En la última década, con los continuos avances en tecnologías profundas como la pantalla óptica,
En la última década, con los continuos avances en tecnologías avanzadas como las pantallas ópticas y la computación gráfica, la ola de desarrollo digital de la enseñanza se ha vuelto cada vez más vertiginosa, y los métodos de enseñanza están experimentando cambios sin precedentes. Desde la tiza en la pizarra, pasando por la popularización de los equipos multimedia, hasta la profunda integración de tecnologías de vanguardia en la actualidad, cada innovación tecnológica ha brindado nuevas posibilidades a la educación. Entre ellas, la tecnología de realidad virtual (RV) acaparó la atención de la comunidad educativa en la primera década. La tecnología RV impulsó una ola de reformas en la enseñanza con su experiencia inmersiva única, pero con la profundización de su aplicación, fue revelando gradualmente sus limitaciones. Al mismo tiempo, impulsadas por empresas de holografía y otras compañías del sector, han surgido aulas holográficas que se centran en nuevas tecnologías de visualización, con sus propias ventajas, y se han convertido en una nueva tendencia en la enseñanza interactiva en 3D. Esta transformación no solo implica un cambio en la forma de la tecnología, sino que también anuncia la evolución de los métodos y conceptos de enseñanza.
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1. El desarrollo de la realidad virtual en la informatización de la enseñanza: de la gloria al cuello de botella.
El desarrollo de la realidad virtual está repleto de exploración y avances. En la década de 1980, la tecnología de RV estaba en sus inicios y se utilizaba principalmente en los campos militar, aeroespacial y otros, como el entrenamiento en simulación de aeronaves, el tratamiento del trastorno de estrés postraumático y otros escenarios. Con la mejora de la tecnología informática y las capacidades de procesamiento gráfico, la tecnología de RV ha madurado gradualmente desde 2010, y el hardware se ha vuelto más popular y accesible, abriendo un amplio campo para su aplicación en el ámbito educativo. En la práctica educativa, la tecnología de RV se utiliza ampliamente en laboratorios de simulación virtual, laboratorios de innovación de fusión y otros escenarios. Los estudiantes que usan cascos de RV pueden sumergirse en la concepción artística de poemas antiguos en los libros de texto, explorar los misterios del vasto universo o realizar experimentos de alto riesgo de forma segura, y presentarles intuitivamente conceptos abstractos y microscópicos. Este método de aprendizaje inmersivo ha estimulado enormemente el interés de los estudiantes por aprender y su sentido de participación. Numerosos estudios también han demostrado que la enseñanza con RV puede mejorar eficazmente la participación, la memoria y la comprensión de los estudiantes, y proporcionarles oportunidades de práctica seguras y eficientes.
Sin embargo, con la aplicación a gran escala de la tecnología de realidad virtual (RV) en la enseñanza durante la última década, han surgido gradualmente muchos problemas en cuanto a la profundidad y amplitud de su uso. Si bien el costo del hardware ha disminuido significativamente con la mejora de las soluciones y procesos técnicos de RV, y también ha habido una gran demanda por parte de usuarios individuales, la verdadera limitación para la popularización a gran escala de la RV sigue siendo un ecosistema de desarrollo de contenido perfecto. A diferencia de las plataformas de videos cortos, donde cualquiera es creador y tiene herramientas creativas, pueden inyectar continuamente recursos de contenido en la plataforma. Los cursos de enseñanza de RV desarrollados con motores 3D requieren no solo conocimientos de programación profesional, sino también que los desarrolladores tengan una comprensión profunda del contenido educativo para garantizar la autenticidad y el entretenimiento del mismo, lo que desanima a muchas instituciones educativas. Hay muy pocas grandes empresas nacionales que se especialicen en el desarrollo a gran escala de contenido de RV completo, pero las pequeñas y medianas empresas se han convertido en la principal fuente de contenido de RV personalizado.
En cuanto a la integración de los métodos de enseñanza, la combinación de los métodos tradicionales con la tecnología de realidad virtual (RV) suele ser difícil de compatibilizar o presenta contradicciones inherentes, lo que dificulta que los docentes aprovechen al máximo las características inmersivas e interactivas de la RV. En el proceso de enseñanza, a menudo los docentes simplemente permiten que los estudiantes utilicen el equipo de RV para experimentarlo, sin integrarlo orgánicamente en la enseñanza, lo que resulta en resultados deficientes. Además, los docentes necesitan dominar los métodos de aplicación de la RV para aprovechar plenamente sus ventajas en la enseñanza. Sin embargo, actualmente hay pocos docentes con dominio de la RV, lo que ha limitado en cierta medida su implementación. Asimismo, el problema de la distribución desigual de los recursos educativos es notable. La penetración de equipos de RV es alta en las zonas urbanas, mientras que la implementación de la RV en las zonas rurales es difícil debido a las condiciones económicas. También existen diferencias entre las escuelas, lo que no favorece la equidad educativa.
