Aprendizaje de Ciencias a través de Audio en Niños Ciegos

Aprendizaje de Ciencias a través de Audio en Niños Ciegos
Jaime Sánchez, Miguel Elías
Universidad de Chile, Chile
{jsanchez, melias}@dcc.uchile.cl
ABSTRACT
Many efforts have been made to provide better educational
opportunities to impaired people. In the case of visually
impaired children, although some research in mathematics and
problem-solving exists, currently research in science learning
for the blind not enough. We present interactive audio-based
multimedia software for children with visual disabilities that
can be used as a supporting tool for learning science. We
discuss how to learn science using audio as the main channel
when accessing information. In addition, how to design
challenging and encouraging software but also supporting
science learning for the blind. A customized navigation model
and a software model for role-playing-games were designed.
Usability and preliminary cognitive impact evaluations are
presented, verifying that this software stimulates a free and
independent use, adjusting to the pace of end-users. As a
result, an appealing, challenging and encouraging game was
conceived, that supports science learning for the blind.
RESUMEN
Diversos esfuerzos se han realizado para proveer mejores
oportunidades educacionales a personas con discapacidad.
En el caso particular de los niños ciegos, pese a existir
algunos estudios en el área de las matemáticas y resolución
de problemas, es insuficiente la investigación realizada sobre
el aprendizaje de ciegos en el área de ciencias. En este estudio
se presenta un software multimedia interactivo basado en
audio para niños con discapacidad visual, orientado a apoyar
el aprendizaje de ciencias en estas personas. La principal
problemática enfrentada tuvo que ver con cómo lograr enseñar
ciencias utilizando el audio como el canal principal de acceso
a la información. Además, al tener como usuarios a niños, es
importante que el software sea motivador y desafiante, pero
que al mismo tiempo apoye realmente el aprendizaje de la
ciencia. Se diseñó un modelo personalizado de navegación,
además de un modelo genérico para juegos de rol. Se presentan
las evaluaciones de usabilidad e impacto cognitivo preliminar
realizadas, con las cuales se pudo comprobar que el software
desarrollado incentiva una utilización independiente y libre, y
se adapta al ritmo de cada usuario. Como resultado, se logró
Sánchez, J., Elías, M. (2006). Aprendizaje de Ciencias a través de Audio en
Niños Ciegos. En J. Sánchez (Ed.): Nuevas ideas en Informática Educativa,
ISBN 956-310-430-7, Volumen 2, pp. 11-21, 2006 © LOM Ediciones 2006
un juego que fue evaluado como motivador, estimulador y
desafiante y que apoya el aprendizaje de la ciencia de niños
ciegos.
KEYWORDS
Niños ciegos, aprendizaje de la ciencia, juegos de rol.
INTRODUCCIÓN
Un número importante de niños tienen problemas en el
aprendizaje de la ciencia. El problema es que en nuestra
sociedad actual poseer un grado de entendimiento básico de
las ciencias es una necesidad para entender el mundo que nos
rodea. No considerar seriamente la comprensión de las ciencias
compromete los roles y la participación de las personas en la
sociedad [8]. Esto es aún más evidente en los niños ciegos,
quienes ya tienen dificultades para acceder a la información,
aprender operaciones básicas y resolver problemas [1]
producto de su discapacidad visual [7,9], considerando que,
en general, en ciencias se aprende a través del canal visual.
Asimismo, es necesario tener presente que el computador no
debe ser utilizado en el contexto escolar solamente como una
herramienta de oficina (es decir, para escribir documentos o
planillas de cálculo), sino como una herramienta que incentive
y motive a los alumnos. La tecnología disponible hoy en día
permite potenciar diversas habilidades intelectuales de los
estudiantes, de manera de que ellos puedan resolver problemas
y desarrollar su creatividad.
Pero existe un problema claro: la mayoría del software
actual se apoya principalmente en interfaces gráficas, por lo
que limita y margina a usuarios con limitaciones en el canal
visual. Frente a esto, diferentes investigaciones en software
educativo han utilizado el audio como el canal sensorial
principal al momento de asistir la construcción de significado
y conocimiento [6]. Diversos estudios [2,3,5,8,6,9] han
demostrado que las interfaces basadas en audio pueden ser
utilizadas para fomentar el aprendizaje y la cognición en niños
ciegos. Han demostrado además que la utilización de entornos
virtuales es un poderoso estímulo para que los niños ciegos
desarrollen y practiquen habilidades cognitivas y aprendizajes
específicos; desarrollen procesos cognitivos que estimulan
el desarrollo de habilidades de dominio general, tales como
relaciones tiempo-espacio, orientación, memoria abstracta y
de corto plazo, y percepción háptica [5,6,8].
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Jaime Sánchez, Miguel Elías
Hoy existe software para estimular el aprendizaje de
matemáticas y la resolución de problemas con resultados
significativos [9], pero hay escaso trabajo en el área de
ciencias, existiendo software con limitadas posibilidades de
interacción. Es por esto que en este estudio el objetivo fue
diseñar, desarrollar y evaluar la usabilidad de un software
lúdico basado en audio para el aprendizaje de las ciencias
en niños ciegos, utilizando un modelo de juego que explota
aspectos cognitivos, pedagógicos y valóricos.
