Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA Departamento de Didácticas Especiales Programa de doctorado: Formación del Profesorado Título de la tesis Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Tesis Doctoral presentada por Dña. Cristina Roca González Directores: Dr. Dña. Mª del Carmen Mato Carrodeguas Dr. D. Jorge Martín Gutiérrez La Directora El Director La Doctoranda Las Palmas de Gran Canaria, a 18 de noviembre de 2015 “Como no sabía que era imposible, lo hice”, Albert Einstein. i Agradecimientos A Jorge Martín Gutierrez Por introducirme en esta línea de investigación, su paciencia y apoyo incansable. Sus dimensiones humanas e investigadoras han sido una fuente de inspiración. A Mª del Carmen Mato Carrodeguas Por su cariño y sus buenos consejos en cuanto al método científico e investigador. No puedo imaginar mejores directores que el tándem formado por ella y Jorge. A Alejandra Sanjuan Hernán-Pérez Que siempre me ha apoyado como Directora de Departamento, y sobre todo como compañera y amiga. A Ildefonso Jiménez Mesa Durante los muchos años que fuiste director del Departamento de Cartografía y Expresión Gráfica en la Ingeniería, me enseñaste la labor docente y siempre sentí tu apoyo y cariño. A Don Melchor García Domínguez Compañero de investigación y amigo. Por estar siempre. A mis compañeros del Departamento de Cartografía y Expresión Gráfica en la Ingeniería Por permitirme realizar prueba con sus alumnos y por el esfuerzo que algunos ha dedicado para que yo pueda dedicar tiempo a finalizar este trabajo. Mil gracias. Al servicio de deportes de la ULPGC, Cuyos miembros se implicaron, más allá de sus obligaciones laborales, en la ejecución en el campo de la prueba de orientación. A Don Ulises Ortiz, Antiguo alumno de la Escuela, y experto Internacional en pruebas de orientación, que desinteresadamente me instruyó sobre las bases de este deporte. A Doña Leonor Curbelo Que me instruyó en el manejo del programa tratamiento datos estadísticos spss para realizar los cálculos y revisó los resultados. A mi familia y a mis amigos en cualquiera de sus formas Os he tenido abandonados mucho tiempo. Aunque dicen que el tiempo no se recupera, espero pasar a partir de ahora muchos buenos momentos con todos. ii iii A mi madre. iv v Índices de contenidos Agradecimientos .............................................................................. i Índice de contenidos ...................................................................... v Índice de tablas .............................................................................. xi Índice de figuras .......................................................................... xiii Lista de abreviaturas .................................................................... xv Resumen de la Tesis .................................................................. xvii CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………..1 1.1 Contexto y justificación de la tesis. ..................................................................... 3 1.2 Antecedentes ......................................................................................................... 5 1.3 Factores motivantes. ............................................................................................. 7 1.4 Objetivos e hipótesis ............................................................................................. 9 1.5 Estructura de la tesis. ......................................................................................... 10 1.6 Contribuciones .................................................................................................... 11 1.7 Colaboraciones .................................................................................................... 14 CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO……………………………………………….………….15 2.1 Introducción. ........................................................................................................ 17 2.2 Consideraciones históricas en la investigación de la capacidad espacial. ... 17 2.2.1 Investigación psicométrica. .......................................................................................... 20 2.3 Capacidad/factor espacial. ................................................................................. 22 2.3.1 Componentes de la capacidad/factor espacial. ............................................................ 23 2.3.2 Percepción Espacial vs capacidad espacial. ................................................................ 24 2.3.3 Líneas Investigación actuales. ..................................................................................... 24 2.4 . Consideraciones sobre la nomenclatura habilidad y capacidad espacial. .. 28 2.5 Instrumentos para medir la habilidad espacial. ................................................ 30 xii Tabla 4-12 Prueba de muestras independientes Pre_SOT Real Orieentering ............................................... 105 Tabla 4-13 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Experimental Real Orieentering ............................. 106 Tabla 4-14 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Control Real Orieentering ....................................... 107 Tabla 4-15 Estadísticos Ganancia SOT Control-Experimental Real Orieentering .......................................... 107 Tabla 4-16 Prueba muestras independientes Ganancia SOT Control-Experimental Real Orieentering ......... 107 Tabla 4-17 Estadísticos Ganancia SOT Género Real Orieentering ................................................................ 108 Tabla 4-18 Prueba muestras independientes Ganancia Género Real Orieentering ....................................... 108 Tabla 4-19 Prueba normalidad PRE_SOT Grupo Experimental Virtual Orieentering. .................................... 110 Tabla 4-20 Prueba normalidad PRE_SOT Grupo Control Virtual Orieentering .............................................. 110 Tabla 4-21 Estadísticos Pres_SOT Virtual Orieentering ................................................................................. 111 Tabla 4-22 Prueba de muestras independientes Pre_SOT Virtual Orieentering ............................................ 111 Tabla 4-23 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Experimental Virtual Orieentering ........................... 112 Tabla 4-24 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Control Virtual Orieentering .................................... 112 Tabla 4-25 Estadísticos Ganancia SOT Control-Experimental Virtual Orieentering ....................................... 112 Tabla 4-26 Prueba muestras independientes Ganancia SOT Control-Experimental Virtual Orieentering ...... 113 Tabla 4-27 Estadísticos Ganancia SOT Género Virtual Orieentering ............................................................. 113 Tabla 4-28 Prueba muestras independientes Ganancia Género Virtual Orieentering .................................... 113 Tabla 4-29 Prueba de normalidad de las variables para grupo experimental RA-VO. ................................... 115 Tabla 4-30 Prueba de normalidad de las variables para grupo control RA-VO. ............................................. 116 Tabla 4-31 Prueba de muestras independientes PRE_MRT, PRE_DAT, PRE_SOT RA-VO ........................ 117 Tabla 4-32 Prueba de normalidad de las variables GANANCIA para grupo experimental RA-VO ................. 117 Tabla 4-33 Prueba de normalidad de las variables para grupo experimental RA-VO .................................... 118 Tabla 4-34 Estadísticos descriptivos Ganancia grupos Control y Experimental RA-VO ................................. 119 Tabla 4-35 Prueba de muestra independientes Ganancia MRT, DAT y SOT RA-VO .................................... 119 Tabla 4-36 Estadísticos descriptivos Ganancia Género RA-VO ..................................................................... 120 Tabla 4-37 Prueba de muestra independientes Ganancia Género MRT, DAT y SOT RA-VO ....................... 120 Tabla 4-38 Prueba de normalidad de las variables para grupo experimental RA (estudio SOT) ................... 122 Tabla 4-39 Prueba de normalidad de las variables para grupo control RA (estudio SOT) ............................. 122 Tabla 4-40 Prueba de muestras independientes PRE_MRT, PRE_DAT, PRE_SOT RA estudio SOT .......... 123 Tabla 4-41 Prueba Normalidad Ganancia grupo control RA (estudio SOT). .................................................. 123 Tabla 4-42 Prueba Normalidad Ganancia grupo experimental RA (estudio SOT). ......................................... 123 Tabla 4-43 Estadísticos descriptivos Ganancia grupos Control y Experimental RA (estudio SOT). ............... 125 Tabla 4-44 Prueba de muestras independientes Ganancia Control y Experimental RA (estudio SOT). ........ 125 Tabla 4-45 Estadísticos descriptivos Ganancia Género RA (estudio SOT). ................................................... 126 Tabla 4-46 Prueba de muestras independientes Ganancia Género RA (estudio SOT) ................................. 126 Tabla 4-47 Prueba de normalidad de las variables para grupo experimental Interlocked. ............................. 128 Tabla 4-48 Prueba de normalidad de las variables para grupo control Interlocked. ....................................... 128 Tabla 4-49 Prueba de muestras independientes PRE_MRT, PRE_DAT, PRE_SOT Interlocked.. ................ 129 Tabla 4-50 Prueba Normalidad Ganancia grupo experimental Interlocked. ................................................... 130 Tabla 4-51 Normalidad Ganancia grupo control Interlocked. ......................................................................... 130 Tabla 4-52 Estadísticos descriptivos Ganancia grupos Control y Experimental Interlocked .......................... 132 Tabla 4-53 Prueba de muestras independientes Ganancia Control y Experimental Interlocked. ................... 132 Tabla 4-54 Estadísticos descriptivos Ganancia -Género Interlocked. ............................................................ 133 Tabla 4-55 Prueba de muestra independientes Ganancia-Género Interlocked. ............................................. 134 Tabla 5-1 Relación entre conclusiones e hipótesis planteadas por entrenamiento ........................................ 141 xiii Índice de figuras Fig. 2.1Estructura de la inteligencia humana (Smith 1964) .............................................................................. 21 Fig. 2.2 Concepción de Capacidad espacial. Fuente (Sánchez Carlessi, 2003) .............................................. 30 Fig. 2.3 Subcomponentes y test de medida del factor espacial. ...................................................................... 34 Fig. 2.4 Ejemplos del Vanderberg Mental Rotation Tes MRT(Vanderberg 1971) ............................................. 35 Fig. 2.5 Ejemplos del DAR:SR5. ....................................................................................................................... 36 Fig. 2.6 Ejemplo del Perspective Taking-Spatial Orientation Test .................................................................... 38 Fig. 3.1 Ejemplos de los cinco niveles de entrenamiento con RA. ................................................................... 66 Fig. 3.2 Resultados Pre y Post test DAT .......................................................................................................... 67 Fig. 3.3 Resultados pre y Post test MRT. ......................................................................................................... 68 Fig. 3.4 Izq Experto indica instrucciones. Dcha. Estudiantes midiendo distancias con pasos. ......................... 72 Fig. 3.5 Mapa del campo de futbol con las balizas. Dcha. “mapa ciego” facilitado al estudiante...................... 73 Fig. 3.6 Panorámica del campo de futbol con balizas. ..................................................................................... 73 Fig. 3.7 Momentos de la experiencia RO. ........................................................................................................ 73 Fig. 3.8 Resultados totales y registros parciales prueba RO. ........................................................................... 74 Fig. 3.9 Escenarios Catching Features ............................................................................................................. 78 Fig. 3.10 Ejemplo resultado alumno ................................................................................................................. 