Virtual reality, an innovative technology applicable to the teaching of engineering students

Authors

Keywords:

Virtual reality, engineering, didactic obstacles

Abstract

Forming students to face a globalized world is becoming more complex and diverse, becoming something that the best difficult and at worst unachievable. To achieve this, the student must learn often through practice. Put them in practical situations is very costly in terms materials or hazardous in human terms, sometimes do not have the right equipment and if a student is injured during an industrial visit, it would have the problem of possible demands that a company would have to face, together with the necessary logistics to carry out these activities, back many unsuccessful efforts made by universities and corporate managers to provide practical experiences that are sufficient in industrial facilities or school laboratories. Seeking to solve this, an innovative technology begins to increase its use and application; it is the Virtual Reality, whose applications are the focus of this article. This technology allows students to engage multisensory way of immersing in a virtual environment, where he can try things out, choose, to make decisions,  fail and try again; many times as necessary, until he develops the right skills and abilities that allow them to learn how to act and react to accidents, random events or malfunctions. In this way, this article presents a documentary investigation of the VR, as part of an applied research project.

Author Biographies

  • Jesus Alberto Flores Cruz, National Polytechnic Institute
    Ingeniero Electricista y Maestro en Ciencias en Ingeniería de Sistemas, actualmente realizo estudios de doctorado desarrollando la tesis titulada: “Espacio Virtual de Aprendizaje basado en un Sistema de Realidad Virtual Inmersivo para la Formación de Ingenieros Electricistas”, desde hace nueve años formó parte del claustro académico de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional, donde me desempeño como profesor Titular "C", dentro del departamento académico de ingeniería eléctrica. He desempeñado diversos puestos dentro de la administración pública, como son el de subdirector académico, subdirector de relaciones industriales y jefe del departamento de servicios tecnológicos de la Universidad Tecnológica de Nezahualcóyotl, además de ser presidente de la Asociación Mexicana de la Informática para la Ingeniería.
  • Patricia Camarena Gallardo, National Polytechnic Institute
    Licenciatura en Física y Matemáticas de la Escuela Superior de Física y Matemáticas del Instituto Politécnico Nacional. Posee Maestría y Doctorado en Ciencias con especialidad en Matemática Educativa del CINVESTAV-IPN. Está adscrita al Departamento de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional desde 1975 a la fecha. Ha impartido clases de matemáticas en diversas escuelas de ingeniería del IPN, tanto en licenciatura como en posgrado. Ha dirigido tesis en el área de ingeniería en licenciatura y en posgrado. Ha participado en el diseño de los programas de estudio de casi todas las carreras de ingeniería en el IPN. Sus líneas de investigación son: Educación, Educación matemática, Matemáticas aplicadas a la Ingeniería y Educación en línea. Ha dirigido proyectos de investigación relacionados con la ingeniería como: "Desarrollo de emprendedores politécnicos en la industria de comunicaciones y electrónica", "Impacto de la física del estado sólido en la formación de los ingenieros en electrónica y ramas afines", "Modelo matemático de atenuación por lluvia en banda Ka, dentro de los proyectos de la NASA y México, "Modelos matemáticos como etapas de la matemática en el contexto de la ingeniería", "Las competencias y calidad de la ingeniería y las ciencias básicas", entre muchos otros. Tiene más de 130 publicaciones de artículos en revistas y eventos académicos. Es autora de 15 libros de difusión y 15 de investigación.
  • Elvira Avalos Villarreal, National Polytechnic Institute
    Profesora Investigadora en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Sede Zacatenco, del Instituto Politécnico Nacional (IPN), México. Ingeniera Químico por la Universidad Autónoma de México (UNAM), Maestría en Ciencias con Especialidad en Ingeniería Industrial por la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), del Instituto Politécnico Nacional (IPN), México. Doctorado en Ciencias de Sistemas por la City University, Inglaterra. Sus áreas de interés académico y profesional son: Evaluación de Proyectos, Administración de Proyectos, Planeación Estratégica y Sistemas de Información.

References

Abidi, Mustufa; El-Tamimi, Abdulaziz; Al-Ahmari, Abdulrahman . (2012). Virtual Reality: Next Generation Tool for Distance Education. International Journal of Advanced Science and Engineering Technology, vol. 2, núm. 2, pp. 95-100.

Abulrub, Abdul-Hadi Ghazi; Attridge, Alex; Williams, Mark. (2011). Virtual Reality in Engineering Education: The Future of Creative Learning. International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET)[S.l.], vol. 6, núm. 4, pp. 4-11. Recuperado de http://online-journals.org/i-jet/article/view/1766

Ai-Lim, E. & Wai, K. (2008). A Review of Using Virtual Reality for Learning. Transactions on edutainment I (pp. 231-241).A. El Rhabili (Ed.). Lecture Notes in Computer Science, vol. 5080. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.

