Inteligencia
Artificial y Realidad Virtual y su Aplicación en la Educación
Autores: Alfonso Vicente Cevallos Bravo
Cevallos Bravo Alfonso Vicente
acevallos2763@utm.edu.ec
Alcivar Cevallos Roberth
Abel
roberth.alcivar@utm.edu.ec
Universidad Técnica
de Manabí, UTM
Manabí, Ecuador
DOI: https://doi.org/10.56124/encriptar.v8i15.009
Resumen
Este artículo investigó
la incidencia del desarrollo de la inteligencia artificial (IA) y la realidad
virtual (RV) en la educación, con el objetivo de evaluar su impacto en los
métodos de enseñanza y aprendizaje. Utilizando la metodología PRISMA (Preferred
Reporting Items For Systematic Reviews and Meta-Analyses), el estudio se
estructuró en tres fases: planificación, desarrollo y reporte. Se abordaron
cinco preguntas de investigación: los avances recientes y su impacto en la
educación, los hallazgos y tendencias en la literatura, los beneficios y
desafíos para los estudiantes, las estrategias eficaces para la implementación
en el aula, y la evolución y áreas emergentes en la investigación. Los resultados
indicaron que la IA y la RV están revolucionando la educación al proporcionar
experiencias de aprendizaje personalizadas e inmersivas, aunque también
presentan desafíos en términos de integración tecnológica y capacitación
docente. Estos hallazgos subrayan el potencial significativo de estas
tecnologías para enriquecer el proceso educativo y resaltan la necesidad de
continuar investigando para superar los obstáculos y maximizar sus beneficios
en el ámbito académico.
Palabras clave: Inteligencia artificial; realidad
virtual; educación; tecnología.
Abstract
This article investigated the impact of the
development of artificial intelligence (AI) and virtual reality (VR) in
education, with the aim of evaluating their impact on teaching and learning
methods. Using the PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and
Meta-Analyses) methodology, the study was structured in three phases: planning,
development, and reporting. Five research questions were addressed: recent
advances and their impact on education, findings and trends in the literature,
benefits and challenges for students, effective strategies for classroom
implementation, and evolving and emerging areas in research. The results
indicated that AI and VR are revolutionizing education by providing
personalized and immersive learning experiences, although they also present
challenges in terms of technology integration and teacher training. These
findings underscore the significant potential of these technologies to enrich
the educational process and highlight the need for further research to overcome
obstacles and maximize their benefits in the academic field.
Keywords:
Artificial intelligence;
virtual reality; education; technology.
En la
investigación de
La IA
representa la habilidad de las máquinas para ejecutar labores que
tradicionalmente implican inteligencia humana, incluyendo procesos de
aprendizaje, percepción y análisis. Por su parte, la RV se caracteriza por su
capacidad computacional para recrear entornos tridimensionales, sumergiendo a
los usuarios en experiencias inmersivas y realistas.
En el
ámbito educativo, estas tecnologías están siendo aplicadas de diversas maneras
para mejorar la calidad y eficacia de la enseñanza y el aprendizaje, la IA
permite una personalización del aprendizaje que antes era impensable,
adaptándose al ritmo y estilo de aprendizaje de cada estudiante. Por otro lado,
la RV ofrece experiencias de aprendizaje inmersivas que pueden hacer que los
conceptos abstractos sean más tangibles y permitir a los estudiantes explorar
entornos que de otra manera serían inaccesibles.
El trabajo de
Las instituciones educativas deben proveer herramientas tecnológicas que
permitan a los estudiantes prepararse de forma técnica y práctica para la
inserción idónea en el desafiante mundo laboral, situándose en diversos
contextos similares a los cuales se enfrentarán en su vida profesional (pág. 2).
Mediante
el uso de algoritmos de inteligencia artificial, se puede personalizar la
enseñanza y adaptar el ritmo de aprendizaje a las necesidades individuales de
cada estudiante, lo que puede mejorar los resultados académicos y aumentar la
participación de los estudiantes. Por otro lado, los entornos de realidad
virtual permiten recrear situaciones complejas o peligrosas, como pilotar un
avión o realizar una cirugía, proporcionando a los estudiantes una forma segura
y realista de adquirir habilidades.
Posteriormente
A medida que la inteligencia artificial y la realidad virtual continúen
evolucionando, es probable que se creen nuevas formas de integrar estas
tecnologías en el aula y en línea, lo que podría cambiar aún más la manera en
que se aprende. Por ello es importante generar una experiencia de
aprendizaje que permita adecuar el contenido y actividades a soluciones
adaptativas y atractivas.