En este software se creó además un ambiente virtual de gran
magnitud, contando con más de 150 escenarios diferentes.
Estos se encuentran agrupados en zonas características
(bosques, islas, desiertos), con lo que se incentiva la memoria
de largo plazo, ya que los usuarios deben ser capaces de
recordar puntos de referencia globales que les permiten ubicar
escenarios particulares dentro del mundo llamado la “Tierra
de Imir” (Figura 2).
SOFTWARE INTERACTIVO
El software “AudioLink” corresponde a un juego de
rol (RPG), en donde el jugador controla a un personaje
principal a través del cual interactúa con el mundo virtual
y sus elementos. Puede navegar por distintos escenarios,
interactuar con personajes virtuales, tomar y utilizar objetos
y varias otras acciones, con el fin de cumplir con una serie de
objetivos que van enlazando las diferentes historias presentes
en el juego. También es posible intentar cumplir búsquedas
opcionales que conllevan a beneficios adicionales. Para
aumentar la jugabilidad de AudioLink, todas las misiones
tienen asociadas recompensas para el protagonista, así como
diversos ítems u objetos que le permiten acceder a nuevas
búsquedas y recompensas. Cada una de estas misiones tiene
asociada el aprendizaje de diferentes conceptos de ciencias.
La realización o incumplimiento de las diferentes misiones
produce diferentes sub-historias y desenlaces en el juego, ya
que proporciona historias secuenciales, paralelas, opcionales
y alternativas.
La navegación a través de los ambientes y espacios replica
un exitoso modelo utilizado en videojuegos comerciales para
usuarios videntes, en los que se sigue una metáfora en tercera
persona, con una cámara fija desde una vista posterior y superior
(Figura 1). Este modelo de navegación ha sido ajustado a las
necesidades de los niños ciegos, agregando pistas auditivas de
sonido cuadrafónico que permiten la construcción mental del
espacio por parte de ellos.
Figura 1. Interfaz principal del software
12
Figura 2. La “Tierra de Imir”, mundo virtual
con el cual el usuario interactúa
La interacción se realiza principalmente por medio del teclado
(figura 3), y fue diseñada considerando teclas ya conocidas
por los usuarios con quienes se realizaron las evaluaciones
de usabilidad, y a partir de las cuales se espera llegar a un
estándar en el futuro.
Tecla
Función
TAB
Navegar por el equipamiento
ESPACIO
Descripción de la escena
ENTER
Acción
S
Rastreo de Zily
D
Descripción del objeto
equipado
F
Usar el objeto equipado
J
Menú principal
K
Resumen de teclas
Flechas
Movimiento
Figura 3. Interacción con el teclado
Aprendizaje de Ciencias a través de Audio en Niños Ciegos
Por razones de extensibilidad, creamos un modelo para juegos
con el cual todos los elementos que componen una escena
(objetos, personajes), son obtenidos directamente desde un
archivo externo (en particular un XML), que contiene las
estructuras de cada escenario. Aún más, los enlaces lógicos que
definen cada misión (es decir, el guión del juego) también son
definidos en este archivo externo. De esta manera, el software
puede ser visto como un motor de juegos RPG, ya que agregar
nuevas etapas o niveles puede ser realizado modificando sólo
un archivo externo, sin necesidad de modificar el código fuente.
Es decir, es posible tener un sinfín de juegos completamente
distintos, utilizando la misma aplicación, lo que finalmente es
un apoyo para suplir en parte la carencia de software educativo
para personas con discapacidad visual.
FUNCIONALIDADES ADICIONALES
Mini-juegos
Con el fin de lograr un juego que no resulte extenuante en el
largo plazo fueron incorporados los llamados “mini-juegos”,
que son quiebres temporales de la metáfora principal, y que
fueron insertados en el juego, de manera tal que el usuario
no perdiera la inmersión dentro del mismo. Los mini-juegos
buscan además desarrollar habilidades adicionales como
mejorar la coordinación, reflejos y ubicación espacial, entre
otros. Uno de los mini-juegos desarrollados es el “Juego del
Martillo” (Figura 4), en el cual el usuario debe “golpear” a un
gusano que puede aparecer en 8 direcciones posibles (adelante,
atrás, derecha, izquierda, y diagonales) y que se esconde luego
de un lapso de tiempo, por lo que el usuario debe presionar la
tecla numérica en la dirección correcta y rápidamente.
Otro mini-juego desarrollado es la “Carrera de Obstáculos”
(Figura 5), en la cual se sigue una metáfora de una carrera,
en la cual se deben esquivar obstáculos (con desplazamientos
laterales y saltos), y al mismo tiempo tomar algunas
recompensas que aparecen.
