Dirección de Investigación y Nuevos Desarrollos

Gerencia de Investigación

Autor Martha Moreno

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Propuesta Pedagógica para el uso de materiales didácticos con Realidad

Aumentada en Ciencias Naturales, primaria alta y secundaria

Índice

1. Introducción ……………………………………………………………………………………………………………………….…..1

1.1. Antecedentes en Tecnología Educativa ………………….………………………………………………………..1

2. La Realidad Aumentada como tecnología…………………………………………………………………………………2

2.1. Definición de Realidad Aumentada ………………………………………………………………………………….2

2.2. Activadores de Realidad Aumentada ……………………............................................................2

3. Realidad Aumentada en la educación ……………………………………………………………………………………..3

3.1. La Realidad Aumentada como herramienta de tecnología educativa……………………………….4

3.2. La Realidad Aumentada y su potencial en el aprendizaje………………………………………………….5

3.3. Usos didácticos de la Realidad aumentada ……………………………………………………………………...5

4. Realidad Aumentada en el proceso de enseñanza

y en el aprendizaje de las Ciencias

Naturales………………………………………………………………………………………………………………………………….7

4.1.1. Contexto social de la enseñanza de Ciencias Naturales.……………………………………........7

4.1.2. Enfoque didáctico del Programa de Ciencias Naturales…………………………………………….7

4.1.3. Propuesta de secuencia didáctica de los Objetos de Aprendizaje de Realidad

Aumentada en Ciencias Naturales ………………………………………………………………………...12

5. Software de Realidad Aumentada …………………………………………………..…………………………………….13

6. Conclusiones sobre el uso de la Realidad Aumentada …………………………………………………………..14

FUENTES DE INFORMACIÓN

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Propuesta Pedagógica para el uso de materiales didácticos con Realidad

Aumentada en Ciencias Naturales, primaria alta y secundaria

INTRODUCCIÓN

Santillana se ha centrado en la búsqueda continua la de la innovación educativa, no sólo incorporando la

tecnología al uso educativo, si no buscando y desarrollando el sentido pedagógico y un uso didáctico. Con la

incorporación de la Realidad Aumentada (RA) en diferentes ámbitos, incluyendo el educativo, Santillana ha

decidido estudiar las potenciales de esta tecnología para incorporarla a la enseñanza de las ciencias en

primaria alta y secundaria.

Antecedentes de Tecnología Educativa

Las TIC, el conocimiento y la información se han convertido en el

factor clave de las transformaciones que se están produciendo en

nuestra sociedad. En una primera fase la web 1.0 nos dio acceso a

un gran repositorio de información dentro de un entorno virtual;

posteriormente la web 2.0 nos permitió tener un rol participativo,

en el cuál podíamos opinar e interactuar con los contenidos e

incluso comenzar a guardar los propios; finalmente en la web 3.0 el

usuario se ha convertido en el autor principal de este entorno virtual

e interactúa no solo con los contenidos, si no con otros usuarios en

diferentes plataformas.

El desarrollo de esta web 3.0 está ligado a tres conceptos clave, la

semántica, la sinapsis y la socialización. La semántica, ya que no sólo

es acceder a la información, si no se trata de la gestión del

conocimiento y por ello resulta importante que el contenido esté

estructurado y ligado con contenidos que estén relacionados, no

sólo con base en las palabras de esa información, sino también en

relación a su contexto y eso da paso a la web sináptica, en donde

esa información se conecta con diferentes contextos, temáticas, circunstancias y/o con las personas y su

propio entorno personal. Finalmente las personas a través de estar conectadas comparten información y

conocimiento, es decir lo socializan.

Ligado al desarrollo de la internet, el avance tecnológico ha ido de la mano, ya que se han desarrollado

diversos gadgets, como tabletas, celulares inteligentes y sus diversas aplicaciones, lo que nos ha permitido

acceder a ese entorno virtual de forma cotidiana, es decir nos ha llevado a la posibilidad de estar siempre

conectados. Así mismo ese entorno virtual ha desarrollado diversas formas de interacción tan cercanas a la

vida de las personas, que en algunos escenarios nos lleva a un estado de inmersión y simulación, es decir

que nos da la sensación de estar dentro de él, a este fenómeno se le ha denominado Realidad Virtual.

Con base en la combinación de todos estos elementos se ha desarrollado una nueva realidad, la Realidad

Aumentada.

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LA REALIDAD AUMENTADA COMO TECNOLOGÍA

Definición de Realidad Aumentada

La Realidad Aumentada (RA), es la creación de una realidad mixta, es decir la combinación del entorno físico

real, con el entorno virtual; y se denomina aumentada porque consiste en aumentar la información del

mundo real, con la información del virtual.

La RA, se basa en la premisa de que los contextos reales están

conectados con información virtual; por ejemplo cuando visitas un lugar

sería ideal de que pudieras contar con la información relacionada con

éste, cómo su historia, nombres de calles, transporte, restaurantes, etc. y

todo en un mismo tiempo; esto es lo que justo ahora se puede hacer a

través de la RA. Y hoy es posible hacerlo a través de dispositivos

electrónicos con cámara web, conexión a internet y GPS, los cuales con

algunas aplicaciones funcionan como lectores o visores de este entorno virtual dentro de una realidad física.

Hoy en día es más sencillo, ya que los dispositivos móviles, como teléfonos inteligentes y tabletas tienen

integrada esta tecnología, lo que hace que el visor sea portable y la RA accesible.

Es por ello que también podemos definirla como un conjunto de dispositivos que añaden información virtual

a la información física ya existente, es decir añaden una parte sintética virtual a lo real, no sustituyendo la

realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al mundo real. (2011; BAYONET, L; p. 2)

Los criterios para considerar que una realidad es aumentada es que exista una integración de las distintas

realidades, es decir que en ese momento tanto la realidad física y virtual actúen de forma interdependiente,

así mismo que la información artificial sobre el medio real sea interactiva.

Activadores de la Realidad Aumentada

El funcionamiento de la RA tiene como punto de partida dos conceptos cuyo estudio es importante para

comprender las potencialidades de esta tecnología, ya que son la base para su activación:

1) Referenciación: El visor de RA se activa a través de reconocer ciertos patrones físicos reales, ya sean

visuales, auditivos o gestuales; es decir que existe una referencia que relaciona algún(os)

elemento(s) de la realidad física con una realidad virtual.

