Aprendizaje Móvil de Ciencias para Ciegos

Aprendizaje Móvil de Ciencias para Ciegos
Jaime Sánchez, Héctor Flores
Universidad de Chile
{jsanchez, hflores}@dcc.uchile.cl
ABSTRACT
Science learning in blind children is limited. Diverse reasons
trigger a very low emphasis on science learning in these users,
especially those from deprived communities. We have designed,
implemented and evaluated the usability of AudioNature,
audio-based interface implemented for pocketPC devices
to assist science learning in users with visual impairments.
AudioNature was embedded with biology content consisting
in an unbalanced ecosystem simulation which users have to
equilibrate through interaction with several environmental
variables. Usability evaluation sessions helped to define,
redesign, modify, and adapt interface design to the mental
model of users when operating a pocketPC mobile device.
Users accepted the interface, enjoyed the interaction with
AudioNature, felt motivated, and learned science. Cognitive
evaluation evidenced gains in problem solving skills and
showed that game-based learning activities facilitate the
user’s interaction with the software. Users showed more selfconfidence when designing and elaborating action theories to
solve the problems posed.
RESUMEN
El aprendizaje de ciencia en niños es limitado. Diversas
razones han reflejado un bajo énfasis en el aprendizaje
de ciencia en estos usuarios, especialmente en aquellos
provenientes de comunidades desprovistas. Hemos diseñado,
implementado y evaluado la usabilidad de AudioNature, una
interfaz basada en audio para PocketPC, con la finalidad de
apoyar el aprendizaje de ciencias en usuarios con discapacidad
visual. AudioNature fue embebido con contenido en biología
y consiste en una simulación de un ecosistema desbalanceado
que los usuarios deben equilibrar mediante la interacción con
diversas variables ambientales. La evaluación de usabilidad
permitió definir, rediseñar y adaptar el diseño de las interfaces
del software de acuerdo al modelo mental de los usuarios con
discapacidad visual al utilizar un dispositivo móvil pocketPC.
Los usuarios aceptaron la interfaz, disfrutaron la interacción
con AudioNature, se sintieron motivados y aprendieron
ciencias. La evaluación cognitiva del estudio muestra que las
intervenciones lúdicas facilitan la interacción entre el usuario
y el software. Los usuarios presentan mayor seguridad en el
Sánchez, J., Flores, H. (2006). Aprendizaje Móvil de Ciencias para Ciegos.
En J. Sánchez ( E d . ) : N u e v a s i d e a s e n I n f o r m á t i c a E d u c a t i v a ,
ISBN 956-310-430-7, Vo l u m e n 2 , pp. 29-37, 2006 © LOM Ediciones
2006
desarrollo y elaboración de teorías de acción que permiten
resolver el problema planteado.
KEYWORDS
Niño ciegos, Ambiente virtuales basados en sonido, Usabilidad,
Aprendizaje de la Ciencia, Simulación
INTRODUCCIÓN
La ciencia es un conjunto de hechos, leyes y teorías que están
vinculados a procedimientos que han permitido descubrirlos
y analizarlos. En particular, la ciencia se dedica a estudiar el
área racional del conocimiento que permite comprender y
modelar la realidad que se encuentra en el entorno que rodea
a los seres humanos. Para aprender ciencias sin enfatizar la
memorización de conceptos y descripción de fenómenos,
debemos involucrar a los alumnos en el proceso de hacer
ciencia, viviendo más activamente los procedimientos y sus
consecuencias. Con ello, los alumnos identifican y comprenden
más claramente el cómo y por qué de los procesos científicos
y elaboran sus propias conclusiones. Esto implica trabajar de
manera práctica en diversos contextos, ya sea en laboratorios,
en terreno, o en la vida diaria, realizando experimentos y
utilizando el método científico para entender de mejor manera
los fenómenos científicos.
Los niños con deficiencia visual escasamente aprenden
ciencia haciendo. Situaciones como realizar experimentos de
laboratorio, donde la observación es uno de los principales
instrumentos, es prácticamente imposible de realizar por
aprendices con discapacidad visual. Lo mismo ocurre con el
trabajo en terreno donde realizar experiencias concretas y en
contacto con el entorno puede ser un riesgo para niños con
discapacidad visual.
¿Cómo podemos acercar el aprendizaje de la ciencia a niños con
discapacidad visual? Una posible respuesta surge del lado de
la tecnología. Si los niños no pueden interactuar directamente
en los procesos de la naturaleza para su entendimiento,
entonces podemos proveerles simuladores que, por medio de
un feedback adecuado a las capacidades de los aprendices,
emulen lo que un niño vidente pudiera observar utilizando el
método científico.
Planteamos el trabajo con un problema ecológico, lo que
conlleva conocer y entender los conceptos y las consecuencias
29
Jaime Sánchez, Héctor Flores
de las acciones que determinan el comportamiento de un
sistema equilibrado o desequilibrado. Desafiamos a los
aprendices para que planteen las soluciones según las etapas
clásicas de la resolución de problemas, dado que el problema
no es trivial de identificar, necesita de ciertas estrategias
que se deben determinar y aplicar, para luego evaluar los
resultados obtenidos. Si estos resultados no son los esperados
o bien no apuntan en la dirección correcta, replanteamos la
estrategia y volvemos a interactuar con el medio para revisar
los resultados.
estas simulaciones representaciones de la realidad expresados
en mundos ficticios, y que se utilizan para ayudar a los
científicos a explorar los sistemas que de otra manera sería
muy complicado, sino imposible de explorar.