Antonietti, Alessandro; Rasi, Chiara; Imperio, Ernesto; Sacco, Marco. (2000). The Representation of Virtual Reality in Education. Education and Information Technologies, vol. 5, núm. 4, Kluwer Academic Publishers, pp. 317-327. DOI: http://dx.doi.org/10.1023/A:1012057608694

Aydogan, Hakan; Karakas, Ercument; Aras, Faruk; Ozudogruet, Fatma. (2011). 3D Virtual Classroom Environment for Teaching Renewable Energy Production and Substation Equipment. International Journal of Electrical Engineering Education. Manchester University. DOI: http://dx.doi.org/10.7227/IJEEE.48.3.7

Bell, John T. & Fogler, H. Scott.(1995).The Investigation and Application of Virtual Reality as an Educational Tool. Proceedings of the American Society for Engineering Education 1995 Annual Conference, núm. 2513. Recuperado de https://vrupl.evl.uic.edu/vrichel/Papers/aseepap2.pdf

Blackledge, Jonathan; Barrett, Martin; Coyle, Eugene. (2011). Using Virtual Reality to Enhance Electrical Safety and Design in the Built Environment. ISAST Transactions on Computers and Intelligent Systems, vol. 3, núm. 1, pp. 1-9. Recuperado de http://arrow.dit.ie/engscheleart2/17/

Bohorquez, Héctor; Franchi Boscán, Lissette; Hernández, Ismenia Ana; Salcedo, Silvana; Morán, Rafael. (2009). La concepción de la simetría en estudiantes como un obstáculo epistemológico para el aprendizaje de la geometría. EDUCERE, año 13, núm. 45, pp. 477-489. Recuperado de http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1316-49102009000200022

Bossard, C., & Kermarrec, G. (2006). Conditions that Facilitate Transfer of Learning in Virtual Environment. Information and Communication Technologies, ICTTA '06, vol.1, pp. 604-609. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/ICTTA.2006.1684440

Bosch, Horacio; Di Blasi, Mario A.; Pelem, Mariano E.; Bergero, Mercedes S.; Carvajal, Leonor; Geromini, Noemí S. (2011). Nuevo paradigma pedagógico para enseñanza de ciencias y matemática. Avances en Ciencias e Ingeniería, vol. 2, núm. 3, pp. 131-140. Recuperado de https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=3752199

Brudniy, Aron & Demilhanova, Angelina. (2012). The Virtual Reality in a Context of the “Mirror Stage”. International Journal of Advances in Psychology, vol. 1, pp. 6-9. Recuperado de http://www.ij-psychol.org/paperInfo.aspx?ID=1943

Camarena, G. (2002). Reporte del proyecto de investigación "Los registros cognitivos de la matemática en el contexto de la ingeniería", núm. de registro: CGPI-IPN-20010616, Editorial ESIME-IPN.

Cardoso, A., Lamounier Jr., E. & Prado, P. (2013). VRCEMIG: a Virtual Reality System for Real Time Control of Electric Substations. Research Demonstration. IEEE Virtual Reality 2013.

Cortina, José Luis; Zúñiga, Claudia; Visnovska, Jana. (2013). La equipartición como obstáculo didáctico en la enseñanza de las fracciones. Revista Educación Matemática, vol. 25, núm. 2. Recuperado de http://www.redalyc.org/pdf/405/40528961002.pdf

Chadwick, C. (1992). Tecnología educacional para el docente(3ª ed). Barcelona: Paidós Iberica.

ESIMEZ-IPN (s.f.). Recuperado de http://www.esimez.ipn.mx/OfertaEducativa/Paginas/Ingenieria-Electrica.aspx

Fällman, D.; Backman, A.; Holmlund, K. (1999). VR in Education: An Introduction to Multisensory Constructivist Learning Environments. Universitets pedagogisk konferens, Umeåuniversitet.

Gonçalves dos Santos, Felipe & Fonseca, Iguatemi E. (2013). A Training System to Help Professionals in the Electric Sector in Risky Operations. XV Symposium on Virtual and Augmented Reality. IEEE Computer Society Washington, DC, USA. http://dx.doi.org/10.1109/SVR.2013.16

Jallouli, Jihen; Moreau, Guillaume; Querrec, Ronan. (2008) Wind Turbines Landscape: Using Virtual Reality for the Assessment of Multisensory Perception in Motion. En Proceedings of the ACM Symposium on Virtual reality software and technology. New York, NY, USA: ACM. DOI: http://dx.doi.org/10.1145/1450579.1450641

Lee, Elinda; Wong Kok; Fung, Chun. (2010). Learning with Virtual Reality: Its Effects on Students with Different Learning Styles. En Transactions on edutainment IV (pp.79-90). Z. Pan et al. (Eds.). Lecture Notes in Computer Science, vol. 6250. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-14484-4_8

