ESTIMULACIÓN DE ESTRUCTURAS ESPACIO-TEMPORALES EN NIÑOS CIEGOS MEDIANTE LA INTERACCION CON AMBIENTES VIRTUALES BASADOS EN SONIDO ESPACIALIZADO

Autores Jaime Sánchez
Loreto Jorquera
Elizabeth Muñoz
Erika Valenzuela

Dpto. Ciencias de la Computación,
Universidad de Chile
Chile

jsanchez@dcc.uchile.cl, ljorquer@c5.cl, elmunoz@dcc.uchile.cl, evalenzu@c5.cl

RESUMEN

Diversos estudios indican que es posible estimular el desarrollo y uso de estructuras espaciales de aprendices ciegos a través del uso de la interacción con mundos virtuales provistos de interfaces de audio. La mayoría de estos estudios son de carácter inicial con mayor énfasis en el desarrollo de aplicaciones computacionales que en el diseño de software centrado en el aprendiz ciego, con pruebas permanentes de usabilidad que permitan modelar entornos virtuales que se ajusten a las necesidades, intereses y modelos mentales de estos niños. Asimismo, la mayoría de las aplicaciones constituyen software cerrados con escaso espacio para que el profesor, padre o el mismo aprendiz ciego pueda modificar su estructura y funcionalidad, de manera que el control, la complejidad, versatilidad y flexibilidad sean determinadas por el usuario final y no por el diseño del software.

Este trabajo de investigación presenta los resultados de un estudio que involucra el diseño, desarrollo y evaluación de la usabilidad de un editor de software para aprendices ciegos, VirtualAurea, una aplicación que corre sobre la base de este editor, el Castillo Musical, y la implementación de este último en una escuela de niños ciegos sobre la base de un kit de tareas cognitivas. De esta forma, intentamos determinar el real impacto en el desarrollo y uso de estructuras mentales de tipo espacio-temporal, de intervenciones con el apoyo de un editor basado en sonido espacializado.

Los resultados cuali-cuantitativos indican que cuando se utiliza software basado en editores con interfaces de sonido espacializado, en conjunto con una cuidadosa metodología de aplicación casuística en niños ciegos con tareas cognitivas y pruebas de representación de espacios y tiempos navegados inicialmente en mundos virtuales de audio, el aprendiz puede desarrollar estructuras mentales temporo-espaciales, diversificar y profundizar las experiencias de su uso y transferirlas a tareas cotidianas. El sonido espacializado proporcionado a través de la interacción con el computador por medio de una navegación e interacción con objetos y entidades de mundos virtuales, puede constituirse en un medio poderoso de representación de la información y conocimiento para aprendices ciegos, especialmente en aprendices iniciales con urgentes necesidades de minimizar deficits de acceso que los separan y distancian de las experiencias cognitivas de aprendices videntes.

INTRODUCCIÓN

Diversos estudios indican que es posible estimular el desarrollo y uso de estructuras espaciales de aprendices ciegos a través del uso de la interacción con mundos virtuales provistos de interfaces de audio. La mayoría de estos estudios son de carácter inicial con mayor énfasis en el desarrollo de aplicaciones computacionales, que en el diseño de software centrado en el aprendiz ciego, con pruebas permanentes de usabilidad que permitan modelar entornos virtuales que se ajusten a las necesidades, intereses y modelos mentales de estos niños. Asimismo, la mayoría de las aplicaciones constituyen software cerrados con escaso espacio para que el profesor, padre o el mismo aprendiz ciego pueda modificar su estructura y funcionalidad, de manera que el control, la complejidad, versatilidad y flexibilidad sean determinadas por el usuario final y no por el diseño del software.

Lumbreras y Sánchez (1999) desarrollaron tempranamente una aplicación que permite que niños ciegos naveguen e interactuen en un mundo virtual basado en una modelación del software Doom, con interfaces de sonido espacializado. En este estudio piloto, los investigadores lograron probar la potencia del uso exclusivo de audio para representar estructuras espaciales básicas conformadas por un pasillo principal y un par pasillos secundarios. La navegación a través de mundos virtuales de sonido generó modelos mentales de representación espacial muy cercanos a la estructura embebida en el software. Un grupo de 7 aprendices de 8 a 11 años que experimentaron con este software durante dos meses lograron hacer representaciones concretas del espacio navegado y los objetos y entidades en éste, utilizando piezas de lego. Con ello, los autores concluyeron que es posible utilizar sonido espacializado para estimular en niños ciegos la construcción mental de espacios navegados en un mundo virtual interactivo. Asimismo, los autores evaluaron el uso de interfaces de input y output, concluyendo que dispositivos como el teclado y joysticks inalámbrico se ajustan a los requerimientos del niño ciego, así como el uso de parlantes externos en lugar de audífonos.

Este estudio significativo permitió iniciar una línea de trabajo sobre sonido espacializado y cognición en niños ciegos. Si bien los resultados iniciales eran promisorios, numerosas interrogantes surgieron como resultado de este estudio. Como resultado, Sánchez y Jorquera (2000) realizaron un estudio de campo sobre la base del diseño de un kit de tareas cognitivas y una cuidadosa planificación, utilizando esta misma aplicación basada en sonido espacializado con una diversidad de materiales concretos para apoyar la representación de espacios navegados. El kit de tareas cognitivas consistió en un conjunto de actividades de aprendizaje con objetivos y acciones específicas, lo cual permitió focalizar el trabajo con el software al desarrollo de habilidades espaciales específicas. Luego de trabajar por un período de 3-4 meses con cerca de 40 niños ciegos y siguiendo las etapas de interacción con el software, representación del ambiente virtual navegado, y construcción de modelos con la tabla de arena, plasticina, plumavit y bloques lego. Los autores concluyeron que existen cuatro niveles cognitivos expresados en apresto, exploración, adaptación y apropiación.