78 Fig. 3.11 Documento ayuda comandos Catching Features. ............................................................................. 79 Fig. 3.12 Ejemplo dos puntos de vista mismo puzle en Tablet ......................................................................... 86 Fig. 3.13 Entrega resultados smartphone ......................................................................................................... 88 Fig. 3.14 Entrega resultados Pc ....................................................................................................................... 89 Fig. 3.15 Entrega resultados Tablet .................................................................................................................. 89 Fig. 4.1 Prueba de Rachas ............................................................................................................................... 95 Fig. 4.2 Prueba de homogeneidad de varianzas .............................................................................................. 97 xiv xv Lista de abreviaturas HE Habilidad Espacial RA Realidad Aumentada RV Realidad Virtual RO Real Orieentering VO Virtual Orieentering xvi xvii Resumen En esta Tesis se ha revisado y utilizado diversas tecnologías existentes para la realización de distintos entrenamientos para desarrollar las habilidades espaciales más ampliamente investigadas, relaciones espaciales y visualización espacial, así mismo se ha diseñado un estudio piloto para mejorar la componente orientación espacial, que va adquiriendo presencia en las últimas investigaciones. Se han realizado numerosas investigaciones en la línea de la mejora y desarrollo de las habilidades espaciales. Todas coinciden en establecer que existe relación entre un buen nivel de habilidades espaciales y el éxito en ciertos estudios universitarios o profesiones, como en nuestro caso, la ingeniería. Para un ingeniero, las habilidades espaciales son necesarias para desarrollar con éxito la profesión: desde visualizar estructuras de datos expresadas por sistemas de símbolos abstractos hasta entender la interacción de piezas mecánicas interpretando croquis o planos, convirtiendo a estas habilidades, en una destreza codiciada para cualquiera que quiera progresar en su carrera. A pesar de esta importancia para los ingenieros, muchos planes de estudios dedican poco tiempo a desarrollarlas. En la parte experimental se han realizado cortos entrenamientos para mejorar las habilidades espaciales en estudiantes de primer curso de los grados de ingenieras de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria con el objeto de aminorar las deficiencias de estas y que pueda servir para favorecer la comprensión de las materias que se cursan en dichas titulaciones. Estos entrenamientos son de corta duración, no superándose las 12 horas, basados en videojuegos, entornos virtuales, entornos físicos, y contenidos didácticos que se trabajan con realidad aumentada. Los resultados obtenidos, se han tratado con técnicas estadísticas con el fin de estudiar la mejora lograda en cada uno de los entrenamientos, analizándolos en función del género y el impacto que tiene en la mejora. xviii xix Summary of the Thesis Throughout the development of the present thesis, several technologies related to the development of spatial abilities have been reviewed and applied. Furthermore, a pilot study was developed in order to improve spatial orientation. After performing a deep research in the field of spatial abilities, it was determined that a good level of such abilities can be determinant to achieve success in certain disciplines or jobs, such as engineering. An engineer needs good spatial abilities to successfully develop his or her career, extending from visualizing abstract data structures or fully understating the interaction of mechanical components to interpreting complex layouts or drawings. These skills certainly tend to become very valuable for an engineer and also become an important asset for career development. However, in spite of the importance of these abilities, most university curricula underestimate their value and invest little to no time in their development. During the experimental research phase of the present thesis, a set of short trainings focused on spatial abilities improvement have taken place involving firstyear engineering students of the University of Las Palmas de Gran Canaria, with the objective of enhancing students to easily assimilate complex concepts used throughout their courses. These trainings had duration of less than 12 hours and mainly relied on video games, virtual and physical environments, as well as augmented reality experiences with didactical contents. Statistical techniques have been used to analyses the results obtained. This has been key to determine the improvement achieved on each one of the different trainings, including focus on gender and its impact on the grade of improvement achieved. CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 1 8 disponer de ellas es un indicativo de rendimiento académico en estudios de ingeniería (Yue, 2002). Es una realidad que los estudiantes que acceden a las titulaciones de ingeniería tienen distintos niveles de habilidad espacial, dependiendo del género, donde han estudiado bachillerato e incluso el lugar donde viven, por ello hay cierta necesidad de mayor atención en algunos estudiantes para que puedan comprender los contenidos hecho que se minimiza cuando incrementan las HE. En algunas universidades optan por realizar cursos introductorios, también llamados cursos cero, con objeto de nivelar conocimientos, pero en el caso de Expresión gráfica no es suficiente. Los estudiantes con niveles bajos de habilidades espaciales necesitan remediarlo y obtener un nivel acorde al medio del resto de compañeros o bien alcanzar todos por igual un nivel superior a la media estipulada en los instrumentos de medición. Evidentemente el desarrollo de las habilidades espaciales no es algo que haya que realizar en un momento concreto, aquí propondremos actividades para remediar los niveles bajos; el desarrollo de las HE debe trabajarse a lo largo de los años de estudio en las diferentes asignaturas. Lo cierto es que las acciones para remediar los niveles bajos se pueden llevar a cabo a través de actividades relacionadas con la construcción (tipo legos), la manipulación táctil de los objetos, ejemplo trabajo con piezas físicas (Saorín 2004) y otras tareas relacionadas con el ocio como realizar ciertos deportes y jugar a videojuegos (Morea et al, 2012, 2015), (Subrahmanym and Greenfield, 1994)(Feng et al,2007). Disponer de un buen nivel de habilidad espacial contribuye a mantener bajas las tasas de abandono de estudiantes que cursan titulaciones de ciencias y Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 1 9 de ingeniería, y mejoran en general el rendimiento de los estudiantes en los programas de ingeniería (Sorby, 2009). La carencia de habilidades espaciales en los estudiantes de primer curso en titulaciones de ingeniería y otros campos técnicos en los que se requieren pueden hacer fracasar al estudiantes en sus estudios el primer año, produciendo el abandono de los estudios de ingeniería por parte del estudiante, por ello que la Competencia de visualización espacial es, pues, una preocupación significativa que se ha incluido en los programas formativos de todas las titulaciones de ingeniería. 1.4 OBJETIVOS E HIPÓTESIS El objetivo general que persigue este trabajo doctoral es evaluar las Habilidades Espaciales en los alumnos de nuevo ingreso en las titulaciones de Grado en Ingeniería de la Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles de la Universidad de Las Palmas de Gran .Canaria., así como desarrollar distintos entrenamientos que mejoren estas, con la pretensión de incidir en la mejora de la calidad docente y el éxito en las asignaturas de Expresión Gráfica. Este objetivo general podemos desglosarlo en los siguientes objetivos específicos:  Determinar el nivel de HABILIDADES ESPACIALES (HE), midiendo las componentes visualización ESPACIAL, ROTACIÓN ESPACIAL Y ORIENTACIÓN ESPACIAL, que tienen los alumnos de nuevo ingreso en los Grados en Ingeniería.  Conocer las herramientas y entrenamientos para la mejora de las HE utilizados en el ámbito educativo de ingenierías.  Evaluar y seleccionar, de entre esas herramientas, las que vamos a utilizar en nuestro estudio.  Diseñar entrenamientos para la mejora de la componente ORIENTACIÓN ESPACIAL. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 1 10  Comprobar el impacto que tienen estos entrenamientos seleccionados y diseñados en la mejora de las HE en los alumnos testados.  Comprobar el impacto que tienen estos entrenamientos en la mejora de las HE en los alumnos testados, en relación al GÉNERO.  Proponer líneas de actuación futura. Todo ello partiendo de dos hipótesis básicas: Hipótesis 1: Los estudiantes mejoran significativamente las habilidades espaciales, después de realizar el entrenamiento propuesto. Hipótesis 2: La mejora de las habilidades espaciales se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Habida cuenta que estudiamos tres componentes de la HE (VISUALIZACIÓN ESPACIAL, ROTACIÓN ESPACIAL Y ORIENTACIÓN ESPACIAL) en cinco entrenamientos distintos y en clave GÉNERO, estas hipótesis básicas se multiplican y se especifican para cada entrenamiento. 1.5 ESTRUCTURA DE LA TESIS. La presente Tesis está organizada en seis capítulos. En el capítulo uno se realiza Capitulo 1. Una descripción General del trabajo que trata de justificar el porqué de esta investigación. Indica cuáles son los antecedentes existentes y se formulan los objetivos de este trabajo para posteriormente poder plantear las diferentes hipótesis. En este capítulo se indican las contribuciones más importantes fruto de la investigación y colaboraciones habidas. En el capítulo 2 se realiza una revisión bibliográfica sobre la investigación en el campo de las habilidades espaciales: reseña histórica distintas definiciones Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 1 11 y clasificaciones, su relación con la ingeniería, los test de medida y los factores que influyen en los niveles de estas habilidades. El capítulo 3 está dedicado a exponer y justificar la elección y diseño de las herramientas y entrenamientos utilizados para el desarrollo de los objetivos de esta Tesis. Además de describirlos se expone cómo se ha llevado a cabo cada uno de ellos con el grado de intervención del profesor e implicación del alumno. En el capítulo 4 en se tratan estadísticamente los datos obtenidos en las distintas experiencias y se exponen los resultados sobre las hipótesis planteadas. Las conclusiones derivadas de los resultados obtenidos sobre las hipótesis planteadas se exponen en el capítulo 5. También se indica cuáles pueden ser las líneas futuras de investigación derivadas de este trabajo. Los dos últimos capítulos de esta Tesis están dedicados a las referencias bibliográficas utilizadas en los distintos capítulos y anexos como complemento informativo de los test y encuestas utilizadas. 1.6 CONTRIBUCIONES Durante el desarrollo de los trabajos de investigación y experimentales, algunas de las experiencias y los resultados obtenidos se han ido publicando en revistas científicas y presentándolos en congresos internacionales. ARTÍCULOS INDEXADOS EN SCIENCE CITATION INDEX. (JCR) 1. García-Domínguez, Melchor; Sanjuán-Hernanpérez, Alejandra; RocaGonzález, Cristina; Romero-Mayoral, Jesús, Martín-Gutiérrez, Jorge. Improving the Teaching-Learning Process of Graphic Engineering Students Through Strengthening of their Spatial Skills. International Journal of Engineering Education. Publishing:Tempus Publications,Vol. 31(3), pp. 814-828, 2015. [Q3] Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 1 12 2. Jorge Martín Gutiérrez, Melchor García Domínguez, Cristina Roca. Using 3D Visual Technologies to Train Spatial Skills in Engineering. International Journal of Engineering Education. Publishing:Tempus Publications,Vol. 31(1), pp. 323-334, 2015.