Figura 5. Interfaz de la “Carrera de Obstáculos”
Otras Funcionalidades
Algunas funcionalidades adicionales son la opción de grabar los
juegos como registros de voz, de manera que el usuario pueda
almacenar sus progresos parciales, y volver a retomarlos en un
momento posterior. Además, se deja un registro automático de
tiempos, objetos utilizados, etc., lo que permite hacer análisis
y seguimientos posteriores en relación a cuánto demoró el
usuario en completar una determinada búsqueda, qué zonas
ha recorrido, qué misiones le fueron más difíciles, entre otras.
Un menú interno permite grabar y cargar juegos, ajustar los
volúmenes, salir del juego o comenzar una nueva aventura.
Es posible seleccionar entre dos niveles de dificultad: normal
y principiante, cuyas diferencias radican en la cantidad de
ayuda que el usuario recibe, así como la rapidez de los minijuegos. Finalmente, el software incluye un tutorial que enseña
las interacciones básicas del juego (teclado, significado de
algunas pistas auditivas, etc.). El tutorial consiste en una serie
de lecciones agrupadas por categoría, que permiten al usuario
aprender y aplicar lo aprendido a su propio ritmo y de manera
independiente.
REPRESENTACIÓN DEL AMBIENTE VIRTUAL
La representación del entorno es lograda a través de un
modelo sencillo, pero de gran poder representativo, el cual
permite construir tanto las escenas del juego como el guión a
partir de un archivo externo. Esta representación se encuentra
descrita en un archivo XML, en el cual se encuentran todos
los atributos (imágenes, sonidos, etc.) que caracterizan a
las diferentes escenas. En la estructura XML (figura 6) se
presenta una serie de elementos que definen las historias o
aventuras del juego, lo que permite modificarlas, extenderlas
o eliminarlas a través de esta estructura.
Figura 4. Interfaz del “Juego del Martillo”
Cada escenario está compuesto por distintos elementos que
a su vez definen los objetos que se crearán en cada escena y
con los cuales el personaje puede interactuar. Estos elementos
corresponden a: fondo, fachadas, sólidos, personajes, entradas,
ítems, puertas y puntos de uso.
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el ítem asociado. Tiene asociado una reacción, que consiste
en un sonido particular que se reproduce al utilizar el ítem.
Esta reacción puede ser un diálogo, una alerta o cualquier
cosa que se le quiera asociar al hecho de haber utilizado el
ítem en ese lugar. Un punto de uso no limita la posibilidad
de utilizar objetos, sino más bien limita el éxito o fracaso de
utilizar un objeto específico en un lugar particular. Es decir,
la lógica detrás de utilizar la mayoría de los objetos, consiste
en verificar si el personaje se encuentra en un punto de uso
del objeto que quiere usar, para luego provocar las reacciones
correspondientes. También existen objetos que se pueden
utilizar en cualquier lugar (como el mapa) y otras cuyas
lógicas son un poco más complejas, como por ejemplo, los
objetos que permiten acceder a los mini-juegos.
Figura 6. Ejemplo de la estructura XML utilizada
en la representación del mundo virtual
El Fondo corresponde a la imagen de fondo que se utiliza en la
escena. Es el elemento que se encuentra a mayor profundidad
según el eje z del rango gráfico de capas y su función es
netamente visual.
Las Fachadas son superficies que se encuentran sobre el fondo,
y su función corresponde a entregar mayor información sobre
la escena en la que se encuentra el usuario. Por una parte, una
fachada es un apoyo visual, siendo utilizada para demarcar
caminos, senderos, etc. Además, cada fachada tiene un sonido
particular asociado. De esta manera, se reproduce un sonido
distinto sí el usuario está caminando sobre el pasto, al sonido
que se reproduce si éste se encuentra caminando sobre tierra
o sobre madera. Dicha información la entregan las fachadas
presentes en un escenario.
Para la representación de los enlaces lógicos, se creó el
concepto de Dependencias. Las dependencias son acciones
que el usuario debe realizar (como tomar o utilizar un objeto),
provocando una serie de reacciones asociadas. Estas acciones
pueden ser tomar un objeto, utilizar un objeto en un cierto
lugar, hablar con un personaje en particular y visitar una
escena específica. Las reacciones pueden ser la aparición de
nuevos diálogos de los personajes, nuevas zonas a las que
puede acceder y nuevos objetos que puede tomar.
Estos son los elementos básicos que conforman al mundo, que
se enlazan para crear una escena en particular (figura 7) y
contribuyen a desarrollar la lógica del juego.
Los Sólidos corresponden a todos los elementos de la escena
con los cuales el personaje tiene colisiones. Estos elementos
pueden ser desde pequeñas rejas hasta casas, y se utilizan
principalmente para limitar la navegación a través de la
escena. Si el personaje choca con un sólido, entonces un
sonido particular es reproducido.
El elemento Personajes corresponde a todos los personajes
secundarios o no jugadores que aparecen en una escena, y con
los cuales el usuario puede interactuar.
Las Entradas y Puertas corresponden a elementos invisibles
en la escena que permiten pasar de un escenario a otro.
Los Ítems corresponden a todos los objetos del mundo que el
usuario puede tomar y utilizar.
