Google Cardboard
3D-VR: dispositivo de
realidad virtual para
el aprendizaje
inmersivo en el
entrenamiento
policial
Google Cardboard 3D-VR: Virtual reality
device for immersive learning in police
training
Mayor Gustavo Adolfo Paz Balanta
Magíster Summa Cum Laude en
Informática Educativa Centro de
Tecnologías para la Academia (CTA) de la
Universidad de La Sabana,
Escuela Internacional del Uso de la Fuerza
Policial para la Paz “CENOP”
Grupo de investigación CENOP INVESTIGA
https://orcid.org/0000-0001-7642-8378
gustavopaba@unisabana.edu.co;
gustavo.paz@correo.policia.gov.co
Subintendente Jorge Luis cabezas
Escuela Internacional del Uso de la Fuerza
Policial para la Paz “CENOP”,
Grupo de investigación CENOP INVESTIGA
orgeluiscabeq@gmail.com;
luis.cabezas@correo.policia.gov.co
Patrullero Miguel Ángel Serna Gómez
Escuela Internacional del Uso de la Fuerza
Policial para la Paz “CENOP”
Grupo de investigación CENOP
INVESTIGA
miguel.serna2664@correo.policia.gov.co,
Ph. D. Fernando Augusto Poveda Aguja
Docente de la Corporación Universitaria
Minuto de Dios – UNIMINUTO
https://orcid.org/0000-0001-8149-9963
fernando.poveda@uniminuto.edu
Vol 6 - No. 21, 2021
211 - 226
RECIBIDO : ABRIL 02 -2021
ACEPTADO: SEPTIEMBRE 11 – 2021
Google Cardboard 3D-VR: dispositivo de realidad virtual para el aprendizaje
inmersivo en el entrenamiento policial
211
RESUMEN
Los dispositivos de realidad virtual (VR) son más asequibles y
accesibles, por lo que revisten una importancia en la educación,
ya que, llevan el aprendizaje a otro nivel de aplicación y
potencialización de la experiencia, o sea, un aprendizaje inmersivo
por la acción y de la aplicación de lo experimentado, tanto en la
formación y/o capacitación presencial, a distancia y virtual (online
y offline). Para explicar esto desde un punto de vista metodológico,
se hizo necesario aplicar una revisión sistemática de literatura (RSL),
para rastrear los avances en el desarrollo de aplicaciones
educativas en enseñanza y aprendizaje. El objetivo fue desarrollar
una herramienta de aprendizaje inmersivo que sea útil para el
entrenamiento policial, al recrear la visión experiencial de casos
en la vida real adecuados para la formación y capacitación en
procedimientos policiales, utilizando Google Cardboard 3D-VR, un
dispositivo electrónico móvil integrado con gafas y auriculares de
bajo costo, que ofrece experiencias de realidad virtual
envolventes a través de un smartphone a toda clase de usuario,
sin que sean necesarios movimientos espaciales e interacción con
las manos. Para lograr que se dé una innovación educativa, la
investigación que muestra este tipo de dispositivos móviles es una
alternativa eficaz para el entrenamiento, como herramienta
tecnológica de reciente introducción al entorno educativo, frente
a la cual se encontraron resultados satisfactorios, que pueden
establecer replicas en diversos ámbitos de aplicación.
Palabras Clave: índice de competitividad, productividad, ventaja
competitiva, dimensión social, desarrollo económico.
ABSTRACT
Virtual reality (VR) devices are more affordable and accessible,
which are of importance in education by taking learning with them
to another level of application and enhancing experience, bone
immersive learning by the action and application of the
experienced, both in training and / or face-to-face training, remote
and virtual (online and offline). Explaining this from a
methodological point of view made it necessary to apply a
systematic literature review (RSL), to track advances in the
development of educational applications in teaching and
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Google Cardboard 3D-VR: dispositivo de realidad virtual para el aprendizaje
inmersivo en el entrenamiento policia
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learning. The goal was to develop an immersive learning tool that
would be useful for police training, recreating the real view of real-
life cases, suitable for training and training in police procedures
using Google Cardboard 3D-VR, an integrated mobile electronic
device with low-cost glasses and headphones, offering immersive
virtual reality experiences through a "Smartphone" to all kinds of
users, without requiring spatial movements and hand interaction, in
a simple and affordable way. To achieve educational innovation,
three guiding questions were raised, showing such mobile devices
as an effective alternative to training, as a technological tool
recently introduced to the educational environment, finding
satisfactory results, and being able to establish replicas in various
areas of application.
