Aplicaciones de Realidad Aumentada como apoyo a la Educaci�n en

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Aplicaciones de Realidad Aumentada como apoyo a la Educaci�n en Powered By Docstoc
					Aplicaciones de
Realidad Aumentada
como apoyo a la
Educación en Niños con
Hiperactividad
Estado del Arte

      Canela García Mayra Catalina
      Flores Pérez Xóchitl Selene

       Universidad de Colima. Facultad de
       Telemática. Ingeniertía en
       Software. 6oD.
I. Introducción

II. Objetivo

III. Conceptos
IV. Educación de niños con hiperactividad mediante el uso de
realidad aumentada


a) Tecnología y Realidad Aumentada en la Educación


V. Antecedentes


VI. Proyectos relacionados


       a) El virtual TDAH

       b) Desarrollo de Software Educativo para niños con Déficit de Atención

       c) Desarrollo de Interfaces Naturales para aplicaciones educativas
          dirigidas a niños



VII. Software para el desarrollo de aplicaciones de Realidad
Aumentada

VIII. Conclusiones


IX. Bibliografía
   I. Introducción.

La necesidad del uso de la tecnología en la educación ha tomado mucho énfasis e
importancia en la mejora de enseñanza y aprendizaje hacia las personas de
distintas edades y con distintas capacidades.


El Cómputo educativo esta relacionado con las tecnologías de la comunicación e
información (TIC's), las cuales también se aplican en la educación. Anteriormente
se afirmaba que estas tecnologías iban a revolucionar la educación, y ahora en la
actualidad ya se están empleando, en estos tiempos es conveniente tenerlas en
cuenta, estudiarlas a fondo y comprender su importancia y posibilidades reales, ya
que puede ser una gran ventaja para modernizar el aprendizaje y enseñanza con
el uso de ellas. El cómputo educativo se encuentra dentro de la tecnología
educativa y su base forma parte de las diferentes fases del proceso enseñanza-
aprendizaje.


La falta de atención y la inquietud constante de los niños, son síntomas que
alertan sobre la posibilidad de estar frente a casos de niños con problemas de
hiperactividad. Este trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH)
suele aparecer a edad temprana, y se convierte en un verdadero problema en la
escuela, afectando las relaciones sociales, el aprendizaje, y causando además
conflictos en la felicidad de quienes lo padecen.


La realidad virtual se considera una tecnología adecuada para la enseñanza,
debido a su facilidad para atraer la atención mediante la creación de sistemas de
aprendizaje en forma de mundos virtuales tridimensionales e interactivos. En la
realidad virtual se les permite a los usuarios experimentar modelos tangibles de
lugares y cosas, lo cual significa que el modelo puede ser utilizado directamente
por los sentidos, a través de la vista, el olfato, el tacto, el gusto y el oído. Y esto es
lo que hace más interesante el uso de dicha tecnología en la enseñanza, ya que
puede mantener ocupados y distraídos a los usuarios (en especial a los niños),
además de que al mismo tiempo éstos aprenden.


El presente trabajo de investigación se enfoca en la importancia y factibilidad que
tiene el desarrollo de aplicaciones didácticas en el proceso de enseñanza-
aprendizaje a niños con hiperactividad a través de las nuevas tecnologías. Dichas
aplicaciones   básicamente    consisten   en   programas     que   son    diseñados
especialmente para estas personas y dedicados al estudio de un tema en
específico.


Palabras claves.
DTAH, Software educativo, Realidad Virtual, Realidad Aumentada, Hiperactividad,
enseñanza-aprendizaje, .


   II.    Objetivo.
Mediante aplicaciones didácticas y con el uso de realidad virtual, lograr mantener
la atención de un niño con problemas de hiperactividad, y al mismo tiempo hacerle
más fácil su aprendizaje.


   III.   Conceptos.
Uno de los conceptos que debe de definirse claramente es el de Realidad Virtual.
Ya que es muy importante en el desarrollo de este trabajo.


