso de conocimiento en actividades cognitivas complejas. Un soporte importante para la representación de datos se encuentra en la computación gráfica.

La representación de los datos –explica el doctor Ricardo Sánchez- se hace de tal manera “que nos permita inferir relaciones o características que no están dadas de manera evidente en los datos originales”. El objetivo final de esta disciplina es el entendimiento: especialistas del área han señalado que la visualización “se trata de usar la visión para pensar”[subir].

Plataformas para la educación

La apuesta del grupo universitario ha sido llevar las tecnologías de la visualización a la comprensión de conceptos abstractos propios de las ciencias. Así, los investigadores se adjudicaron un proyecto para desarrollar la Plataforma VICE (de Visualización de Contenidos Interactivos Educativos) destinada a apoyar la enseñanza matemática en la educación media en la segunda convocatoria del Programa de Tecnologías de Información y Comunicación Efectivas para la Educación (TIC EDU) de Fondef. Al amparo de la iniciativa se creó Viceprod, un conjunto de herramientas de software para la producción electrónica de contenidos matemáticos, con componentes de visualización en 2 y 3D, animación interactiva y multimedia, y Viceplay, un software para visualizar los elementos generados por el primero. Todo el potencial de la plataforma se puso en práctica con el desarrollo de Geometría Interactiva, un CD ROM que acompaña el texto clásico, sobre la materia, de Arrayán Editores. El software estructurado en 5 módulos (contenidos, ejercicios interactivos, ejercicios resueltos, ejercicios propuestos y cosas de las matemáticas) y sirve a profesores y estudiantes de enseñanza media e incluso a alumnos universitarios de los primeros años[subir].

Laboratorios hápticos

Con el proyecto se comenzó a capacitar un grupo importante de ingenieros para fortalecer el área de visualización. Mientras esto ocurría, vino el segundo proyecto TIC EDU: la plataforma de desarrollo de ciencias integradas, 3D Ciencias, basada en tecnologías de visualización y elementos hápticos. La idea de esta investigación ha sido extender el uso de la Plataforma VICE a nuevas asignaturas (física y química, incluyendo matemática), con el foco en la enseñanza básica.

“Pensamos que introduciendo estas técnicas en la enseñanza básica podríamos tener un mayor impacto en la motivación de los niños y en su aprendizaje de las ciencias”, explica Sánchez. En esta investigación se agregó un nuevo elemento: los dispositivos hápticos, interfases que permiten usar tacto en ambientes virtuales. Con ellos el usuario puede navegar e interactuar con la gráfica tridimensional, obteniendo de ella una retroalimentación táctil. “Esa retroalimentación se puede utilizar para reafirmar conceptos que de otra manera no es fácil representar”.

Junto con el desarrollo de la plataforma 3D Ciencias, este proyecto -que termina a fin de año- tiene como objetivo la creación de laboratorios hápticos. Entre ellos se cuenta uno que muestra los 3 estados de la materia, con una representación macro de la posición de los átomos en un elemento sólido, líquido y gaseoso. ”Con el dispositivo háptico el niño puede sentir cómo en el elemento sólido el átomo no está quieto, sino que hay una pequeña vibración y sentir que en el gaseoso las moléculas están interactuando fuertemente entre ellas y las paredes de la vasija en que están contenidas”, explica Sánchez[subir].

Visualización en Medicina

Desde el año pasado, el equipo se encuentra trabajando en una iniciativa que pone la visualización en el campo de la medicina. A través de un proyecto Fondef de I&D, que nació de una propuesta del docente de la facultad de Medicina, Dr. Freddy Montoya, se desarrollará un entrenador para operaciones quirúrgicas en artroscopía.

El gran desafío es lograr una visualización tridimensional de la rodilla que pueda ser “intervenida” con elementos hápticos. Ricardo Sánchez reconoce que se trata de un proyecto con grandes complejidades, como la que implica representar gráficamente la textura y la tensión asociada a los tejidos y que, a su vez, el médico pueda tener la misma sensación que experimenta cuando opera una rodilla real al intervenir los tejidos virtuales. “Aquí hay una investigación muy interesante desde el punto de vista de la computación gráfica y la visualización que nos tiene muy motivados”.

Todas estas iniciativas, que se suman a tesis de grado realizadas al amparo del Laboratorio, a la participación en otros proyectos y a lo sembrado en el ámbito de la docencia en los años precedentes, hacen de la visualización una línea de trabajo consolidada y con amplias proyecciones de desarrollo[subir].

El equipo

El núcleo de trabajo asociado al Laboratorio de Visualización y Tecnologías de la Información está integrado por los ingenieros informáticos Lientur Orellana y Claudio Castro; los ingenieros electrónicos, Pablo Aracena, Antonio Lataillade y Waldo Valenzuela; el doctor Miguel Figueroa, del departamento de Ingeniería Eléctrica; el profesor de Ingeniería Civil en Telecomunicaciones, Sebastián Godoy, y los estudiantes Diego Ojeda (Ingeniería Civil Electrónica), Ricardo Egli (Ingeniería Civil en Telecomunicaciones) y Francisca Espinoza (Ingeniería Civil Biomédica). En los proyectos TIC EDU se ha contado, además, con la asesoría de profesores de la facultad de Educación y colegios de la zona[subir].

Reconocimiento a la innovación

Plataforma VICE será incluida en el Libro 70 Casos exitosos en Ciencia y Tecnología, que publicará la División de Innovación del Ministerio de Economía; en tanto que 3D Ciencias será parte del texto Innovación Made in Chile 2008, que reunirá las 50 innovaciones más importantes en el campo de la educación seleccionadas por la Cámara Chilena de Comercio y Fundación País Digital[subir].

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