El apresto es la interacción inicial con el entorno virtual, el niño aprende conceptos prerequisitos para organizar adecuadamente el medio y comienza a representar mentalmente el espacio navegado a través de la historia del software, pero estas son incompletas y poco claras, y el nivel de control del manejo del software es bajo. La exploración es representada por una representación concreta de la estructura general embebida en el software a través de movimientos corporales y construcciones en plasticina. Se evidencia un desarrollo de nociones espaciales a través de su navegación virtual, mostrando coherencia entre su navegación virtual y sus construcciones del espacio navegado a través de sonido. Ello le da más confianza y autonomía. Su nivel de control del manejo del entorno virtual es medio. La adaptación queda demostrada por una representación más compleja, tanto de aspectos generales como detalles del espacio navegado, el pasillo principal y los pasillos secundarios. Para representar a estos últimos el niño tiene que resolver el conflicto que significa entrar en estos pasillos con un cambio de orientación de sus movimientos. La representación total es aún incompleta. El nivel de control del manejo del software es alto. La apropiación se refleja por un completo entendimiento y mapping de la estructura empotrada en el entorno de sonido. El niño domina el espacio virtual navegado, entiende la historia detrás de éste y actúa en consecuencia. El mapping es completo, estructura general, secundaria y detalles del ambiente navegado. El niño construye una imagen completa del ambiente espacial y lo representa concretamente con alta fidelidad. El nivel de control del manejo del software es completo.

Toda esta investigación concluye señalando que es posible lograr la construcción de estructuras mentales a través del uso de sonido espacializado y un conjunto de tareas cognitivas. El sonido per se no tiene un efecto significativo en el desarrollo de estructuras espaciales. Las tareas cognitivas con implementaciones didácticas son clave para obtener los resultados deseados. Asimismo, el estudio concluyó que las imágenes mentales espaciales pueden ser construidas con sonido espacializado y sin pistas visuales. Estas imágenes pueden ser transferidas a través de sonido espacializado que surge de ambientes virtuales interactivos.

Uno de los aspectos novedosos de este segundo estudio fue la comparación realizada entre el comportamiento de niños ciegos y niños videntes al navegar el ambiente virtual y luego realizar representaciones con material concreto. Como resultado, los niños videntes lograron alcanzar sólo hasta el nivel de exploración y los niños ciegos alcanzaron el nivel de apropiación cognitiva. Ello podría implicar que los niños videntes no basan su cognición en la percepción aureal, sino que fuertemente en lo visual. El aprendizaje a través del sonido es bastante pobre en niños videntes y tal vez nuestros resultados sean una luz a una mayor estimulación cognitiva con el uso de sonido para los niños videntes.

Diversas líneas de acción surgen de este estudio. Quizás la más directa es la necesidad de contar con un software más versátil, flexible y completo, que permita la modificación del escenario que navega el niño y la posibilidad de devolverse o girar dentro del mapa del software. La investigación requiere un ambiente virtual con el que se pueda realizar una diversidad de tareas cognitivas basadas en el trabajo con sonido espacializado proporcionado por la interacción con el computador. La posibilidad que el profesor o padre del niño ciego pueda diseñar software sobre la base de un editor genérico es un desafío para la investigación.

Mereu y Kazman (1996) encontraron que el uso de interfaces de audio 3D por una persona ciega le permitió localizar un punto en el espacio 3D de forma tan precisa como una persona vidente lo realiza en una interfaz gráfica, a pesar que la persona ciega tomó mayor tiempo. También encontraron que en ambientes exclusivamente basados en sonido los usuarios con deficiencia visual fueron más precisos que los videntes. Cooper y Taylor (1998) resaltan también la efectividad de interfaces de sonido 3D en ambientes virtuales y aplicaciones para personas ciegas. Lahav & Mioduser (2000) desarrollaron exitosamente un estudio sobre la base de la premisa que proporcionando información espacial apropiada a través de canales compensatorios, contribuirá al desempeño espacial de las personas ciegas, para lo cual desarrollaron un ambiente virtual multisensorial con el apoyo de joysticks force feedback, simulando espacios de la vida real como la escuela, el trabajo y edificios públicos. Winberg & Hellstrom (2000) desarrollaron una versión auditiva del juego las Torres de Hanoi. La idea fue investigar la naturaleza de la presentación continua y lo que esto podría significar cuando se implementa manipulación directa auditiva. Los resultados mostraron que fue posible implementar manipulación directa auditiva, utilizando el juego las Torres de Hanoi como un modelo, así como el hecho de que teniendo un set de objetos, la naturaleza de la presentación continua no fue tan relevante como la interacción con el espacio auditivo.

McCrindle y Symons (2000) realizaron un estudio implementando las ideas descritas por Sánchez y lumbreras (2000, 2001) y Sánchez y Jorquera (2000), para probar que las carácterísticas estándares de un juego tradicional como Space Invader puede ser replicada utilizando un entorno de audio 3D, utilizando como mecanismo de interfaz de input un joystick force feedback. Ellos concluyeron que es posible producir un juego multimodal jugado por ciegos y videntes habilitándolos para compartir la misma experiencia de juego.

Asimismo, si bien es cierto que el equipo ha trabajado el tema de la espacialidad, tareas complejas y conflictos espaciales han sido poco explorados con la utilización de sonido. También surge la necesidad de realizar tareas de estimulación de estructuras mentales de temporalidad y el trabajo con niños más pequeños para así apoyar tempranamente el desarrollo temporo-espacial de los niños y nivelarlos constructivamente con la mochila cognitiva que poseen los niños videntes de su misma edad, lo que les permite afrontar su desarrollo intelectual en igualdad de condiciones a pesar de no codificar estímulos visuales que permean la cognición del entorno. Nuestro estudio de investigación intentó considerar varios de estos aspectos aquí señalados.