[Q3] ARTÍCULOS INDEXADAS EN BASE DE DATOS WEB OF SCIENCE (ISI WEB KNOWNLEDGE) y SCOPUS 1. J Martín-Gutiérrez, M García-Domínguez, C Roca-González. Comparative Analysis between Training Tools in Spatial Skills for Engineering Graphics Students based in Virtual Reality, Augmented Reality and PDF3D Technologies. Procedia Computer Science Journal 25, 360-363 2. CR González, J Martín-Gutiérrez, MG Domínguez, AS Hernán Pérez. Improving Spatial Skills: An Orienteering Experience in Real and Virtual Environments with First Year Engineering Students. Procedia Computer Science Journal 25, 428-435 3. Garcia Dominguez, M., Martín-Gutiérrez, J., Roca Gonzalez, C., Mato Carrodeguas, M.C. Using Different Methodologies and Technologies to Training Spatial Skill in Engineering Graphic Subjects. IEEE Computer Society Frontiers in Education 2013. 4. Cristina Roca González, Jorge Martín-Gutiérrez, Melchor García Domínguez. Training with augmented reality on engineering degrees. Asme digital: Engineering Systems Design And Analysis. pp.395-402 5. Melchor García Domínguez, Jorge Martín-Gutiérrez, Cristina Roca González, Carmen M. Mato Carrodeguas. Methodologies and Tools to Improve Spatial Ability. Procedia-Social and Behavioral Journal, vol 51, pp.736-744 (ISSN: 1877-0428). Publishing: Elsevier CAPÍTULOS DE LIBROS. 1. Cristina Roca-Gonzalez, Jorge Martín-Gutiérrez, Carmen Mato Carrodeguas, and Melchor García-Domínguez. Training to Improve Spatial Orientation in Engineering Students Using Virtual Environments, in R. Shumaker (Eds.): Human-Computer Interaction, Part II, HCII 2014, LNCS 8526, pp. 96–104. Springer International Publishing Switzerland (2014) 2. Melchor García Domínguez; Cristina Roca González; Alejandra San Juan Hernán-Pérez; Javier Romero; Jorge Martin Gutiérrez. Realidad Virtual vs Realidad Aumentada vs PDF3D como herramienta de entrenamiento para la mejora de las habilidades espaciales y de los resultados académicos de los estudiantes de ingeniería gráfica. Actas Congreso Internacional sobre Innovación, Aprendizaje y Competitividad. 2013. pp. 47 - 52. ISBN 978-84-695-8927-4 Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 1 13 CONGRESOS 1. Melchor García Domínguez, Jorge Martín-Gutiérrez, Cristina Roca González, Carmen M. Mato Carrodeaguas. Methodologies and Tools to Improve Spatial Ability. Word Conference on Design, Arts Education. Antalya, Turquía, 1-3, Mayo 2012. 2. Cristina Roca González, Jorge Martín-Gutiérrez, Melchor García Domínguez. Training with augmented reality on engineering degrees. Proceeding ESDA2012 11th Biennial Conference On Engineering Systems Design And Analysis. Nantes, Francia, 2-4 Julio, 2012. 3. Jorge Martín-Gutiérrez, Cristina Roca González, Melchor García Domínguez. Training of spatial ability on engineering students through a remedial course based on augmented reality. ASME 2012 International Desing Engineering Technical conference & Computers and Information in Engineering Conference, Chicago. IL, USA, 13-15 Agosto 2012. 4. Garcia Dominguez, M., Martín-Gutiérrez, J., Roca Gonzalez, C. Tools, methodologies and motivation to improve spatial skill on engineering students. Conference Proceedings, 2013 ASEE Annual Conference and Exposition. Atlanta, USA. 23-26 Junio 2013. 5. Garcia Dominguez, M., Martín-Gutiérrez, J., Roca Gonzalez, C., Mato Carrodeguas, M.C. Using Different Methodologies and Technologies to Training Spatial Skill in Engineering Graphic Subjects. IEEE 2013 Frontiers in Education Conference. Oklahoma city, Oklahoma, October 23 – 26, 2013. 6. Melchor García Domínguez; Cristina Roca González; Alejandra San Juan Hernán-Pérez; Javier Romero; Jorge Martin Gutiérrez. Realidad Virtual vs Realidad Aumentada vs PDF3D como herramienta de entrenamiento para la mejora de las habilidades espaciales y de los resultados académicos de los estudiantes de ingeniería gráfica. Congreso Internacional sobre Innovación, Aprendizaje y Competitividad. CINAIC 2013. Madrid, Spain. 6-8 Noviembre 2013. 7. J Martín-Gutiérrez, M García-Domínguez, C Roca-González. Comparative Analysis between Training Tools in Spatial Skills for Engineering Graphics Students based in Virtual Reality, Augmented Reality and PDF3D Technologies. 2013 International Conference Virtual and Augmented Reality in Education. Tenerife. Spain. 7-9 Noviembre 2013. 8. C Roca González, J Martín-Gutiérrez, MG Domínguez, AS Hernán Pérez. Improving Spatial Skills: An Orienteering Experience in Real and Virtual Environments with First Year Engineering Students. 2013 International Conference Virtual and Augmented Reality in Education. Tenerife. Spain. 7-9 Noviembre 2013. 9. Cristina Roca-González, Jorge Martín-Gutiérrez, Carmen Mato Carredeguas, and Melchor García-Domínguez. Training to Improve Spatial Orientation in Engineering Students Using Virtual Environments, HCI2014. 16th International Conference on Human-Computer Interaction. Creta 22-27 Junio 2014. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 1 14 1.7 COLABORACIONES Para conseguir llevar a buen puerto la realización de este trabajo ha sido imprescindible la colaboración de: • Todos los profesores del Área de Expresión Gráfica del departamento .de Cartografía y Expresión Gráfica que han colaborado cediendo su tiempo lectivo para la realización de entrenamientos y test. • El servicio de deportes de la ULPGC y su personal del Campus Universitario de Tafira. • Don Ulises Ortiz, experto internacional en pruebas de orientación en Limonium Canarias, empresa de deporte y actividades en la naturaleza. CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 17 2.1 INTRODUCCIÓN. La amplitud de trabajos y profundidad de las investigaciones relacionadas con la habilidad espacial es muy extensa. Quizás no tanto en el ámbito de la orientación espacial, que a menudo, según los autores queda integrada dentro de uno de los subfactores que integran la habilidad espacial. Como cualquier investigador comencé el trabajo con discusiones entre colegas profesores universitarios, amigos y familiares y rápidamente se me abrieron nuevos caminos e ideas para comenzar la búsqueda de material y hacerme con una increíble cantidad de material histórico, teórico y práctico relacionado con la habilidad espacial. La investigación y la práctica la habilidad espacial ha tocado casi todos los campos por lo que la revisión del estado del arte en este documento será un tanto extensa sobre todo en bibliográfica. En mi búsqueda, he optado por no detenerme en detalles específicos a fin de proporcionar una visión integral del tema. Los críticos pueden alegar que he omitido detalles muy importantes, y puede ser cierto en algunos casos. Sin embargo, en un esfuerzo por proporcionar la cobertura adecuada del estado del arte y mantener una longitud del manuscrito manejable, este es el enfoque que he seleccionado. Mi propósito para este capítulo es que pueda servir como punto de partida principal para el estudio de las capacidades espaciales proporcionando una amplia revisión del tema, con cierto enfoque a las diferencias de género, el factor de orientación espacial y las habilidades espaciales en los estudios de ingeniería. 2.2 CONSIDERACIONES HISTÓRICAS EN LA INVESTIGACIÓN DE LA CAPACIDAD ESPACIAL. Es fundamental comenzar esta revisión del estado del arte, con una sección dedicada a la historia de la investigación sobre la capacidad espacial. Varias obras, proporcionan datos históricos con diferentes niveles de detalle sobre la inteligencia, capacidad espacial, y sus factores (Carroll, 1993; Eliot & Smith, Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 24 2.3.2 Percepción Espacial vs capacidad espacial. La percepción espacial, a menudo se considera independiente y distinta de la capacidad espacial, es decir no incluida en el factor espacial (Linn y Petersen, 1986). Es el mismo caso que ocurre con la relación entre la imaginación mental (crear imágenes mentales) y capacidad espacial. Numerosos investigadores han estudiado el impacto de la habilidad de crear imágenes mentales con la capacidad espacial (Barry, 2002; Burton, 2003; Burton y Fogarty, 2002; Dean & Morris, 2003; Ernest 1977 ; Galton, 1880; 1991; Kossyln, 1980; Marks, 1990; Mathewson, 1999; Miyake, Friedman, Rettinger, Shah, y Hegarty, 2001; Podell & Phillips, 1959; Poltrock y Agnoli, 1986; Walker & Marshall, 1982) . La mayoría de estas investigaciones ha indicado que las medidas obtenidas de los test que miden la imaginación y capacidad espacial no están correlacionadas. Las imaginación, es decir ser capaz de crear imágenes mentales no implica que se disponga de la capacidad espacial, pero el éxito en las tareas espaciales requiere a menudo crear imágenes mentales, sobre todo en tareas de visualización complejas (Poltrock & Brown, 1984). En el mismo sentido, los test de percepción espacial no miden la visualización, la rotación, o la capacidad de orientación directa; miden la capacidad de un individuo para ignorar la información que sirven de distracción visual dentro del campo visual. Aunque la imaginación mental y la percepción espacial no son factores específicos en la capacidad espacial, sí que está relacionada con la investigaciones de la capacidad espacial, no directamente, pero sí de forma indirecta. 2.3.3 Líneas Investigación actuales. Actualmente los trabajos en habilidades espaciales siguen dos líneas de investigación en lo que se refiere a definición de factores que componen la capacidad espacial. El primero de ellos es la propuesta de tres factores (Percepción espacial, Orientación espacial o rotación mental – considerada como Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 25 únicay visualización espacial) y por otro lado la propuesta de dos factores (relación espacial o rotación mental y Visualización). A continuación se realiza un resumen de las líneas más citadas y seguidas en el estudio de las habilidades espaciales. En los comienzos del estudio de las componentes de las habilidades espaciales (Smith, 1964), las subdivide en:  Rotación mental: habilidad para reconocer si objeto se ha movido desde diferentes ángulos.  Visualización espacial: habilidad para reconocer las partes de un objeto aunque éstas se hayan movido o se hayan desplazado respecto de su posición original.  Percepción espacial: habilidad para usar la posición del cuerpo para resolver cuestiones relacionadas con la orientación espacial. Lohman (1996) y el meta-análisis de Linn & Petersen (1985) distinguen tres categorías o componentes que forman la habilidad espacial:  Percepción espacial, es la capacidad de determinar las relaciones espaciales de los objetos aun existiendo información que puede distraer al individuo.  Orientación espacial o Rotación mental es la capacidad de rotar con la imaginación, de forma rápida y acertada las figuras bidimensionales u objetos tridimensionales.  Visualización espacial se refiere a la capacidad de manipular la información espacial compleja cuando son necesarias varias operaciones para obtener la solución correcta. Halpern & LaMay (2000), introducen dos factores adicionales a los anteriores: habilidad espacio-temporal y memoria de imagen espacial. El primero hace referencia a la capacidad de identificar cambios producidos por aspectos dinámicos en los que actúa el tiempo con referente al espacio, es decir el cambio que se produce en un momento determinado sobre un objeto (forma, orientación, Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 26 color…). El segundo se refiere a crear en la mente una imagen y utilizarla para realizar una determinada tarea cognitiva. Otros investigadores del ámbito de la psicología (Pellegrino, Alderton, & Shute, 1984) y de la ingeniería (Olkun, 2003) simplifican ésta clasificación a dos categorías:  Relaciones espaciales, se define como la habilidad para imaginar rotaciones en 2D y 3D. (Según los autores, esta capacidad incluye las categorías “rotaciones mentales” y “percepción espacial”).  Visualización espacial, es la habilidad de reconocer objetos tridimensionales mediante el plegado y desplegado de sus caras. Maier (1998), propone cinco componentes principales en las habilidades espaciales y los define de la siguiente forma:  Relaciones espaciales - Spatial Relations (SR) se refiere a la percepción de la posición de un objeto en relación a una posición anterior, considerando tamaño, distancias, volumen o cualquier otro signo distintivo.  Percepción espacial - Spatial perceptions (SP) es la capacidad para determinar las relaciones espaciales entre objetos, a pesar de la existencia de información que no es significativa.  Visualización espacial - Spatial Visualization (SV) es la capacidad de manipular mentalmente, las imágenes visuales. Esto puede implicar imaginar las rotaciones de objetos en el espacio.  Rotación mental - Mental Rotation (MR) se refiere a la capacidad de rotar mentalmente imágenes visuales. Estas imágenes pueden ser bidimensionales o tridimensionales.  