El término "Realidad Virtual" se asocia a casi todo aquello que tiene que ver con
imágenes en tres dimensiones creadas por computadoras y con la interacción de
los usuarios con este ambiente gráfico. Esto supone la existencia de un complejo
sistema electrónico para proyectar espacios visuales en 3D y para enviar y recibir
señales con información sobre la actuación del usuario, quien, con un sistema de
este tipo, puede sentir que se encuentra inmerso en un "mundo virtual".
El principal objetivo de la realidad virtual es el de crear una experiencia la cual
haga sentir al usuario que se encuentra en un mundo aparentemente real, y para
ello, se muestra mediante gráficos 3D y diferentes sonido que forman parte de las
escenas mostradas, lo cual hace mantener la total atención del usuario.
Básicamente la realidad virtual utiliza la mirada de un observador, el usuario, quien
se mueve dentro del mundo virtual utilizando diferentes dispositivos adecuados
para la aplicación, como lentes, cascos, guantes, etc.


La Realidad Virtual expone todas las técnicas de reproducción de imágenes y las
desarrolla, usándolas dentro del entorno en el que el usuario puede explorar,
manipular e interactuar con los objetos expuestos. Un mundo virtual es un modelo
matemático que describe un "espacio tridimensional", dentro de este "espacio"
están contenidos objetos que pueden representar cualquier cosa. Se trata, en
definitiva, de un paso mas allá de lo que sería la simulación por computador,
tratándose realmente de la simulación interactiva, dinámica y en tiempo real de un
sistema.

Otro concepto importante es el de realidad aumentada, la cual forma parte de la
realidad virtual. La Realidad Aumentada nos permite integrar el mundo real y el
virtual, mostrando imágenes virtuales sobre video en tiempo real. Esta tecnología
muestra          la         realidad         con         información          virtual.



Existen muchas aplicaciones que se pueden crear mediante realidad aumentada,
como por ejemplo, aplicaciones interactivas, manuales interactivos, guías para
formación, reconstrucción de patrimonio, publicidad, etc.

TDAH (Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad) o Hiperactividad, que
se trata de lo mismo, es un problema que comúnmente se efectúa más en una
edad temprana. La hiperactividad es un trastorno de la conducta en niños, descrito
por primera vez en 1902 por Still. Se trata de niños que desarrollan una intensa
actividad motora, que consiste en estar en movimiento constantemente, sin que
toda esta actividad tenga un propósito. Van de un lado para otro, comenzando
alguna tarea, y después la abandonan rápidamente para comenzar otra, que a su
vez, vuelven a dejar inacabada. Esta hiperactividad aumenta cuando están en
presencia de otras personas, especialmente con las que no mantienen relaciones
frecuentes, ya que eso causa una distracción extrema. Por el contrario, disminuye
la actividad cuando están solos.


Un niño hiperactivo es bastante problemático, ya que posee un espíritu
destructivo, son niños insensibles a los castigos, inquietos y nerviosos. También
son niños difíciles de educar, ya que pocas veces pueden mantener durante
mucho tiempo la atención puesta en algo, con lo que suelen tener problemas de
rendimiento escolar y aprendizaje a pesar de tener un cociente intelectual normal.
Son muy impulsivos y desobedientes, no suelen hacer lo que sus padres o
maestros les indican, o incluso hacen lo contrario de lo que se les dice. Son muy
tercos y obstinados, a la vez que tienen un umbral muy bajo de tolerancia a las
frustraciones, con lo que insisten mucho hasta lograr lo que desean, lo cual los
hace ser berrinchudos. Esto junto sus estados de ánimos bruscos e intensos, su
temperamento impulsivo y fácilmente excitable, hace que creen frecuentes
tensiones en casa o en el colegio. En general son niños incapaces de estarse
quietos en los momentos que es necesario que lo estén. Un niño que se mueva
mucho a la hora del recreo y en momentos de juego, es normal. A estos niños lo
que les ocurre es que no se están quietos en clase o en otras tareas concretas.