Loftin, R. Bowen; Engleberg, M.; Benedetti, R. (1993). Applying Virtual Reality in Education: A Prototypical Virtual Physics Laboratory. En Proceedings, IEEE 1993. Symposium on Research Frontiers in Virtual Reality (pp. 67-74). DOI: http://dx.doi.org/10.1109/VRAIS.1993.378261

Loftin, R.; Brooks, F.; Dede, C. (1998). Virtual Reality In Education: Promise and Reality. Virtual Reality Annual International Symposium, 1998.Proceedings, IEEE. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/VRAIS.1998.658491

Maynard N., Kingdon, J., Ingram, G., Tadé, M., Shallcross, D. C., Dalvean, J., Hadgraft, R., Cameron, I., Crosthwaite, C. & Kavanagh, J. (2012). Bringing Industry into the Classroom: Virtual Learning Environments for a New Generation. En Proceedings of the 8th International CDIO Conference. Queensland University of Technology, Brisbane.

Mikropoulos, Tassos; Chalkidis, Anthimos; Katsikis, Apostolos; Emvalotis, Anastassios. (1998). Students' Attitudes Towards Educational Virtual Environments. Education and Information Technologies,vol.3, núm. 2, pp. 137-148. DOI: http://dx.doi.org/10.1023/A:1009687025419

Nadan, Teeroumanee; Alexandrov, Vassil; Jamieson, Ronan; Watson, Kimberly. Anne. (2011). Is Virtual Reality a Memorable Experience in an Educational Context? International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET) [S.l.], vol. 6, núm. 1, pp. 53-57. Recuperado de http://online-journals.org/i-jet/article/view/1433

Negroponte, Nicholas. (1995). El mundo digital. España: Ediciones B, S. A.

Olawuyi, J. & Mgbole, Friday. (2012). Technological Convergence. Science Journal of Physics, vol. 2012, article ID sjp-221. DOI: http://dx.doi.org/10.7237/sjp/221

Peng, Qingjin. (2007). Virtual Reality Technology in product design and manufacturing. En Proceedings of CDEN/C2E2 Conference (pp. 22-24). University of Manitoba Winnipeg, Manitoba. Recuperado de http://ojs.library.queensu.ca/index.php/PCEEA/article/view/3792

Papadakis, Stelios. (2007). Technological Convergence: Opportunities and Challenges. Ensayos de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Recuperado de http://www.itu.int/osg/spu/youngminds/2007/ essays/ PapadakisSteliosYM2007.pdf

Romero, G;, Maroto, J.; Félez , J.; Cabanellas, J.M.; Martínez, M.L.; Carretero, A. (2008). Virtual Reality Applied to a Full Simulator of Electrical Sub-stations. Electric Power Systems Research, vol. 78, pp. 409-417. Elsevier. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.epsr.2007.03.014

Sampaio, A. (2012). Virtual Reality Technology Applied in Teaching and Research in Civil Engineering. Journal of Information Technology and Application in Education, vol.1, núm 4.

Shanku, Nike; Sharko, Gencil; Prifti, Elona. (2011). Toward Virtual-Real Laboratory on Electric Power System Engineering Courses A Successful Experience. International Journal of Pure and Applied Sciences and Technology. Recuperado de http://ijopaasat.in/yahoo_site_admin/assets/docs/4_IJPASTVol_4_No_2.23620923.pdf

Shudayfat, Eman; Moldoveanu, Florica; Moldoveanu, Alin. (2012). A 3D Virtual Learning Environment for Teaching Chemistry In High School. Annals of DAAAM for 2012 & Proceedings of the 23rd International DAAAM Symposium, vol.23, núm.1, pp. 2304-1382. Recuperado de http://www.daaam.info/Downloads/Pdfs/proceedings/proceedings_2012/0423_Shudayfatatal.pdf

Ulloa, Gonzalo. (2008). ¿Qué pasa con la ingeniería en Colombia? Eduteka.Recuperado de http://www.eduteka.org/IngenieriaColombia.php

Wang, Wenju. & Li, Guangyao. (2010).Virtual Reality in the Substation Training Simulator. En Proceedings of the14th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/CSCWD.2010.5471934

Yong, Wang; Hong-Wen Liu; Zheng-Chun Liu; Ming-Shu Hu.(2012). Application of Virtual Reality Technology in the Maintenance Training System of Mobile Power Stations. En Second International Conference on Instrumentation & Measurement, Computer, Communication and Control (IMCCC). Harbin City, Heilongjiang, China DOI: http://dx.doi.org/10.1109/IMCCC.2012.96

Youngblut, Christine. (1998). Educational Uses of Virtual Reality Technology. Virginia, USA: Institute for Defense Analyses. Recuperado de http://www8.informatik.umu.se/~jwworth/EducVR.pdf

Published

2014-11-05