Keywords: Virtual reality, mobile devices, immersive learning,
educational innovation, educational technology.
Introducción
Actualmente, la tecnología ha presentado cambios vertiginosos en
la forma de repensar muchas de las acciones cotidianas del ser
humano, lo que ha hecho de esta una parte fundamental para su
evolución y progreso a través del tiempo (Urquiza Mendoza et al.,
2016). A tal efecto, se considera un nacimiento especial de una
sociedad del conocimiento en red que busca significar todas las
experiencias de vida entre los seres humanos con relación a sus
interrelaciones, intercomunicación y su interconexión.
Consecuentemente, Paz Balanta y Chiappe Laverde (2020) señalan
que el uso de nuevos medios para la enseñanza y aprendizaje sin
duda vislumbran características valiosas para la transformación del
currículo, en cuanto a la nueva formación, la actividad docente la
reformulación de visualizar nuevos entornos y ambientes de
aprendizaje en cualquier momento y en cualquier lugar (anytime,
anywhre), estrategias de comunicación y enfoques didácticos.
Google Cardboard 3D-VR: dispositivo de realidad virtual para el aprendizaje
inmersivo en el entrenamiento policial
213
Realidad virtual inmersiva: uso de tecnología moderna para la
enseñanza y aprendizaje en la escuela
Al respecto, en este artículo, hemos propuesto una perspectiva
novedosa de formación y entrenamiento corporativo utilizando la
realidad virtual (VR), la cual tiene como propósito implementar el uso
de TIC a través del dispositivo móvil electrónico Google Cardboard
3D-VR, para el abordaje de procedimientos especiales con
normalidad que revisten situaciones de riesgo o que representan
algún peligro. Esta tecnología permite realizar simulaciones en
donde las organizaciones e instituciones puedan ayudar a sus
colaboradores en la apropiación de conocimientos básicos y
avanzados sobre la labor que desempeñan con regularidad en sus
puestos de trabajo. Sin embargo, es importante reconocer que para
poner a prueba el conocimiento impartido en las aulas de clase y
asimilar estas simulaciones, se hace necesario crear herramientas
rentables para transferir habilidades y conocimientos al usuario final
(estudiante), que además reduzcan el tiempo y el dinero invertido
en la formación tradicional. Este estudio ha propuesto como
objetivos revisar la literatura científica colombiana sobre el uso de la
tecnología móvil con la aplicación de un ambiente virtual inmersivo
denominado realidad virtual, aplicada al entrenamiento
corporativo con alcance aplicado a la educación; y analizar la
producción científica durante el periodo comprendido entre el año
2000 y finales de 2020.
A partir de lo anterior Paz Balanta y Chiappe Laverde (2020) revelan
el interés por esta temática, debido a su exponencial crecimiento y
a la universalidad de los actuales dispositivos electrónicos digitales
móviles, los cuales facilitan el acceso a esta tecnología de realidad
virtual a todo público, además reconocen el potencial del mobile
learning para la articulación de ambientes de aprendizaje en
cualquier contexto de la educación y de manera continua, lo cual
sugiere una pertinencia imprescindible como aspecto de
fortalecimiento del aprendizaje a lo largo de la vida (lifelong
learning).
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Como lo enuncia Vázquez-Mata (2008), la necesidad en los cambios
en las metodologías educativas aplicadas observa unos aspectos
diferenciadores en la forma de fortalecer el trabajo en equipo
interdisciplinario, la concordancia y manejo de datos de diversas
fuentes, la toma asertiva de decisiones bajo presión y crisis con
niveles de incertidumbre, competencias distintas que confluyen en
una misma acción del conocimiento aplicado a cada situación
presentada en el contexto. Por otra parte, los beneficios y
características incorporadas a ella la convierten en una herramienta
fundamental para la mejora de los procesos de enseñanza y
aprendizaje. En consecuencia, es pertinente realizar un análisis del
estado actual de la literatura para conocer el avance e impacto
que está teniendo este recurso, el cual se relaciona esencialmente
a la metodología mobile learning y puede incidir directamente en el
desarrollo de la competencia de ciudadanía digital. Entendiendo
mobile learning como el aprendizaje que se produce a partir de la
mediación de los dispositivos digitales móviles (Romero Rodríguez et
al., 2018).