El objetivo del estudio es determinar el impacto en el desarrollo de funciones básicas, operacionales y habilidades temporo-espaciales en niños ciegos del uso de herramientas computacionales interactivas basadas en sonido espacializado. La idea es estudiar específicamente la posibilidad de desarrollar a través del uso de ambientes virtuales diseñados a partir de un editor de software para niños ciegos basados en sonido, la percepción auditiva (memoria auditiva, conciencia, discriminación auditiva), lateralidad (conceptualización de derecha e izquierda con respecto al propio cuerpo), lenguaje comprensivo y orientación temporo-espacial (delante-atrás, entre, al lado, antes-después, lento-rápido).

MATERIALES Y MÉTODOS

Escenario, Muestra e Instrumentos

La Investigación se desarrolló durante el año 2001, en la Escuela Hogar de Ciegos Santa Lucía ubicada en Salesianos Nº 1190, Comuna de San Miguel, Santiago de Chile.  La Institución es particular-subvencionada. La Escuela atiende a personas ciegas o con visión residual, sin costo para las familias,  en modalidades que van desde en Nivel Pre-básico, Nivel Diferencial, Nivel Laboral, Unidad de Integración hasta Rehabilitación de adultos, los cuales pueden ser internos o externos.  En la actualidad cuenta con Jornada Escolar Completa, lo que permite el desarrollo de diferentes talleres que ayudan al aprendiz a alcanzar la autonomía social, educacional y laboral que es la misión que como Institución pretende alcanzar. Conjuntamente cuenta con  un equipo multidisciplinario que realizan estudios de casos cuando las situaciones lo ameritan, ayudando de esta manera, a las familias de los aprendices a entender mejor el proceso de desarrollo de sus hijos que en muchas ocasiones implica el impasse de la ceguera. La infraestructura de la escuela es amplia, lo que permite la inclusión del internado y el funcionamiento de las diferentes unidades que en ella existen. Las actividades desarrolladas durante la investigación, se realizaron en el Laboratorio de Computación el cual fue implementado por el Proyecto de la Red Enlaces desde el año 1999.  Dicho Laboratorio se ha acrecentado gracias a una donación del Rotary Blind de la República Federal de Alemania, lo que ha permitido contar con escáner, lectores de pantalla, PC e impresoras que sumadas al Proyecto Enlaces permiten un escenario de trabajo amplio y bien implementado.

El estudio se realizó durante 5 meses y tres semanas con 9 niños deficientes visuales, cuyas edades fluctúan entre los 6 y 12 años, 7 niños y 2 niñas, todos alumnos de la Escuela de Ciegos Santa Lucía, ubicada en el sector sur de Santiago de Chile. Algunos niños permanecen internos de lunes a viernes y otros concurren diariamente a la Escuela. Todo el trabajo fue individual, caso a caso. En cada semana existieron tres sesiones de trabajo de 30 minutos con el ambiente virtual y 20-25 minutos con las tareas cognitivas. Los niños provienen de hogares de nivel socioeconómico bajo, cuyas familias tienen un alto índice de deprivación cultural.

Las características de dichos niños fueron las siguientes:

Casos

Sexo

Diagnóstico Oftalmológico

Grado de Visión

Edad

Grado Intelectual

1

F

Catarata congénita en ambos ojos

Residual

8

Normal

2

M

Catarata congénita bilateral

Residual

7

Normal

3

M

Catarata congénita operada

Residual

6

Normal Lento

4

M

Aniridia congénita, catarata congénita ambos ojos, nistagmus

Residual

8

Deficiencia Mental Leve

5

M

Retinopatía del prematuro, amaurosis OD, visión tubular OI

Residual

10

Normal lento

6

M

Estrabismo convergente

Residual

12

Deficiencia Mental Leve

7

F

Retinopatía del prematuro

Ceguera

7

Normal Lento

8

M

Amaurosis bilateral, secundaria a fibroplasia retrolental

Ceguera

10

Normal Lento

9

M

Microcórnea OD, Microftalmía OI

Residual

9

Limítrofe


La muestra fue intencionada. Inicialmente fue de 12 aprendices, con una mortalidad de 3 casos. Uno de los casos no aceptó participar por motivos emocionales y otros dos casos dejaron de asistir al establecimiento durante el año lectivo escolar. En consecuencia, sólo se trabajó de manera sistemática con 9 casos. Al momento de ingresar al Hogar de Ciegos Santa Lucía, los aprendices son evaluados por un equipo multidisciplinario, quienes no sólo estiman su capacidad visual, sino que también se mide su C.I. mediante el test estandarizado Wisc- r, escala de inteligencia para niños Wechsler, revisada.

Los niños fueron sometidos inicialmente a pruebas de la Batería de Exploración Verbal  BEVTA para evaluar procesos psicolinguístico deficitarios de los niños con dificultades en la lectura (Bravo y Pinto, 1995). Se utilizaron los tests TAVI y 3-S de esta batería. TAVI evalúa recepción auditiva del lenguaje oral, recepción verbal inmediata, comprensión oral de oraciones de estructura simple, atención de corto tiempo a estímulos verbales, verbalización de una respuesta. 3-S evalúa abstracción verbal, determinación de relaciones de semejanza y reconocimiento de vocabulario.

La aplicación de este test se justifica porque la estructuración del lenguaje está relacionada no sólo con secuencias temporales en cuanto a la estructuración gramatical de una frase, sino que también involucra un pensamiento abstracto y una capacidad de comprender órdenes e instrucciones. El entorno virtual interactivo con el cual se realizó este estudio tiene una gran cantidad de información en lenguaje oral, la que debe ser comprendida y estructurada de manera coherente. Un aspecto relevante es la ausencia en el mercado chileno de un instrumento estandarizado que evalúe el desarrollo de las funciones temporo-espaciales y que además pueda ser adaptado a personas ciegas.

La aplicación del instrumento anteriormente descrito se realizó con 6 alumnos de un total de 9. Uno de los alumnos no contaba con la edad mínima para ser evaluado con este instrumento y los otros dos casos no fueron evaluados por inasistencias reiteradas.