TRABAJOS RELACIONADOS
AudioNature es un software basado en audio para aprender
ciencias que puede ser utilizado con un dispositivo móvil
(pocketPC). El sistema presenta al usuario un ecosistema que
ha sido alterado y debe volverlo a la normalidad mediante la
interacción con el software. El ecosistema está constituido
por 5 variables naturales, las que se clasifican en biológicas
y climáticas. Las variables biológicas corresponden a 3
especies: perro, ave rapaz y ratas. Las climáticas corresponden
a lluvia y temperatura. El usuario debe interactuar con estas
variables biológicas y climáticas, generando un impacto
biológico en el ecosistema presentado. En conjunto con estas
variables existen 2 especies que también son afectadas por las
decisiones que tome el usuario al interactuar con el simulador,
caballo y puma.Este efecto se produce a través del tiempo y
disminuye o aumenta el número de elementos biológicos que
se presentan en el ecosistema. Además, el software presenta
de manera aleatoria alteraciones al ecosistema que deben ser
solucionadas por el aprendiz. El juego transcurre a través
del tiempo, de manera que el aprendiz puede pausar el juego
para continuar posteriormente o permitir que las acciones
y los efectos se realicen en el tiempo programado. Toda la
interacción del aprendiz con AudioNature genera un feedback
auditivo que le permite controlar las situaciones y el efecto de
sus acciones con el software.
En los últimos años se ha desarrollado diverso software
[9,11,12,13,14,16] y metodologías [10] que involucran al
usuario ciego como actor principal, apoyándolo con tecnología
interactiva en su aprendizaje. Un número muy reducido utilizan
dispositivos móviles [1,18,19], enfocándose principalmente
en interfaces hápticas [9,16] y en aplicaciones de escritorio
[11,12,14,17]. También han demostrado que los ambientes
virtuales (representados a través de audio) son un importante
incentivo para que los niños no videntes desarrollen y utilicen
habilidades cognitivas y aprenden contenido específico. Por
ejemplo, cuando los ambientes virtuales son representados
con interfaces basadas en sonido 3D, desarrollan una serie de
procesos cognitivos que estimulan el desarrollo de habilidades
de dominio general tales como relaciones temporo-espacial,
orientación, memoria abstracta y de corto plazo, y percepción
háptica.
Algunos trabajos con dispositivos móviles, por ejemplo,
presentan la forma de diseñar interfaces basadas en audio
para dispositivos handheld y discuten sobre la forma cómo
presentar un buen affordance en el diseño, de cómo adaptar
las metáforas y conceptos conocidos de interacción y, sobre la
utilidad de sonidos nonspeech [4]. En particular, los usuarios
ciegos necesitan interfaces basadas en audio debido a que
utilizan el sentido de la audición como fuente principal de
awareness y conocimiento para mejorar el aprendizaje [6].
Algunas iniciativas han adaptado las pocketPC para facilitar
su uso por usuarios con discapacidad, logrando el diseño de
dispositivos físicamente distintos, que sólo están orientados a
usuarios específicos. Un ejemplo de esto es la creación de una
pocketPC especialmente diseñada para usuarios no videntes
que cuenta con un lector de pantalla y donde la pantalla táctil
fue reemplazada por una serie de botones funcionales en toda
su superficie [2].
Grams [3] desarrolló un estudio para determinar la motivación
del aprendizaje usando PDA, encontrando que estos
dispositivos motivan y proponen nuevas formas de lectura,
distintas a las convencionales.
Klopfer [5] sugiere las oportunidades y los desafíos de
usar tecnología handheld con estudiantes de prácticas de
aprendizaje en ingeniería en simulaciones virtuales, siendo
30
El problema radica en que estas aplicaciones para dispositivos
móviles no involucran el modelo de usuario con discapacidad
visual, y sólo de manera tangencial, con el uso del sonido se
logra una escasa interacción.
DISEÑO DE AUDIONATURE
El Modelo
El modelo de AudioNature, basado en [10], consta de 3
componentes que describen la arquitectura del software e
interacción con el usuario (ver figura 1). El usuario recibe el
feedback del estado del simulador a través de las interfaces,
lo cual genera un cambio en las estrategias que define para
lograr su objetivo. Esta nueva estrategia es representada como
un efecto en el simulador a través de la interacción con las
interfaces.
El modelo biológico implementado incluye estos nuevos
efectos, modificando el estado de la simulación y
representándose en la interfaz disponible.