Ya que se menciona la realidad virtual, realidad aumentada y el TDAH, otro factor
importante es el software educativo. En pocas palabras se le denomina software
educativo al que es destinado a la enseñanza y el aprendizaje, y que además
permite el desarrollo de ciertas habilidades. El software educativo facilita y
optimiza el proceso de enseñanza-aprendizaje, dándole un enfoque atractivo al
desarrollo de actividades, con el uso de las nuevas tecnologías.
   IV. Educación        de niños con hiperactividad mediante el
          uso de realidad aumentada.


El uso de las nuevas tecnologías de información y comunicación en la educación,
por su características de ser innovadoras y atrayentes para los niños de hoy,
pueden ser una buena herramienta de trabajo tanto para profesores, padres y
terapeutas, como para los niños, quienes a través de un Material Educativo
Computarizado (MEC), pueden llevar a cabo procesos, apoyados en juegos
educativos, que ayuden a una mayor independencia del estudiante con TDAH
hacia el profesor, una mejor socialización a través de aplicaciones informáticas, un
mejor uso de la concentración por medio de contenidos, e interfaces llamativas y
motivantes, convirtiendo así los productos diseñados para esta intervención, en
una excelente opción en los procesos educativos.


Antes de intentar relacionar las Tecnologías de Información y comunicación (TIC)
con los procesos llevados a cabo en personas con el trastorno de TDAH, es
importante analizar cómo se concibe el desorden por déficit de atención en la
actualidad, y así poder crear esquemas de intervención, aprovechando tanto las
ventajas que puede ofrecer el déficit, como las que proporcionan las tecnologías.
Si la educación se dirige a un modo diferente al que los niños centran su atención,
se puede idear procesos educativos importantes que ayudarán a confirmar cómo
una educación normal no es la apropiada en este tipo de desorden o disfunción;
por el contrario se deben buscar estilos de aprendizaje centrados en el estudiante
que permita el aprovechamiento de las estructuras mentales que el mismo posee,
para propiciar la construcción renovada de conocimiento.


Para los niños, el principal estímulo es la motivación y la atracción de la aplicación,
porque suelen disfrutar como si se tratara de un juego y no lo relacionan con una
situación en la que vayan a ser evaluados.
a) Tecnología y Realidad Aumentada en la Educación


Las tecnologías multimedia y la realidad virtual son tecnologías importantes en la
actualidad que apoyan a la pedagogía en diferentes áreas, como la alfabetización
audiovisual y la alfabetización informativa y son las nuevas unidades básicas del
sistema educativo, que incluyen el diseño y la construcción de nuevos escenarios
educativos, y la elaboración de instrumentos educativos electrónicos.


La realidad aumentada consiste en un conjunto de dispositivos que añaden
información virtual a la información física proporcionada, por medio de esta se
pueden sobreimprimir datos informáticos al mundo real.
Según el glosario de la Universidad de Guadalajara en la materia de robótica:


                 "La realidad aumentada es la superposición de datos generados
                 por computadora sobre el campo de visión primaria; por ejemplo:
                 un cirujano que esta operando puede portar gafas o lentes
                 (dataglasses) para aumentar su percepción del cuerpo del
                 paciente, obteniendo información."


La realidad virtual es una expresión muy interesante y que puede tener efectos
muy importantes en el campo educativo, deido a su caracter multimedia y el grado
de interactividad pueda soportar. De esta manera la realidad virtual ayuda a abrir
nuevas posibilidades para el desarrollo de procesos perceptivos y sensoriales.


La realidad aumentada es una tecnología que complementa la percepción e
interacción con el mundo real y que se ha empeado a introducir en el ámbito de la
educación. Entre las características que pueden ser aprovechadas con el uso de
aplicaciones con realidad aumentada están:

      Es una representación para comprender mejor lo real.
      Se entremezclan entre lo real y lo virtual, lo potencial y lo actual
      Se alimentan de la vida intermedia de los lenguajes simbólicos
      Se alimentan de la realidad visible.
      Son inteligibles, de los sensible, la concepción y la percepción.
      Son sistemas que procuran dar la ilusión más convincente posible de
       inmersión funcional dentro de un mundo sintético.