Materiales

Los siguientes fueron los materiales necesarios para realizar la investigación: PC Pentium II, con tarjeta cuadrafónica y 4 parlantes, Software “VirtualAurea”, fichas de figuras geométricas de diferentes tamaños, realizadas en cartón piedra y pintadas de diferentes colores los cuales deben ser propicios para la estimulación visual, franelógrafo, maqueta con la representación gráfica del software, instrumentos musicales (pandero, claves, quena, oboe, metalófono, guitarra), 3 paneles de un metro de alto y 50 cms. de ancho cada uno, para la representación física de las murallas del software y una Máquina fotográfica digital para el registro de las actividades.

Software

VirtualAurea es un editor de software para navegar estructuras espaciales. Es una herramienta flexible para la creación de escenarios virtuales. Permite que el niño realice una diversidad de movimientos y abre las posibilidades en cuanto a la disposición de objetos en el escenario. Esto nos permite tener un mayor manejo sobre el nivel de dificultad que queremos imponer al niño, posibilitando la creación de mapas o estructuras espaciales adecuadas al nivel de desarrollo de las habilidades del aprendiz. La posibilidad de cambiar constantemente los escenarios permite mantener el interés y la motivación del niño ciego. VirtualAurea permite una mayor libertad de movimientos, permitiendo una simulación más real e intuitiva del entorno.

VirtualAurea fue construido sobre plataforma PC, Sistema Operativo Microsoft Windows 95, lenguaje C++ y ambiente de programación Visual C++ 5.0, utilizando una biblioteca de rutinas multimedia Microsoft DirectX 5.0. VirtualAurea está conformado por dos programas independientes. Un editor, cuya función es generar los archivos que definen los mapas, esto es, crear, guardar y modificar mapas, y el juego, que se encarga de abrir los mapas, generando su representación visual y auditiva.

El editor posee una interfaz del tipo herramienta de dibujo como se muestra en la figura.


Figura 1: Interfaz gráfica del editor VirtualAurea

El editor otorga total libertad al usuario para la creación de mapas, no existiendo limitaciones para la disposición de los elementos. Esto permite que un mapa pueda ser guardado, modificado y jugado todas las veces que se desee. La interfaz de la modalidad juego es simple, ya que la principal fuente de información para el niño ciego se proporciona por la vía auditiva.


Figura 2: Interfaz gráfica del juego generado por VirtualAurea

Para moverse en el juego, se utilizan 3 teclas: giro a la izquierda (en 45º sobre el propio eje), giro a la derecha (en el mismo modo anterior) y avanzar. Debido a que en cualquier teclado estándar las teclas “f” y “j” se encuentran marcadas con pequeños relieves, se eligieron las teclas “f”, ”j” y ”k” para girar a la izquierda, derecha y avanzar, respectivamente.

Como hemos señalado, Virtual Aurea provee una plataforma genérica sobre la cual pueden construirse aplicaciones específicas. Para este estudio se construyó una aplicación llamada “Castillo Musical”, que presenta al niño ciego la siguiente historia:


Figura 3: Historia del juego “Castillo Musical”.

La idea es que en la medida que el niño recoja los trozos de una canción en orden correcto, obtendrá un mayor puntaje y logrará escuchar la canción. El nivel de dificultad puede variar cuando se introducen trozos de diferentes canciones, en este caso el niño debe ser capaz de discriminar qué trozos corresponden a la canción que está buscando.

Para el trabajo de las nociones de espacialidad, cada objeto en el mapa emite un sonido que se ubica en una determinada posición y dirección dentro del espectro auditivo. Así, el niño puede ejercitar conceptos buscando objetos que se encuentran a la izquierda, derecha, adelante o atrás, según sea la ubicación del sonido emitido. Las nociones de temporalidad son ejercitadas a través del reconocimiento de la posición a la que corresponde un trozo musical, lo que permite reforzar conceptos como las posiciones (primero, segundo, tercero, cuarto) y los números (uno, dos, tres y cuatro).

Por el hecho de estar basada en VirtualAurea, el Castillo Musical está compuesto por dos programas, un editor de estructuras y el juego que reproducen en forma auditiva y visual las estructuras generadas en el editor. El editor (ver figura 4) es un programa que permite a los educadores crear diversas estructuras del castillo musical.



Figura 4: Interfaz gráfica del editor

Con el Editor es posible almacenar las estructuras a través de las opciones Guardar y Guardar Como del menú Archivo. Las estructuras serán almacenadas con la extensión de archivo amp. También es posible editar estructuras previamente creadas, para ello se debe ingresar a la opción Abrir del menú Archivo y seleccionar el archivo con extensión amp que se quiere editar.

Con la barra de herramientas que posee el editor es posible insertar los objetos que forman la estructura que el niño recorrerá en el juego. Para ubicar objetos dentro del mapa se debe presionar el botón correspondiente al elemento que se insertará en la paleta de herramientas. Esta acción modifica la imagen del elemento seleccionado.

Luego presionando con el botón del mouse dentro del área de dibujo se pueden ubicar los elementos en la estructura.


Figura 5: Área de dibujo de estructuras del editor

Cuando se  crean estructuras espaciales para que el niño las recorra se debe tener en cuenta que el juego se basa en el estímulo sonoro que producen los elementos. Este estímulo permite a los niños con discapacidad visual ubicarse dentro de la estructura que recorre, ya que no cuentan con la ayuda gráfica. Es por eso que los objetos no pueden dibujarse con mucha distancia unos de otros, ya que se pueden producir silencios que provocan desorientación en el niño.

Asimismo, cuando se crean estructuras espaciales es recomendable testear los mapas recorriéndolos en el juego, y corregir los vacíos sonoros acercando los elementos del diseño. En la figura 6.a se muestra un ejemplo de una estructura que presenta un vacío sonoro al recorrerla y en la figura 6.b se muestra la solución al problema.