Existen 2 escenarios en los cuales el usuario puede interactuar:
1. Tutorial, que provee y explica las variables naturales
(biológicas y climáticas) con las que el usuario puede
interactuar para crear una acción en el ambiente. Este tutorial
dispone de la información general de los elementos que
interactúan en el ambiente, 2. Escenario de Simulación, donde
Aprendizaje Móvil de Ciencias para Ciegos
se produce toda la interacción del usuario con AudioNature,
se realizan las acciones del usuario y se provee el feedback
auditivo correspondiente.
obtenidos previamente y así validándolos. También probamos
la sensación producida por ciertas voces.
Se han realizado pruebas de interacción de los usuarios con
deficiencia visual con la pantalla táctil de una pocketPC. Su
uso ha sido fácil para el aprendiz dado que utiliza los bordes
de la pantalla táctil para poder identificar las esquinas, que son
utilizadas para localizar los puntos de interacción dentro de la
pantalla. Junto con las esquinas, pueden identificar los puntos
medios entre una esquina y otra, pudiendo encontrar otro
punto de interacción. AudioNature utiliza sólo tres acciones
posibles que se encuentran en el borde derecho de la pantalla
táctil de la pocketPC.
Para el manejo de sonido en la pocketPC se considera
mantener un feedback audible de las acciones del usuario, así
como también enviar señales de corta duración. Para lograr
esto se utilizan archivos en formato WAV, los que gracias a su
simpleza proporcionan la velocidad de respuesta adecuada.
Figura 1. Modelo de AudioNature
Herramientas de Desarrollo
AudioNature fue desarrollado con la plataforma de desarrollo
Microsoft Visual Studio 2005, en lenguaje C#. Se utilizó un
motor de Text-To-Speech (TTS) para dispositivos móviles.
La pocketPC utilizada fue una DELL AXIM X50 con un
procesador de 520 Mhz y memoria de 128 MB. Se utilizaron
audífonos para mejorar la concentración de los usuarios en la
simulación.
Interacción con la PDA
Mientras más naturales sean los sonidos que se presentan
virtualmente a los usuarios con discapacidad visual, mejor son
tolerados y aceptados. Por este motivo es natural que para el
caso de audio hablado, los aprendices prefieran voces humanas
en comparación a un sintetizador de voz. Existe información
que es dinámica cada vez que se ejecuta un software, por
lo que grabar la totalidad de posibilidades es prácticamente
imposible. En el caso particular de una aplicación diseñada
y desarrollada para pocketPC, existe la limitante de espacio
de almacenamiento, punto importante y relevante al momento
de decidir los formatos de audio a utilizar. La solución más
apropiada es utilizar sonidos naturales mezclados con sonidos
sintetizados, lo que genera un ambiente menos hostil para
los usuarios con discapacidad visual. Para el audio hablado
se utiliza un motor TTS, el que sintetiza textos escritos de
manera tan dinámica como se puedan generar los textos.
En la investigación sobre el uso de la pocketPC se han
desarrollado pruebas del uso de voces sintetizadas. Las pruebas
de voces consistieron en que los usuarios finales escuchan
muchas veces la misma oración con diversas variaciones del
tono y velocidad. Los usuarios seleccionaron las mejores
voces. Luego, probamos el TTS manipulando los parámetros
Figura 2. Interfaz principal de AudioNature
Interfaces
Interfaces Visuales
Las interfaces visuales utilizadas en AudioNature fueron
diseñadas con altos contrastes de colores para su interacción
con usuarios con visión residual como han sido previamente
estudiadas por Rigden [8]. La interacción del usuario con las
31
Jaime Sánchez, Héctor Flores
interfaces visuales del software estuvo basada en no más de 5
componentes distribuidos en la pantalla de la pocketPC. Este
número fue limitado debido al poco espacio disponible en este
tipo de dispositivos móviles.
La figura 2 muestra la interfaz visual principal de AudioNature,
la cual posee 4 elementos visuales que la componen: Tiempo,
indicador del tiempo transcurrido en el juego; Variables,
zona de activación del efecto que el usuario desea incluir en
el ecosistema; Nivel de efectos, zona donde se presentan los
niveles de cada una de las variables que desee modificar; y
Área de efecto, zona donde el usuario ejecuta las acciones de
los efectos seleccionados mediante su arrastre.
Interfaces de Audio
Todos los elementos presentes en AudioNature son
representados mediante audio. La evaluación temprana de
usabilidad nos permitió definir oportunamente cuáles debían
ser los sonidos y las locuciones aceptadas por los usuarios
de AudioNature. Al iniciar AudioNature el usuario escucha
una bienvenida y una introducción al software. Luego, en esta
misma etapa se reproduce en audio información relacionada
con los objetos que provee AudioNature. Los animales,
por ejemplo, son representados por sonidos reales, y las
instrucciones, como también las variables, son representadas
mediante TTS con una voz de mujer sintetizada. La voz
sintetizada fue utilizada para informar de forma dinámica al
usuario los eventos aleatorios que creaba el juego.
Interacción con AudioNature
La interacción del usuario no vidente con AudioNature es
realizada mediante la pantalla sensible al tacto de la pocketPC
y los botones disponibles. Toda la interacción gatilla un
feedback de audio que el usuario escucha para recibir
instrucciones o pistas para tomar decisiones.