Al analizar las plataformas de distribución de contenido de realidad virtual, la mayoría se basan en vídeo panorámico y programas interactivos sencillos. Los programas de enseñanza 3D avanzados que realmente aprovechan al máximo la inmersión y la interactividad de la realidad virtual son escasos. Si se profundiza en las razones, se llega a la misma contradicción: el desarrollo complejo, el alto coste y el largo periodo de recuperación de la inversión en software de simulación 3D.
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2. Comparación multidimensional de la enseñanza en aulas holográficas y en realidad virtual.
El aula holográfica, una nueva tecnología educativa surgida en los últimos dos años, fue inventada por empresas tecnológicas de Shenzhen y posteriormente implementada en la industria. Su singular efecto visual ha captado la atención del sector. En comparación con la enseñanza en realidad virtual (RV), las aulas holográficas presentan claras ventajas en múltiples aspectos. En cuanto a la inmersión, la RV aísla la realidad mediante dispositivos de visualización montados en la cabeza, creando un espacio tridimensional completamente virtual que ofrece una experiencia inmersiva única. Sin embargo, su uso prolongado puede resultar incómodo para los estudiantes, y el campo de visión y la nitidez de la imagen se ven limitados por el equipo. El aula holográfica utiliza tecnología de visualización óptica virtual para generar un efecto estereoscópico sin gafas, presentando gráficos virtuales de forma realista en el aula y creando un entorno de enseñanza que fusiona lo virtual y lo real. Su amplio ángulo de visión y gran tamaño permiten que todos los estudiantes observen y aprendan simultáneamente, logrando una inmersión más natural, cómoda y duradera.
La inmersión que ofrece la realidad virtual es incomparable, pero en la enseñanza, la interactividad cobra mayor importancia que la inmersión. Si bien la enseñanza con realidad virtual permite utilizar dispositivos como mandos, la interacción y el intercambio en el aula resultan poco prácticos, y dificultan el debate y la interacción instantánea. La tecnología de aulas holográficas de última generación supera esta limitación. Por ejemplo, un aula holográfica que utiliza esta tecnología puede reproducir la imagen holográfica del profesor remoto a escala 1:1, permitiendo la interacción y comunicación en tiempo real entre el profesor y los alumnos en 200 ms, sin contacto físico, como si se tratara de una interacción cara a cara que trasciende el tiempo y el espacio. Los profesores pueden acceder fácilmente a los recursos didácticos holográficos, rotar, escalar, descomponer y sintetizar el modelo, y los alumnos pueden interactuar con los profesores y el contenido virtual de forma más intuitiva y natural, mejorando así la eficacia de la enseñanza.
Ya se trate de un cuerpo geométrico complejo, una estructura mecánica o un modelo molecular microscópico, como en el sistema de realidad virtual, el aula holográfica puede mostrarlo de forma clara e intuitiva, facilitando el aprendizaje a los estudiantes. Al no depender de dispositivos montados en la cabeza, los estudiantes pueden observar libremente y se facilita la interacción entre profesores y alumnos. En cuanto a la facilidad de uso, la realidad virtual se inclina más hacia aplicaciones interactivas 3D complejas. En la última década, salvo en laboratorios de simulación virtual y algunas disciplinas clave, el grado de interacción 3D en la mayoría de las disciplinas y carreras es bajo. Las aulas holográficas también destacan en la visualización e interacción de modelos complejos individuales, pero la dificultad para crear y editar estos modelos se reduce considerablemente, lo que las hace más fáciles de usar.
En cuanto a los costes de enseñanza, la enseñanza con realidad virtual (RV) se enfrenta a la doble presión de los elevados costes del hardware y el desarrollo de contenidos. Si bien la construcción inicial de aulas holográficas requiere una inversión considerable, a largo plazo no es necesario equipar a cada estudiante con costosos dispositivos de realidad virtual. Con el desarrollo de la tecnología de modelado 3D y la madurez de la tecnología de edición de gráficos 3D, el coste de desarrollo de contenidos para la enseñanza holográfica se reduce gradualmente. Al mismo tiempo, puede ser compatible con el material didáctico convencional, lo que reduce los costes de desarrollo adicionales. En cuanto a los escenarios de aplicación, la enseñanza con RV se utiliza principalmente en situaciones específicas. Presenta limitaciones en escenarios de enseñanza convencionales con colaboración multipersonal y alta interactividad. Las aulas holográficas tienen un rango de aplicaciones más amplio. Ya sea para la enseñanza en escenarios especiales, la enseñanza interactiva remota o la enseñanza de cursos diarios, su uso es sencillo. Por ejemplo, la Universidad de Shandong ha construido un aula interactiva holográfica con tres sedes. La Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, la Universidad de Tianjin, la Universidad Normal de Hunan y la Universidad Normal de Chongqing también han logrado la enseñanza interactiva en tiempo real a nivel interregional.