Orientación espacial - Spatial orientation (SO) es la capacidad de orientarse física o mentalmente en el espacio. La posición espacial de una persona es esencial para esta tarea. En general la mayoría de autores e investigadores reconocen dos factores: Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 27 rotación mental (MR) y Visualización (SV). Aunque en algunas investigaciones recientes, en las que ha sido objeto de medición las capacidades espaciales, se ha incluido una tercera categoría: la Orientación Espacial (SO) (Hegarty & Waller, 2004). Bodner and Guay (1997), consideran que la orientación y la visualización son las dos categorías principales, como resultado del análisis factorial de distintas pruebas utilizadas para medir la capacidad espacial. Smith (2001) define la visualización espacial como la capacidad para resolver problemas que precisan varios pasos para resolverse y están basados en cambios de formas, para llegar a la solución hay que recurrir principalmente a imágenes mentales que establezcan relaciones topológicas y geométricas del problema. Potter & van der Merwe (2003) explican que la visualización espacial se refiere a la capacidad de rotar mentalmente en el espacio 2-D y 3-D objetos que pueden tener una o más partes móviles. La consideran una capacidad basada en tareas complejas que implican la manipulación mental de los objetos y la integración de las múltiples partes móviles de dichos objetos en el proceso mental. La percepción espacial la describen como una sensación en el cerebro donde ocurren de forma inmediata los estímulos. Un individuo percibe un objeto o una presencia, de forma consciente o inconscientemente. La percepción no incluye la memoria, la reflexión, la conciencia o razonamiento. La orientación espacial es considerada como la capacidad de orientarse en el espacio con relación a otros los objetos y la conciencia de donde se encuentra el observador. La clasificación propuesta por Carroll (1993), es la que se ha considerado en la parte experimental de este trabajo para medir las habilidades espaciales. Se consideran dos sub-habilidades: la visualización y la rotación mental.  Rotación mental (MR) es definida como la velocidad mental para girar formas simples y reconocerlas en otra posición.  Visualización (Vz) la define como la capacidad de manejar mentalmente formas complejas. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 28 A esta propuesta se le ha añadido el factor Orientación espacial teniendo en cuenta la línea de investigación para este factor de Hegarty (2002) Tabla 2-1Clasificaciones más seguidas en las investigaciones sobre el factor espacial. Autor Componentes del factor espacial McGee(1979)  Relaciones espaciales (SR)  Percepción espacial (SP)  Visualización espacial (SV)  Rotación mental (MR)  Orientación espacial (SO) 5 Componentes Maier (1998) Linn y Petersen (1982)  Percepción espacial.  Visualización espacial.  Rotación espacial. 3 Componentes Pellegrino (1984)  Relaciones espaciales. (incluye rotaciones mentales y percepción espacial).  Visualización espacial. 2 Componentes Olkun (2003). Carroll (1993).  Rotación Mental.  Visualización espacial. 2 Componentes 2.4 . CONSIDERACIONES SOBRE LA NOMENCLATURA HABILIDAD Y CAPACIDAD ESPACIAL. En la revisión bibliográfica realizada, los investigadores utilizan indistintamente habilidad o capacidad espacial (de ability o skill en inglés), considerando ambos términos como sinónimos, aunque consideramos necesario distinguir entre aptitud, destreza, habilidad y capacidad espacial. El diccionario de la Real Academia Española, define el término Capacidad como la cualidad que dispone a alguien para el buen ejercicio de algo. Las aportaciones de Sánchez Carlessi y Reyes Romero (2003), acotan los términos que componen la capacidad espacial (aptitud, destreza y habilidad), lo cierto es que si se consultan en el diccionario de la Real Academia Española estos Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 29 términos (aptitud, capacidad, habilidad y destreza), se origina el problema denominado “de circularidad”, ya que son definidos recurriendo a los otros y es difícil lograr establecer una clara diferenciación entre ellos, o explicitar la forma en que se vinculan y/o complementan. Con este punto de partida y del hecho que, a menudo en la literatura son manejados como sinónimos, se tratará de conceptualizar cada uno de estos términos: - Se entiende la aptitud como una disposición innata, un potencial natural con el que cuenta una persona y que puede ejercerse. Se podría decir que la aptitud es la “materia prima” a partir de la cual es posible el desarrollo de habilidades, y se acepta que el punto de partida no es exactamente el mismo en todas las personas. - Las destrezas pueden considerarse como aquellas habilidades que la persona ha desarrollado con un alto nivel de eficiencia que remitirá en realizar tareas de una forma eficiente. - La habilidad se conceptualiza como la destreza para ejecutar algo que una persona está capacitada. En cuanto a aptitud espacial se podría definir como el potencial innato que un individuo tiene para visualizar mentalmente un objeto de forma que sea capaz de hacerlo antes de haber realizado cualquier tipo de entrenamiento o tarea que pueda afectarle, de modo que esta aptitud contiene un cierto componente genético o hereditario (Sánchez Carlessi & Reyes Romero, 2003). Algunas personas pueden tener un mayor grado de aptitud innata, pero esta habilidad se puede adiestrar a través de la práctica y el entrenamiento (Sorby, Wysocki, & Baartmans, 2003). Se considera que las habilidades son "educables" en el sentido de que es posible contribuir a su desarrollo de diversas formas: según el proceso de trasmitir el conocimiento, según las técnicas para llevar a cabo el aprendizaje, según cómo se utilicen los recursos didácticos o la calidad de los materiales. Moreno Bayardo (1998), comenta que la vinculación de los conceptos anteriores (aptitud, destreza y habilidad) constituye un rasgo intrínseco del ser Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 30 humano (la capacidad), que hacen posible, a partir de un potencial inicial, un ejercicio que conlleva al individuo a aprender interactuando, tanto en su entorno familiar y social como en los procesos educativos formales. El desarrollo de habilidades tiene además, como nota característica, la posibilidad de transferencia, en el sentido que una habilidad no se desarrolla para un momento determinado, sino que se convierte en una cualidad, en una forma de respuesta aplicable a múltiples situaciones que comparten esencialmente la misma naturaleza; por ello se dice que las habilidades desarrolladas por un individuo configuran una forma peculiar de resolver tareas o resolver problemas en áreas determinadas. Por tanto La capacidad espacial supone la integración de aptitudes, habilidades y destrezas (Sánchez Carlessi & Reyes Romero, 2003). Fig. 2.2 Concepción de Capacidad espacial. Fuente (Sánchez Carlessi, 2003) 2.5 INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA HABILIDAD ESPACIAL. Consecuencia de las diferentes líneas de investigación en el ámbito de la psicología, han dado como resultado numerosos instrumentos (test) para medir y Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 31 evaluar los diferentes factores de la capacidad espacial. Con el paso del tiempo, incluso algunos de estos instrumentos han pasado a ser Test estandarizados de carácter comercial. Martín-Gutiérrez, (2010) presenta una recopilación de los test más utilizados para medir las componentes que forman las habilidades espaciales. Además señala los autores que han desarrollado test informatizados para medir alguna de las componentes de la habilidad espacial (Prieto, Carro, Orgaz, & Pulido, 1993), (Hartman, Connolly, Gilger, Bertoline, & Heisler, 2006). Tabla 2-2 Test para medir las Relaciones Espaciales. Fuente Martín-Gutiérrez (2010) RELACIONES ESPACIALES Nombre del Test Acrónimo Autores Descripción Spatial Relation subset of Primary Mental Abilities Test PMA –SR Thurstone, 1958 Se requiere realizar una rotación mental de objetos bidimensionales Cards Rotation Test CRT Ekstrom, French y Harman, 1976 Se requiere realizar una rotación mental de objetos bidimensionales Mental Rotation Test MRT Vandenberg y Kuse, 1976 Una versión de lápiz y papel del test de Shepard y Metzler (1971) denominado Mental Rotation Task, que utiliza objetos de tres dimensiones Mental Cutting Test MCT College Entrance Examination Board. USA Dada una figura seccionada por un plano, hay que determinar el resultado de la sección Generis Mental Rotación Tasks Voyer, Voyer y Bryden, 1995 Incluye las variantes de Shepard y Metzler (1971) del test denominado Chronometric Task, y el formato se ha realizado para ordenador Rotation of images Duerman – Sälde test battery, Psykologiförlaget 1971 Hay que elegir, mediante rotaciones mentales, la imagen que es idéntica a la que se presenta en el ejercicio Left or right hand identification Duerman – Sälde test battery, Psykologiförlaget 1971 Imágenes de manos giradas de diferentes maneras donde el sujeto debe decidir si la imagen corresponde a una mano izquierda o derecha Purdue Spatial Visualization Test PSVT -R Guay R. B, 1977 Diseñado para medir la capacidad de visualizar rotaciones en el espacio Rod-and-frame test RFT Witkin y Asch, 1948 Requiere ajustar una barra a la vertical The Water Level Test WLT Piaget e Inhelder, 1956 Se requiere determinar la orientación de un líquido en un contenedor Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 32 Tabla 2-3 Test para medir la Visualización Espacial. Fuente Martín-Gutiérrez (2010) VISUALIZACIÓN ESPACIAL Nombre del Test Acrónimo Autores Descripción Paper Form Board PFB Likert y Quasha, 1941 Hay que decidir entre cinco opciones, cuál de los dibujos bidimensionales puede ser construido mediante un juego de fragmentos que se suministra Differential Aptitude Test – Spatial Relations Subset DAT – SR Bennet, Seasharo y Wesman, 1947 Se requiere relacionar una forma tridimensional con la imagen de su desarrollo en dos dimensiones Identical Blocks Test IBT Stafford, 1961 Hay que indicar qué bloque entre varias opciones, es el mismo que el estándar, dadas una serie de pistas (letras y números en las caras del bloque) The Block Design Subset of the Weschler Adult Intelligence Scale, Intelligence ScaleRevised and the Weschler Intelligence Scale for Children Weschler, 1946, 1949, 1955, 1974, 1981 Hay que reconstruir una forma utilizando bloques tridimensionales Paper Folding PF Ekstrom, French y Harman, 1976 Hay que indicar cuál, entre cuatro piezas desarrolladas de papel, es la misma que el modelo plegado Embedded Figures Test (Various adult and children’s versions) EFT and CEFT Witkin, 1950 Hay que encontrar una figura simple incluida dentro de una imagen más compleja Hidden Figures Test HFT Ekstrom, French y Harman, 1976 Hay que encontrar una figura simple incluida dentro de una imagen más compleja Revised Minnesota Paper Form Board Test RMPFB Rensis Likert y Quasha, 1995 Hay que determinar si una pieza se puede realizar con una serie de trozos de papel recortados Middle Grades Mathematics Project (1983). Spatial visualisation test, Department of Mathematics, Michigan State University, USA. Completamos esta recopilación realizada Martín-Gutiérrez (2010) con la tabla 2.3. Tabla 2-4 Test para medir la Orientación Espacial ORIENTACIÓN ESPACIAL Nombre del Test Acrónimo Autores Descripción Guilford-Zimmerman Spatial Orientation Test GZ Guilford & Zimmerman (1948) No mide solamente la orientación especial sino una mezcla de esta con otras habilidades cognitivas. Perspective Taking/Spatial Orientation Test SOT Mary Hegarty, Maria Kozhevnikov, David Waller (2008) Se trata de imaginar diferentes orientaciones en el espacio, señalando con una flecha las posiciones relativas de tres objetos ubicados en el perímetro de un círculo. Perspective Taking Test for Children PPPT-C Frick, A, Möhring, W. and Newcombe, N. S. (2014) Los niños observan de juguetes tomadas desde distintos ángulos y se les pide que elijan la tomada desde un ángulo determinado. Virtual SILC Test of Navigation SILCTON Weisberg, S. M., Schinazi, V. R., Newcombe, N. S., Shipley, T. F. & Epstein, R. A. (2014) Se realiza en el ordenador mide la precisión con la que un individuo aprende el trazado de las edificaciones en un ambiente virtual a gran escala