Los Puntos de Uso son los elementos que permiten alterar la
lógica del desarrollo del juego. Estos son lugares invisibles en
una escena dentro de los cuales es posible utilizar un objeto
particular, además de indicar si el usuario pierde o consume
14
Figura 7. Elementos para la representación del mundo virtual
PISTAS AUDITIVAS
Los sonidos son elementos clave en este desarrollo. Por
este motivo se realizaron diversos estudios sobre qué pistas
auditivas se debían incluir en el software, teniendo presente
Aprendizaje de Ciencias a través de Audio en Niños Ciegos
que era vital orientar al usuario a través del mundo virtual,
pero sin provocar una sobrecarga cognitiva. Después de las
primeras evaluaciones quedó en evidencia la necesidad de
utilizar sonido espacializado, utilizando una configuración
de sonido cuadrafónico (figura 8), con la cual se apoya
la construcción de los espacios mentales por parte de los
usuarios.
puerta, pasar por una entrada, etc. Cada zona además posee
una música de fondo asociada. De esta manera, es posible
orientar aun más al usuario, de una manera muy sutil y eficaz,
pues cada zona tiene una música diferente asociada, la que es
fácilmente distinguible por los usuarios.
Sonidos 3D
Las pistas 3D corresponden a todos los sonidos que son
ubicados espacialmente. Se utilizaron puntos de sonidos con
una posición determinada, pero sin direcciones específicas, es
decir, son ovni-direccionales. Estos puntos de sonidos pueden
imaginarse como esferas que se encuentran distribuidas por el
espacio virtual, y que emiten sonido en todas las direcciones.
Mientras más lejos se encuentre el personaje en relación
a una esfera en particular, más tenue es el sonido, el que se
incrementa a medida que el personaje se acerca a la fuente de
sonido.
Entradas y Puertas
Figura 8. Configuración de sonido cuadrafónico
En el software se utilizaron pistas auditivas estándar (2D) y
pistas auditivas con una ubicación espacial (3D).
Sonidos 2D
Corresponden a todos los sonidos que no eran necesarios
de ser ubicados espacialmente. En esta categoría se pueden
distinguir los siguientes grupos de sonidos:
Descripciones de los escenarios
Son todas aquellas instrucciones que se utilizan para orientar
al usuario de manera general. Son diálogos que dan una
descripción de la escena, e indican la ubicación cardinal de
las entradas y puertas.
Diálogos
Son todos los diálogos (textos hablados) que se sostienen con
los personajes del mundo. También se incluyen las reacciones
que ocurren al utilizar un objeto particular, las que pueden
consistir en sonidos y texto hablado. A esta categoría también
pertenecen los menús, ya sea en la navegación (cada opción
de un menú tiene un diálogo asociado) como en diálogos más
extensos (instrucciones dentro del tutorial, por ejemplo).
Avisos y Ayudas
Son aquellos sonidos que dan feedback sobre acciones hechas
(por ejemplo, al tomar un objeto). A este grupo pertenecen
también los diálogos que se reproducen como ayuda (por
ejemplo, al no poder cruzar por una entrada se indica al
usuario que debería buscar antes más objetos).
Efectos y Música de Fondo
Son todos los efectos especiales incorporados que no dependen
de una ubicación espacial. Algunos ejemplos son el sonido de
colisión con puertas, con personajes, el sonido de abrir una
Las entradas y puertas, además de ser localizadas a través de su
ubicación cardinal, son a su vez fuentes de sonidos 3D. En un
comienzo dichas fuentes emitían sonido constantemente, pero
se observó que esto no era lo adecuado, ya que se sobreponían
unas con otras y confundían al usuario, por lo que en lugar de
ser pistas auditivas, se convertían en contaminación acústica.
Para solucionar este problema, se mantuvieron las entradas
como fuentes de sonido 3D, pero éstas emiten sonido en un
ciclo (en el sentido del reloj); primero la del norte, luego la del
este, etc. El mismo procedimiento se aplicó para la ubicación
de las puertas (utilizando un sonido diferente).
Además de estas pistas, para el caso de las entradas se agregó
una indicación adicional cuando la entrada comunica con otra
zona del juego (por ejemplo, para salir de una ciudad). En
estos casos, se creó una fuente de sonido que además de ser
constante, emite un sonido correspondiente a un extracto de
la música de fondo que tiene la zona con la cual la entrada
comunica. De esta manera los usuarios pueden reconocer
fácilmente cuando una entrada comunica con otra zona del
juego, y a través de la música, pueden además saber con qué
lugar comunica.
Personajes y Objetos
En el caso de los personajes y objetos de una escena, el contar
con sonidos constantes también contaminaba la interfaz y
desorientaba al usuario. Por esta razón, es el usuario quien
decide cuándo los sonidos que indican la posición de los
personajes y de los objetos, son reproducidos, a través de la
funcionalidad de buscar del personaje secundario Zily. De
ésta manera, las fuentes de sonido son creadas en demanda,
siguiendo el mismo procedimiento que el de las puertas y
entradas.
Pisadas
Otra pista auditiva utilizada con fuentes de sonido especializado
se emite cuando el personaje camina en alguna dirección.
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Jaime Sánchez, Miguel Elías
Con esto se logró enfatizar la dirección en la que el usuario
se desplaza virtualmente, apoyando el modelo de navegación.