2) Geolocalización: El visor de RA se activa a través de reconocer en dónde te encuentras ubicado, es

decir que existe una vinculación, en este caso con las coordenadas, que relacionan el lugar en qué

te encuentras con alguna información virtual asociada.

Gracias a estos conceptos es que se han desarrollado diferentes tecnologías para la activación de la realidad

virtual dentro de una física, estos activadores pueden utilizar tanto los patrones físicos (visuales, auditivos

y/o gestuales), así como las de coordenadas relacionadas con una ubicación o incluso activaciones

combinadas.

Estos son los activadores de RA que hasta el momento se han desarrollado, destacando que se pueden

desarrollar nuevos, pues cualquier elemento puede ser activador de realidad aumentada, siempre y cuando

funcione por patrones o coordenadas:

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1. Basada en patrones:

Códigos de Respuesta Rápida (QR, por sus siglas en

inglés): Son un tipo de código de barras bi-dimensionales que

almacenan información digital y al ser escaneados te enlazan a la

misma. Los códigos se generan a través de ligarlos a una URL de

internet u otra información virtual por ejemplo un SMS.

Marcas de RA: Son un tipo de patrones, generalmente en

blanco y negro, que al ser escaneados despliegan un objeto virtual

previamente programado. Este se genera con base en un software que

liga el patrón con algún objeto virtual desarrollado mayoritariamente en

3D.

Estos dos patrones, están hechos de tal forma para ser accesibles de

escanear por lo que facilitan el reconocimiento de los mismos.

Imágenes: Trabajar con imágenes es evitarse el código o las

marcas y poder accionar con objetos e imágenes del mundo físico

cotidiano la RA. Es decir al escanear la imagen puedo acceder a enlaces

como con los códigos QR, puedo desplegar algún objeto como en las

marcas de RA, o puedo superponer información como cuadros de texto,

o algún tipo de multimedia.

Hoy en día en materia de activadores con base en patrones se

está desarrollando nueva tecnología que va más allá de las imágenes,

trata de identificar patrones de elementos de la vida cotiana (una

pelota, unas tijeras, un lápiz, ect.) y con ellos activar una realidad

aumentada, los patrones no sólo visuales, también pueden ser auditivos

e identifican el patrón de algún tipo de instrucción oral para activar la

RA.

2. Basada coordenadas:

Geolocalización: Funciona a través de reconocer la posición actual de

la persona, por medio del Sistema de Posicionamiento Global, por sus

siglas en inglés conocido como GPS. La información que se superpone está relacionada con la

ubicación en la que se encuentra la persona, cómo lugares cercanos, twitts que están siendo

emitidos alrededor, información histórica, arquitectónica, etc; es decir toda la información que

pueda estar conectada con su localización. Actualmente existen diversas formas de colocar esta

información, la primera es agregar etiquetas en los mapas, la segunda que es conectarse con

información de otras aplicaciones como Twitter y Facebook, la tercera es subir información en su

ubicación actual, la cual es una posibilidad muy reciente. Generalmente las coordenadas también se

conectan con las imágenes que se reciben a través del visor de RA, que normalmente es la cámara

de un dispositivo móvil, combinando la ubicación con patrones visuales, a este fenómeno también

se le denomina georeferenciación.

REALIDAD AUMENTADA EN LA EDUCACIÓN

La RA puede y es utilizada en diversos ámbitos, como mercadotecnia, publicidad, arquitectura, medicina,

diseño, etc. Por las múltiples posibilidades que nos da la capacidad de mezclar el mundo real con el virtual,

por ejemplo ver la simulación de cómo hacer un corte de algún órgano, dentro de una cirugía, o de ver cómo

se vería un sillón en un cuarto determinado. La RA tiene un uso particular para cada campo, que necesita de

un diseño específico con la finalidad de poder aprovechar todas las potencialidades de esta tecnología. Esta

investigación se enfoca a descubrir las potencialidades y definir las características para su uso en el ámbito

educativo.

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La Realidad Aumentada como herramienta tecnológica educativa

La RA se integra en el campo educativo, en el margen de una revolución tecnológica que ha invitado a la

educación a plantear sus objetivos, sus metas, sus pedagogías y sus didácticas, si quiere cumplir con su

misión en el siglo XXI, como dice Bill Gates en lo que trae el futuro" Las mismas fuerzas tecnológicas que

harán tan necesario el aprendizaje, lo harán agradable y práctico. Las corporaciones se están reinventando

en torno de las oportunidades abiertas por la tecnología de la información, las escuelas también tendrán que

hacerlo". (2012; en CARDONA, G; p.2).

El entorno tecnológico, sin duda ha sido un componente importante en los esquemas mentales, enfoques,

metodologías y formas de relación entre los participantes del proceso educativo, que han construido a la

educación del Siglo XXI:

Nuevos modelos mentales: Nuevos contenidos curriculares: Nuevas formas de

relacionarse:

Enriquecer la educación:

Ampliar la mirada, integrando la

tecnología, el método pedagógico

y el conocimiento en un mismo

contexto educativo; en donde el

estudiante pueda vivir una

interacción conceptual y activa

con el conocimiento. Esta

integración de elementos tiene

como base el “para qué” enseñar

y aprender.

Evitando el tradicionalismo:

Es decir la importación de

contenidos segmentados

según el área y proceso

mental del profesor que

imparte una lección

Evitando el mediatismo: Es

decir la ponderación de la

práctica pedagógica sin

importar el contenido y el

objetivo educativo.

Evitando el tecnologísmo: es

decir el uso perverso y sin

sentido de la tecnología.

Enfoque del aprendizaje por

competencias: Los contenidos van más

allá que el saber (conocimientos) y el

saber hacer (habilidades)

El poder no está en el que sabe, ni

incluso en el que investiga, pero sí está

en el que actúa: el que emprende, el

que organiza, etc. No se trata de un

actuar utilitarista, rápido y estrecho, sino

de un actuar responsable, reflexivo,

cívico, que reposa sobre valores de

solidaridad, de equidad y de desarrollo

sustentable. Competencia se define

como la manifestación de la puesta en

juego de manera integrada de

conocimientos, habilidades, actitudes y

valores para lograr propósitos en

contextos y situaciones diversas.