 
Figura 6.a: Estructura que genera un vacío sonoro   Figura 6.b: Corrección al vacío sonoro de la estructura

Figura 6: Estructura que genera un vacío sonoro y su corrección

El objetivo del Castillo Musical es lograr que el niño identifique los trozos que corresponden a una canción, para ello debe reconocer el sonido de los objetos que se encuentran en la estructura espacial que está recorriendo y ubicar su posición. Una vez que el niño encuentra un trozo de canción se escucha la melodía y se da la posibilidad de recoger el fragmento de la canción, seleccionando entre las posiciones 1 a 4 a través de ciertos botones del teclado.

Mientras el niño utiliza la herramienta es importante que una educador lo guíe y junto a las acciones que debe realizar en el juego refuerce conceptos de lateralidad, temporalidad y lenguaje.

Ubicación espacial

Para lograr la ubicación espacial el juego emite sonidos provenientes de diversas posiciones del espacio, por ejemplo si un objeto se encuentra detrás del personaje controlado por el niño, el sonido se emite por los parlantes traseros como si realmente se ubicara atrás, o bien, si el objeto se encuentra a la derecha los sonidos son emitidos con los parlantes que se encuentran a la derecha del niño.

Para poder avanzar hacia un objeto el niño debe girar hasta sentir el sonido que emite el objeto como si proviniera desde adelante, es decir debe sentirlo con los parlantes delanteros. Una vez que el niño ubica al personaje de esta forma, puede dirigirse de manera intencionada a los objetos.

Interacción con el teclado

Un componente fundamental para que el niño pueda interactuar con el juego es la interfaz que se provee a través del teclado. Con la utilización del teclado el niño puede controlar las acciones que realiza el personaje (duende) que está manejando. Con la utilización del teclado es posible acercar en mejor forma a los niños al mundo de la computación. La utilización del teclado a parte de entregar movimientos precisos en el juego cada vez que se presiona una tecla, permite que los niños se familiaricen con él y posteriormente puedan utilizar otros programas con menor dificultad.

PROCEDIMIENTO

Diseño

Las actividades realizadas durante esta etapa son las siguientes:

Readecuación del Software VirtualAurea Como hemos señalado sobre la plataforma VirtualAurea se construyó el software El Castillo Musical, permitiendo al docente desarrollar diferentes ambientes virtuales navegables con sonido espacializado, abordar diferentes contenidos y áreas temáticas, diseñar actividades según las características del público objetivo y sus necesidades. Se incorporó sonido cuadrafónico y se ampliaron los elementos que contiene el programa.

Selección de la muestra de niños ciegos El estudio se realizó durante 5 meses y tres semanas con 9 niños deficientes visuales, cuyas edades fluctúan entre los 6 y 12 años, 7 niños y 2 niñas, todos alumnos de la Escuela de Ciegos Santa Lucía, ubicada en el sector sur de Santiago

Testeo de usabilidad Teniendo en consideración que los aprendices ciegos poseen características muy diversas y en consecuencia tienen necesidades muy particulares, se realizó un minucioso trabajo de evaluación de usabilidad de la herramienta durante su construcción. Esta evaluación fue realizada con los niños ciegos y en su contexto, en la escuela de ciegos. Se realizó un testeo del sonido del software, de la línea gráfica del producto y de la interacción del niño con el software. Luego de recoger esta información se realizaron nuevamente ajustes a la herramienta, para lograr un mejor nivel de satisfacción del usuario. El testeo de usabilidad del software comprendió las siguientes actividades: instalación del prototipo en los equipos de la escuela de ciegos, testeo de usabilidad con los niños ciegos, redacción de un informe y corrección del prototipo. Este período de evaluación y corrección de la herramienta se realizó varias veces antes de obtenerse el software final.

Diseño del Kit de tareas cognitivas Para complementar el trabajo realizado con el software y evaluar el progreso de los aprendizajes por los  niños, se elaboró un set de tareas cognitivas. Las tareas cognitivas diseñadas para este software son tres y tienen entre otros,  los siguientes objetivos: integrar referencias temporo-espaciales percibidas como realidades secuenciales, demostrar la internalización del conocimiento del espacio virtual del softwarey evidenciar el conocimiento del espacio virtual del software. La idea con el kit es proporcionar al educador y/o mediador una herramienta de apoyo para la aplicación de éste sistema multimedial con el aprendiz ciego, otorgar variadas actividades que complementen el uso de este sistema multimedial, ejercitar en el aprendiz ciego habilidades relacionadas con nociones temporo-espaciales necesarias para el aprendizaje lectoescritor y técnicas de pre-bastón.

Elaboración de materiales Para llevar a cabo las actividades diseñadas en cada uno de las tareas cognitivas fue necesario diseñar y elaborar materiales acorde a las necesidades de los niños. De este modo se desarrollaron: láminas en braille, franelógrafo, maqueta con diferentes texturas del ambiente virtual del software y figuras geométricas en cartón piedra

Diagnóstico La evaluación diagnóstica de los aprendices fue realizada con la Batería de Exploración Verbal para Trastornos de Aprendizaje (BEVTA) y tuvo como finalidad conocer el nivel de desarrollo de las siguientes habilidades: recepción auditiva del lenguaje oral, recepción verbal inmediata, comprensión oral de oraciones de estructura simple, atención de corto tiempo a estímulos verbales, verbalización de una respuesta, abstracción verbal, determinación de relaciones de semejanza y reconocimiento de vocabulario

Implementación 

Como se ha señalado anteriormente la investigación se ha desarrollado en la Escuela Hogar de Ciegos Santa Lucía y las actividades de dicha investigación pueden agruparse en  dos áreas:trabajo con el ambiente software basado en sonido y trabajo concreto con tareas cognitivas

El trabajo con el ambiente software basado en sonido se refiere a la interacción del niño con el programa, donde el niño primeramente debe familiarizarse tanto con el software como con el equipo para poder interactuar satisfactoriamente y para poder comprender tanto la temática como el funcionamiento del mismo. El trabajo concreto con las tareas cognitivas pretende afianzar las habilidades adquiridas por el niño y evaluar la calidad y coherencia de los mismos.