Al inicio del software el usuario con discapacidad visual recibe
información sobre el objetivo a cumplir, luego, presionando
el botón central, ingresa al tutorial. Este tutorial presenta los
animales que componen AudioNature y el usuario recibe un
feedback de audio que identifica a cada uno de ellos utilizando
los botones de la pocketPC. Al presionar el botón central, el
usuario ingresa al tutorial de las variables que puede utilizar
en la simulación. Luego, utilizando botones específicos el
aprendiz revisa cada una de estas variables escuchando una
descripción y sus efectos en el ecosistema.
Durante la simulación, el usuario debe seleccionar, con los
botones centrales de la pocketPC, la variable que desee incluir
en la simulación para causar un efecto en el ecosistema. En la
pantalla de la pocketPC están dispuestos 3 botones sensibles
32
al tacto del usuario y que generan un feedback de audio al
pasar sobre estos. Para crear el efecto deseado, es necesario
deslizar el dedo sobre la pantalla hasta el área de efectos. Así,
por ejemplo, la acción de subir la temperatura por un tiempo
prolongado, es simulada en la PocketPC disminuyendo o
aumentando la cantidad de animales en el ecosistema.
Para obtener información del estado actual del sistema el
usuario no vidente tiene dos alternativas: A. Cada cierto
período de tiempo la pocketPC reproduce cíclicamente el
sonido de los animales presentes en el ecosistema. La cantidad
de cada uno de ellos es simulada mediante el volumen del
audio respectivo, es decir, una cantidad menor de animales
es representada por un sonido de bajo volumen y una mayor,
mediante un volumen aumentado. B. AudioNature dispone de
botones específicos que, mediante el sistema TTS, proveen
feedback de la cantidad exacta de animales presentes en el
ecosistema.
Se dispone de ayudas durante el juego a las que el usuario
puede acceder en cualquier instante, mediante el uso de los
botones disponibles en la pocketPC. Estas ayudas proveen
información que ayudan al usuario a tomar las decisiones con
relación a los posibles efectos de cada una de las variables.
La interacción de los usuarios no videntes con AudioNature
fue diseñada de acuerdo a los propios intereses de los usuarios
con discapacidad visual, información recopilada de los
procesos de evaluación de usabilidad inicial.
Proceso de Simulación del Ecosistema
El proceso de simulación de AudioNature se basa en una
interacción biológica simulada y aproximada entre los
animales presentes en el ecosistema en un ambiente natural
específico (ver figura 3). En cada instante en la simulación, el
estado del ecosistema depende directamente de las siguientes
variables: tiempo, efecto asignado por jugador y situaciones
emergentes.
El aprendiz varía su estrategia de acuerdo a la información
que el sistema entrega acerca de los cambios en el ambiente.
El ambiente corresponde a la representación de un ambiente
real, que configurada con reglas específicas de relación natural
entre las variables y los elementos del mismo, permiten
la simulación de los efectos naturales en conjunto con la
interacción que el usuario crea. Las acciones que provee el
usuario en AudioNature son la combinación de las variables
naturales disponibles en el software y que afectará a través del
tiempo, la simulación empotrada en la pocketPC.
Aprendizaje Móvil de Ciencias para Ciegos
Dos profesoras de educación diferencial, especialistas en
trastornos de la visión, apoyaron este proceso de evaluación
como facilitadoras y observadoras.
Instrumentos de Usabilidad
Figura 3. Interacción de alumno con la simulación
De manera formal el modelo de la simulación puede ser
expresado como:
Los instrumentos utilizados en la evaluación de usabilidad
consistieron en:
A. Cuestionario de usabilidad heurística. La evaluación
heurística estuvo basada en inspecciones sistemáticas de la
interfaz. El instrumento para esta evaluación fue construido
tomando las reglas de oro de Schneiderman [15] y las
heurísticas de usabilidad de Nielsen [7]. Doce heurísticas
fueron consideradas: I. Visibilidad del estado del sistema, II.
Relación entre sistema y mundo real, III. Control del usuario
y libertad, IV. Consistencia y estándares, V. Prevención de
errores, VI Reconocer en lugar de recordar, VII. Flexibilidad
y eficiencia de uso, VIII. Estética y diseño minimalista, IX.
Reconocimiento, diagnóstico y recuperación de errores, X.
Ayuda y documentación, XI Tratamiento del contenido, y
XII. Velocidad y medios. Esta evaluación fue aplicada a tres
evaluadores expertos en interfaces y software para personas
con discapacidad visual.
B. Pauta de usabilidad de usuario final dividida en 24
afirmaciones en una escala tipo likert (12 afirmaciones sobre
la interacción con AudioNature y 12 afirmaciones sobre el
hardware utilizado).
Instrumentos Cognitivos
El modelo definido responde a ecuaciones que definen cada
interacción biológica posible. Cada efecto que el usuario
define se desarrolla a través del tiempo y crea variaciones en
la cantidad de animales del ecosistema. Estas variaciones son
porcentuales y dependen del estado actual de la simulación.
Este modelo de simulación fue diseñado en conjunto con
profesionales del área de ciencias y profesores de ciencias
naturales.