Se utilizaron cuatro fuentes de sonido que representan la
ubicación de cuatro parlantes (figura 9).
un ciclo por cada una de las etapas mencionadas, lo que resultó
en un prototipo. Este proceso se repitió hasta producir una
versión que cumplía con los requerimientos. Durante estas
iteraciones el resultado de las etapas anteriores se consideró
como entrada de las siguientes.
Análisis
Figura 9. Configuración de sonido cuadrafónico
Estas fuentes se desplazan junto con el usuario, y dependiendo
de la dirección del movimiento, se emiten diferentes
combinaciones. Si el usuario se desplaza hacia delante,
entonces el sonido de las pisadas es reproducido por ambos
parlantes frontales. En caso de desplazarse hacia atrás,
entonces son los parlantes traseros los que reproducen el
sonido. Lo mismo ocurre para movimientos laterales, en donde
se combinan los parlantes frontales y traseros de la izquierda
y derecha. Además de la posición espacial del sonido de las
pisadas, existen diferentes sonidos asociados a los diferentes
tipos de suelos que existen (tierra, madera, etc.).
METODOLOGÍA
Un modelo de software educativo para aprendices con
discapacidad visual debe considerar representaciones del
mundo con que se interactúa, del conocimiento por aprender
y del aprendiz. El modelo utilizado para el desarrollo del
software consiste en una adaptación del modelo propuesto en
[9].
En esta etapa se definieron las tareas mínimas que debía
cumplir el estudiante, lo que se tradujo en requerimientos
de software (navegar por una serie de escenarios, utilizar
recursos de orientación y resolver ciertos problemas, entre
otros). De acuerdo a estos requisitos se presentan los diferentes
contenidos, utilizando una metáfora de búsquedas o misiones
que el usuario debe realizar, navegando e interactuando a
través del mundo virtual.
Diseño
En esta etapa se definió el ambiente virtual y los escenarios
por los cuales navega el usuario. Se establecen las reglas del
juego, y cómo se enlazan las diferentes metáforas (guión).
El mundo se diseñó como una unión de escenarios que se
agrupan en diferentes zonas con características comunes
(ciudades, bosques, etc.). Cada escenario tiene una serie de
elementos que lo componen y con los cuales el usuario puede
interactuar.
Desarrollo
A través de un modelo incremental se realizó la implementación
y programación de los modelos del mundo y del usuario.
Al finalizar el primer ciclo ya era posible que el usuario
navegara por algunas zonas creadas de manera coherente y
sencilla. Asimismo, en cada ciclo se agregaron nuevas zonas,
personajes, y funcionalidades. Se realizaron las proyecciones
de los distintos modelos diseñados, y se establecieron nuevas
entradas y salidas de información desde y hacia el usuario,
utilizando principalmente sonido cuadrafónico.
Validación
Se realizó una evaluación de usabilidad para obtener
información sobre el grado de aceptación del sistema y su
adecuación al modelo mental del usuario ciego. La información
obtenida fue analizada y estudiada para determinar de qué
manera las metáforas, los modelos y las proyecciones podían
ser mejorados.
EVALUACIÓN DE USABILIDAD
Escenario
Figura 10. Modelo utilizado para el desarrollo del software
El modelo (Figura 10) utiliza una combinación de desarrollo
incremental y evolutivo, en donde se distinguen etapas de
análisis, diseño, desarrollo y validación, dentro de las cuales
se identifican actividades que consideran las particularidades
de desarrollar software educativo para niños ciegos. Se ejecutó
16
Las evaluaciones del software fueron realizadas en la “Escuela
de Ciegos Santa Lucía”, ubicado en Santiago de Chile. Para
las evaluaciones se contó con la presencia de dos educadoras
diferenciales especialistas en trastornos de la visión, quienes
actuaron como facilitadores en las sesiones de interacción.
Muestra
La muestra (Figura 11) consistió en 20 alumnos de la “Escuela
de Ciegos Santa Lucía”. Ellos fueron distribuidos en dos
grupos: un grupo de ocho niños, con edades entre 8 y 12
Aprendizaje de Ciencias a través de Audio en Niños Ciegos
años, que pertenecen al segmento equivalente a 3º y 4º año
de educación primaria, la mitad de ellos con visión residual; y
un segundo grupo conformado por 12 niños, con edades entre
9 y 16 años, que cursan 5º y 6º año de educación primaria, 9
de ellos tienen resto visual. Todo ellos son legalmente ciegos.
Algunos de los usuarios poseían alguna experiencia previa
con software lúdico, por lo que fueron más críticos a la hora
de evaluar este tipo de software.
Figura 11. Usuarios interactuando con el software “AudioLink”
fueron leídas y explicadas por los facilitadores, quienes
registraron en forma escrita las respuestas de los usuarios.
En total, se realizaron seis evaluaciones con usuarios finales,
cada una de aproximadamente una hora de duración.
En la evaluación de facilitadores, los evaluadores fueron dos
educadoras diferenciales que trabajan con los niños ciegos, y
que no habían interactuado con el software en forma directa,
sino que sólo habían observado las interacciones de los niños.