Alfabetización digital: Es más que el

domino instrumental de la tecnología,

implica el conocimiento de las prácticas

socioculturales asociadas a su manejo y

la capacidad de participación efectiva en

esas prácticas.

Responsabilidad

compartida: Intercambio

personal de alumnos/as

entre sí, y entre docentes y

alumnado, tanto para

enseñar como para

aprender.

Rol del alumno: El alumno

es un constructor activo,

descubridor, creador del

propio conocimiento.

Rol del docente: El

profesor deja de ser el

transmisor de conocimiento

y se concentra en dos roles:

diseñador de contextos y

situaciones de aprendizaje y

facilitador mediático durante

la experiencia de

aprendizaje.

Entorno comunitario; el

aprendizaje es social.

Aprendizaje dialógico o

comunicativo.

La RA en el campo formativo debe estar ligada sin duda al concepto de “Aprendizaje Aumentado” como le

denomina Dolors Reig, que implica una educación orientada al máximo aprovechamiento del ecosistema de

comunicación, aprendizaje y participación aumentados que vivimos y entender a Internet como un

"constructo sociotécnico complejo", que pone en conexión dos dimensiones, las tecnologías y las personas.

(2012; http://encuentro.educared.org/group/hacia-las-escuelas-3-0-y-los-estudiantes-3-0/page/dolors-reig)

Entendiendo que no es la tecnología en sí, si no las posibilidades que da para la construcción del aprendizaje,

con base en esto pondremos el foco en el enriquecimiento del método pedagógico, con base en los modelos

de aprendizaje actual y las posibilidades que nos da la tecnología y con base en esto no se quedará sólo en

Realidad Aumentada, si no de verdad se buscará la creación de un ambiente propicio para el Aprendizaje

Aumentado.

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La Realidad Aumentada y su potencial en el aprendizaje

La RA se proyecta como una tecnología que apela con fuerza a esta tendencia educativa, permite que los

estudiantes tomen el control de su propio aprendizaje, manipulen e interactúen con los entornos reales y

virtuales. Así mismo es capaz de aportar transformaciones significativas en la forma en que los alumnos

perciben la realidad física, entendida ésta en tanto espacios, procesos u objetos, proporcionando así

experiencias de aprendizaje más ricas e inmersivas1.

Este tipo de experiencias ofrecen oportunidades para un aprendizaje más auténtico, un llamamiento a

múltiples estilos de aprendizaje y una posibilidad de relacionarse con los contenidos de forma aprehensiva.

Las aplicaciones de RA agregan valor, porque son un recurso que nos da acceso a todas las posibilidades del

mundo virtual pero a través de una manipulación física intuitiva; se puede decir que provee a la experiencia

educativa un sentido activo y lúdico. Hannu Salmi en la presentación del proyecto de Realidad Aumentada

del Science Center To Go, concluye con una frase muy representativa de la potencialidad de ésta

diciéndonos que a través de esta tecnología los alumnos tienen sus manos en la experimentación y su mente

en la reflexión. (2011; pp. 5)

Así mismo otra de sus características es que es una exhibición de una realidad que cabe en el bolsillo, que

podemos acceder a ella de forma sencilla y nos puede dar acceso a manipular realidades macroscópicas con

puede ser el universo o a microscópicas como la célula.

Hoy en día se están descubriendo diferentes usos de la realidad aumentada en la educación, no hay un

modelo fijo de cómo utilizarla, implica por lo tanto que se está en un momento crucial de innovación en la

utilización didáctica de esta tecnología.

Usos didácticos de Realidad Aumentada Vimos anteriormente los activadores de RA y el papel de esta tecnología en el campo educativo, con esta

base se han clasificado los posibles usos didácticos, pues estos son los que realmente nos definen la

oportunidad educativa que guardan. En este caso, con base en que este estudio está enfocado a la

producción de materiales, estamos dejando a un lado el posible uso de la geolocalización, ya que está muy

enfocado educativamente a materiales contextualizados a una ubicación específica y se utiliza en visitas

guiadas o en gymkanas (rallys educativos).

Se han englobado los posibles usos didácticos en tres tipos:

Links y accesos superpuestos: Nace de ligar la información y aplicaciones virtuales al mundo físico. Este

uso didáctico se propone cuando se quiere ligar la información de un libro de texto u otro material educativo

con información virtual (Texto relacionado, video explicativo, ejercicio multimedia…) o alguna herramienta

de trabajo (calculadora, formulario, desarrollador de gráficas, tabla periódica…)

Se puede activar ya sea con código QR, marcas RA o imágenes RA. Aquí la interacción del usuario se da en

activar la RA y trabar con el objeto virtual únicamente.

Este uso se da comúnmente para referenciar páginas de la web, y para su uso en materiales educativos es

importante considerar ciertos aspectos:

Es importante que la página de referencia esté controlada y que se encuentre en un servidor que

esté bajo su control, ya que las páginas fuera de su control pueden sufrir modificaciones o no estar

disponibles en la web.

No se recomienda ligar información física con información virtual del mismo tipo; es mejor ocupar

realmente las potencialidades de lo virtual y no referir páginas con contenidos que bien pudieron

estar dentro de la realidad física.

1 Inmersivo, implica que el alumno vive una experiencia en primera persona, es decir en dónde está

participando tomando decisiones de forma activa.

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Es importante recordar que para que realmente la realidad sea aumentada, es necesario que no

sólo se active una realidad virtual a partir de un activador de la realidad física, si no que exista una

interacción entre ambas realidades.

Ligar principalmente con aplicaciones o herramientas, en dónde se pueda utilizar la información de

la realidad física en conjunto con la virtual. Por ejemplo si se está resolviendo un ejercicio sobre

aceleración, que se pueda dibujar en la aplicación los vectores.

Los links y accesos superpuestos tienen mucha relación con los materiales impresos, sobretodo libros. El uso

ideal es cuando los materiales tienen un ejercicio que se puede resolver de forma más sencilla con alguna

aplicación virtual y entonces acceder a ella.