EVALUACIÓN DE USABILIDAD DE AUDIONATURE
Método
La metodología utilizada consistió en aplicar instrumentos
y materiales para evaluar la usabilidad de AudioNature y de
manera preliminar, el uso de esta herramienta como apoyo
al proceso de aprendizaje de habilidades de resolución de
problemas y dominio de conceptos, tales como interacción
biológica y equilibrio en un ecosistema.
Participantes
Para la evaluación de usabilidad de AudioNature se escogió
una muestra de 7 jóvenes entre 19 y 31 años de edad (4
varones y 3 mujeres), 4 de ellos poseen baja visión y 3 poseen
Ceguera total Adquirida.
La evaluación del impacto cognitivo del uso de AudioNature
fue aplicada sobre una muestra de 10 personas (5 mujeres
y 5 hombres, todos ciegos legales, 50% con ceguera total
adquirida y 50% con visión residual).
Para evaluar el impacto en el aprendizaje de la interacción
biológica y el desarrollo de habilidades en la resolución de
problemas se utilizó un pre-test y un post-test, que consistieron
en:
• Un cuestionario para evaluar habilidades como: comprender,
analizar, evaluar, discriminar, seleccionar y aplicar. Para
ello se utilizó una escala de Likert de cinco niveles. El
cuestionario se basó en 22 afirmaciones, de ponderación 0
a 4 para un puntaje máximo de 88 y estuvo dividida en dos
partes, una para ser contestada por el usuario final y la otra
para ser contestada por la educadora.
• Un cuestionario de evaluación de contenidos basado en
alternativas sobre los contenidos de biología abordados
por el software, hábitat e interacciones biológicas entre
especies, con 4 preguntas y 5 alternativas para cada una de
ellas.
• Una Pauta de evaluación de tareas cognitivas que
consistió en una lista de cotejo para ser contestada por
las educadoras, con tres criterios de evaluación: “si”,
“no” y “regular”. Comprende tres áreas de observación:
psicomotriz, referida a la manipulación del material
concreto; cognitiva, referida a la aplicación del material
en el desarrollo de la actividad y afectiva/social, referida a
las conductas y actitudes observadas durante el desarrollo
de las actividades. El área psicomotriz es referida a la
manipulación del material concreto. El área cognitiva es
referida a la aplicación del material en el desarrollo del
juego. El área afectiva/social es referida a las conductas y
33
Jaime Sánchez, Héctor Flores
actitudes observadas durante el desarrollo de la actividad.
Además, hay espacio para que la educadora y el usuario
puedan agregar sus observaciones.
Las tareas cognitivas consideraron el uso de material
concreto que permitió al usuario con discapacidad visual
interactuar lúdicamente con objetos y conceptos integrados
en AudioNature (ver figura 4d). Este material consiste en
relieves y contraste de colores y textos escritos en braille,
con los cuales el usuario interactúa simultáneamente con los
facilitadores y otros usuarios no videntes.
Procedimiento
Los usuarios evaluaron AudioNature durante 2 sesiones de 1,5
horas cada una durante un mes (ver figura 4c). Cada usuario
fue provisto de una pocketPC y audífonos para su interacción.
Las actividades que los usuarios debían realizar consistieron
en: 1. Escuchar las instrucciones iniciales de AudioNature,
que explica el objetivo y la forma de interacción. 2. Interactuar
con los tutoriales disponibles (recibir información sobre los
animales del ecosistema y las variables biológicas y climáticas
disponibles). 3. Interactuar con la simulación, seleccionar
efectos, escuchar ayudas e interactuar con los botones y la
pantalla de la pocketPC, para lograr el objetivo planteado.
Posteriormente, respondieron, con ayuda de los facilitadores,
la pauta de usabilidad para usuario final.
tarea cognitiva el procedimiento utilizado consistió en las
siguientes actividades: 1. El usuario explora los elementos del
material concreto utilizado, 2. Ejecuta acciones que le permitan
interactuar y avanzar en la actividad, 3. Selecciona una
acción determinada o por azar del juego (dados), 4. Resuelve
los problemas presentados en las actividades, tomando las
decisiones más adecuadas, 5. El usuario comienza a utilizar
AudioNature y escucha atentamente la información entregada
por el software, 6. Explora los menús de ayuda, los comandos
y sus funciones respectivas, ejecuta acciones que le permitan
interactuar y avanzar en el juego, 7. Selecciona el efecto en
el simulador que encuentra correcto, resuelve los problemas
presentados, se reincorpora con el resto del grupo y continúa
la ejecución del juego con el material concreto.
Los usuarios interactuaron en grupo con un tablero de juego
de mesa. Este tablero tiene elementos que son representados
por un conjunto de fichas explicativas de especies.
Se dio una breve descripción de las características del
ambiente en donde se desarrolla el juego. Sobre la base de esta
información, los usuarios analizaron las posibles relaciones
que se establecen entre estas especies en la naturaleza,
mediante las opciones contenidas en cada casilla del tablero.