La realidad aumentada se diferencía de la realidad virtual en que no sustituye la
realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al mundo real y esto
aporta un ingrediente extra, verdaderamente importante para el apoyo en la
educación.


Las realidades virtuales buscan atrapar al usuario en un entorno en el cual éste
pierde la vista del mundo fisico y explora un espacio recreado con imágenes por
medio de la computadora. Para lograr esto es necesario que el usuario porte unos
lentes, cascos, guantes, u otros aparatos especiales que sean capaces de
capturar   su    posición    y   rotación   para    poder      desplegar    las   imágenes
correspondientes. En este caso la persona puede sentir que recorre un espacio e
interactuar,    cuando      en   realidad   se     encuentra     en   una     sala   vacía.


En las realidades aumentadas, las imágenes virtuales se utilizan para completar la
visión de la realidad. Es decir que se utiliza la realidad como base y se le agregan
realidades virtuales que la complementan. Lo que el usuario ve en este caso es su
entorno real con unos elementos añadidos creados digitalmente.
   V.   Antecedentes.

Las nuevas tecnologías se apoyan en las telecomunicaciones, la informática, los
audiovisuales y sistemas híbridos tales como los multimedia y la realidad virtual; y
lo hacen no de forma individual sino de forma interactiva, lo que permite conseguir
nuevas realidades comunicativas y potenciar las que pueden tener de forma
aislada. Adell (1997) define las nuevas tecnologías como el conjunto de procesos
y productos derivados de las nuevas herramientas (hardware y software), soportes
de la información y canales de comunicación relacionados con el almacenamiento,
procesamiento y transmisión digitalizados de la información.


Según la afirmación de García Ruíz (1998), mediante los experimentos llevados a
cabo por Sherman y Judkins en 1994 en la Universidad de Washington se llega a
la conclusión de que con la realidad virtual los estudiantes, especialmente los
niños "pueden aprender de manera más rápida y asimilar información de una
manera más consistente que por medio del uso de herramientas de enseñanza
tradicionales (pizarra, libros, etc.), ya que utilizan casi todos sus sentidos. Los
estudiantes no sólo pueden leer textos y ver imágenes dentro de un casco de
Realidad Virtual, sino que además pueden escuchar narraciones, efectos de
sonido y música relacionados con el tema que están aprendiendo. Por medio del
uso de los guantes de datos, los estudiantes pueden "sentir" la textura,
dimensiones e inclusive la temperatura de objetos virtuales que existen dentro del
mundo virtual".


A finales de los 80, los gráficos generados por computador entraron en una nueva
época. Además de que las imágenes tridimensionales comenzaran a reemplazar a
las bidimensionales, también comenzó a surgir la necesidad de un espacio de
trabajo totalmente interactivo generado a través de la tecnología.
Y a finales de esta década, en 1989, cuando se propone, por parte de Jaron
Lanier, el término "Realidad Virtual".
A partir de principios de los años 90, los sistemas de realidad virtual se han visto
enriquecidos con sensaciones del mundo real a través de estímulos visuales,
auditivos y de otro tipo que afectan al usuario de manera interactiva. Esto es en
esencia lo que se conoce como "Realidad Virtual".
VI. Proyectos relacionados.

El Virtual TDAH.


El Virtual TDAH es una herramienta virtual que ayuda a detectar el trastorno por
déficit de atención con hiperactividad (TDAH) para niños de entre 6 y 12 años.
Los niños que padecen este trastorno, se estima que entre el 5% y el 10% de la
población escolar, presentan problemas de atención, impulsividad extrema y
actividad excesiva, lo que les suele ocasionar problemas en las relaciones
sociales, el aprendizaje y el comportamiento.


"La realidad virtual permite observar cómo se comporta el niño en el aula y cómo
responde en vivo a las tareas que se le piden", explica Àlex Letosa (Zaragoza,
1974), psicólogo, logopeda y creador de este test, con la colaboración de José
Gutiérrez, director del Departamento de Personalidad, Evaluación y Tratamientos
Psicológicos de la Universidad de Barcelona.