El objetivo de este proyecto es desarrollar entornos de simulación al
microcurrículo de los programas (Amaya Afanador, 2019) de
formación y capacitación policial, utilizando un dispositivo provisto
de auriculares y lentes para realidad virtual de bajo costo como las
Google Cardboard, Samsung VR y Oculus Go o similares, para el
entrenamiento en la atención efectiva de procedimientos policiales,
en donde se hace uso adecuado de la fuerza y devengan esta
cuidadosa tarea de preservar los derechos humanos y daño
antijurídico en medio de manifestaciones sociales, funcionarios
públicos, quienes están sujetos a las reglas, al uso delimitado de la
misma, a través de los principios de legalidad, necesidad,
precaución y proporcionalidad (Comité Internacional de la Cruz
Roja [CICR], 2017).
De acuerdo a lo planteado, este proyecto de investigación en
ciencia, tecnología e innovación como aporte a la educación
policial, ha desarrollado un prototipo con una fase de prueba inicial
tipo versión beta denominado “Simulador de juego Police Simulator
VR” (Poveda Aguja et al., 2020), que conceptualizan un video
simulador para plataforma Android, el cual se ejecuta bajo
estándares de programación del software UNITY 3D. Un simulador de
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inmersivo en el entrenamiento policial
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atención de casos policiales que pone a prueba el conocimiento
teórico del estudiante (usuario), evaluando criterios de toma de
decisiones frente a los casos de la vida real, arrojando un puntaje
final (calificación) como evaluación sumativa dentro del proceso
evaluativo de su aprendizaje; y una segunda propuesta de un
prototipo tipo versión final, equipado con unas gafas VR MISIO virtual
reality glasses, que reproducen la capacitación a través de un
cuestionario interactivo donde el usuario vive una experiencia de
lectura mecánica y comprensiva de apuntar y hacer click, apoyada
con imágenes dentro de un entorno en 360°, desarrolladas bajo una
noción de soporte tecnológico que lo hace conveniente para la
compilación en diferentes plataformas.
En este sentido, provoca un significativo desarrollo de innovación
policial rentable, de tal modo que se precisa la transferencia de
conocimiento, con lo que se obtiene, a partir de un ROI (retorno
sobre la inversión), un fuerte componente de optimización de los
recursos, reducción de los tiempos y el presupuesto financiero que
invierte la institución en temas de capacitación y, por supuesto, en
la atención de demandas de disposición antijurídica a la institución
por diferentes conceptos del presupuesto de la Policía Nacional de
Colombia, que corresponden a incorrectos procedimientos
policiales. Este rubro convendría para desarrollar y fortalecer otras
capacidades en los integrantes y responder a las necesidades de
formación, capacitación e investigación científica, con el propósito
de atender y reorientar prioridades institucionales de convivencia y
seguridad ciudadana que conlleva en sí mismo, el mejorar el servicio
de policía (Bulla et al., 2015).
Conceptualización y diferencia clave entre la realidad virtual y la
realidad aumentada
A partir de las revisiones epistemológicas sobre los conceptos de
realidad virtual y realidad aumentada expuestas por diversos autores
como Moreno Martínez y Galván Malagón (2020) y Jiménez et al.
(2000), se puede describir la realidad virtual como un sistema
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informático que se origina mediante una simulación y
representación automatizada de la realidad. Desde esta
perspectiva, Azuma (1997), Cobo y Moravec (2011), Carracedo y
Martínez Méndez (2012), Fundación Telefónica (2011), Fombona
Cadavieco et al. (2012), Prendes Espinosa (2015), Cabero Almenara
y Barroso Osuna (2015) y el Tecnológico de Monterrey (2017) definen
que la realidad aumentada (RA) es aquel ambiente donde se
combina e integra lo virtual y lo real como combinación de
información en tiempo real a través de cualquier dispositivo
electrónico que lo traduzca.