The 3D Perspective Tacking Ability PTA Maria Kozhevnikov (2008) Se trata de localizar y elegir mediante direcciones y posiciones relativas de entre varios objetos mostrados en pantalla Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 33 Cabe destacar la aportación de Chay (2000), al desarrollar una versión online del test de rotación mental de Vandenberg & kuse (1978), aunque a dia de hoy no ha sido validada mediante un estudio estadístico que garantice la obtención de parámetros de referencia. Una interesante investigación (Sutton & Williams, 2011), propició el desarrollo del test 3D AbitilyTest (3DAT) con objeto de medir las componentes de la habilidad espacial, de forma informatizada utilizando plataformas web y multimedia. El instrumento validado por Sutton, K., & Williams, A. (2011) está formada por una batería de test que miden las cinco componentes que forman las habilidades espaciales enumeradas por Maier (1998) y está orientada para medir estas habilidades en el ámbito de la ingeniería. En el ámbito de ingeniería es muy utilizado el Test Purdue Spatial Visualization Test PSVTdesarrollado por Seryl Sorby (1996). Este test ha sido ampliamente utilizado en investigaciones de la propia autora, y en experiencias realizadas en el ámbito académico de ingeniería de estados unidos. En la parte experimental de esta tesis, para medir las habilidades espaciales se ha seguido la clasificación propuesta por Carroll más la componente de Orientación espacial que también ha sido utilizada por por Kozhevnikov y Hegarty (2001) en sus experiencias. Las herramientas para medir cada una de las componentes han sido los test MRTMental Rotation Test (relaciones espaciales), DAT-5 - Diferential Actitude Test (visualización espacial), Nombre del test, (Orientación espacial). Se ha optado por estos instrumentos y no PSVT, por seguir el criterio de investigaciones en el ámbito nacional y europeo, en el ámbito de ingenierías y a nivel internacional los más utilizados para medir estas componentes en otras áreas de conocimiento. Esta homogeneidad podrá permitir comparar resultados si fuera de interés. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 40 memoria y ciertas habilidades motoras, las mujeres superan a los hombres (Kimura, 1996). También hay estudios que indican que la diferencia de capacidades espaciales entre los géneros está disminuyendo, o en algunos casos, que no existe en absoluto (Brownlow, 2001; Caplan, MacPherson, y Tobin, 1985, 1986; Fennema y Sherman, 1977; Hyde, 1981; Jagacinski y Lebold, 1981; Linn & Hyde, 1989; Lohman, 1994; Lord & Garrison, 1998; Michaelides, 2003; Smith & Litman, 1979) 2.6.3 Diferencias de Género en la percepción espacial. En la percepción espacial, los estudios en el ámbito de la orientación indican que las personas que viven en entornos abiertos y realizan actividades en exteriores (de campo) tienen mayor capacidad espacial (Gardner, Jackson, y Messick, 1960; Manfredo, 1987; Miller, 1992c; O'Brien, 1991; Podell & Phillips, 1959; Sherman, 1974 ; Study, 2001; Thurstone, 1944). La realización de tareas que requieren de percepción espacial suelen ser más fácil para los hombres ( Linn y Petersen, 1985; Witkin, 1950; Sherman, 1974, Witkin, Moore, Goodenough, and Cox, 1977; Miller, 1992c; Dwyer & Moore, 1997) . 2.6.4 Diferencias de Género en la capacidad espacial. Las diferencias de sexo en la capacidad espacial también favorecen los varones y es así casi de forma "universal” en todas las regiones, clases, etnias, edades (Eals y Silverman, 1994). La superioridad masculina es más acusada en tareas de rotación mental, y con menores diferencias con las mujeres en la orientación y no hay diferencias evidentes en la visualización (Harris, 1978; Linn y Peterson, 1986; Stumpf, 1989). La mayoría de los investigadores también reconocen que la diferencia de sexo no aparece de forma fiable hasta después de la pubertad y que, maduración tiene un efecto sobre el desarrollo espacial de maduración tardía se relaciona con alta capacidad espacial (Nyborg, 1983). Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 41 Algunos estudios reconocen el efecto de las hormonas en la capacidad espacial, indicando que el estrógeno afecta negativamente a la capacidad espacial, mientras que la testosterona no afecta en la capacidad espacial (Alderton, 1989; Harris, 1978; Kimura, 1996; McGee, 1979a; Moffat y Hampson, 1996; Nyborg, 1983). Incluso algunos de estos estudios van tan lejos como para afirmar que las hormonas son la razón primordial para el surgimiento de las diferencias de sexo, mientras que otros se centran en el efecto "en tiempo real" de las hormonas. 2.6.5 Género y orientación espacial. Existe un estereotipo muy tendido que sugieren que las mujeres tienen mayores dificultades en pruebas donde está implicad el sentido de la orientación que los hombres. Lo cierto es que los investigadores no han encontrado evidencia científica que respalde este estereotipo. No se encontraron diferencias en un estudio que examinaba la elección de rutas para visitar un edificio de oficinas desconocido (Beaumont; Gray; Moorey Robinson 1984). Otros dos estudios no encontraron evidencia de la existencia de diferencia entre géneros en la precisión al dirigirse a puntos de referencia (Sadalla y Montello 1989 , Montello y Pick 1993). Cuando consideramos las diferencias de género en la orientación espacial, siempre surgen resultados contradictorios, desde estudios que muestran que los hombres superan a las mujeres (Galea y Kimura, 1993, Malinowski,y Gillespie, 2001; Waller, Knapp y Hunt,E. 2001), hasta estudios donde las diferencias de género están totalmente ausentes (Sadalla y Montello 1989, Lahar y Mosley, 1998). Actualmente no es posible afirmar la existencia de diferenciar de género en la orientación espacial. A continuación mostramos una tabla con distintas experiencias realizadas encontradas en la bibliografía donde estudian la variable género en la orientación. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 42 Tabla 2-5 Estudios experimentales respecto a la orientación espacial en clave de género AUTORES PRUEBAS DIF. GÉNERO CONTEXTO McGuinness and Sparks (1983) Croquizado de mapas F=M Mapa McGuinness and Sparks (1983) Croquizado de mapas F>M Mapa McGuinness and Sparks (1983) Croquizado de mapas M>F Mapa McGuinness and Sparks (1983) Croquizado de mapas M<F Mapa McGuinness and Sparks (1983) Croquizado de mapas F<M Mapa Kirasic et al. (1984) Dirigirse a ptos. de referencia difíciles M<F Campus Universitario Kirasic et al. (1984) Dirigirse a ptos. de referencia fáciles F=M Campus Universitario Ward et al. (1986) Descripción verbal de una ruta (con mapa) F=M Mapa Ward et al. (1986) Descripción verbal de una ruta (sin mapa) M<F Mapa Ward et al. (1986) Descripción verbal de una ruta M>F Mapa Miller and Santoni (1986) Descripción verbal de una ruta M>F Mapa Miller and Santoni (1986) Descripción verbal de una ruta F>M Mapa Sadalla and Montello (1989) Dirigirse a puntos de referencia conocidos F=M Edificio real Holding and Holding (1989) Traslado de ptos. de referencia F=M Secuencia de imágenes Holding and Holding (1989) Señalización M<F Secuencia de imágenes Holding and Holding (1989) Señalización F=M Secuencia de imágenes Holding and Holding (1989) Estimación de distancias M<F Secuencia de imágenes Holding and Holding (1989) Estimación de distancias en línea recta F=M Secuencia de imágenes Taylor & Tversky (1992a) (1992b) Croquizado de mapas F=M Mapa Taylor & Tversky (1992a) (1992b) Croquizado de mapas F=M Mapa Montello and Pick (1993) Orientarse con ptos. De referencia familiares F=M Campus Universitario Galea and Kimura (1993) “Euclidean composite” M>F Map Galea and Kimura (1993) “Landmark composite” F>M Map Galea and Kimura (1993) Interpretación de mapas M<F Mapa Galea and Kimura (1993) Interpretación de mapas M<F Mapa Galea and Kimura (1993) Interpretación de mapas M<F Mapa Galea and Kimura (1993) Preguntas de orientación M>F Mapa Galea and Kimura (1993) Extrapolación de mapas F=M Mapa Galea and Kimura (1993) reconocimiento de ptos. de referencia F>M Mapa Galea and Kimura (1993) Reconocimiento de nombres de calles F>M Mapa Galea and Kimura (1993) Estimación de distancias en línea recta F=M Mapa Lawton (1994) Auto cuestionario M<F Lawton (1994) Auto cuestionario F>M Lawton (1994) Auto cuestionario M>F Devlin and Bernstein (1995) Wayfinding M<F Simulado Lawton et al. (1996) Pruebas cambio de ruta F=M Edificio real Lawton et al. (1996) Señalización M<F Edificio real Lawton et al. (1996) Auto cuestionario M<F Lawton et al. (1996) Pruebas cambio de ruta F=M Edificio real Lawton (1996) Autoevaluación de señalización M>F Lawton (1996) Señalización M<F Edificio real Lawton (1996) Señalización M<F Edificio real Lawton (1996) Auto cuestionario M<F Lawton (1996) Auto cuestionario F>M Lawton (1996) Auto cuestionario M>F Schmitz (1997) Descripción verbal de una ruta (con mapa) M>F Laberinto real Schmitz (1997) Laberinto M>F Laberinto rea Schmitz (1997) Auto cuestionario M<F Sandstrom et al. (1998) Encontrar un objetivo escondido usando claves geométricas M<F Simulated (water maze) Sandstrom et al. (1998) Encontrar objetivo escondido usando ptos. de ref. F=M Laberinto simulado O’Laughlin and Brubaker (1998) Croquizado de mapas F=M Simulado O’Laughlin and Brubaker (1998) Croquizado de mapas F=M Simulado O’Laughlin and Brubaker (1998) Auto cuestionario F>M O’Laughlin and Brubaker (1998) Auto cuestionario M>F Moffat et al. (1998) Wayfinding M<F Laberinto 3D simulado Moffat et al. (1998) Wayfinding M<F Laberinto 3D simulado Dabbs et al. (1998) Descripción verbal de una ruta M>F Mapa Dabbs et al. (1998) Descripción verbal de una ruta F>M Mapa Brown et al. (1998) Map learning F=M Mapa Brown et al. (1998) Descripción verbal de una ruta F=M Mapa Lawton and Morrin (1999) Señalización M<F Simulated Pazzaglia et al. (2000) Auto cuestionario F=M Pazzaglia et al. (2000) Auto cuestionario M>F Pazzaglia et al. (2000) Auto cuestionario M>F Waller et al. (2001) Señalización M<F Simulación 3D Malinowski and Gillespie (2001) Prueba orientación M<F Bosque real Malinowski and Gillespie (2001) Prueba orientación M>F Bosque real Saucier et al. (2002) Wayfinding with “Euclidean instructions” M<F Real (campus) Saucier et al. (2002) Wayfinding with “Euclidean instructions” M<F Real (campus) Saucier et al. (2002) Wayfinding con intrucciones sobre ptos. Ref. F=M Campus Universitario Saucier et al. (2002) Wayfinding with “landmark instructions” F=M Real (campus) Coluccia and Martello (2004) Map placement (irregular map) F=M Map Coluccia and Martello (2004) Map placement (regular map) M>F Map Coluccia and Martello (2004) Test especificación de orientación (mapa irregular) F=M Mapa Coluccia and Martello (2004) Test especificación de orientación (mapa habitual) M>F Mapa Coluccia and Martello (2004) Estimación de distancia de rutas(mapa irregular) F=M Mapa Coluccia and Martello (2004) Estimación de distancia de rutas(mapa habitual) M>F Mapa Coluccia and Martello (2004) Reconocimiento de rutas ( mapa irregular) F=M Mapa Coluccia and Martello (2004) Reconocimiento de rutas ( mapa habitual) M>F Mapa Coluccia and Martello (2004) Estimación de distancias en línea recta F=M Mapa Coluccia and Martello (2004) Straight-line distance estimation (regular map) F=M Map Coluccia and Martello (2004) Wayfinding mapa irregular F=M Mapa Coluccia and Martello (2004) Wayfinding mapa habitual M>F Mapa Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 43 2.7 INTERPRETACIÓN DE LAS DIFERENCIAS DE GÉNERO. 2.7.1 En Capacidad espacial. Factores: Relaciones espaciales y Visualización. 