Las opciones fueron referidas a las variables biológicas y a las
interacciones posibles entre las mismas. Durante el transcurso
del juego, los usuarios avanzaron a través de las casillas
mediante el azar determinado por los números de dados y
mediante las respuestas que entregaron a las situaciones
con las que se encontraron tanto de forma individual como
grupal.
RESULTADOS
La evaluación de usabilidad de AudioNature mostró que la
interacción que tienen los usuarios con discapacidad visual
con el dispositivo móvil, con el apoyo del feedback basado
en sonido, es una combinación significativa para apoyar el
aprendizaje de ciencias.
La evaluación de usabilidad heurística tiene como máximo
puntaje en su evaluación 5 puntos (ver figura 5). Esta evaluación
evidenció que el mayor potencial que tiene AudioNature
es en: I. Visibilidad del estado del sistema (puntaje 3.7), II.
Relación entre sistema y mundo real (puntaje 3.7) y X. Ayuda
y documentación (puntaje 4.0). En cambio, el menor potencial
está en: III. Control del usuario y libertad (puntaje 2.7) y
IX. Reconocimiento, diagnóstico y recuperación de errores
(puntaje 2.3).
Figura 4. (a) Interfaz inicial (b) Interfaz final (c)
Usuarios interactuando con AudioNature durante la
evaluación de Usabilidad (d) Usuarios resolviendo
problemas durante el test cognitivo.
Las tareas cognitivas se realizaron durante 2 sesiones de dos
horas y 30 minutos aproximadamente de duración. En cada
34
Aprendizaje Móvil de Ciencias para Ciegos
Este resultado es muy interesante ya que muestra que un
sistema móvil basado en audio es satisfactoriamente aceptado
por los usuarios con discapacidad visual, y además permite
relacionar el sonido con nociones numéricas.
En la evaluación del hardware utilizado (pocketPC), los
usuarios con visión residual evaluaron, en promedio, con
altos puntajes el hardware (puntaje 4.3), a diferencia de los
usuarios totalmente ciegos que lo evaluaron con puntajes
promedios más bajos (puntaje 3.0). En general, la utilización
del hardware fue ampliamente aceptada por los usuarios, no
encontrando mayores dificultades para la utilización de este
tipo de dispositivos.
Figura 5. Evaluación Heurística
En la evaluación de usabilidad de AudioNature (ver figura
6), los puntajes más altos corresponden a usuarios con visión
residual, a diferencia de los usuarios con ceguera total que
obtuvieron los puntajes más bajos. Esto permitió hacer algunos
cambios al diseño de las interfaces tanto visuales como de
audio, para mejorar la pertinencia de ellas a este tipo de
usuario (ver figura 4a y 4b). Las afirmaciones que obtuvieron
una mayor diferencia de puntajes entre los usuarios con visión
residual y los usuarios totalmente ciegos son: 6. El diseño
general del software es apropiado (baja visión 5.0, ciegos
totales 3.3). 7. La presentación de la información es apropiada
(baja visión 4.3, ciegos totales 3.0). 8. La interfaz del software
es placentera (baja visión 5.0, ciegos totales 3.0). Cinco de los
siete usuarios que interactuaron con AudioNature notaron que
la reducción o incremento del volumen de los sonidos de los
animales corresponden en realidad a un cambio en el número
de los animales existentes en la simulación.
Figura 6. Evaluación de Usabilidad (Software)
Figura 7. Evaluación de Usabilidad (Hardware)
Este resultado es importante dado que los usuarios estaban
acostumbrados a trabajar con computadores de escritorio y
toda la interacción que ahí se realiza es por medio del teclado,
interfaz que otorga una buena ayuda táctil al momento de
realizar alguna acción. Esto significa que son capaces de
trabajar con pequeñas ayudas táctiles, como el borde la
pantalla táctil y los botones disponibles que no tienen un
relieve significativo en comparación a un teclado de escritorio.
Por otra parte, significa también que la interfaz de software
planteada otorga un buen apoyo al uso del mismo, ya que no
requiere de mayores ayudas para su utilización (ver figura 7).
En relación a los resultados obtenidos de la aplicación de la
pauta para evaluar habilidades y contenido, en promedio se
evidenció un aumento en los porcentajes de logros entre el
pre-test y el post-test (ver figura 8). El aprendiz que obtuvo
menor puntaje promedio en el pre-test fue el caso 7 que logró
un 44.3%, en tanto que el usuario que logró menor puntaje en
el post-test fue el caso 3, que alcanzó el 65.9%. Esto significa
un aumento de 21.6 puntos de logro en el promedio general de
los puntajes más bajos en el post-test en relación al pre-test.
35
Jaime Sánchez, Héctor Flores
a que los contenidos tratados en la segunda actividad fueron
más específicos y de mayor complejidad.
El desempeño de los usuarios en relación al proceso de
evaluación en las sesiones de trabajo cognitivo del software
AudioNature nos permite señalar que el desempeño de los
aprendices, tanto a nivel particular como en relación al grupo,
denota altos niveles de apropiación de elementos técnicos en
cuanto al uso del dispositivo, lo cual se comprende desde la
perspectiva de la práctica, del uso constante y mediado. Así, a
nivel general, los usuarios evidenciaron un buen desempeño
en la interacción con el software, lo que a nivel particular
en cuanto a las deficiencias evidenciadas se traduce en
necesidades de orden educativo más que técnico.