Para registrar las actividades realizadas por los aprendices se emplearon varios métodos: lista de cotejo, registro anecdótico, entrevista, filmación, grabación y fotografía digital. Estos procedimientos permitieron recabar una gran cantidad de información que fue analizada y contrastada con los diagnósticos realizados.

El estudio se realizó durante 5 meses y tres semanas con 9 niños deficientes visuales. Todo el trabajo fue individual, caso a caso. En cada semana existieron tres sesiones de trabajo de 30 minutos con el ambiente virtual y 20-25 minutos con las tareas cognitivas.

Para la realización del estudio con El Castillo Musical se utilizaron los siguientes componentes: PC con tarjeta cuadrafónica, 4 parlantes por PC, software “VirtualAurea”, fichas de figuras geométricas de diferentes tamaños, realizadas en cartón piedra y pintadas de diferentes colores los cuales deben ser propicios para la estimulación visual, franelógrafo, maqueta con la representación gráfica del software, instrumentos musicales (pandero, claves, quena, oboe, metalófono, guitarra), 3 paneles de 1 metro de alto / 50 cm. de ancho cada uno, para la representación física de las murallas del software y una máquina fotográfica para el registro de las actividades.

RESULTADOS

Durante el desarrollo de la investigación se contemplaron tres tareas cognitivas que implicaran un medio de evaluación del logro de objetivos planteados

Tarea 1: Se relacionó con la integración de conceptos temporo-espaciales y la internalización del espacio virtual del software, acción que implicaba la interacción directa con el juego. Ya en esta primera tarea el niño debía ordenar los elementos del software en un franelógrafo, actividad que se iría complejizando en las siguientes intervenciones cognitivas.

Resultados Obtenidos: El 100 % de los aprendices que constituyeron la muestra alcanzaron el nivel máximo de logros esperados para esta tarea. Sin embargo, hubo dos alumnos que necesitaron adecuaciones metodológicas relacionadas con el tiempo de interacción de las actividades para alcanzar los objetivos propuestos, situación que pudiera deberse al escaso desarrollo emocional-social y al bajo Coeficiente Intelectual que se evidencia. El total de los aprendices logró interactuar efectivamente con los equipos y con el software. Ello, sin duda, permitió el buen desarrollo de las tareas cognitivas. En consecuencia, los aprendices lograron efectivamente la etapa de Exploración.

Figura 7

El aprendiz interactúa con el juego recibiendo información a través de cuatro parlantes

Figura 8

El aprendiz desarrolla conceptos de ordenación cronológica

Figura 9

El aprendiz ordena muñecos representando el tiempo cronológico

Figura 10

El aprendiz ordena láminas de manera cronológica

Figura 11

El aprendiz ordena los elementos concretos en un franelógrafo

Figura 12

El aprendiz trabaja en una maqueta del ambiente virtual del software, evidenciando la imagen mental que posee del ambiente virtual

Tarea 2: En esta tarea se evaluaron conceptos temporales relacionados con el ritmo en la ejecución de acciones (rápido-lento). Los objetivos son: identificar velocidades en la ejecución de tareas y evidenciar el conocimiento del espacio virtual del programa.

Resultados Obtenidos: Los aprendices insertos en la muestra, fueron capaces de evidenciar logros en su desplazamiento, orientándose por estímulos acústicos, acción que necesariamente requería un grado de concentración en la actividad. Conjuntamente lograron la discriminación de ritmos y sonidos en diferentes velocidades, además de representar efectivamente el ambiente virtual acústico. Al igual que en la tarea 1 una parte de la muestra presentó dificultad para representar concretamente el ambiente virtual, lo que podríamos nuevamente atribuir a los factores mencionados en dicha actividad.

Por tanto, se podría decir que los aprendices alcanzaron la etapa de Adaptación.

Figura 13

El aprendiz interactúa con el juego recibiendo información a través de cuatro parlantes

Figura 14

El aprendiz ordena láminas en macrotipo de manera cronológica, evidenciando destrezas de nociones témporo espaciales

Figura 15

El aprendiz representa el ambiente virtual en un franelógrafo, para ello ubica los elementos concretos en la representación táctil del ambiente virtual navegable

Figura 16

El aprendiz ordena los elementos que aparecen el software en una maqueta del ambiente virtual del mismo

Figura 17

El aprendiz ordena en un franelógrafo figuras a la derecha y a la izquierda, realizando actividades de lateralidad

Tarea 3: Los temas propuestos para esta tarea son conceptos de lateralidad y espacialidad. Tales conceptos se fueron desarrollando a través de objetivos como reconocimiento del espacio para su orientación, y demostración del conocimiento espacial del programa. Bajo este prisma se elaboraron y aplicaron tareas relacionadas con nociones temporo-espaciales, en relación con el propio cuerpo, que involucran finalmente el desplazamiento por un ambiente real representando al software.

Resultados Obtenidos: La muestra alcanzó el logro de los objetivos propuestos para esta investigación, aunque nuevamente aparece como elemento adverso el C.I. bajo lo normal,  que entorpeció el logro total de los mismos. Es así como se puede reconocer y/o afirmar que la gran mayoría de los aprendices ciegos alcanzó la etapa de Apropiación del juego, ya que no solamente son capaces de interactuar con éste, sino que también desplazarse por el ambiente real que representa el programa. En esta tarea son capaces de relacionar las puertas con el instrumento musical que las representa, además de ordenarlas cronológicamente según habían aparecido en el juego.        

Figura 18

El aprendiz realiza tareas de lateralidad

Figura 19

El aprendiz realiza tareas de espacialidad utilizando su propio cuerpo


ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS RESULTADOS DEL TEST BEVTA

La Batería de Exploración Verbal para Trastornos de Aprendizaje BEVTA ha sido estandarizada en un grupo de escolares de edades entre 7 y 12 años y para los cuales se presentan normas revisadas y actualizadas en puntaje estándar T. La aplicación del instrumento se ha realizado en dos oportunidades, al inicio y al final de la intervención. Durante la prim era aplicación se evaluó a 6 alumnos de un total de 9, ya que uno de los alumnos del grupo no cuenta con la edad mínima para realizar la aplicación, los otros dos alumnos restantes no fueron evaluados por encontrarse ausentes de manera reiterada. Durante la segunda evaluación se aplicó el instrumento a 8 alumnos. Sigue quedando fuera de la evaluación uno de los niños por no cumplir aún con la edad mínima necesaria.