2.7.1.1 Teorías biológicas Foreman, (1985); Margueles y Gallistel, (1988); Williams, Barnett, y Meck, (1990), propusieron explicaciones biológicas que consideran las diferencias sexuales en la adquisición del aprendizaje. Las hipótesis biológicas se basan en la suposición de que las hormonas sexuales influyen en el desarrollo cognitivo. De hecho, la manipulación hormonal afecta no sólo el comportamiento sexual, sino también algunos aspectos de la cognición, en particular, la memoria espacial (Williams et al., 1990). Dawson, Cheung, y Lau (1975), en un experimento de laboratorio con animales, indican que la administración de testosterona en ratas hembras durante el período prenatal, mejora el rendimiento en el aprendizaje de los caminos de un laberinto, mientras que la castración de las ratas macho, al nacer, deteriora la exactitud de elegir la dirección correcta en un laberinto. Estudios posteriores (Suzuki, Augerinos, y Negro, 1980; Foreman, 1985; Margueles y Gallistel, 1988) mostraron que las ratas macho cuando realizan un camino en un laberinto, por lo general ignoran puntos de referencia y muestran un comportamiento de orientación basado en las "propiedades euclidianas" de los pasillos / habitaciones del laberinto (por ejemplo, tiene en cuenta, la forma de la habitación o la relación métrica entre el largo-alto de la pared de la habitación). Williams et al. (1990) concluyeron que las ratas macho cuando se les entrena para aprender un laberinto, sí se basan en señales-marcas geométricas y en las formas del espacio, de manera que su orientación para encontrar la salida del laberinto disminuye si la geometría de los pasillos o habitaciones cambian, pero no se ve afectada si puntos de referencia no se modifican. Por el contrario, la orientación de ratas hembra es siempre pobre en ambas condiciones de señales Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 44 geométricas y formas del espacio, siendo significativamente menor que la orientación de las ratas macho . Sin embargo, no hay razón científica para extender a los seres humanos esta experiencia con ratas. Lo que parece probable es que, entre los seres humanos, los efectos biológicos interactúan con factores de la experiencia. Kimura y Hampson (1994) en su trabajo experimental, concluyeron que las mujeres mejoran la fluidez verbal hasta un 10% en periodos de alta concentración de estrógeno (5-10 días antes de la menstruación). En cambio, en las pruebas de capacidad espacial, tenían mejores resultados cuando los niveles de hormonas eran bajos (cuando se inicia el ciclo menstrual). Por otra parte, en el caso de los hombres, el rendimiento en el desarrollo de las tareas espaciales fluctua durante el día, de acuerdo con las variaciones naturales de los niveles de testosterona: cuando la concentración de hormonas masculinas es alta, el rendimiento aumenta; cuando la concentración es baja, el rendimiento disminuye (Moffat y Hampson, 1996). Además, se demostró que la administración de andrógenos a las mujeres reducía significativamente la capacidad verbal y mejoraba el rendimiento del espacio, mientras que la privación de andrógenos tiene los efectos opuestos sobre los hombres (Van Goozen, Cohen-Kettenis, Gooren, Frijda, y Van De Poll, 1995). Según Annett (1992) un fuerte desarrollo del hemisferio izquierdo del cerebro, lo hace dominante en habilidades verbales y por tanto para las realizar tareas del lenguaje, pero tiene una influencia negativa en el desarrollo de la capacidad espacial. Según sus conclusiones, las mujeres, parecen más desfavorecidas que los hombres en la capacidad espacial, debido a que tienen una ventaja en el desarrollo temprano del hemisferio izquierdo para el lenguaje. Como resultado de esta temprana ventaja hemisferio izquierdo, las mujeres prefieren espontáneamente estrategias verbales para resolver problemas que para realizar tareas que impliquen una componente espacial. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 45 Todas las referencias indicadas anteriormente están a favor de la presencia de algunas bases biológicas (niveles hormonales y sección cerebral) para las diferencias de sexo. Sin embargo, hay factores ambientales (sociedad, cultura, raza, etc.) que puede modificar fuertemente las diferencias entre hombres y mujeres (Ceci, S. J., Williams, W. M., & Barnett, S. M. 2009). 2.7.1.2 Factores del entorno. Gaulin y Hoffman (1988) concluyen que las diferencias de género en habilidades espaciales, están marcadas por las experiencias, el tipo de tareas cotidianas que desarrolla y el aprendizaje adquirido en el entorno en el que se desenvuelven. Por tanto tiene que ver el tipo de tareas que realizan hombres y mujeres en función del entorno en el que se desenvuelven, lo que implica un uso más o menos frecuente de dichas habilidades. Una correlación positiva entre el rendimiento espacial y la participación en actividades que requieren realizar tareas espaciales se pone de manifiesto en el meta-análisis de Baenninger y Newcombe (1989). Los diferentes niveles de habilidad espacial entre hombres y mujeres podrían deberse la diferencia de tiempo que le dedican unos y otros a realizar tareas espaciales. Por ello que esté relacionado con el tipo de actividad diaria que realizan, si están relacionadas o no con actividades que requieren resolver mentalmente tareas espaciales. Por lo general, los hombres tienen más experiencia en actividades que mejoren el desarrollo de las habilidades espaciales (Lawton y Morrin, 1999). Los hombres, de hecho, desde la infancia, realizan juegos que requieren componentes espaciales, como los juegos de exploración, deportes de equipo, LEGO-construcción (Goldberg & Lewis, 1969; Baenninger y Newcombe, 1989) (Barnett et al, 1997). Tambien los videojuegos, proporciona estar expuesto a una mayor "experiencia espacial" y por lo general los varones son mayores consumidores de videojuegos que las féminas. Incluso según indica (Webley, Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 46 1981), a los niños se les permite con más frecuencia que las niñas, más libertad explorar nuevos entornos. 2.7.1.3 Teorías de interacción. El enfoque interaccionista afirma que las diferencias de género son causados por una continua interacción entre los factores ambientales (entorno que rodea al individuo, es decir basado en experiencias) y factores biológicos. Según Sherman (1978), las aptitudes y destrezas innatas influyen en la elección de determinadas actividades. En consecuencia, los varones suelen estar interesados de forma natural en realizar actividades espaciales, búsqueda activa de experiencias de componente espacial y dedicarle mucho más tiempo a ellas que las mujeres. Estas actividades, a su vez, mejoran el desarrollo de las habilidades espaciales, fomentan el aumento de las diferencias entre hombres y mujeres. Casey (1996b) plantea la hipótesis de que los hombres tienen esa predisposición innata para las habilidades espaciales y que depende de su propia organización cerebral, estando más caracterizada por una baja lateralización hemisférica. Es decir, partiendo del hecho que el hemisferio izquierdo del cerebro humano controla el lenguaje, sin lugar a dudas nuestro atributo mental más destacable y el hemisferio derecho ejerce control sobre el modo en que percibimos la interrelación de las cosas en el espacio, los hombres disponen de un mayor desarrollo del hemisferio derecho, consecuencia de realizar tareas habituales que entrenan ese hemisferio del cerebro. Casey indica que, los individuos que tienen un claro dominio fisiológico de su hemisferio derecho y, al mismo tiempo, una alta exposición a tareas espaciales pueden sobresalir en habilidades espaciales en comparación con los individuos que tienen la misma exposición espacial pero diferentes patrones cerebrales. Las personas con un predominio del patrón del hemisferio izquierdo del cerebro y baja exposición a tareas espaciales no son propensas a desarrollar sus habilidades espaciales. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 47 2.7.2 En Orientación espacial 2.7.2.1 Teorías evolucionistas Siguiendo un enfoque evolucionista, Silverman y Eals (1992) plantearon la hipótesis de que, las mujeres desarrollan altamente la memoria de forma que son capaces de recordar la localización de objetos. Se apoyan en el hecho histórico que la prehistoria actividad de las mujeres estaba dedicada a estar en la caverna al cuidado de sus hijos, mientras que los hombres desarrollaban habilidades espaciales consecuencia de realizar tareas espaciales para la caza, la exploración de los entornos, la búsqueda de alimentos. Este argumento se puede extender a todas las sociedades bajo el paraguas de las teorías de las sociedades de cazadores y recolectores. 2.7.2.2 Diferencias en las estrategias Esta hipótesis surge por algunas diferencias entre hombres y mujeres en relación con las estrategias utilizadas para desarrollar las tareas de orientación. Los hombres dependen de estrategias relacionadas con datos, medidas, distancias, ubicación de los puntos cardinales, escalas, referencia y distancia a lugares, etc… para orientarse en el espacio, mientras que las mujeres atienden a las instrucciones o procedimientos de cómo llegar de un lugar a otro (Lawton, 1994; Galea y Kimura, 1993; Lawton, 1996; Lawton et al. 1996; O 'Laughlin y Brubaker, 1998). Según Saucier et al. (2002), las diferentes formas de actuar entre hombres y mujeres no se deben a una mayor capacidad de orientación en los hombres sobre las mujeres, sino que son debidas a las diferentes estrategias empleadas. Los hombres son propensos a usar las estrategias de medición y de empleo de herramientas que le sirven para orientarse y son más eficientes que por ejemplo seguir instrucciones. En el trabajo de Saucier et al. (2002) se realizó una prueba de orientación con participantes que tenían que alcanzar cuatro lugares desconocidos para los Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 48 participantes. Se proporcionó la ubicación de cada destino siguiendo algunas instrucciones basadas en “instrucciones eucidianas”, es decir indicando direcciones (al norte, al oeste….) y distancias métricas ( a 100 m de…). También se proporcionan otras instrucciones basadas en marcas o hitos relevantes (por ejemplo, la puerta de color rojo), o (a la derecha de…, al lado de … ). Los autores concluyen que los hombres tienen mejor rendimiento en tareas de orientación cuando se les proporciona información euclidiana, mientras que las mujeres se desempeñan mejor cuando se les proporciona información de marcas o hitos. De hecho, cuando las instrucciones son "euclidianas", las mujeres cometen más errores que los hombres para alcanzar el punto de llegada. Cuando las instrucciones son basadas en "marcas o hitos", los hombres y las mujeres tienen actuaciones similares. En Sandstrom, et al. (1998), en referencia al tipo de instrucciones tal como se indican en el trabajo anterior (ecludianas o por marcas) indica que los hombres pueden cambiar las estrategias en caso necesario, adaptar dinámicamente sus estrategias a la información disponible en el entorno, en cambio las mujeres se centran en los puntos de referencia de marcas e hitos teniendo más dificultades en el intercambio de estrategias. A la vista de los análisis de varios autores, suelen coincidir en que los hombres se desempeñan mejor en la orientación espacial, porque espontáneamente prefieren estrategias con las que pueden configurar sus propias decisiones (más completas que otras estrategias) y porque pueden intercambiar fácilmente sus estrategias, de acuerdo con la información disponible. 