En
la última década, el avance de la tecnología ha transformado diversas áreas de
nuestra vida cotidiana, y la educación no es la excepción. La inteligencia
artificial y la realidad virtual han emergido como herramientas innovadoras que
tienen el potencial de redefinir los métodos de enseñanza y aprendizaje. Este
estudio tiene como objetivo investigar la incidencia del desarrollo de la
inteligencia artificial y la realidad virtual aplicada en la educación,
analizando cómo estas tecnologías pueden ser utilizadas para mejorar la
experiencia educativa y el rendimiento académico de los estudiantes.
La
presente revisión sistemática se organiza en varias secciones. En primer lugar,
se describen los materiales y métodos utilizados para llevar a cabo la
investigación, destacando las cadenas de búsqueda y los criterios inclusión y
exclusión para la selección de bibliografía relevante. A continuación, se
presentan los resultados y la discusión, donde se analizan los avances y
tendencias en el uso de la IA y la RV en la educación, así como sus impactos en
el rendimiento académico de los estudiantes. Finalmente, se concluye con un
resumen de los principales hallazgos y se plantean recomendaciones para la
implementación efectiva de estas tecnologías en el ámbito educativo.
La
metodología aplicada en el estudio presente está basada en PRISMA (Preferred
Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) para garantizar un
proceso transparente y replicable El proceso comenzó con la identificación de estudios relevantes mediante una
búsqueda exhaustiva en bases de datos académicas clave. En el
desarrollo de esta investigación se utilizó Parsifal (https://parsif.al) como herramienta de investigación la que ayudará a
planificar, realizar y reportar la información. El Desarrollo de la revisión
tuvo tres fases esenciales:
Planificación,
desarrollo e informe (descrita en la figura. 1): que se presenta a
continuación:
Figura 1: Esquema del proceso de revisión.
Fuente: Autor.
Planificación • Protocolo
(preguntas de investigación, cadena de búsqueda y criterios de inclusión y
exclusión) • Definición
del uso de las herramientas de IA y RV Desarrollo • Búsqueda • Selección de artículos • Extracción de datos Informe • Análisis de datos • Redacción de informe
Fuente: Autor (2024).
2.2 Planificación
de la revisión
Este estudio aborda la planificación y desarrollo del protocolo para una
revisión sistemática de la literatura (SLR). El protocolo incluye la definición
de criterios de inclusión y exclusión, la estrategia de búsqueda en bases de
datos relevantes, y el proceso de selección y evaluación de estudios. Además,
se describe el método para la extracción y síntesis de datos. La importancia de
este protocolo radica en asegurar la transparencia, reproducibilidad y rigor
científico de la revisión. Finalmente, se discuten las implicaciones y posibles
limitaciones del estudio. Se han formulado 5 preguntas de investigación (PI)
que se muestran a continuación:
•
PI1. ¿Cuáles son los principales
avances en el desarrollo de la inteligencia artificial y la realidad virtual
aplicados a la educación y cuál ha sido su impacto en los métodos de
enseñanza-aprendizaje?
•
PI2. ¿Cuáles son los principales
hallazgos y tendencias en la literatura existente sobre la aplicación de la
inteligencia artificial y la realidad virtual en la educación?
•
PI3. ¿Cuáles son los beneficios y
desafíos de utilizar la inteligencia artificial y la realidad virtual en el
ámbito académico de los estudiantes según los estudios existentes?
•
PI4. ¿Qué estrategias se han
demostrado eficaces para implementar la inteligencia artificial y la realidad
virtual en el aula, según los estudios existentes?
•
PI5. ¿Cómo han evolucionado las
investigaciones sobre inteligencia artificial y realidad virtual en educación a
lo largo del tiempo, y cuáles son las áreas emergentes de investigación en este
campo?
Los criterios de inclusión y exclusión se presentan en la Tabla 1. Los
criterios de inclusión fueron para fines de búsqueda, recuperar artículos de
revistas, artículos de conferencias, publicaciones a partir del 2019 y que
estén en los idiomas inglés o español. La exclusión tiene como objetivo excluir
publicaciones que no incluyan los métodos utilizados o que sus resultados no
estén disponibles, artículos que no tengan rigor científico o que
investigaciones previas al 2018. Este protocolo de búsqueda y criterios de
exclusión e inclusión le permite obtener información relevante para el trabajo
de investigación.
Tabla 1. Criterios de exclusión e inclusión.
|
Criterios de Inclusión |
Criterios de Exclusión |
|
Artículos de revistas Artículos de Conferencias Publicados a partir del 2019 Artículos escritos en los
idiomas inglés o español |
Artículos sin rigor
científico Artículos que no incluyan los
métodos utilizados Contenido no accesible Otro idioma que no sea inglés
o español Investigaciones previas al
2018 |
Fuente: Autor (2024).