En la aplicación virtual TDAH se muestra una imagen simulando un salón de
clases, en donde la maestra pide al alumno que cada vez que éste vea un lápiz en
la pizarrón (además de lápices, van apareciendo otros objetos como, por ejemplo,
zapatos, aviones, globos, bombillas, etcétera) responda con un clic en la barra
espaciadora.


El programa acumula puntos a favor cuando el niño acierta, ve el lápiz y responde,
y cuando se equivoca, tanto si es porque da clic cuando aparecen otros estímulos
(es signo de impulsividad) como si es porque sale el lápiz y no da clic (señal de
déficit de atención).
En otra de las situaciones propuestas, la maestra enciende una radio y pide al
niño que cada vez que oiga la palabra casa haga un clic. Así, también se tiene en
cuenta el déficit de atención auditivo. Para evaluar con mayor facilidad los
síntomas de TDAH, el software incluye dos entornos más, siempre ambientados
en el aula de la escuela, pero con elementos distractores añadidos, como, por
ejemplo, un niño que chilla en el patio, un cartel que se cae de la pared, un bote
que se rompe, etcétera.


Las mayores ventajas de la herramienta, explica Letosa, son, para el psicólogo, la
facilidad de ejecución del programa, la rapidez de ejecución (cada entorno dura 10
minutos) y la exactitud en el análisis de datos porque recoge las respuestas de los
niños con una precisión de milisegundos.
Además, se obtienen los resultados enseguida de forma gráfica.




Desarrollo de software educativo para niños con déficit de atención


La Universidad Autónoma de Manizales, a través del grupo interinstitucional sobre
Desorden por Déficit de Atención, y el Grupo de Investigación de Informática
Educativa (I.E), trabajaron en el desarrollo de un material educativo computarizado
que permite a los niños de 7 años de edad prolongar los tiempos de atención y
desempeñarse de una mejor manera en su vida escolar y social.


El material educativo ha sido desarrollado en el programa de Ingeniería de
Sistemas de la Universidad, bajo la asesoría de especialistas en el tema, y se
espera poderlo utilizar como apoyo a procesos terapéuticos y educativos.


Es un software que apoya al niño con hiperactividad a estimular mejor el desarrollo
de sus habilidades y hacer que su aprendizaje sea favorable, así como también
mantener su atención en lo que se le pide dentro de la aplicación.
Desarrollo de interfaces naturales para aplicaciones educativas dirigidas a
niños.

Javier Marco, Eva Cerezo, Sandra Baldassarri

Grupo de Informática Gráfica Avanzada (GIGA)


Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A)


Universidad de Zaragoza




Se ha desarrollado una consola de juegos basada en una interfaz natural
utilizando realidad aumentada, dirigida a niños entre 3 y 6 años, sobre la que se
pueda fácilmente implementar juegos educativos de muy distintos tipos. En ella el
niño juega distribuyendo distintos elementos sobre un escritorio, y visualizando el
resultado en una pantalla de televisión.

Se ha buscado un diseño del sistema: se pretende que se pueda instalar
fácilmente en la sala de cualquier casa. Los elementos tangibles son elementos no
tecnológicos, tan duraderos y resistentes como el resto de juguetes del niño con
los que ya está familiarizado.

Se trata de una investigación que está en sus inicios. Una vez resueltos los
problemas técnicos y demostrados, la viabilidad de la propuesta el trabajo se va a
centrar en:

_ Llevar a cabo una evaluación del sistema con un conjunto suficientemente
amplio de niños obteniendo resultados que permitan refinar, mejorar y ampliar el
sistema.
_ Implementar una colección de juegos educativos didácticos que aprovechen al
máximo el sistema actual.




VII. Software para el desarrollo de aplicaciones de
Realidad Aumentada.

ATOMIC Authoring Tool es un software Multi-plataforma para la creación de
aplicaciones de realidad aumentada, el cual es un Front end para la librería
ARToolkit. Fue Desarrollado para no-programadores, y permite crear rápidamente,
pequeñas y sencillas aplicaciones de Realidad Aumentada. Está licenciado bajo la
Licencia GNU GPL.