Cada facilitador interactuó de manera independiente con el
software por 20 minutos y luego lo evaluaron aplicando pautas
de evaluación de usabilidad para facilitadores.
En la evaluación heurística, tres expertos interactuaron con
el software en forma independiente por 20 minutos y luego
evaluaron la usabilidad del software aplicando pautas de
evaluación heurísticas de usabilidad.
Instrumentos
Resultados
Para la evaluación de usabilidad se utilizaron tres instrumentos:
evaluación con usuarios finales, evaluación de facilitadores
y evaluación heurística. Estos instrumentos consisten en
cuestionarios adaptados para niños ciegos [8]. La evaluación
con usuarios finales se enfoca en opiniones sobre si les agrada
el software, qué aspectos son agradables durante la interacción
y cuáles no, si los medios utilizados son atractivos, etc.
Uno de los aspectos más importantes fue que en todas
las evaluaciones se obtuvieron excelentes resultados. La
evaluación de los usuarios finales permitió comprobar que el
modelo de navegación e interacción propuesto es apropiado y
aceptado por los usuarios, quienes fueron capaces de realizar
todas las interacciones incorporadas en el software. En la
figura 12 se aprecia la evaluación de los usuarios finales con
el primer prototipo y con el producto final.
El cuestionario para facilitadores fue diseñado considerándolos
como usuarios finales al facilitar la interacción de los niños
con el juego. De esta manera se cuenta con información que no
se obtiene en otras evaluaciones: la evaluación de profesores
que trabajan con los niños y con la tecnología. Además de la
experiencia con la tecnología, ellos están presentes durante
las interacciones de los niños con el software, adquiriendo
conocimiento y puntos de vista únicos que los caracteriza al
momento de evaluar la usabilidad del software.
A los usuarios les agradó el software durante todas las etapas
del desarrollo, y siempre apreciaron sus características lúdicas.
El producto final fue más desafiante, más sencillo de utilizar, y
altamente motivador. Los usuarios finales siempre afirmaron
que ellos volverían a jugar con el software, lo que refleja que
la interacción es atractiva y placentera para ellos.
La evaluación heurística se basa en una serie de inspecciones
metódicas a la interfaz. Se utilizaron cuestionarios de
evaluación heurística [7] construidos a partir de las reglas
de oro de Schneiderman, y de heurísticas de usabilidad de
Nielsen. Doce heurísticas fueron consideradas: visibilidad
del estado del sistema, relación entre sistema y mundo real,
control del usuario y libertad, consistencia y estándares,
prevención de errores, reconocer en lugar de recordar,
flexibilidad y eficiencia de uso, estética y diseño minimalista,
reconocimiento, diagnóstico y recuperación de errores, ayuda
y documentación, tratamiento del contenido, y velocidad y
medios.
Procedimiento
La evaluación de usuarios finales consideró la interacción
de los usuarios con una serie de prototipos incrementales.
Los usuarios interactuaron en forma independiente con
las interfaces, y podían solicitar mínima orientación a los
facilitadores. Concluida la interacción, se aplicaron pautas de
evaluación de usabilidad para usuarios finales. Las preguntas
Figura 12. Evaluación de usabilidad, usuarios con visión residual
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La importancia y utilidad de las evaluaciones de usabilidad se
ve reflejada en la afirmación de que el software es más fácil
de utilizar en su prototipo final que en su primera versión, no
solamente porque la apropiación de los usuarios era mayor,
sino que porque el software fue ajustándose cada vez con
mayor precisión a las necesidades e intereses de los usuarios
finales en cada prototipo, información que fue obtenida a partir
de las evaluaciones de usabilidad. Los sonidos del software
también fueron modificados para hacerlos de mayor calidad,
más representativos, y más atractivos para los niños, lo que
determinó que los usuarios evaluaran con una puntuación
significativamente mayor (incluso alcanzando el máximo) la
afirmación de que a ellos les gustan los sonidos del software,
comparando ambas evaluaciones.
De acuerdo a la evaluación del producto final se puede
concluir que para los usuarios con visión residual esta interfaz
es altamente interactiva, llamativa y apropiada. En el caso de
los usuarios ciegos (Figura 13), los resultados si bien son en
cierta medida menos favorables que en el caso de los usuarios
con visión residual, es posible apreciar que son resultados
muy positivos.
Figura 13. Evaluación de usabilidad, usuarios ciegos
Si bien en esta evaluación se puede apreciar un cierto
descenso en el puntaje obtenido, comparando la primera y
última evaluación, aún se mantiene en promedio un puntaje
favorable. Los principales descensos se explican, por ejemplo,
en la evaluación de “el software es fácil de utilizar”. Esto se
debe a que con el producto final se creó un ambiente virtual
de gran extensión, con historias de mayor complejidad, en
las cuales los usuarios debían utilizar una mayor cantidad de
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elementos, e interactuar con un mayor número de personajes.