Se han definido las palabras clave pertinentes para la búsqueda como son
(inteligencia artificial, realidad virtual, educación), a partir de
estas palabras se generaron las cadenas de búsqueda como son
("inteligencia artificial" AND "realidad virtual" AND
"educación") y ("artificial intelligence" AND "virtual
reality" AND "education"), se utilizó diversas bases de
datos académicas para este estudio como son: Google académico, IEEE Xplore y
ResearchGate que se muestran en la tabla 2.
Tabla 2. Cadenas de búsqueda.
|
Cadenas de búsqueda |
Repositorio |
||
|
Google académico |
Ieee Xplore |
ResearchGate |
|
|
"inteligencia
artificial" AND "realidad virtual" AND "educación" |
36 |
0 |
530 |
|
"artificial
intelligence" AND "virtual reality" AND "education" |
82 |
117 |
139 |
Fuente: Autor (2024).
2.3 Revisión
En esta etapa, se llevó a cabo la búsqueda y selección de los artículos
que cumplían con los criterios de inclusión establecidos en las bases de datos
científicas mencionadas previamente. Los demás artículos fueron excluidos según
los criterios de exclusión. Para ello, se analizó el contenido de cada artículo
y la cadena de búsqueda original definida anteriormente. En cada base de datos,
fue necesario ajustar algunos parámetros de búsqueda (como el rango de años o
el tipo de publicación). Después de realizar la búsqueda en todas las bases de
datos, se realizó una primera selección de artículos siguiendo los criterios de
selección indicados en la Tabla 3.
Tabla 3. Bases de datos indexadas.
|
Base de datos |
Selección |
|
Google Académico |
6 |
|
Ieee Xplore |
4 |
|
ResearchGate |
5 |
|
TOTAL |
15 |
Fuente: Autor (2024).
2.4 Presentación de
la revisión
Utilizando los datos obtenidos de la última selección de información, se
llevaron a cabo análisis que abarcan las tecnologías: inteligencia artificial y
realidad virtual en la educación. Estos resultados se presentan en la siguiente
sección. Después de completar los análisis, procedimos a redactar el informe.
2.5. Resultados y Discusión
2.5.1 Selección
de artículos y extracción de información
Se decidió por utilizar palabras clave derivadas de las preguntas de
investigación presentadas. Los resultados de la búsqueda en la base de datos se
presentan en la Tabla 3. Los artículos buscados y seleccionados se determinan
para cada base de datos. La selección se realizó en base a criterios de
inclusión y exclusión.
2.5.2 Estudios
encontrados
La figura 2, muestra la cantidad de los estudios encontrados en cada base
de datos.
Figura 2. Estudios Encontrados.
Google académico IEEE Explore ResearchGate Artículos 6 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Estudios Encontrados Artículos
Fuente: Autor (2024).
Para cada base de datos se indica el número de artículos recuperados y
seleccionados. La selección se basó en criterios de inclusión y exclusión. Tras
aplicar los criterios de inclusión y exclusión, se seleccionaron 15 artículos
que cumplían dichos criterios.
En la figura 3 se
presenta la distribución de los estudios seleccionados de cada una de las bases
de datos científicas.
Figura 3. Estudios Seleccionados.
Google académico IEEE Explore ResearchGate Artículos Seleccionados 6 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 16 Estudios Seleccionados Artículos Seleccionados
Fuente: Autor (2024).
3. Análisis
En esta etapa, se verifica minuciosamente la relevancia de cada documento
elegido para el tema propuesto para garantizar que responda eficazmente a las
preguntas de investigación formuladas. Después de una revisión cuidadosa de los
documentos seleccionados, se clasifica la información encontrada de los
estudios seleccionados con el fin de proporcionar los argumentos planteados en
el estudio.
3.1 Análisis y resultados
Después de
garantizar que cada estudio seleccionado sea relevante para el tema propuesto y
responda a las preguntas de investigación, los artículos elegibles se
seleccionan cuidadosamente. La información extraída de estos documentos fue
organizada y clasificada sistemáticamente con miras a responder a las preguntas
de investigación que se describen a continuación.
PI1. ¿Cuáles
son los principales avances en el desarrollo de la inteligencia artificial y la
realidad virtual aplicados a la educación y cuál ha sido su impacto en los
métodos de enseñanza-aprendizaje?
En el
2019,
PI2. ¿Cuáles
son los principales hallazgos y tendencias en la literatura existente sobre la
aplicación de la inteligencia artificial y la realidad virtual en la educación?
En el
trabajo de
PI3. ¿Cuál es
el impacto percibido de la inteligencia artificial y la realidad virtual en el
rendimiento académico de los estudiantes según los estudios existentes?