Figura 8. Impacto Cognitivo medido por el Pre-test y Post-test
Los usuarios, casi sin notarlo, fueron capaces de apropiarse
de contenidos del área biología presentes en AudioNature, de
manera participativa, dinámica y principalmente lúdica.
El aprendiz que obtuvo mayor puntaje promedio en el pre-test
fue el caso 8 que logró un 84.0%, en tanto que el logró mayor
puntaje al final de la intervención fue el caso 2, que alcanzó el
100%. Esto significa un aumento de 16.0 puntos más de logro
en el promedio general de los mejores puntajes en el post-test
en relación al pre-test.
La casi totalidad de los elementos que llevan a error en la
interacción corresponden a aspectos más bien técnicos
relacionados con el dispositivo pocketPC, generados a partir
de las necesidades de exploración táctil y auditiva de los
usuarios.
En promedio el logro en el pre-test fue de 65.64% y en el
pos-test de 84.96%, existiendo un incremento promedio en el
logro de 19.25 puntos.
En este artículo se presentó AudioNature, un simulador de
un ecosistema en dispositivos móviles para el aprendizaje de
ciencias en usuarios ciegos.
En un caso, el resultado entre el pre y pos-test se mantuvo y
todos los casos aumentaron, de estos, siete aumentaron por
sobre el promedio de incremento (Casos 7, 1, 4, 6, 5, 9, 10)
y dos (casos 8, 2) aumentaron por debajo del promedio de
incremento.
Se realizaron evaluaciones de usabilidad de software y de
impacto cognitivo utilizando AudioNature en conjunto con
actividades lúdicas (tareas cognitivas), que involucraban al
usuario en procesos de interacción para el aprendizaje de
ciencias. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios y
estimulantes.
En relación a las habilidades evaluadas se evidenció que, en
promedio, todas ellas vieron aumentados sus porcentajes de
logro, a excepción de la habilidad para comprender que se
mantuvo igual. Las habilidades de seleccionar, discriminar y
evaluar son las que obtienen una evaluación más baja en el
pre-test. En tanto en el post-test son las que obtienen mejores
porcentajes de logro. Asimismo, las habilidades para analizar
y aplicar que obtienen los mejores resultados en el pre-test
son las que experimentan menos incremento en el post-test.
Con respecto a la evaluación de contenidos, en promedio los
aprendices lograron responder correctamente una pregunta
más en el post-test que en el pre-test. Asimismo, el mínimo y
máximo de respuestas correctas obtenidas sube en 1 en cada
caso entre el pre-test y post-test. En la evaluación realizada
por las educadoras en el trabajo con las tareas cognitivas, se
evidenció que el porcentaje de logro para todos los aprendices
fluctuó entre un 95% y un 100% para la primera tarea cognitiva,
y entre un 64% y un 99% para la segunda tarea cognitiva. Esta
diferencia entre las tareas cognitivas se debió principalmente
36
DISCUSIÓN
La evaluación de usabilidad permitió definir y modificar las
interfaces de acuerdo al modelo mental del usuario no vidente.
Los usuarios disfrutaron y se sintieron motivados cuando
interactuaban con AudioNature.
El conjunto de evaluaciones realizadas y cada uno de los
procesos de intervención cognitiva con los usuarios, tanto
en actividades de apresto, sesiones de tarea cognitiva y las
actividades de evaluación, nos permiten señalar que es muy
necesario y apropiado realizar intervenciones cognitivas
basadas en juegos. Esta modalidad de intervención permite
a los usuarios desenvolverse con mayor seguridad en los
procesos.
Las intervenciones lúdicas facilitan un tipo de interacción
usuario/software que en la observación denota una mayor
seguridad en cuanto al desarrollo y la elaboración de teorías
de acción dirigidas a controlar los entornos ofrecidos por el
software. Para los aprendices ciegos es fundamental llevar a
Aprendizaje Móvil de Ciencias para Ciegos
cabo un proceso de integración sensorial, lo que les permite
sortear las dificultades generadas a raíz de las necesidades
propias de la visión disminuida o ausencia de ésta. Cada uno de
los requerimientos de nivel técnico señalados por los usuarios
en el proceso han sido solucionados mediante la inclusión/
modificación de sonidos, órdenes, voces, etc., mediante el
uso mediado de los dispositivos. Los reportes obtenidos
sitúan el desarrollo de las tareas cognitivas al refuerzo de
elementos conceptuales que permitan a los usuarios orientar
su interacción hacia la resolución del problema del juego. Lo
anterior permite a los usuarios realizar una interacción alejada
de las acciones realizadas por “ensayo y error”. La forma
lúdica de las actividades permite a los usuarios realizar una
interacción con el software basada en conocimientos que les
permite teorizar en función de los problemas que les presenta
el juego y ejercer acciones mediante análisis. Para los usuarios
ciegos es fundamental llevar a cabo un proceso de integración
sensorial, lo que les permite sortear las dificultades generadas
a raíz de las necesidades propias de la visión disminuida o
ausencia de visión.