2. Materiales y métodos
El objetivo de este estudio es utilizar una revisión sistemática de la
literatura y un análisis bibliométrico para identificar los artículos más
relevantes sobre el tema. Estos artículos son revisados a fondo y,
finalmente, se hace un resumen de toda la literatura publicada
durante un período de veinte años. Sin embargo, cabe enfatizar que
solo se agruparon cierto número de artículos para su revisión, debido
a la premura y necesidad institucional para la presentación de
resultados del informe de investigación.
De esta manera, la principal conclusión fue que, aunque todavía
hay un considerable espectro de investigación por descubrir, y que
en los últimos años no se ha evidenciado en bases de datos
indexadas una participación activa de publicaciones sobre el tema,
como en el periodo comprendido en los años 1998 a 2020, el estudio
de esta área se ha hecho cada vez más importante desde la
aparición de la pandemia de coronavirus. Y es tanto así, que los
avances tecnológicos permiten que haya una formación y
entrenamiento telemétrico y/o a distancia (online) y colaboración
en equipos virtuales, lo que contribuye a un ahorro en los costos de
operacionalización de la educación en el ámbito docente que
promoverá esta tecnología en los próximos años.
La revisión de literatura se condujo siguiendo los lineamientos de
Okoli y Schabram (2010) mediante las siguientes fases, las cuales se
sintetizan en el siguiente esquema.
Figura 1. Fases de la revisión sistemática de literatura científica
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Fuente: elaboración propia a partir de Okoli y Schabram (2010) y
Paz Balantay Chiappe Laverde (2020).
Determinación del propósito de la revisión
El propósito manifestado al final de la sección anterior de este
artículo se consolidó a partir de la formulación de tres preguntas
orientadoras: ¿cuáles han sido los usos principales de la realidad
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virtual? ¿En qué sectores o áreas de conocimiento se han aplicado
con más frecuencia? ¿Cuál es el foco actual de la investigación
sobre la realidad virtual?
(TITLE-ABS-KEY ( google AND cardboard AND for AND training ) ) AND
PUBYEAR > 1999 AND PUBYEAR < 2021, los cuales se aplicaron a dos
de las principales bases de datos de revistas arbitradas y de alto
impacto: Scopus y Scielo. La elección de estas bases de datos
aseguró una amplia cobertura de publicaciones de alta calidad
tanto en inglés como en español/portugués.
El siguiente paso dentro de esta primera fase consistió en determinar
criterios de inclusión o exclusión de textos. Dichos criterios
establecieron que:
Para abordar estas preguntas, se definieron los siguientes
descriptores de búsqueda:
• Solo se seleccionaron artículos con resultados de
investigación.
• Se revisaron artículos en inglés y español en una cantidad
proporcional a la producción anual reportada en las bases de
datos.
• El marco de tiempo para circunscribir la revisión contempló los
últimos 20 años (2000-2020), para brindar mayor rigurosidad
científica veraz en la revisión sistemática de literatura, con lo
cual la revisión se enfocó a partir de los últimos cuatro años de
la aplicación masiva de la realidad virtual (RV).
Búsqueda inicial de la literatura y aplicación de criterios de inclusión
y exclusión. Una aplicación inicial de los descriptores de búsqueda
arrojó un corpus general de 11.676 resultados como Base de
Mendeley Data en archivos sobre el asunto investigado, a los
cuales se les aplicó un filtrado por área temática (social sciences,
engineering y computer sciences) y por tipo de documento, para
escoger solamente documentos que presentaran resultados de
investigación publicados en los últimos cuatro años (2016-2020),
tanto en inglés como en español, lo cual se realizó directamente en
las bases de datos. Luego de tal filtrado, se alcanzó un set de
documentos de 35 unidades.
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inmersivo en el entrenamiento policial
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Abstracting y filtrado
Debido a que la cantidad de publicaciones en inglés y en español,
así como las arrojadas por Scopus y Scielo se presentaron en
magnitudes muy incipientes y al mismo tiempo tan disímiles (figura
2), se optó por calcular una muestra representativa con un nivel de
confianza.
