Detalles: Se propone generar una imagen de realidad aumentada para construir una realidad híbrida operable desde dispositivos móviles o informáticos, que permita al estudiante reconocer de manera autónoma o guiada en el aula, las diferentes partes que componen un osciloscopio y un generador de funciones, dos instrumentos de utilidad generalizada en distintas áreas del conocimiento, así como aprender su función y manejo.

Dicha imagen virtual permitirá reducir la adquisición de equipamiento costoso que sufre inevitablemente desperfectos y envejecimiento con el uso docente del alumnado, resultando en un importante ahorro de materiales inventariables de prácticas.

Dicho instrumental ha formado parte de las prácticas de laboratorio del área de Fisiología desde hace 35 cursos académicos, demostrando su versatilidad y utilidad en la enseñanza del tratamiento de señales biológicas, por lo que esta innovación permitirá igualmente el empleo de la imagen virtual durante bastantes más cursos académicos.

Finalmente, su uso en ambientes distintos al aula de prácticas dará versatilidad al proceso de enseñanza dado que el alumno podrá disponer en su domicilio o su aula de estudio de una imagen virtual de las prácticas por las que será evaluado en distintas asignaturas.

El osciloscopio

El osciloscopio, es el instrumento de referencia para la representación temporal de señales eléctricas, cuyo ámbito de aplicación es multidisciplinario en la Universidad actual: Biología, Física o distintas Ingenierías, entre otras disciplinas. Cualquier señal eléctrica que requiera su representación temporal es susceptible de ser representada mediante un osciloscopio del que existen una gran diversidad de modelos: portátiles, de campo, con multiplicidad de canales, etc.

El osciloscopio, nos sirve para caracterizar esa señal u onda, así como modificar la manera en la que se representa, utilizando tres tipos básicos de controles (Figura 1, panel superior):

1) La base de tiempo que regula el eje de abscisas de la pantalla gráfica, nos permite cambiar la escala de tiempo de la pantalla, cambiando el número de ciclos visualizados en el osciloscopio.

2) La base de voltaje que controla el eje de ordenadas de la pantalla y que modifica el voltaje que aparece representado, aumentado o disminuyendo las ondas visualizadas.

3) El disparador o trigger que sincroniza la señal eléctrica, que se repite de manera periódica, usando como referencia alguna característica de la propia señala medida.

Además, otras funciones de utilidad en el osciloscopio son los selectores de canal, debido a que se pueden visualizar varias señales simultáneamente, o los controladores de la posición vertical y horizontal de la señal en la pantalla (Figura 1, panel superior).

El generador de funciones es un aparato que envía una señal eléctrica a un circuito problema o directamente al osciloscopio, con el que podemos modificar los parámetros de la onda visualizada en el osciloscopio: la amplitud (V) y la frecuencia (Hz), (Figura 1, panel inferior).

Ambos equipos son ampliamente utilizados en grados de ciencias y tecnologías para realizar la visualización, captura y análisis de cualquier tipo de señal. En particular, en Biología es esencial comprender su funcionamiento para analizar registros electrofisiológicos y de parámetros respiratorios, cardiovasculares y cerebrales. En otras disciplinas, como en Física e Ingeniería, se emplea en la caracterización de circuitos eléctricos o análisis de redes. Sin embargo, el estudio y manejo de estos dispositivos resulta de difícil comprensión para los estudiantes, especialmente en disciplinas de ciencias experimentales o de la salud, que además lo consideran ajeno a su área de interés. Por ello resulta interesante captar la atención del alumnado desde el primer momento, consiguiendo una aproximación práctica que le permita entender la aplicabilidad de la técnica, llevando los principios físicos desde lo conceptual hasta lo aplicable.

La propuesta consiste en diseñar una realidad aumentada, operable desde dispositivos móviles a través de aplicaciones como Zappar (https://www.zappar.com/) o similares, o bien a través de equipos informáticos, que ofrezcan al estudiante un entorno seguro y facilitar el aprendizaje del funcionamiento de ambos dispositivos. Así, el estudiante podrá navegar por la imagen del osciloscopio y el generador de funciones, señalando los diferentes controles y recibiendo una explicación de su uso y funcionamiento, además de cómo afecta a la visualización de la señal eléctrica cuando se modifica. En la Figura 2 se observa un ejemplo de lo expuesto con anterioridad al pulsar el control correspondiente a la base de tiempo.

Con el desarrollo de este recurso docente se pretende guiar a los estudiantes durante las explicaciones teóricas del manejo de ambos instrumentos, facilitando, que se pierda el miedo a manipular o a dañar algo que sienten que no controlan durante las sesiones prácticas. Además, de este modo se dispone de un montaje virtual de laboratorio que es fácil de adaptar a las necesidades especiales de cada curso académico sin grandes requisitos de coste o dedicación humana. Permite su utilización en aula convencional, lo que facilita la organización de las prácticas de laboratorio sin necesidad de recurrir a aulas específicas o talleres con acceso limitado de estudiantes.

Justificación del proyecto como propuesta de innovación educativa

El principal objetivo de este proyecto es desarrollar una imagen de realidad aumentada que facilite al estudiante la comprensión de cómo funciona y cuáles son las aplicaciones de un osciloscopio y un generador de funciones como paso previo a su utilización real en el laboratorio. De esta manera, el estudiante podrá seguir la clase magistral en el aula aplicando de manera inmediata las explicaciones que recibe del profesor, lo que facilitará su comprensión, la interiorización de los conceptos, y la resolución de las dudas que se puedan plantear. Además, consideramos que el uso de estas novedosas tecnologías supondrá un aumento en la participación y la motivación de los estudiantes durante el desarrollo de las clases en comparación con los métodos docentes actuales.

El uso de nuevas tecnologías y material audiovisual ha demostrado ser una potente herramienta para facilitar la explicación de conceptos fundamentales y la interpretación de los mismos por parte de los estudiantes durante el desarrollo de las clases (Mikropoulos y Natsis, 2011). En particular, la utilización de nuevas tecnologías basadas en la realidad aumentada parece haberse convertido en una prometedora herramienta en educación debido a sus características tecnológicas únicas (Dhar y col., 2022; Zammit y col., 2022).

Consideramos que se debe avanzar y actualizar la docencia mediante innovaciones didácticas ya que los recursos tradicionales han quedado en parte obsoletos para la sociedad actual o resultan muy caros y fáciles de sustituir por nuevas tecnologías más económicas y con mayor proyección pedagógica que las actuales. Es por ello que la innovación docente cubre este cambio de paradigma. Los recursos educativos son un elemento importante de la metodología docente de un profesor. Además, los profesores deben saber adaptarse a los estudiantes a los que se dirigen, es decir, están obligados a buscar alternativas modernas que estimulen y motiven el aprendizaje para garantizar una comprensión de los contenidos a largo plazo.

La implementación de recursos de simulación como el propuesto, complementario a la instrumentación real, facilita la interacción del estudiante con el equipo en remoto, lo que permite adaptar la docencia a diferentes grados de conocimiento y velocidades de aprendizaje del alumnado. Así, aquellos estudiantes que necesiten mayor tiempo para el aprendizaje pueden dedicar horas de perfeccionamiento desde su casa o desde ordenadores en red dentro de la institución docente, accediendo en remoto.