Esto en principio imprime mayor exigencia a los usuarios,
pero se realizó con el fin de lograr un juego más desafiante
y motivador en el largo plazo. Como consecuencia de esto
también disminuyó el puntaje de la pregunta sobre si ellos
volverían a jugar con el software. Nuevamente, esto es
consecuencia de que a medida que el ambiente virtual se
volvía más complejo, demandaba una mayor capacidad de
memoria auditiva por parte de los usuarios, lo que lleva a
una carga cognitiva mayor, y por ende decreciendo en cierta
medida los puntajes relacionados a “volvería a jugar con el
software”. Además, los usuarios no utilizaban en forma regular
la funcionalidad de grabar los juegos, por lo que los niños en
cada interacción comenzaban la historia desde el inicio, lo
que hacía que perdieran interés con el juego en general. Esto
incluso puede parecer contradictorio, al analizar el aumento
al puntaje máximo que se obtuvo en afirmaciones como “el
software es entretenido, desafiante y motivador”. Pese a estas
leves disminuciones, es posible concluir que las interfaces del
software siguen siendo apropiadas y altamente aceptadas por
estos usuarios.
El tutorial demostró ser de gran utilidad y le agregó un valor
adicional al software en cuanto permite que los usuarios
aprendan las interacciones básicas con el juego en forma
independiente, y al ritmo de cada persona. En las evaluaciones
quedó demostrada una vez más la pertinencia del sonido
cuadrafónico para la construcción del espacio mental por
parte de los usuarios ciegos (el primer prototipo sólo tenía
sonido estéreo). El diseño apropiado y correcto de las
interfaces permite que los usuarios con discapacidad visual
sean capaces de jugar y cumplir los objetivos de una manera
efectiva y eficiente, con un gran nivel de satisfacción durante
la interacción. Estas características permiten que sea posible
agregar mayor complejidad al ambiente virtual; incorporar
misiones, personajes, elementos, etc. Los usuarios demostraron
una gran aceptación y motivación por los mini-juegos, y pese
a que cada prototipo evaluado poseía una complejidad mayor
que el anterior, los usuarios también demostraban en cada
interacción una apropiación mayor del software.
La evaluación de los facilitadores también entregó resultados
favorables. Las educadoras señalaron que el software expone e
integra claramente contenidos de ciencias, pero de una manera
sutil, lo que convierte a este software en una herramienta
apta para los niños, tanto para contenidos curriculares, como
para potenciar habilidades de dominio común y destrezas de
resolución de problemas. Opinaron que el software cuenta con
una interfaz muy amigable para usuarios con baja visión, lo
que favorece la interacción efectiva con el juego, y que motiva
en gran medida a los usuarios.
La evaluación heurística también arrojó resultados positivos.
En total, se obtuvo un promedio de 3.9 (de un máximo de 5)
en la evaluación detallada, y una nota promedio de 4.1 en la
Aprendizaje de Ciencias a través de Audio en Niños Ciegos
evaluación global (figura 14). Ambos resultados son bastante
importantes, considerando la experiencia y rigurosidad de los
evaluadores escogidos para esta tarea. Una de las debilidades
del software que evidenció esta evaluación, fue la incapacidad
de volver al menú principal una vez que el juego ha
comenzado. Esto se solucionó en la versión final del producto,
modificando la interfaces correspondientes para poder contar
con esta funcionalidad. Otro punto bajo fue la detección de
ciertos errores por parte de uno de los evaluadores, los que
fueron corregidos en la versión final. Con respecto a los íconos
gráficos, éstos en general tuvieron una evaluación neutra,
incluso se indicó que eran poco reconocibles (en particular,
los íconos asociados a algunos objetos). Esto se tomó en
consideración y fue corregido en el producto final.
Una funcionalidad sugerida fue la de contar con una ayuda
adicional que permitiese en cualquier momento del juego
obtener información acerca de las teclas que se utilizan
durante la interacción. Esto también fue implementado en la
versión final del software.
En general, fue una evaluación enriquecedora, que permitió
descubrir algunas debilidades y corregirlas, pero al mismo
tiempo reforzar la idea del buen diseño e implementación del
software, así como su excelente usabilidad.
de los usuarios, sólo fue posible realizar una evaluación
cognitiva inicial, donde se midió el impacto del software en
el desarrollo de habilidades necesarias para la aplicación del
método científico, estableciendo las bases para un trabajo de
evaluación cognitiva más completo y extenso en el futuro.
El escenario y la muestra de la evaluación cognitiva fue la
misma que para la evaluación de usabilidad. Los instrumentos
utilizados fueron la información que registra el software
sobre las acciones que realiza el usuario y un cuestionario de
preguntas abiertas.
Se analizaron todas las acciones que implícitamente propician
el desarrollo de habilidades relacionadas con el método
científico, tales como observar, identificar problemas, buscar
soluciones y evaluación. Para esto se consideraron variables
como el tiempo de interacción, cantidad de zonas visitadas,
objetos encontrados y utilizados.
Al analizar la información obtenida se pudo concluir que los
usuarios son capaces de realizar la mayoría de las interacciones
presentes en el software, y que los aprendices se motivan
altamente durante la interacción, pues el software favorece
de manera lúdica y entretenida el desarrollo de habilidades y
destrezas relacionadas con el método científico.