9.
AGRADECIMIENTOS
13.
Este estudio ha sido financiado por el Fondo Nacional de
Ciencia y Tecnología, Fondecyt, Proyecto 1060797.
10.
11.
12.
REFERENCIAS
1. Csete, J., Wong, Y. & Vogel, D. (2004). Mobile devices
in and out the classroom. In Cantoni, L. & McLoughlin
(Eds.). Proceedings of ED-MEDIA 2004 World
Conference on Educational Multimedia, Hypermedia &
Telecommunications, June 21-26, Lugano, Switzerland,
pp. 4729-4736.
2. Geekzone (2004) HP and VisuAide launch Maestro
Handheld PC for the blind. [online]. Retrieved:
May 12, 2006, http://www.geekzone.co.nz/content.
asp?contentid=2976
3. Grams, D. (2003). E-books: Motivating students to read
independently. A research project report submitted to
Mingyuan Zhang Central Michigan University, EDU
590.
4. Hindus, D., Arons, B., Stifelman, L., Gaver, B., Mynatt,
E., Back, M. Designing Auditory Interactions for PDAs.
Proceedings of UIST’95, Pittsburgh, PA, USA, pp. 143145.
5. Klopfer, E. and Squire, K. (2003). Augmented Reality
Simulations on Handheld Computers. Paper delivered
at the Annual meeting of the American Educational
Research Association, Chicago, IL, April.
6. Mereu, S.& Kazman, R. (1996). Audio enhanced
interfaces for visually impaired users. Proceedings of the
ACM CHI 96, pp. 72-78
7. Nielsen, J. (1994). Usability engineering. New York:
Morgan Kaufmann Publishers; 1st edition, 362 p.
8. Rigden, C. (1999). The eye of the beholder: Designing
for colour-blind users. British Telecommunications
Engineering, 17. Retrieved Feb. 6, 2004, from http://
more.btexact.com/ces/colours/colours.pdf.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Sahyun, S., Gardner, S., & Gardner, C., Audio and Haptic
Access to Math and Science - Audio graphs, Triangle,
the MathPlus Toolbox, and the Tiger printer. Proceedings
of the 15th IFIP World Computer Congress, Vienna,
September 1998, pp. 78-86.
Sánchez, J., Baloian, N. (2005). Modeling Audio-Based
Virtual Environments for Children with Visual Disabilities.
Proceedings of the World Conference on Educational
Multimedia, Hypermedia & Telecommunications EDMEDIA 2005. Montreal, Canadá. June 27 – July 2, 2005,
pp.1652-1659
Sánchez, J., Flores, H. (2004). Memory enhancement
through audio. To be published in the Proceedings of
The Sixth International ACM SIGACCESS Conference
on Computers and Accessibility, Assets 2004, Atlanta,
Giorgia, USA, October 18-20, pp. 24-31.
Sánchez, J. & Sáenz, M. (2005). 3D Sound Interactive
Environments for Problem Solving. Proceedings of The
Seventh International ACM SIGACCESS Conference on
Computers and Accessibility, Assets 2005, Baltimore,
Maryland, USA, October 9-12, pp. 173-178
Sánchez, J., Sáenz, M. (2005). Developing Mathematics
Skills through Audio Interfaces. To be published in the
Proceedings of 11th International Conference on HumanComputer Interaction, HCI 2005. Las Vegas, Nevada,
USA, July 22-27, 2005.
Sánchez, J., Sáenz, M. (2005). Sound Immersed Virtual
Environments for Blind Children. Proceedings of The
Fourth International Workshop on Virtual Rehabilitation
IWVR ’05. Catalina Island, California, USA. September
19-21, 2005, pp. 192-202.
Shneiderman, B., Plaisant, C. (2004). Designing the User
Interface: Strategies for Effective Human-Computer
Interaction. New York: Addison Wesley, 652 p.
Sjostrom, C. (2001). Using haptics in computer interfaces
for blind people. Proceeding of the ACM CHI ´01, Seattle,
Washington, USA, March 31 – April 5, 2001, Vol 3, 1. pp.
245-246.
Westin T. Game accessibility case study: Terraformers
– a real-time 3D graphic game. In Proceedings of the 3th
International Conference on Disability, Virtual Reality
and Associated Technologies, ICDVRAT 2004, Oxford,
UK, 2004, pp. 95-100.
Williams, M., Jones, O., Fleuriot, C. & Wood, L.
(2005). Children and emerging wireless technologies:
Investigating the potential for spatial practice.
Proceedings of ACM CHI, April 2-7 2005, Portland,
Oregon, USA, ACM Press, pp.819-828.
Wills, S. (2001). Wireless, mobile & handheld: Where are
our teachers and students going with their computers?
The power of 3. EDUCAUSE in Australia 2001: The
power of 3. [online]. Retrieved: January 24, 2006,
http://www.gu.edu.au/conference/educause2001/papers/
Sandra_Wills.doc
37