El análisis de los resultados se realizó con la escala de evaluación para el grupo de nivel socioeconómico bajo, dadas las características de los contextos familiares de los aprendices.

Análisis comparativo de los resultados del test BEVTA

Alumnos

Primera Evaluación

Segunda Evaluación

Caso 1

TAVI

Puntaje Bruto: 4

Puntaje T: 49

Análisis:

Indica que está  dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 0

Puntaje T: Inferior a 37

Análisis:

Indica que está  dos desviaciones estándar bajo lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

TAVI

Puntaje Bruto: 5

Puntaje T: 53

Análisis:

Indica que está  dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 2

Puntaje T: 40

Análisis:

Indica que está  dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

Caso 2

TAVI

Puntaje Bruto: 8         

Puntaje T: 59

Análisis:

Indica que está dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S:                 

Puntaje Bruto  8

Puntaje T: 42

Análisis:

Indica que está dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

TAVI

Puntaje Bruto: 10

Puntaje T:  68

Análisis:

Indica que está 1 desviación estándar sobre lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S:|                            

Puntaje Bruto  11

Puntaje T: 49

Análisis:

Indica que está dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

Caso 3

TAVI

Puntaje Bruto: 4         

Puntaje T:  42

Análisis:

Indica que está dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 0

Puntaje T: Inferior a 30

Análisis:

Indica que está  dos desviaciones estándar bajo lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

TAVI

Puntaje Bruto: 4

Puntaje T: 42

Análisis:

Indica que está dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 1

Puntaje T: 30

Análisis:

Indica que está  1 desviación estándar bajo lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

Caso 4

TAVI

Puntaje Bruto: 9

Puntaje T:                   64

Análisis:

Indica que está  una desviación estándar sobre lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 4

Puntaje T:                   33

Análisis:

Indica que está una desviación estándar bajo de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un nivel socioeconómico bajo.

TAVI

Puntaje Bruto: 10

Puntaje T:                   68

Análisis:

Indica que está  1 desviación estándar sobre lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 11

Puntaje T:                   49

Análisis:

Indica que está  dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

Caso 5

TAVI

Puntaje Bruto: 4

Puntaje T: 49

Análisis:

Indica que está  dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 6

Puntaje T:                   46

Análisis:

Indica que está dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

TAVI

Puntaje Bruto: 10

Puntaje T: 73

Análisis:

Indica que se encuentra 3 desviaciones estándar sobre lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con Nivel socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto: 10

Puntaje T: 59

Análisis:          

Indica que está dentro de lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

Caso 6

TAVI

Puntaje Bruto: 1

Puntaje T:  24

Análisis:

Indica que está  dos desviaciones estándar bajo lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

3-S

Puntaje Bruto:   0

Puntaje T:   inferior a 22

Análisis:

Indica que está  tres desviaciones estándar bajo lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

TAVI

Puntaje Bruto:  2

Puntaje T: 33

Análisis:

Indica que se encuentra una desviación estándar bajo lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo

3-S

Puntaje Bruto:  0

Puntaje T:  inferior a 22

Análisis:

Indica que está  tres desviaciones estándar bajo lo esperado para su edad, evaluado con la escala para niños con un Nivel Socioeconómico bajo.

 

DISCUSIÓN

El objetivo del estudio fue determinar el impacto en el desarrollo de funciones básicas, operacionales y habilidades temporo-espaciales en niños ciegos del uso de herramientas computacionales interactivas basadas en sonido espacializado. Los resultados obtenidos tanto en el trabajo con el ambiente virtual como con las tareas cognitivas, indican que el sonido no sólo permite que el niño ciego desarrolle habilidades de representación espacial como lo han comprobado anteriores estudios, sino que también favorece el desarrollo de las funciones básicas y habilidades temporales.

Nuestra idea fue estudiar específicamente la posibilidad de desarrollar a través del uso de ambientes virtuales diseñados a partir de un editor de software para niños ciegos basados en sonido, la percepción auditiva (memoria auditiva, conciencia, discriminación auditiva), lateralidad (conceptualización de derecha e izquierda con respecto al propio cuerpo), lenguaje comprensivo y orientación temporo-espacial (delante-atrás, entre, al lado, antes-después, lento-rápido). Toda nuestra evaluación del resultado de la interacción con El Castillo Musical, como las tareas cognitivas para evaluar el logro de estos procesos cognitivos, nos indica que con una adecuada metodología pedagógica de uso del software los aprendices ciegos se ven favorecidos en el logro de estas habilidades. Lo cual evidencia la potencia del sonido como una herramienta poderosa para estimular el desarrollo de la cognición en niños ciegos

A continuación se detallan algunos aspectos importantes de mencionar en una investigación:

El Castillo Musical en conjunto con las tareas cognitivas permitieron reforzar de manera significativa funciones básicas como lateralidad, espacialidad y temporalidad que son conceptos previos necesarios para la adquisición de la lectoescritura Braille y técnicas de pre-bastón.

No se detectaron grandes diferencias entre niños ciegos y niños con visión residual, ni tampoco entre los que tenían CI normal o bajo lo normal.

El uso de tarjetas cuadrafónicas para una salida de audio 2D ayudó significativamente a que los aprendices reconocieran de dónde venía la fuente de sonido del software. Esto los incentivaba a continuar con el juego, acción que era verbalizada por ellos.

El trabajo se llevó a cabo de manera personalizada, alumno por alumno y supervisada 100% en su primera etapa, luego ellos autónomamente eran capaces de lograr la meta del juego sin mayor intervención del guía.

El ambiente virtual fue comprendido/mapeado fácilmente por los niños, lo que quedó demostrado en las tareas cognitivas que alcanzaron excelentes resultados.