El trabajo
investigativo de
Por
consiguiente
La
tecnología que tuvo mayor énfasis fueron las plataformas colaborativas que de
manera inicial se utilizaron las más sencillas para que el docente y el
estudiante se familiaricen al manejo de las mismas, pero se aproximó con
emplear plataformas mucho más amplias e incluso una disruptiva que es la
realidad virtual todo esto con apoyo de recursos tecnológicos como el celular,
computadora o Tablet (pág. 2).
PI4. ¿Qué
estrategias se han demostrado eficaces para implementar la inteligencia
artificial y la realidad virtual en el aula, según los estudios existentes?
En la
investigación de
PI5. ¿Cómo han
evolucionado las investigaciones sobre inteligencia artificial y realidad
virtual en educación a lo largo del tiempo, y cuáles son las áreas emergentes
de investigación en este campo?
Los
autores
El
potencial de la realidad virtual como herramienta multimedia radica en su
capacidad para procesar cuidadosa y creativamente eventos y contextos y dar
vida virtual a estos elementos, guiando a los usuarios para ampliar la
conciencia cognitiva y emocionalmente de formas deseables, brindando
oportunidades para el desarrollo y el cambio personal y social (pág. 2).
Los
sistemas de IA, como el aprendizaje automático y la minería de datos, permiten
ajustar el contenido educativo a las necesidades y ritmos de cada estudiante,
optimizando su proceso de aprendizaje. Por otro lado, la RV ha permitido que
los estudiantes participen en simulaciones y entornos virtuales que replican
situaciones reales, lo que es especialmente útil en áreas como la medicina, la
ingeniería y las ciencias. No obstante, a pesar de estos avances, existen
limitaciones significativas en la implementación de estas tecnologías. El
acceso desigual a la IA y la RV sigue siendo un problema clave, particularmente
en países en desarrollo. Las instituciones educativas enfrentan barreras
económicas, tecnológicas y de infraestructura que impiden una adopción generalizada.
La IA y la
RV tienen el potencial de transformar radicalmente la educación, pero su éxito
depende de factores como la accesibilidad, la capacitación docente, y una mayor
investigación sobre sus efectos a largo plazo. Si se abordan estos desafíos,
estas tecnologías podrían democratizar el acceso a una educación más inclusiva,
personalizada y efectiva, beneficiando a estudiantes de diversas partes del
mundo.
3.2 Discusión
La
revisión sistemática se lleva a cabo para conocer los últimos avances en investigación.
Se realizó un análisis exhaustivo de 15 estudios para investigar la
inteligencia artificial y la realidad virtual en la educación, estas
investigaciones han crecido considerablemente en los últimos años. En esta
revisión sistemática de la literatura, abordamos cinco preguntas de
investigación relacionadas con el impacto, los hallazgos y la evolución de
estas herramientas utilizadas en el ámbito educativo.
La
IA es la simulación de procesos de inteligencia humana por máquinas,
específicamente por sistemas informáticos. Varias aplicaciones de esta
tecnología incluyen sistemas expertos, procesamiento de lenguaje natural,
reconocimiento de voz y visión artificial. Por otro lado
La investigación de
La realidad virtual presenta una serie de bondades dentro del campo
educativo como por ejemplo la mejor comprensión de los contenidos, un
incremento en el rendimiento de los estudiantes, una mejora en la motivación y
la creatividad, una intensificación de la motivación debido a que aísla los
sentidos del usuario, además de una mayor participación en las dinámicas
educativas. Una manera de aplicar la RV al área de EF sería la práctica de deportes
en línea (pág. 3).
4. Conclusiones
En conclusión, el estudio
sobre estas herramientas que son: la inteligencia artificial (IA) y la realidad
virtual (RV), en la educación demuestra que estas tecnologías tienen un impacto
transformador en los métodos de enseñanza y aprendizaje. La revisión
sistemática ha revelado que tanto la IA como la RV ofrecen oportunidades
significativas para personalizar el aprendizaje, mejorar la inmersión y
fomentar una mayor interacción en el aula. Sin embargo, también se han
identificado desafíos clave, como la necesidad de integrar estas tecnologías de
manera efectiva y proporcionar la formación adecuada a los docentes. La
investigación resalta la importancia de superar estos desafíos para aprovechar
plenamente el potencial de la IA y la RV. A medida que la tecnología continúa
avanzando, es crucial que los educadores y los responsables de la política
educativa continúen explorando y adaptando estas herramientas para maximizar
sus beneficios y abordar los problemas emergentes. La evolución continua en
este campo sugiere que la investigación y el desarrollo futuros serán
fundamentales para optimizar el impacto positivo de la IA y la RV en la
educación.
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