3DEM    es   un   programa    que   utiliza   las   librerías   OpenGL   de   Silicon
Graphics/Microsoft para producir escenarios renderizados en 3D en alta velocidad.
El programa puede renderizar tanto a 16 bits de color como a 24. Las imágenes
pueden ser en formato rojo-azul (visualizables mediante gafas de esos colores
para un mayor efecto tridimensional), desenfocadas para su uso mediante gafas
de display líquido, o directamente para su uso en Internet, en formato visible. Los
modelos disponibles incorporan archivos de Modelos Digitales de Elevación,
archivos de Transferencia de Datos Espaciales, de Conjunto de Datos de 30
Segundos Globales en Datos de Elevación, y archivos de elevación organizados
en filas y columnas, y generados internamente mediante fractales de Mandelbrot y
de Julia. Mediante el teclado, es posible moverse por todos estos mundos.

GoRound funciona de una manera muy simple: suministrándole una serie
rotatoria de fotografías de un objeto, éste las "enlaza" de manera que se ofrece la
sensación de que el objeto es el que gira 360 grados según nuestras indicaciones.
El programa incluye un tutorial que nos hará muy fácil crear las animaciones y
ponerlas en nuestros CD o en nuestras páginas web. El programa incorpora un
pequeño programa en java de 9K, que carga muy rápidamente, controlable con
JavaScript y que no requiere añadidos en nuestro navegador para mostrar los
resultados.

Internet Space Builder es un editor de modelos 3D para su inclusión en páginas
web, de muy fácil manejo. Incorpora más de 1000 ejemplos de texturas, objetos
tridimensionales, escenas, paisajes e imágenes. Importa objetos de 3DStudio y
Autocad, y exporta en los formatos VRML 2.0, BMP, GIF, JPEG y PNG.

Creador de modelos (Modelweaver) 3.00 es un programa de creación de
películas de objetos 3D fácil de usar y poderoso, que puede ayudar a los usuarios
a crear rápidamente películas VR interactivas de objetos 3D. Puede usarse en los
campos de productos, indumentaria, colecciones, arte y artesanías, antigüedades
y otros objetos que desee mostrar en forma vívida en Internet o un CD. Nuevas
características de Modelweaver 3.00: 1. Soporta salida Flash 2. La salida Flash es
compatible                            con                             Tourweaver


ARToolKit es una libreria que permite la creación de aplicaciones de realidad
aumentada, en las que se muestran imágenes virtuales al mundo real. Para ello,
utiliza las capacidades de seguimiento de vídeo, con el fin de calcular, en tiempo
real, la posición de la cámara y la orientación relativa a la posición de los
marcadores físicos. Una vez que la posición de la cámara real se sabe, la cámara
virtual se pueden colocar en el mismo punto y modelos 3d son sobrepuestos
exactamente sobre el marcador real. Así ARToolKit resuelve dos de los principales
problemas en la realidad aumentada, el seguimiento de punto de vista y la
interacción objeto virtual.
VIII. Conclusiones.



Este documento presenta el estado del arte del uso de tecnologías y aplicaciones
de realidad aumentada enfocadas en la educación para niños con TDAH. Muestra
algunos proyectos ya realizados y los beneficios que se obtienen de aplicar este
tipo de tecnología para el apoyo en la educación y al aprendizaje de estos niños,
resaltando la importancia de la investigación en el área de educación especial,
específicamente en niños con problemas de hiperactividad. Además de que
existen una buena cantidad de software que ayudan al desarrollo de estas
aplicaciones.



Después de haber realizado la recopilación y el análisis de la información
generada durante los últimos dos años sobre este podemos concluir que el
problema que se pretende cubrir con la aplicación de esta tecnología tiene mucha
área de oportunidad, para aplicar una estrategia de intervención en la educación
de este tipo de niños.
IX. Referencias.


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de                                           2010,                                                de
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