Visualización de capas RA: Este uso didáctico se propone cuando se requiere que un visor sobre un

material didáctico convierta, transforme, enfatice, cierta información narrativa o gráfica la cual se activa

principalmente a través de imágenes RA y también a través de marcas RA. Aquí la información no sólo está

ligada si no que está dentro del mismo escenario. El escenario principal es el físico, al cual se le pone una

capa que te permite ver más allá. Puedes interactuar a través del entorno real y también del virtual.

Este uso didáctico se puede seccionar en diferentes tipos:

1. Dar animación a los gráficos. Muchas veces quisiéramos que las ilustraciones tuvieran vida para

poder visualizar diferentes fenómenos o dar alguna ejemplificación audiovisual. Ejemplo dar

animación al esquema de fotosíntesis que se nos presenta en nuestro libro de texto.

2. Sobreponer información gráfica o narrativa sobre un mismo elemento. Ejemplo un mapa con una

capa con información sobre ecosistemas, otra capa sobre población, otras sobre índices de

desarrollo humano, etc.

3. Sobreponer alguna aplicación sencilla, que nos permita clasificar o documentar nuestro aprendizaje,

a través de un me gusta, no me gusta, necesito repasar, o documentar alguna nota a la que

posteriormente se pueda acceder.

Es importante recordar, que no se considera parte de este uso didáctico si accedemos a un video o alguna

página web, aunque se quede dentro del marco la visión de la realidad física, realimente no es una capa si

no interactúan estas realidades de forma estrecha, es decir la capa se debe ver como algo natural y/o

complementario de la realidad física.

Este uso se sitúa también en materiales impresos tanto dentro del libro de texto, pero también en otro tipo

de kit de material impreso, como puede ser un póster de algún ecosistema, un mapa, una tabla de

elementos u otros. El uso didáctico ideal con las capas es ir cambiando de capa dentro de un mismo plano y

localizar diferentes componentes o características de forma categórica y organizada.

Las aplicaciones tecnología para capas RA, hoy en día funciona principalmente a través del uso de imágenes

y al identificar los patrones de la imagen el futuro de esta tecnología en el campo educativo posiblemente

esté en la activación a través de sonidos, tipo instrucciones verbales se están realizando diferentes pruebas

para activar RA con objetos cotidianos a través de sacarles fotografía y digitalizarlos, pero todavía no han

impactado en el ámbito educativo.

Interacción con 3D´s: Este uso didáctico se propone cuando se quiere posibilitar la interacción de un

objeto, modelo o un fenómeno al que se tiene acceso más fácilmente a través del mundo virtual (como el

universo y su movimiento) y buscamos poder interactuar con él y sus variables. Aquí el objeto virtual es

completamente manipulado por el usuario, ya sea directamente a través de tocarlo, moverlo o realizar

diferentes gestos, además de las propias variables del entorno físico como la luz; o a través de una Interfaz

gráfica virtual de usuario. Actualmente funciona con tecnología de marcas RA o tarjetas RA o algún activador

físico con ciertos patrones visual, auditivo o de ambos.

Este uso sin duda es el más caro y el que más posibilidades didácticas tiene, propiamente por el uso del 3D y

por las posibilidades de interacción con estos objetos tridimensionales, puede llevarte a observar o incluso a

través de la manipulación, simular fenómenos fuera del alcance de nuestra realidad física cotidiana.

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Para interactuar con el 3D de RA existen diferentes formas

1- La gestual: Es decir provocando el movimiento del 3D, tocándolo de alguna forma, haciendo

movimientos o gestos con nuestra cara, incluso también sonidos que emitamos.

2- Con elementos del entorno: Los 3D de RA pueden estar programados para detectar ciertas cosas de

la realidad física como la luz, la sombra, esquivar objetos, etc.

3- Con otro 3D; Estos elementos también pueden interactuar juntos por ejemplo se puede desplegar el

Sol, la Luna, la Tierra e interactuar entre sí para mostrar las diferentes fases lunares

4- A través de una interfaz: Esta es una forma de interactuar con el elemento a través de la realidad

virtual, a través de botones, arrastres u otros elementos; se sugiere que esta forma sea una

posibilidad complementaria de interacción a las anteriores, pues si es su única forma de interacción

se pierde la realidad aumentada en una realidad puramente virtual.

En este uso didáctico ya no sólo se puede acceder a la RA con objetos impresos si no también con objetos

cotidianos, como lo han hecho en mercadotecnia, por lo que aquí destaca mucho el uso de los Kits de

Realidad Aumentada, con diferentes impresos o marcas y objetos con los que se pueden visualizar e

interactuar con diferentes modelos o experimentos.

En cuanto al 3D puede ser muy impresionante como un sistema solar o tan sencillo como las partículas de

alguna materia.

REALIDAD AUMENTADA EN EL PROCESO DE ENSEÑANZA Y EN EL DE APRENDIZAJE DE CIENCIAS

NATURALES

Por la potencialidad que tiene la RA en educación de visualizar, manipular e incluso participar en la

transformación de un fenómeno, creemos que su aplicación más significativa se puede desarrollar en el

campo de las ciencias, es por ello que hemos enfocado esta investigación hacia el uso de la RA en las

materias de Ciencias Naturales correspondientes a los grados de primaria quinto y sexto y a secundaria.

Contexto social de la enseñanza de las Ciencias Naturales

Hoy en día, ya sea por la dificultad de llevar a las escuelas diferentes experiencias científicas o porque la

práctica educativa aún sigue siendo tradicionalista y basada en la recepción de contenidos, los profesores

usan la descripción como metodología clave en la ciencia, describen sus experiencias pero no le dan acceso

al alumno a la experimentación propia, así como el propio alumno no se percibe en un rol de

experimentación activa, si no percibe que el profesor se debe preparar más para impartir mejor cátedra, es

decir dar información y explicar.

Así lo revela el estudio realizado por la Secretaria de Educación en Jalisco, sobre cultura científica en los

diferentes niveles educativos.