La manera como se plantean las historias hipermediales
incentiva a que los usuarios interactúen con el software de
manera prolongada, pues aunque terminen el juego, existen
varios finales alternativos, dependiendo de las decisiones que
el usuario vaya tomando a lo largo de la interacción.
Adicionalmente, se realizó un cuestionario abierto para los
usuarios con preguntas orientadas a la resolución de problemas.
Se les pidió que indicaran qué problemas surgen durante la
interacción, cómo identifican lo que es un problema y cómo
los solucionan. Finalmente, se les solicitó que realizaran una
evaluación sobre su propia interacción.
Figura 14. Evaluación de usabilidad, usuarios ciegos
IMPACTO COGNITIVO. RESULTADOS INICIALES
Para analizar el impacto cognitivo del software en usuarios
ciegos, se verificó si a través de la interacción con el software
los niños presentaban una mayor capacidad de entendimiento
y aplicación del método científico para analizar y resolver
problemas. Por las limitaciones de tiempo y disponibilidad
Al examinar la información obtenida con el cuestionario, se
verificó que los usuarios son capaces de identificar claramente
los problemas, al mencionar por ejemplo, que “Hay que
hacer cosas que no están dichas”. Ellos comprenden que la
información se encuentra distribuida en diferentes zonas,
y deben recorrer el mundo virtual para acceder a ella. Los
usuarios reconocen que pueden divertirse jugando, pero que
además se les presentan distintas situaciones-problemas, y
que para resolverlas deben realizar y planificar estrategias.
CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO
En este trabajo se presenta el diseño y evaluación de usabilidad
de un software basado en audio, que puede ser utilizado
como apoyo al aprendizaje de ciencias en niños ciegos. Se
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Jaime Sánchez, Miguel Elías
desarrolló un producto motivador, que puede ser utilizado
en forma autónoma por los usuarios. Desde un comienzo y
durante todo el proyecto existió un gran interés y disposición
por parte del usuario final, y se comprobó que el software es
motivador, estimulante y desafiante.
Se obtuvieron excelentes resultados en la evaluación de
usabilidad, lo que demuestra que un diseño y desarrollo
centrado en el usuario favorece la interacción con el producto
final. El software tiene un enorme potencial al permitir la
incorporación de nuevos escenarios y aventuras a partir de
un archivo externo, por lo que en el futuro las educadoras que
trabajan con los niños, los padres e incluso los mismos niños,
podrían crear sus propios juegos, o extender los existentes.
Esto es un real apoyo para suplir en parte la carencia de
software educativo para personas con discapacidad visual.
Al crear un modelo genérico de juego RPG, es posible aplicar
el software para el aprendizaje de cualquier tipo de conceptos
y de cualquier área. Se verificó que los usuarios desarrollan
habilidades para identificar un problema, desarrollan una
estrategia para resolverlo, y reconocen cuándo han resuelto
dicho problema. Asimismo, se observó que los usuarios
practican espontáneamente el contraste de información,
la que intercambian en forma cooperativa para ayudarse
mutuamente.
Fue de gran importancia poder experimentar con un modelo
de juego ampliamente explotado con éxito en los juegos de
consolas comerciales desarrollados para usuarios videntes, y
con esto demostrar que, para que éstos puedan ser utilizados
por usuarios con discapacidad visual, no es necesario
replantearse todo el modelo, sino que basta con hacer algunos
ajustes, orientados a apoyar a los usuarios en sus necesidades
particulares.
Los usuarios fueron capaces de utilizar y comprender un
juego con una dinámica e interacción muchísimo más
compleja que con las que habían tenido experiencia, fueron
capaces de resolver problemas de mayor complejidad, y de
explorar un mundo de una magnitud superior a cualquiera de
las existentes.
El siguiente paso será construir un editor de escenarios y
aventuras, de manera que cualquier persona pueda crear
nuevos mundos virtuales, o extender los existentes. Otra
línea de trabajo tiene relación con registrar y analizar de
manera más completa las interacciones de los usuarios con el
software. Esto permitirá estudiar elementos como patrones de
decisiones y conceptos que demuestran mayores dificultades.
La línea de trabajo futuro inmediato tiene que ver con realizar
una evaluación formal y más extensa de impacto cognitivo,
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en donde se realice una evaluación previa y posterior a
la interacción con el software, sin presiones de tiempo o
disponibilidad de los usuarios finales.
La trama del juego es un elemento trascendental para la
motivación de los niños, y en consecuencia, para una interacción
prolongada. Es importante considerar un desarrollo centrado
en el usuario, que tiene necesidades especiales, pero además
centrado en el jugador. Para este caso se considera que el tipo
de juego RPG es ampliamente aceptado y motiva a los niños.
Una vez logrado esto, el software puede utilizarse para que
usuarios con discapacidad visual puedan aprender ciencias y
resolver problemas científicos.
AGRADECIMIENTOS
Este estudio ha sido financiado por el Fondo Nacional de
Ciencia y Tecnología, Fondecyt #1030158, 2003/2005.
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