El siguiente proceso denominado abstracting, en el cual se procedió
a la lectura de los títulos y abstracts de los textos seleccionados con
el fin de determinar y asegurar su pertinencia temática
(correspondencia del artículo con Google Cardboard for Training) y
la presentación de resultados de investigación dentro de los textos.
Este proceso complementó el primer filtrado sobre las bases de
datos. Por otra parte, esta cifra debería reflejar proporcionalmente
la magnitud de las publicaciones de ambas bases de datos, por lo
cual, se optó por hacer una selección ponderada por año e idioma
para configurar un conjunto final de documentos.
Abstracting y filtrado
Debido a que la cantidad de publicaciones en inglés y en español,
así como las arrojadas por Scopus y Scielo se presentaron en
magnitudes muy incipientes y al mismo tiempo tan disímiles (figura
2), se optó por calcular una muestra representativa con un nivel de
confianza de 95 % y un margen de error del 5 %
Este proceso complementó el primer filtrado sobre las bases de
datos. Por otra parte, esta cifra debería reflejar proporcionalmente
la magnitud de las publicaciones de ambas bases de datos, por lo
cual, se optó por hacer una selección ponderada por año e idioma
para configurar un conjunto final de documentos.
Lectura en profundidad y extracción de datos
La lectura en profundidad se llevó a cabo de manera paralela con
la extracción de datos en función de las preguntas orientadoras que
se plantearon al inicio de la revisión. Para el efecto, se generó una
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matriz de datos en la cual se registraron las referencias de los
artículos seleccionados, los usos principales de la realidad virtual,
sectores o áreas de conocimiento y el foco actual de la
investigación sobre la realidad virtual en el cual se adelantó dicho
estudio.
Análisis e interpretación
Los datos registrados en la matriz de análisis se abordaron tanto de
manera cualitativa como cuantitativa, mediante un proceso de
categorización por familiarización. En este proceso se identificaron
elementos comunes entre los datos extraídos de la literatura para
luego proceder con su clasificación alrededor de patrones
diferenciados basados en relaciones entre sí. Para llegar a tal
clasificación, previamente se realizó un proceso de unificación y
homologación de términos para finalmente proceder con un
proceso de análisis de frecuencias de los términos constitutivos de
cada categoría.
Para efectos de asegurar la consistencia en el proceso de registro y
análisis de la información consignada en la matriz de datos, se llevó
a cabo una triangulación por dos observadores, con el propósito de
reducir el nivel de sesgo en dichos procesos. Para el efecto, cada
observador verificó la correspondencia entre los datos extraídos y la
fuente de la que se tomaron, lo cual se registró de manera
independiente para luego ser sometidos a comparación. La
confiabilidad de este proceso de observación se abordó mediante
la aplicación de un coeficiente de Kappa de Cohen como
instrumento de medición inter-rater,
Resultados
Los 176 artículos revisados de manera general en el campo de la
realidad virtual, de un universo total de 11.676, se distribuyeron de
manera heterogénea en 16 revistas de alto impacto en las
categorías “social sciences” y “computer sciences” en Scopus. La
tabla 2 muestra la relación de los porcentajes de los artículos
revisados para lectura en profundidad por revista y el porcentaje de
participación de cada revista en el total de artículos indexados en
Google Cardboard 3D-VR: dispositivo de realidad virtual para el aprendizaje
inmersivo en el entrenamiento policial
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Scopus sobre este tema. Además, se indica la calidad de las fuentes
consultadas en términos de su factor de impacto a partir de las
mediciones del Scientific Journal Rankings (SJR) y del Journal Citation
Reports (JCR) y su ubicación en los cuartiles de SJR.
Análisis de tendencias en la realidad virtual en diversos sectores de
la economía en general, encuestas y reportes sobre el impacto
actual que están teniendo estas tecnologías en el ámbito formativo,
tanto educativo como corporativo, explican que la realidad
aumentada mejora la realidad y deja al usuario dentro de ella,
mientras que la realidad virtual lo lleva a un mundo virtual. La
realidad virtual implica una interacción y una generación de datos
en tiempo real, y presenta diversas aplicaciones que incluyen juegos
de vídeo (interacción física con los modelos 3D), parques temáticos
y simulaciones (como la conducción y el vuelo, por ejemplo). A partir
de esto, realizamos una aproximación al impacto actual que tienen
estas tecnologías en el campo del educativo, haciendo foco en su
utilización con fines formativos y de entrenamiento policial.