Este estudio aclara que los docentes a nivel primaria están conscientes de que la enseñanza de las ciencias

se logra mejor con experimentación, incluso mencionan la importancia de estar en contacto con los

materiales y componentes del experimento; sin embargo algunos docentes afirman que no realizan los

experimentos por dos razones fundamentales, la primera de ellas es la falta de interés por investigar, tanto

de los profesores como de los alumnos y la segunda la ausencia de espacios físicos para la ejecución de

éstas actividades.

En cuanto a secundaria el estudio revela que aunque ya existen más actividades experimentales, sobre todo

por el uso del laboratorio, aún la práctica educativa es muy dependiente de que el profesorado sepa sobre el

contenido y de buenas explicaciones. (PERALES, R; 2007; pp. 14-27)

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Enfoque didáctico del Programa de Ciencias Naturales

Aunque en la realidad educativa existe una gran brecha hacia la implementación de una didáctica de las

ciencias más constructiva, el programa propuesto por la Secretaría de Educación Pública de México 2006

nos brinda una guía importante para emprender esta importante labor educativa.

La perspectiva que nos da el programa sobre la formación científica básica es que niños y jóvenes deben

ampliar de manera gradual sus niveles de representación e interpretación respeto a fenómenos y procesos

naturales; para ello el rol del docente será como mediador de diferentes experiencias de aprendizaje,

diseñando ambientes oportunos y aprovechando diversos medios educativos que estén a su alcance, tanto

visitas a museos, organizaciones, como al uso de tecnología y sus diversas aplicaciones; en el caso del

alumno tendrá el rol protagonista de la construcción interactiva de sus conocimientos a través de resolver

retos y actividades, elaborar explicaciones (argumentando y utilizando evidencia) y descripciones en

conjunto con sus pares y con base en un pensamiento sistémico.

Perfil de egreso por competencias

Al poner en práctica su rol y con la mediación del profesor el alumno desarrolla las siguientes competencias:

- Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica: encontrar en la ciencia la

respuesta a sus preguntas y la explicación de los fenómenos naturales cotidianos relacionados con la vida,

los materiales, las interacciones, el ambiente y la salud, a partir de un análisis sistémico dónde los alumnos

puedan desarrollar sus niveles de representación e interpretación de los fenómenos, así como diseñar y

realizar proyectos, experimentos e investigaciones con base en argumentos en términos científicos y

basándose en fuentes de información confiable, en diversos contextos y situaciones.

- Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la

cultura de la prevención: participar en acciones que promuevan el consumo responsable de los componentes

naturales del ambiente y colaboren de manera informada en la promoción de la salud, con base en la

autoestima y el conocimiento del funcionamiento integral del cuerpo humano; a través de analizar, evaluar y

argumentar respecto a las alternativas planteadas sobre situaciones problemáticas socialmente relevantes,

siempre actuando en beneficio de la salud personal y colectiva y tomando decisiones en relación al

mejoramiento de su calidad de vida.

- Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos:

valorar la construcción y el desarrollo de la ciencia con una visión contemporánea, entendida como el

proceso social en constante actualización, con impactos positivos y negativos que tienen que ser valorados

de forma crítica las repercusiones de la ciencia y la tecnología en el ambiente, natural, social y cultural; así

mismo comprender la relación entre diferentes disciplinas.

Así mismo dentro de las modalidades de trabajo, el programa plantea la importancia de estimular el trabajo

experimental, el uso de las TIC y de diversos recursos del entorno, así como fomentar el uso de modelos

para el desarrollo de representaciones que posibiliten un acercamiento a la comprensión de procesos y

fenómenos naturales, lo que está muy ligado a las posibilidades que te permite la RA.

Enfoque didáctico en primaria y secundaria

Ya en específico los programas de ciencias naturales en educación primaria responden a un enfoque

formativo, cuya finalidad es estimular al estudiante en el desarrollo de la capacidad para observar, preguntar

y formular explicaciones sencillas de lo que ocurre en su entorno, esto a partir del abordaje de situaciones

familiares relevantes; así como la vinculación de la adquisición de conocimientos sobre el mundo natural con

la formación y la práctica de actitudes y habilidades científicas; también puntualiza sobre la relación del

conocimiento científico con sus aplicaciones técnicas; de igual forma da atención especial a los temas

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relacionados con la preservación del medio ambiente y de la salud ; finalmente propiciar una relación del

aprendizaje de las ciencias naturales con los contenidos de otras asignaturas.

En educación secundaria se busca desarrollar habilidades del pensamiento científico y sus niveles de

representación e interpretación acerca de los fenómenos y proceso naturales; reconocer la ciencia como

actividad humana en permanente construcción, cuyos productos son utilizados según la cultura y las

necesidades de la sociedad; participar en el mejoramiento de la calidad de vida, con base en la búsqueda de

soluciones a situaciones problemáticas y la toma de decisiones en beneficio de su salud y ambiente; valorar

críticamente el impacto de la ciencia y la tecnología en el ambiente, tanto natural como social y cultural;

relacionar los conocimientos científicos con los de otras disciplinas para dar explicaciones a los fenómenos y

procesos naturales, y aplicarlos en contextos y situaciones diversas; comprender gradualmente los

fenómenos naturales desde una perspectiva sistémica.

Ciencias I se orienta al análisis comparativo de las características de los seres vivos; la diversidad biológica

como resultado de la evolución; una visión integral del funcionamiento de los seres vivos, centrada en los

procesos de nutrición, respiración y reproducción, para fortalecer la perspectiva intercultural, la promoción

de la salud y el cuidado del ambiente. También se analiza la relación entre ciencia y tecnología en términos

de sus beneficios y riesgos.

Ciencias II se ocupa del estudio de los procesos de interacción y cambio desde la perspectiva

fenomenológica, de fortalecer las habilidades de razonamiento lógico, representación gráfica y elaboración

de modelos para la comprensión de conceptos propios de la disciplina. El cambio también se analiza desde la

perspectiva histórica de la influencia de los productos de la ciencia y la tecnología en la sociedad y el

ambiente. Se introduce el estudio de la estructura y el comportamiento de la materia.