El desarrollo de este tipo de programas computacionales ayuda a que los niños con déficit visual tiendan a la normalización, ya que les permite contar con una herramienta entretenida de aprendizaje, tal y como la tienen los niños videntes.

El hecho que el software contara con estímulos auditivos musicales, permitió que los aprendices se incentivaran fácilmente pues, sabido es, los ciegos tienen gran cercanía con la música.

El software El Castillo Musical se orientó a niños entre 7 y 12 años, pero al trabajar con la herramienta se detectó que los niños mayores se aburrían fácilmente, ya que lo encontraban muy “infantil”, proponiendo ellos mismos sugerencias para poder incrementar la dificultad del juego.

Uno de los factores que entorpeció el desarrollo del trabajo fue la suspensión de algunas sesiones, lo que influyó en la extensión de la investigación.

Surge con fuerza la necesidad de utilizar otro tipo de dispositivos de input, como teclados especiales con menor número de teclas y más ad-hoc con el modelo mental de niños ciegos. Asimismo, la posibilidad de interactuar a través de tablets y joysticks de tipo forcefeedback es otro desafío para extensiones de este trabajo.

Experiencias de aprendizaje colaborativas basados en sonido espacializado son necesarias de explorar. En general, los niños tienen escasas experiencias de aprendizaje colaborativo. En nuestra experiencia hemos observado una cierta tendencia a trabajar en conjunto software monousario. Ello nos permite generar una expectativa real sobre la posibilidad de generar ambientes colaborativos para niños ciegos, de aplicación local (mismo lugar de ubicación de los usuarios) y distribuido (distinto lugar de ubicación de los usuarios)

Finalmente, si bien VirtualAurea puede modelar una infinidad de mapas o estructuras mentales, es muy necesario explorar mundos reales a través de un trabajo inicial con mundos virtuales basados en sonido que ayuden a desarrollar cognición de esos espacios reales, utilizando sonidos naturales. De esta forma, podríamos inicialmente someter al niño ciego a desarrollar experiencias reales a través de la interacción virtual  basadas en sonido espacializado y luego, una vez desarrollar su cognición espacial de estos sitios, someterlos a experiencias concretas navegando directamente con el mundo real.

REFERENCIAS

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2.       Cooper, M. & Taylor (1998). Ambisonic sound in virtual environments and applications for the blind people. Proceedings of the Second European Conference on Disability, Virtual Reality, and Associated Technologies, pp. 113-118.

3.       Lahav, O. & Mioduser, D. (2000). Multisensory virtual environment for supporting blind persons’ acquisition of spatial cognitive mapping, orientation, and mobility skills. Proceedings of the Third International Conference on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies, pp. 53-58.

4.       Lumbreras, M. & Sánchez, J. (1998). 3D aural interactive hyperstories for blind children. International Journal of Virtual Reality 4(1), 20-28.

5.       Lumbreras, M. & Sánchez, J. (1998). 3D Aural interactive hyperstories for blind children. The 2nd European Conference on Disability, Virtual Reality, and Associated Technologies. Skovde, Sweden.

6.       McCrindle, R. & Symons, D. (2000). Audio space invaders. Proceedings of the Third International Conference on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies, pp. 59-65.

7.       Mereu, S. & Kazman, R. (1996). Audio enhanced 3D interfaces for visualli impaired users. Proceedings of CHI ‘ 96, ACM Press.

8.       Sánchez, J. (2001). Interactive virtual acoustic environments for blind children. Proceedings of ACM CHI ´2001, pp. 23-25. Seattle, Washington, April  2-5.

9.       Sánchez, J. (2000). Usability and cogntive impact of the interaction with 3D virtual interactive acoustic environments by blind children. CP&B (in press).

10.   Sánchez, J. & Lumbreras, M. (1999). Virtual Environment Interaction through 3D Audio by Blind Children . Journal of Cyberpsychology and Behavior, CP&B 2(2), pp. 101-111..

11.   Sánchez, J. (2000). Interactive virtual environments for blind children: Computing. Proceedings 4th Iberoamerican Congress on Informatics and Education, RIBIE 2000, Viña del Mar, Chile. December 2000.

12.   Sánchez, J. (2000). Interactive virtual environments for blind children: Usability and cognition. Proceedings 4th Iberoamerican Congress on Informatics and Education, RIBIE 2000, Viña del Mar, Chile. December 2000.

13.   Sánchez, J. (2000). Usability and cognitive impact of the interaction with 3D virtual interactive acoustic environments by blind children. Proceedings of the 3rd International Conference on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies, pp. 67-73. September 23-25, 2000, Alghero, Sardinia, Italy.

14.   Sánchez, J. (2000). Interactive virtual environments to assist the cognition of blind children. Proceedings of the VII Iberoamerican Scientific Conference, CYTED, Panamá, May 8th, 2000.

15.   Sánchez, J. (2000). Interactive worlds for blind children: computing, usability, and cognition. Proceedings of NIMIS Workshop: Designing tomorrow´s classrooms today, collaborative technologies for early literacy. Waldeck, Germany.

16.   Sánchez, J. (2000). 3D interactive games for blind children. Proceedings of Technology and Persons with Disabilities, CSUN 2000. Los Angeles, USA.

17.   Sánchez, J. (2000). Usability and cognitive impact of the interaction with 3D virtual interactive acoustic environment by blind children. Medicine Meets Virtual Reality: 7, Newport Beach, California, USA.

18.   Sánchez, J. (1999). Interactive 3D sound hyperstories for blind children. Proceedings of ACM-CHI 99, pp. 318-325.

19.   Sánchez, J. & Lumbreras, M. (1999). Virtual environment interaction through 3D audio for blind children. Medicine Meets Virtual Reality: 7, San Francisco, USA.

20.   Winberg, F. & Helltrom, S. (2000). The quest for auditory manipulation: the sonified Towers of Hanoi. Proceedings of the Third International Conference on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies, pp. 75-81.