Las tendencias emergentes de este sector, como la convergencia
entre dispositivos inalámbricos, realidad aumentada y el internet de
las cosas (IOT - internet of things), se prevé que impulsarán la
demanda. Se espera que la convergencia entre estas tecnologías
proporcione una experiencia de usuario más interactiva e inmersiva,
según lo señala esta investigación exhaustiva desarrollada bajo la
rigurosidad científica pertinente.
Por su parte, el reporte “Virtual Reality Market by Component
(Hardware and Software), Technology (Non-Immersive, Semi- & Fully
Immersive), Device Type (Head-Mounted Display, Gesture Control
Device), Application and Geography - Global Forecast to 2022”,
elaborado por MarketsandMarkets, plantea una expectativa de
crecimiento de este mercado de USD 1,37 billones en 2015 a USD
33,90 billones en 2022; con una tasa de crecimiento anual
compuesta del 57,8 % entre 2016 y 2022. Según revela el informe, el
creciente uso de head-mounted displays (HMDs) en el sector
entretenimiento y juegos de azar, la disminución de los precios de las
pantallas y otros componentes de hardware de las HDMs, y el uso de
la realidad virtual para capacitación y simulación en el sector
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defensa, son los principales factores que impulsan el mercado de
realidad virtual.
En tanto, el informe 2016 Virtual Reality Consumer Report, elaborado
por Greenlight citado en Graves, E. (2018) sobre los procesos de VR,
consultó a 1.200 personas sobre su nivel de interés en una serie de
categorías de uso de la realidad virtual. Las seis categorías
principales de uso identificadas fueron los viajes, el turismo o la
aventura (73,5 %), las películas y los vídeos grabados (67,3 %),
eventos en directo (67,0 %), diseño para el hogar (65,9 %), la
educación (63,9 %), y los juegos (61,0 %). Lo interesante es que la
utilización educativa de la RV supera el interés de su uso para
finalidades lúdicas.
4. Conclusiones
La realidad virtual se presenta como una opción para la innovación
pedagógica y didáctica y constituye una herramienta importante a
la hora de optar por la enseñanza de las ciencias generales como
policiales de una manera dinámica e interactiva.
El rendimiento académico de los funcionarios y estudiantes de
formación inicial en las escuelas de formación policial y las
academias, pueden ser favorecidos si se emplea la realidad virtual,
como herramienta pedagógica, ya que, esta favorece el
aprendizaje dinámico, inmersivo e intuitivo.
La realidad virtual presenta también grandes beneficios para el
cuerpo docente, teniendo en cuenta que las temáticas pueden ser
impartidas y transmitidas de un modo más práctico y experiencial.
La interactividad que supone el uso de esta tecnología como
herramienta didáctica, que puede favorecer el cumplimiento de los
objetivos de aprendizaje en cualquier contexto. Sin embargo, desde
el punto de vista de la incorporación de las tecnologías de realidad
virtual y la realidad aumentada en los procesos de formación en la
universidades como corporativo, se vislumbra que hay interesantes
desafíos por delante, convergiendo y encontrando puntos de
contacto y continuidad entre los procesos neurológicos y
psicológicos del aprendizaje, integrando la tecnología en forma
natural y sostenible para las personas. Paradójicamente, debemos
abrazarnos a la tecnología generar organizaciones más humanas,
Google Cardboard 3D-VR: dispositivo de realidad virtual para el aprendizaje
inmersivo en el entrenamiento policial
223
con mejores condiciones y procesos de trabajo para las personas y
metodologías de enseñanza y aprendizaje, que permitan desplegar
todo nuestro potencial en fortalecimiento de habilidades y
competencias para el desarrollo del trabajo. El campo de lo virtual y
su intersección con la realidad física nos abren, literalmente, un
nuevo mundo de posibilidades.
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