Ciencias III se enfoca al estudio de los materiales a escala molecular y atómica. Al empleo del modelo

cinético-corpuscular como base para la representación del microcosmos y se abordan con mayor detalle

algunos aspectos relacionados con la composición de la materia y sus transformaciones. (FLORES-CAMACHO,

F; 2012; pp.27-33)

Asociando el enfoque de los programas de estudio con las potencialidades de la RA, nos damos cuenta que

en la primaria los contenidos están más asociados a la investigación y muy enlazados a la aplicación en el

contexto del alumno y al entendimiento del funcionamiento del mundo; en cuanto a secundaria está más

asociado a la comprensión profunda de los procesos fenomenológicos y la estructura y comportamiento de la

materia; lo que implica que el nivel de modelación y experimentación va subiendo conforme a los niveles

educativos y con esto la RA en los grados más avanzados va teniendo más posibilidades de aportar valor

educativo.

Contenidos educativos potenciales para la utilización de RA

Existe una relación entre las herramientas educativas de ciencias con la RA, así también en el enfoque de los

programas de estudio de los niveles en general, con la finalidad de hacer un análisis más particular del uso

de esta tecnología en las materias de ciencias naturales a través de partir de sus ámbitos de estudio.

Ámbito Posibilidades en la Realidad Aumentada

Desarrollo humano y

cuidado de la salud: Con

una visión de causalidad

integral (es decir a nivel

personal, colectivo y del

ambiente) este ámbito

resalta la promoción de la

salud y la cultura de

prevención, a través del

fortalecimiento de hábitos y

Conforme al potencial de RA podemos ver una relación de los contenidos de

este ámbito, por ejemplo, visualizar los órganos del cuerpo humano ya sea

sanos y/o enfermos, e incluso interactuando con estos a través de tres tipos

de interacción manipulativa, por ejemplo realizar algún gesto o movimiento

para acceder a información, como puede ser el nombre del órgano,

descripción de su funcionamiento u otro contenido de interés. En un segundo

nivel poder rotar dar zoom, hacer cortes para ver el interior. Finalmente un

tercero, cuando a través de otro movimiento hagamos funcionar al órgano

por ejemplo ver el corazón y poder contar sus latidos por segundo.

Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser

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actitudes saludables. El

alumno explica el proceso

de desarrollo humano de las

diferentes etapas de la vida

con particularidad en la que

está viviendo, fortaleciendo

las actitudes de

autoconocimiento,

autoestima y autocuidado.

limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:

ADN http://conectarigualdad.prometeotdf.org/2012/10/10/otra-vez-la-celula-celulas-y-macromoleculas-utilizando-realidad-aumentada/adn/

Las partes del cuerpo http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=7IB6e1TTFiM

La estructura ósea http://www.learnar.org/pe_arms.html Lo interesante en este ámbito es que podemos acceder al interior del cuerpo

humano e interactuar con él, lo que no tenemos acceso en la vida cotidiana y

que en la realidad virtual muchas veces lo sentimos con algo ajeno.

Un uso ideal de esta RA sería poder activarla sobre nuestro propio cuerpo.

Biodiversidad y protección

del ambiente: El alumno

comprende las

características de los seres

vivos , los procesos, sus

cambios, todo esto en

relación a sus interacciones

con el medio ambiente,

reconociendo la importancia

de la biodiversidad y el

desarrollo sustentable, a

través de un análisis

comparativo de las

funciones vitales, como

nutrición, respiración y

reproducción, reconociendo

semejanzas (unidad) y

diferencias (diversidad) ;

integrando la noción de

evolución en términos de

adaptación y cambio; todo

esto con base en las

evidencias del registro fósil

y en la diversidad de los

seres vivos actuales.

Conforme al potencial de RA podemos ver una relación de los contenidos de

este ámbito con respecto a la representación de fenómenos biológicos

naturales, visualización de procesos de los seres vivos como nutrición,

respiración y reproducción e interactuar con estos modelos de estos

fenómenos con cuatro tipos de interacción manipulativa.

A través de algún movimiento activar el acceso a la información, como puede

ser la información de los componentes de algún sistema o ecosistema; o un

segundo nivel poder rotar, dar zoom; un tercer nivel para activar el

funcionamiento de la respiración o nutrición como en el caso de las plantas la

fotosíntesis; y un cuarto nivel dónde puedes interactuar para cambiar las

variables es decir aparecer o desaparecer el sol en un proceso de fotosíntesis,

quitar algún elemento de una cadena alimenticia, cambiar un componente de

un ecosistema.

Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser

limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:

Interacción con diferentes ecosistemas http://www.fundacion-

biodiversidad.es/biodiversidad/campanyas-bio/buscador-bio/114783-realidad-aumentada-al-servicio-de-los-ecosistemas

Conocer seres vivos del pasado como el hombre Neanderthal http://www.nhm.ac.uk/

Simulación de flujo de agua sobre una caja de arena http://www.cassetteblog.com/2012/05/simulacion-de-flujo-de-agua-con-realidad-aumentada-sobre-una-caja-de-arena/

Sistema Solar http://www.youtube.com/watch?v=6aYleYwomUM Lo interesante de este contenido en RA en este ámbito es acceder a procesos

de los sistemas o ecosistemas, que muchas veces no podemos acceder

porque no se encuentran en nuestro ámbito cercano, pero que también

muchas veces toma mucho tiempo ver cómo se desarrollan, por ejemplo los

procesos reproductivos.

Cambio e interacciones en

fenómenos y procesos

físicos: El alumno

comprende algunos

fenómenos y procesos de la

naturaleza analizando las

interacciones entre objetos

en términos causales y así

describir, inferir y predecir

cambios, este ámbito se

centra en los fenómenos,

mecánicos, ópticos,

sonoros, electromagnéticos

y térmicos y están

relacionados con desarrollos

científicos y tecnológicos;

Sin duda existen muchos contenidos potenciales para el uso de la tecnología

RA en este ámbito, en primer lugar la visualización de diferentes fenómenos

como el espectro electromagnético o las ondas sonoras, así como interactuar

de forma manipulativa con este tipo de fenómenos físicos y otros accediendo

a información clave para su interpretación como la velocidad y la fuerza, o

cambiando las variables del viento, la altura desde donde se lanza una pelota,

cómo se ve una pelota cuando es lanzada en la tierra, en el espacio o en la

Luna. Como podemos ver son niveles altos de interacción los que se pueden

dar con este tipo de contenido.

Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser

limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:

Efecto Doppler http://www.sctg.eu/miniature2.asp Modelo de ala de avión http://www.sctg.eu/miniature1.asp Simulador de manejo

http://www.youtube.com/watch?v=9dEv_zGOCtk Movimiento circular http://eprints.ucm.es/13736/1/Javier_Acero.pdf Molino de viento

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integrando la noción de

energía en identificación de

sus fuentes,

manifestaciones, su

transformación y

conservación; a través de la

construcción de modelos

explicativos y funcionales y

el uso del lenguaje

científico.

http://ge.ecomagination.com/smartgrid/#/augmented_reality

Un ámbito muy apropiado para la realidad aumentada ya que te permite

acceder a información de la realidad que no es visible realmente, se han

hecho modelos de cómo se debe ver esa realidad física invisible para

comprender la realidad, por lo que la RA aporta un valor inigualable, así como

también la posibilidad que se presenta para realizar experimentos que

requieren de gran infraestructura, a través de utilizar algunos mini-modelos,

esto implica que no se requerirá de la gran polea o de aparatos de laboratorio

sofisticados para realizarlos.

Propiedades y

transformaciones de los

materiales: Se concentra en

el estudio de los materiales,

sus propiedades

(solubilidad, la temperatura,

la masa y el volumen) y las

transformaciones

temporales (cambios de

estado y mezclas) y

permanentes (cocción y

descomposición de los

alimentos para aproximar a

los alumnos a la

comprensión de la

estructura interna de la

materia; esto a través de

actividades experimentales

y la construcción de

modelos.

Así como en el ámbito anterior existen muchos contenidos potenciales para

uso de RA en este ámbito, en primer lugar la visualización de diferentes

modelos anatómicos, de composición de diversas materias en diferentes

estados, se pueden simular las diferentes reacciones al combinar ciertos

elementos, conforme ciertas circunstancias, lo que implica un tipo de

interactividad alta.

Algunos ejemplos que podemos ver del uso de la RA en este ámbito, sin ser

limitativos a las posibilidades de interacción que se pueden presentar son:

Reacciones químicas http://www.youtube.com/watch?v=JKn7W8uAt3k

Teoría cinética de gases http://www.sctg.eu/miniature4.asp Este campo es muy apropiado para la experimentación, sobretodo en términos del error sin consecuencias, ya que se puede experimentar y visualizar el efecto de algunas reacciones químicas sin peligro; así mismo la modelación de estructuras moleculares de las materias u otras actividades experimentales.

Conocimiento científico y

conocimiento tecnológico en

la sociedad: Reconocer la

estrecha relación entre la

ciencia y la tecnología, sus

implicaciones sociales y el

desarrollo que se ha

favorecido en ambas a

través de su interacción.

Esto con base en el

desarrollo de competencias

científicas como la

observación, la formulación

de explicaciones e hipótesis,

la búsqueda y selección

crítica de la información,

identificación de problemas,

relaciones y patrones , a

través de uso de

herramientas matemáticas

de cálculo y medición y con

base en la iniciativa y

creatividad científico

tecnológica.

Este campo se está trabajando implícitamente a través de la propia

tecnología de la RA en el estudio de las ciencias naturales, así mismo se

pueden incluir modelos del funcionamiento y uso de las tecnologías en

diversas industrias, por ejemplo el molino de viento que veíamos en física.

Incluso no es cuestión de desarrollar otros objetos de aprendizaje de RA, si

no que el desarrollo de este ámbito se centre en el proceso reflexivo.

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Con la RA tenemos la oportunidad de abordar los problemas científicos de la misma forma que los

profesionales de la ciencia, usando nuestros sentidos, realizando comprobaciones experimentales de las

teorías, predicciones o hipótesis; de esta forma el conocimiento se construye a través de poner en práctica la

actividad científica.

Propuesta de secuencia didáctica de los Objetos de Aprendizaje de Realidad Aumentada en

Ciencias Naturales

La Realidad Aumentada se presenta como un objeto de aprendizaje totalmente práctico, incluso usable en

diferentes grados y niveles educativos, con diferente profundidad en su interacción, por ello además de los

principios y enfoques didácticos que serán el sustento para desarrollar estos objetos de aprendizaje de RA,

debemos dotarle al profesorado de criterios y sugerencias didácticas que guíen la secuencia didáctica a

seguir por el profesor al momento de mediar el uso de la tecnología RA.

1. Activar ideas anteriores: Retomar que conoce el alumno, permitir que haga sus propias predicciones

o hipótesis de lo que va pasar en su experiencia científica

2. Interactuar con el fenómeno: Permitir al alumno a vivir la experiencia científica en el rol del

científico, realizar diferentes interacciones para descubrir si su predicción fue correcta

3. Encontrar significados: Compartir y documentar su experiencia, escuchar la de otros, llegar a una

conclusión y relacionarla con otros fenómenos.

4. Relacionar con otras situaciones: Propiciar la aplicación de los conocimientos científicos en

situaciones diferentes de aquellas en las que fueron aprendidas, reflexionar y transferir los

conceptos y posibles aplicaciones hacia otros ámbitos

5. Evaluar: Retroalimentación de los procesos de aprendizaje

Todo esto tomando en cuenta que se debe buscar que la experiencia científica sea motivante, que busque la

aprehensión y adquisición de experiencias, que se logre instalar en el recuerdo proporcionando un significado

y buscando la relación y la generalización de ciertos elementos, siempre habiendo una ejecución y una

retroalimentación.

SOFTWARE DE REALIDAD AUMENTADA

Hemos incluido dentro de la propuesta información acerca de la parte técnica y del posible software a utilizar

para el desarrollo de RA. Aunque no sea un aspecto pedagógico es importante analizar esta información,

pues la RA está en pleno desarrollo y a través de las posibilidades que nos da el software se puede encontrar

nuevos usos didácticos, o complementar los especificados.