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3. La lógica detrás de que el aula holográfica se convierta en un nuevo elemento destacado del aula inteligente.
El aula holográfica se ha convertido en una nueva tendencia en la enseñanza interactiva 3D, resultado de la combinación de diversos factores como el desarrollo tecnológico y los cambios en las necesidades educativas. A nivel técnico, el desarrollo de la tecnología de comunicación 5G ofrece un sólido respaldo a las aulas holográficas. Su alto ancho de banda y baja latencia resuelven los problemas de interrupciones y retrasos en la transmisión de imágenes holográficas, permitiendo que la enseñanza interactiva remota logre un efecto inmersivo. La clase abierta holográfica 5G sobre ideología y política impartida por la Universidad Normal del Sur de China, donde los estudiantes pueden observar claramente las expresiones y movimientos de los profesores proyectados en hologramas e interactuar en tiempo real, es una prueba contundente de ello. Asimismo, el progreso de la tecnología de proyección holográfica ha mejorado continuamente la nitidez y la reproducción del color de las imágenes, optimizando aún más los efectos de la enseñanza.
El cambio en las necesidades educativas también impulsa el desarrollo de las aulas holográficas. La educación moderna presta cada vez más atención al desarrollo personalizado del alumnado y al cultivo de habilidades prácticas, haciendo hincapié en su participación e interacción activas. Las aulas holográficas satisfacen precisamente estas necesidades. Su experiencia de aprendizaje intuitiva y dinámica estimula el interés y la iniciativa del alumnado. Mediante la interacción con el contenido didáctico virtual, los estudiantes pueden comprender y dominar mejor los conocimientos y desarrollar un pensamiento práctico e innovador. Además, la función interactiva remota del aula holográfica contribuye a la amplia difusión de recursos educativos de alta calidad y satisface la demanda de una educación de excelencia por parte del alumnado en diferentes regiones.
Además, el aula holográfica resuelve eficazmente muchos de los problemas de la enseñanza con realidad virtual. Reduce el coste del hardware y el desarrollo de contenidos, mejora la interactividad y la flexibilidad de la enseñanza, alivia en cierta medida el problema de la distribución desigual de los recursos educativos, reduce los riesgos éticos y de seguridad, y ofrece nuevas posibilidades para mejorar el sistema de evaluación docente. Asimismo, si se logra implementar la solución de software de conversión para la enseñanza holográfica propuesta por la industria, permitirá aplicar contenidos de realidad virtual en el aula holográfica e impulsará la transición e integración de la tecnología educativa.
La última tecnología holográfica es muy elogiada por muchos profesores universitarios y expertos de la industria. El aula holográfica es una solución integrada de enseñanza digital de nueva generación que integra tecnologías de vanguardia como la comunicación 5G, la imagen óptica holográfica y la inteligencia artificial. Es aplicable a una amplia gama de escenarios. Ya sea para la enseñanza de cursos profesionales en universidades o cursos básicos en escuelas primarias y secundarias, ya sea enseñanza interactiva remota, enseñanza con modelos 3D o simulación experimental, permite una enseñanza innovadora. La visualización de la estructura de los órganos humanos en la enseñanza de medicina y la reproducción de escenas históricas en la enseñanza de historia hacen que el aprendizaje del conocimiento sea más vívido e intuitivo. En términos de experiencia de usuario, el producto es fácil de operar. Los profesores pueden comenzar sin una capacitación compleja y acceder fácilmente a los recursos para la interacción docente. Los estudiantes pueden disfrutar de una experiencia de aprendizaje divertida y sencilla gracias a la visualización 3D a simple vista. El amplio ángulo de visión y el diseño de gran tamaño garantizan una buena visualización para todos los estudiantes.
Como un nuevo tipo de logro en la enseñanza digital surgido durante el "14.º Plan Quinquenal", el aula holográfica no solo ha demostrado efectos y ventajas significativas desde la perspectiva de la innovación en tecnología educativa, sino que también tiene amplias perspectivas de futuro en términos de intercambio y equidad de recursos educativos interregionales, e incluso en el ámbito de la educación internacional y los intercambios culturales de China, debido a su propia colaboración remota e inclusión educativa. Se informa que algunas universidades clave han incluido las aulas holográficas en el plan de construcción del "15.º Plan Quinquenal".