Software Funcionalidades Comentarios Página web

Junaio Lector de códigos QR

Lector-visor de marcas de RA

Lector-visor de capas de RA (Los 3 lectores

en una sola aplicación)

Desarrollador en múltiples plataformas

Desarrollador basado en localización

Desarrollador basado en imágenes

Servicio de hosting: metaio Cloud

Open Source

Usa código AREL

El desarrollador es

otra compañía

llamada Metaio

http://www.junaio.com

http://www.metaio.com

Build AR

HIT Lab

NZ

Desarrollador de marcas

Desarrollador basado en imágenes

Interfaz gráfica para usuario

Lector visor de marcas

Lector visor de capas de RA (Los dos

lectores en uno)

Versiones sin costo

y trials

http://www.buildar.co.nz

Layar Lector de códigos QR Versiones Free y http://www.layar.com

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Lector-visor de marcas de RA

Lector-visor de capas de RA (Los 3 lectores

en una sola aplicación)

Desarrollador de capas de RA

Personaliza la aplicación para compañías

Pro.

Fue utilizado en la

versión platino de

la serie “Todos

Juntos”

Aurasma Lector-visor de capas de RA

Desarrollador de capas de RA

App gratuita http://www.aurasma.com/

Aumentaty Lector visor de marcas

Desarrollador basado en marcas

Es gratuito lo que

cobran es licencia

comercial 500

euros

http://www.aumentaty.com

Libros:

http://www.ar-books.com/

Artoolkit Lector visor de marcas

Desarrollador basado en marcas

Es gratuito http://www.hitl.washington.edu/a

rtoolkit/ Repositorio

Centro

Aragones

Repositorio de marcas RA

Repositorio de 3D´s

Creative Commons http://www.catedu.es/webcatedu

/index.php/descargas/realidad-

aumentada

Repositorio

Trimble

Galería 3D

Modelador edificios 3D

Pertenece a Google http://sketchup.google.com/3dw

arehouse/?hl=es

learnAR Material Educativo de Realidad Aumentada

basado en marcadores

Gratuito para

escuelas de UK

Muy enfocado al

ámbito educativo

http://www.learnar.org/bio_orga

ns_demo.html

CONCLUSIONES SOBRE DE REALIDAD AUMENTADA

La Realidad Aumentada es una tecnología en pleno desarrollo, está en un momento crucial para ordenar y

enfocar la práctica educativa, con el fin de que su utilización tenga una orientación hacia ese aprendizaje

aumentado y no tanto a la tecnología en sí misma, ya que por su propia naturaleza se puede perder en la

forma y dejar a un lado el fondo educativo.

Es necesario utilizar esta tecnología no como reemplazo de las existentes, si no como una posibilidad de

tener nuevas formas de interacción con ciertos contenidos y experiencias que hasta ahora eran poco

accesibles al ambiente escolar, o que dan un valor agregado a los materiales y actividades escolares de

realidad física e incluso de la realidad virtual.

Esta tecnología se encuentra dentro de una tendencia tecnológica que retoma lo intuitivo y lo cercano al

contexto más natural del hombre, lo podemos ver desde la tableta dónde utilizamos nuestros dedos como

mouse, pasamos páginas o agrandamos elementos, o en el desarrollo que se está haciendo para hacer un

trozo de papel digital que podremos utilizar como si fuera un trozo de papel común, etc. Esta tecnología

siempre debe mantener un equilibrio entre lo virtual y lo físico, ahí está la riqueza de su interacción y su

potencial educativo, en esa combinación.

Contenidos educativos muy propios para el uso de la realidad aumentada sin duda los podemos encontrar en

las ciencias naturales, principalmente por la capacidad de visualizar modelos y elementos que forman parte

de la realidad física pero no son visibles al ojo humano, así como la posibilidad de realizar experimentos con

posibilidad de equivocarse sin riesgos. Esto no quiere decir que la RA sólo se pueda utilizar en ese tipo de

contenidos, otros muy propicios son las Matemáticas, la Geografía y en general para la enseñanza de

idiomas.

Sin duda hoy la Realidad Aumentada representa una gran oportunidad de crear experiencias de aprendizaje

únicas.

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FUENTES DE INFORMACIÓN

ABRIL, D (2010); REALIDAD AUMENTADA; Universidad Carlos III de Madrid Leganés; España; 8pp; http://museusinovestecno.files.wordpress.com/2012/09/realidad-aumentada.pdf; consulta junio 2013 ABUD, M (2012); “MODELO DE OBJETOS DE APRENDIZAJE CON REALIDAD AUMENTADA”; REVISTA INTERNACIONAL DE INGENIERÍA; AcademiaJournals.com; Vol. 5, No. 1; ISSN 1940-1116; 7pp; Estados Unidos de América; http://academiajournals.com/downloads/Abud2012Edu.pdf; consulta junio 2013 FLORES-CAMACHO, F (2012); “LA ENSEÑANZA DE LA CIENCIA EN LA EDUCACIÓN BÁSICA EN MÉXICO”; Instituto Nacional para la Evaluación de la Educación; Primera Edición; ISBN: 978 607 7675 39 6; México; pp.27-33) GÓMEZ, M, Y SANMARTÍ, N (1996); “LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS, UNA NECESIDAD”; REVISTA EDUCACIÓN QUÍMICA; UNAM; Vol. 7 No.3; ISSN 0187-893-X; México; pp. 156-168. LIPPENHOLTZ, B (2013) REALIDAD AUMENTADA Y EDUCACIÓN; Instituto Iberoamericano de Tic y Educación

IBERTIC; Argentina; video; http://www.youtube.com/watch?v=RaJ3Ug_lQhE ; consulta junio 2013 PERALES, R (2007); DIAGNÓSTICO DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN EDUCACIÓN BÁSICA, MEDIA Y SUPERIOR EN EL ESTADO DE JALISCO: EN LAS VOCES DE LOS AGENTES EDUCATIVOS; Secretaría de Educación Jalisco; México; pp. 14-27

REINOSO, R (2012) TOP 5 DE RECURSOS DE REALIDAD AUMENTADA DESARROLLADOS PARA EDUCACIÓN;

Investigador independiente; España; presentación; http://www.slideshare.net/tecnotic/top-5-de-recursos-

de-realidad-aumentada-desarrollados-para-educacin; consulta junio 2013