2.7.2.3 Factores de personalidad Otra posible interpretación de las diferencias de genero en la habilidad orientación espacial proviene de estudios psicológicos de la personalidad. Según Lawton (1996) y Kozloswki y Bryant (1977) los hombres tienen más confianza que las mujeres acerca de sus habilidades en la búsqueda de un camino y sobre su Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 2 49 propio sentido de la orientación. Lawton, (1994) afirma como resultados de los cuestionarios de auto-evaluación que las mujeres revelan más ansiedad que los hombres cuando se navega. La "ansiedad espacial" (Lawton (1994) y Lawton (1996)) o "el miedo a perderse" (Kozloswki y Bryant, 1977) puede reducir la capacidad de centrarse en las señales esenciales para mantener la orientación geográfica. Muchos estudios encuentran que el estrés afecta la capacidad de memorizar localizaciones espaciales (Mackintosh, West & Saegert, 1975; Evans, Skorpanich, Garling, Bryant, y Bresolin, 1984; Sunanda, Rao, y Raju, 2000). En Schmitz (1997), la ansiedad espacial y miedo a la oscuridad se correlacionan negativamente con la velocidad al caminar por un laberinto: los sujetos con niveles altos de ansiedad son los más lentos. La ansiedad de perderse es probable que inhiba la exploración de lugares desconocidos, que tiene un impacto negativo en la autoestima y la motivación para navegar en nuevos entornos (Bryant (1982) y Bryant (1991)). Así que las mujeres tienen pocas experiencias de navegación que los hombres, tienen menos oportunidades de aumentar sus habilidades de orientación espacial. Por otra parte, algunos estudios demuestran una relación entre la ansiedad espacial, tipos de estrategia y el desempeño de orientación. En Schmitz (1997), los varones muestran bajos niveles de ansiedad y prefieren incluir más elementos direccionales (estrategia configuracional) en descripciones verbales de un laberinto; sino que también se desempeñan mejor que las mujeres cuando se ejecuta a través de un laberinto. Contrariamente a esto, las hembras muestran altos niveles de ansiedad e incluyen algunos elementos direccionales y muchos puntos de interés en sus descripciones. De acuerdo con estos resultados, Lawton (1994) encuentra que el uso de las estrategias de la encuesta (configuracionales) se correlaciona negativamente con el nivel de ansiedad espacial. Las personas con alto nivel de ansiedad espacial generalmente no utilizan este tipo de estrategia. Estas personas no son capaces de mantener un sentido de dirección y/o auto-posición con respecto al medio ambiente (estrategia de encuesta) Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 56 3.2 HIPÓTESIS DE ESTUDIO Las hipótesis generales de nuestro estudio serían: Hipótesis 1: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de la VISUALIZACIÓN ESPACIAL medida con el test DAT-5:SR, después de realizar el entrenamiento propuesto. Hipótesis 2: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de RELACIONES ESPACIALES medida con el test MRT, después de realizar el entrenamiento propuesto. Hipótesis 3: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL medida con el Perspective Taking Spatial Orientation Test, después de realizar el entrenamiento propuesto. Hipótesis 4: La mejora de la componente de VISUALIZACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Hipótesis 5: La mejora de la componente de RELACIONES ESPACIALES se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Hipótesis 6: La mejora de la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Habida cuenta que no se midieron todas las habilidades para todos los entrenamientos, en el desarrollo de cada entrenamiento se enunciaran las hipótesis específicas para cada uno de ellos. 3.3 TECNOLOGÍAS Y RECURSOS UTILIZADOS EN EL DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN. 3.3.1 Realidad Aumentada La Realidad Aumentada RA es una variante de la realidad virtual RV donde el usuario está inmerso en escenarios completamente creados con tecnologías informáticas. Mientras está inmerso en el sistema, el usuario no puede ver el mundo real que le rodea. Por el contrario, la RA permite al usuario ver el mundo real, con objetos virtuales superpuestos o combinados con este. Por lo tanto, la Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 57 RA complementa la realidad en vez de reemplazarla. Lo que pretende esta tecnología es que el usuario tenga la sensación que los objetos reales y virtuales coexisten en el mismo espacio, similar a los efectos de la película “Quién engañó a “Roger Rabbit” o “Spacejam”, aunque estos no sean tecnologías de RA como veremos a continuación. Según (Barfield & Caudell, 2001) el concepto de RA se refiere a “la ampliación del mundo real con imágenes sintéticas, por lo que no se requiere que la escena esté completamente generada por ordenador, sino que la imagen sintética se utiliza como complemento de la escena del mundo real”. Sin embargo, a continuación añade que “la RA no debe entenderse como exclusivamente visual, sino que debe incluir también información táctil tangible y auditiva”. Mediante los sistemas de RA, a la realidad física se le pueden añadir elementos sensoriales, tales como imágenes, modelos virtuales, sonidos, etc. También se pueden alterar algunas partes de la realidad (mediante filtros), que sería el caso de la realidad mediatizada. Aparte de añadir o alterar, existe una tercera posibilidad: la de eliminar elementos del entorno real por ejemplo, mediante la utilización de máscaras que oculten objetos físicos. Según (Sherman & Craig, 2002) los sistemas de RA tienen restricciones de diseño diferentes a los sistemas de RV. Mientras que en la RV el objetivo es la visualización de suficientes caras o superficies para que el entorno creado sea creíble, en la RA el mundo ya existe, y solo es necesario añadir una pequeña cantidad de información. Así pues, para la RA el reto consiste en producir sistemas independientes, portables, y que sean capaces de registrar o ubicar de forma precisa el entorno virtual en el entorno real.(Sherman & Craig, 2002). Para (Azuma et al., 2001) un sistema de realidad aumentada tienen que contener simultáneamente las tres siguientes características:  Mezcla de lo real y lo virtual.  Interactividad en tiempo real.  Registro tridimensional. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 58 Usaremos esta tecnología de RA como un medio de mejorar las habilidades espaciales de los alumnos y también por su probado impacto motivacional en experiencias de aprendizaje. Algunos estudios indican que la habilidad de interactuar con la RA es motivacional (Di Serio, Ibáñez, & Kloos, 2013; Lee, Wong, & Fung, 2010) y proporciona una aproximación al aprendizaje centrado en el alumno (Di Serio et al., 2013; Larsen, Buchholz, Brosda, & Bogner, 2011). Además, el diseño de los sistemas de RA permite un fácil manejo de la tecnología como herramienta motivacional (Martín-Gutiérrez, Saorín, Contero, & Alcañiz, 2010) Resultados de experiencias con realidad aumentada podemos encontrarlos desde etapas tempranas de la enseñanza (guardería) donde los estudiantes se sentían motivados con el aprendizaje, disfrutaban la experiencia y mostraban curiosidad, rechazando acabar el entrenamiento hasta completarla (Campos, Pessanha, & Jorge, 2011), hasta casos como los estudiados por (Thornton, Clark, & Lammi, 2014; Tumkor, Aziz, Esche, & Chassapis, 2013) que concluyó que incluir la Realidad Aumentada en los cursos de ingeniería gráfica aumentaba el interés y concienciación de los alumnos por la asignatura. 3.3.2 Videojuegos Existen numerosos estudios que relacionan el uso de video juegos con los distintos tipos de habilidades espaciales (Battista, Wheatley, & Talsma, 1982; Feng, Spence, & Pratt, 2007; Green & Bavelier, 2006; Kearney, 2007). En la bibliografía consultada, las investigaciones se centran en encontrar las características que tienen que tener los videojuegos para mejorar las habilidades espaciales en encontrar cuales de esas características se relacionan con los distintos tipos de habilidades, pero aún no hay resultados significativos. Tampoco se ha establecido, cuando se usa un video juego como recurso, como influye el tiempo que dura el entrenamiento con las ganancias en habilidades espaciales. De forma que para los investigadores es muy importante encontrar las relaciones entre tipo de videojuego, tiempo de entrenamiento y las mejoras en habilidad espacial. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 59 Algunas características de los videojuegos son interesantes desde el punto de vista de la investigación cognitiva. (Corti, 2006) señala que los videojuegos tienen entornos realistas que permiten la exploración de opciones y límites en el espacio, tienen definidas claramente metas y objetivos, se adaptan en cuanto al rendimiento del usuario y animan a la resolución de problemas, pensamiento creativo, pensamiento lateral e investigación. Algunas de esas características (pensamiento lateral, exploración de límites, pensamiento creativo) se pueden considerar como tipos de razonamiento abstracto. La inteligencia abstracta, como comentar grande, tiene una fuerte conexión con las habilidades espaciales. De esta manera, es lógico plantearnos la influencia que puede tener un videojuego, que desafía al usuario mediante el ejercicio de su razonamiento abstracto, con la influencia en las habilidades espaciales. (Kimura, 2000) estudia varias habilidades cognitivas relacionadas con la habilidad espacial, mencionando las técnicas o habilidades de navegación como un tipo a de habilidad espacial. También se ha demostrado que los videojuegos afectan a la percepción y cognición humana en las capacidades básicas que sustentan el conocimiento espacial. Una breve lista realizada por (Green & Bavelier, 2006) incluye la localización periférica, la atención visual, la habilidad cognitiva general, la coordinación mano-ojo, el tiempo de reacción, visualización espacial, rotación mental, análisis de trayectoria y el cambio de a atención. Las áreas donde se ha demostrado la eficacia del uso de videojuegos incluye el aumento de la multitarea y del pensamiento estratégico (Kearney, 2007), rendimiento matemático y el pensamiento científico (Battista et al., 1982). Numerosos videojuegos comerciales incluidos en la categoría de TETRIX requieren realizar procesos de rotación mental y visualización espacial cuando se utilizan. Un estudio llevado a cabo por demostró la mejora de la capacidad espacial de los adolescentes usando este juego (Okagaki & Frensch, 1994). Otros estudios experimentales con participantes no universitarios, revelan los beneficios del uso del videojuego en la mejora de las habilidades espaciales (De Lisi & Cammarano, 1996; Forsyth & Lancy, 1987; Subrahmanyam & Greenfield, 1994). Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 60 Para el entrenamiento que hemos diseñado, hemos elegido un juego llamado Interlocked, que como el TETRIX, necesita utilizar rotaciones mentales y visualización espacial para pasar niveles. La forma como un jugador se mueve en el escenario de un video juego varía mucho de unos juegos a otros. Algunos usan los típicos puntos de referencia y señalética, otros incluyen foto satélite del escenario y en otros se reduce a una simple flecha de dirección de navegación. Sería interesante determinar si el uso de video juegos que usan estos distintos tipos de herramientas de navegación tiene impacto en la mejora de los resultados en los test de orientación. En nuestro caso, el juego elegido para la prueba de orientación, Catching features, usa las herramientas típicas del deporte carreras de orientación, que son los puntos de referencia geográficos y arquitectónicos junto con un mapa topográfico de la zona y una brújula. 3.3.3 Experiencias sobre orientación Para ejercitar la habilidad espacial ORIENTACIÓN ESPACIAL, distintos investigadores han realizado experiencias que van desde búsquedas de tesoros en los Campus Universitarios (Hegarty, Montello, Richardson, Ishikawa, & Lovelace, 2006; Montello, Lovelace, Golledge, & Self, 1999), hasta experiencias de navegación virtual con distintas pruebas (Dahmani, Ledoux, Boyer, & Bohbot, 2012; R. Darken & Goerger, 1999; Lin, Chen, & Lou, 2014) Con el progreso de la tecnología, los investigadores han ganado la capacidad de desarrollar las habilidades espaciales en mundos virtuales. Sin embargo, existe poca investigación que nos permita comprender si el rendimiento en mundos virtuales puede predecir el rendimiento en el mundo real o incluso saber, entre las medidas que se ha llevado a cabo, cuál de ellas lo predice mejor. No sabemos si la experiencia que una persona adquiera en entornos virtuales va inducirla a tener un comportamiento similar en el mundo real en similares circunstancias. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 61 Un estudio realizado por McKinnon (McKinnon & North, 2004) compara el sentido de presencia explorando escenarios en entornos en virtuales con el sentido de presencia en el mundo real. Los resultados de este estudio, revelan una interesante teoría preliminar que señala que el sentido global del entorno mejora levemente dentro de escenarios virtuales. La forma como un jugador se mueve en el escenario de un videojuego varía mucho de unos juegos a otros. Algunos usan los típicos puntos de referencia y señalética, otros incluyen foto satélite del escenario y en otros se reduce a una simple flecha de dirección de navegación. Sería interesante determinar si el uso de video juegos que usan estos distintos tipos de herramientas de navegación tiene impacto en la mejora de los resultados en los test de orientación. En nuestro caso, el juego elegido para la prueba de orientación, Catching features, usa las herramientas típicas del deporte carreras de orientación, que son los puntos de referencia geográficos y arquitectónicos junto con un mapa topográfico de la zona y una brújula. Llevar a cabo un entrenamiento en un mundo virtual requiere un esfuerzo menor que el mismo entrenamiento en el mundo real. Llevar a cabo una prueba de orientación con personas con cierto grado de discapacidad, requiere de grandes dosis de precaución en cuanto a la seguridad de los individuos porque se requiere el desplazamiento de estos. Incluso con los participantes que no tengan ningún tipo de discapacidad, la experiencia puede arruinarse por algún tipo de malestar o accidente inesperado de las participantes. Por esto, para llevar a cabo un entrenamiento sobre orientación, los entornos virtuales pueden ser una buena alternativa para evitar esto riesgos (R. P. Darken & Banker, 1998). Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 62 3.4 ENTRENAMIENTO CON REALIDAD AUMENTADA 3.4.1 Propósito de estudio. La importancia de la capacidad espacial se ha vinculado con las habilidades prácticas y mecánicas necesarias para ocupaciones técnicas (Smith, 1964) La visión espacial, entendida como la habilidad para visualizar y manipular objetos mentalmente, no es sólo una destreza importante ampliamente reconocida para el campo de la Ingeniería, sino para una gran variedad de campos. En este sentido, Van der Geer indica que la visión espacial es importante para tener éxito en campos como Biología, Química, Matemáticas y Ciencias Naturales (Van der Geer, Hanraads, & Lupton, 2000). El propósito es realizar un entrenamiento, apoyándonos en la tecnología de Realidad Aumentada, para mejorar las componentes RELACIONES ESPACIALES Y VISIÓN ESPACIAL de las habilidades espaciales en los alumnos de nuevo ingreso que cursan las asignaturas de Expresión Gráfica los Grados de Ingeniería que se imparten en la Escuela de Ingenierías Industrial y Civil de Las Palmas de Gran Canaria. Este entrenamiento, en caso de obtener resultados positivos de mejora, ayudará a los estudiantes a tener menores dificultades en el estudio y obtener mejores resultados académicos al menos en esta asignatura. Para la medición de dichas capacidades se ha utilizado los test MRT y DAT-SR descritos en el capítulo anterior. Las hipótesis que nos planteamos son las siguientes:  Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de VISUALIZACIÓN ESPACIAL medida con el test DAT-5:SR, después de realizar el entrenamiento propuesto.  Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de RELACIONES ESPACIALES medida con el test MRT, después de realizar el entrenamiento propuesto.  La mejora de la componente de VISUALIZACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 63  La mejora de la componente de RELACIONES ESPACIALES se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. 3.4.2 Descripción de la muestra. Los participantes de este estudio fueron estudiantes de nuevo ingreso que cursan las asignaturas de Expresión Gráfica en los Grados de Ingeniería que se imparten en la Escuela de Ingenierías Industrial y Civil de Las Palmas de Gran Canaria. La muestra estudiada está formada por 83 individuos, de los cuales 56 son hombres y 27 mujeres, como se muestra a continuación: Tabla 3-1 Distribución estudiantes por sexo entrenamiento RA Frecuencia Porcentaje Porcentaje válido Porcentaje acumulado Válidos HOMBRE 56 67,5 67,5 67,5 MUJER 27 32,5 32,5 100,0 Total 83 100,0 100,0 Esto supone que un 67.5% de la muestra son hombres y un 32.5% mujeres. En el siguiente gráfico refleja estos porcentajes: Los individuos tienen edades comprendidas entre 18 y 24 años como se muestra a continuación. Tabla 3-2 Distribución estudiantes por edades entrenamiento RA. N Mínimo Máximo Media Desv. típ. EDAD 83 17,00 24,00 19,2410 2,22837 N válido (según lista) 83 Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 64 Además, se eligió un grupo control de 25 estudiantes, con las mismas características que los anteriores, que fueron seleccionados al azar. Estos estudiantes no realizan ningún tipo de entrenamiento 3.4.3 Descripción del entrenamiento con realidad aumentada. El entrenamiento se desarrolló durante la primera semana de los cursos académicos 2011-2012 Y 2012-2013, de forma que los estudiantes de nuevo ingreso no habían asistido a ninguna clase de la asignatura de expresión gráfica del grado. Las habilidades espaciales de estos estudiantes de ingeniería se midieron antes y después que el entrenamiento con los test MRT (Mental Rotation Test) y DAT-5:SR (Differential Aptitude Test). El material del entrenamiento está formado por un software informático de realidad aumentada, un video explicativo del contenido teórico y un libro interactivo 3D “VIRTUAL AUGMENTED BOOK”, cuya traducción al castellano, académicamente hablando, puede ser “LIBRO AUMENTADO” según algunas referencias bibliográficas. El software y el “LIBRO AUMENTADO” del entrenamiento está disponible a través del sitio web www.ar-books.com. El entrenamiento se organiza en cinco sesiones con una duración total de nueve horas (cuatro sesiones de dos horas y una sesión final de una hora de duración). Los estudiantes pueden visualizar el modelo tridimensional en realidad aumentada y comprobar si sus soluciones corresponden con el modelo que ven en pantalla. Los cinco niveles en los que se estructura el entrenamiento tienen varios tipos de ejercicios. Nivel 1. Reconocimiento. Los alumnos tienen que identificar las superficies y los vértices de las piezas en las vista ortográficas y axonométricas de los modelos virtuales tridimensional que se presenta en el “LIBRO AUMENTADO” (contiene tres tipos de ejercicios). Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 65 Nivel 2. Comprensión. Los estudiantes tienen que identificar las vistas ortográficas normalizadas en el libro de ejercicios, teniendo presente el modelo virtual en pantalla (contiene dos tipos de ejercicios). Nivel 3. Análisis. El alumno ha de valorar las relaciones de unos elementos con respecto a otros, estableciendo aquellas relaciones que le permitan un conocimiento de cada una de las partes del objeto por separado. El alumno debe ser capaz de orientarse espacialmente y abstraer la información necesaria. Los ejercicios están dedicados a la identificación de las relaciones espaciales entre objetos para ello es preciso conocer la relación espacial de unos elementos con respecto a otros. También hay ejercicios sobre la selección del número mínimo de vistas para definir completamente un objeto (contiene dos tipos de ejercicios). Nivel 4. Síntesis. Es un nivel más alto de dificultad que los anteriores. Hay ejercicio donde los estudiantes tienen que croquizar, dada dos vistas ortográficas, la que falta, mientras que en otros tiene que dibujar las tres vistas ortográfica del modelo virtual. Nivel 5. Evaluación. Este nivel evalúa la capacidad de aprendizaje del alumno en cuanto a contenidos de comprensión de vistas normalizadas. Es el nivel que presenta mayor dificultad para los estudiantes, porque requiere un alto nivel habilidad espacial. El alumno debe ser capaz de recomponer mentalmente el objeto tridimensional a partir de tres vistas normalizadas, y debe dibujar una perspectiva a mano alzada de cada pieza. En este ejercicio el alumno integra en su mente todos los niveles anteriores. Cuando ha finalizado los ejercicios del nivel 5, el alumno puede comprobar la solución, visualizando los objetos tridimensionales en realidad aumentada. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 72 Fig. 3.4 Izq Experto indica instrucciones. Dcha. Estudiantes midiendo distancias con pasos. Al emplear mapas, la forma de orientarse dependerá de la capacidad para interpretarloslas relaciones espaciales se establecerán sobre símbolosy de la capacidad para relacionar mapa-terreno y terreno-mapa. También considerarnos algunas acciones como propias de este deporte: • Transportar y manejar el mapa y otros materiales de carrera (brújula, tarjeta y descripción de controles). • Orientar el mapa. • Leer el mapa. • Elegir un recorrido apropiado. • Decidir qué técnica emplear. En nuestra experiencia obviamos algunas de estas acciones para potenciar el sentido que queríamos darle a la prueba. La experiencia se desarrolló en un campo de fútbol, donde sólo había elementos arquitectónicos para establecer relaciones espaciales. Pero dada la simpleza de la configuración de un campo de futbol, y como se pretendía entrenar el sentido de orientación, se obviaron los elementos arquitectónicos y se les proporcionó a los alumnos un “mapa ciego” en el que sólo se mostraba la disposición relativas de las balizas en ángulo y distancia y por supuesto la dirección del Norte Geográfico. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 73 Fig. 3.5 Mapa del campo de futbol con las balizas. Dcha. “mapa ciego” facilitado al estudiante. Fig. 3.6 Panorámica del campo de futbol con balizas. Para la segunda fase, la “carrera de orientación” propiamente dicha, se diseñaron dos trazados con un recorrido similar en longitud. Los alumnos fueron informados que se trataba de recorridos distintos, para evitar que se siguieran unos a otros, de manera que no sabían que recorrido llevaban los alumnos que iban saliendo al campo. Cada alumno hizo los dos recorridos que se habían diseñado, así que los resultados obtenidos no dependen del azar. Fig. 3.7 Momentos de la experiencia RO. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 74 Para la realización de la prueba se utilizó el sistema Sportident. Dicho sistema está basado en el sistema SPORTident-Card, similar a un lápiz de memoria (pendrive). Durante la carrera el sistema almacena tiempos y códigos numéricos de los puntos de control. La salida nos ofrece registros individuales de tiempos intermedios y totales. Fig. 3.8 Resultados totales y registros parciales prueba RO. Se proveyó al alumno de un GPS que registrara los trayectos que seguían con la intención de realizar un posterior análisis del número de rutas acertadas/erróneas que elegían, pero dada las limitadas dimensiones del campo de futbol para el sistema de posicionamiento global, los datos obtenidos no pudieron ser tratados. 3.5.4 Intervención del profesor en el entrenamiento. Junto con la intervención del experto en deportes de Orientación, la intervención del profesor se limitó a explicar las características y normas para la realización de la prueba. Además era el encargado de controlar la correcta utilización del sistema Sportident en el momento de iniciar la experiencia y control en la llegada. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 75 3.5.5 Detalles de la ejecución de la experiencia. Dada las características de la prueba, la visión que previamente los alumnos podían tener sobre ella y habida cuenta que se realizó fuera de las horas regladas de la asignatura, era una completa incógnita la motivación y participación en la misma. Las expectativas iniciales fueron superadas con creces, siendo el entusiasmo e implicación máxima por parte de los alumnos. Un aspecto a regular en sucesivas ediciones será controlar el componente competitivo del entrenamiento. Aunque los alumnos fueron advertidos sobre la velocidad a la que realizar los trayectos, instintivamente echaban a correr. Cabe resaltar que una vez terminado el entrenamiento, todos los alumnos quisieron realizar la prueba alternativa, lo que es una medida de la motivación que tuvieron al realizarla. Al terminar la prueba en este entorno real se les pasó un cuestionario y durante una semana tuvieron disponible via web, un cuestionario sobre el sentido de la dirección, Santa Barbara Sense-of-Direction Scale (Hegarty 2002) que tenían que complementar junto con los alumnos de la prueba de ORIENTACIÓN VIRTUAL. 3.5.6 Resultados Los resultados obtenidos en The Perspective Taking/ Spatial Orientation Test (SOT) antes y después de realizar el entrenamiento se detallan en la siguiente tabla, donde se observa como la ganancia en el grupo experimental es mucho mayor que en el grupo de control. Tabla 3-7 Valores Pre/Post SOT y ganancias obtenidas RO Pre-Test Post-Test Ganancia Grupo Real Orienteering 42.33 18.75 23.58 Grupo Control 54.29 45.65 8.64 El análisis de estos datos con respecto a las hipótesis planteadas, se desarrolla en el siguiente capítulo. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 76 3.6 ENTRENAMIENTO ORIENTACIÓN ESPACIAL EN ESCENARIO VIRTUAL 3.6.1 Propósito de estudio. Nuestro propósito, como en el caso anterior es realizar un entrenamiento de mejora de la componente de Orientación Espacial de las habilidades espaciales en los alumnos de nuevo ingreso que cursan las asignaturas de Expresión Gráfica los Grados de Ingeniería que se imparten en la Escuela de Ingenierías Industrial y Civil de Las Palmas de Gran Canaria. En este caso, el entrenamiento se realizará bajo la plataforma de un juego de orientación. 3.6.2 Participantes en el entrenamiento En esta experiencia tomaron parte 31 alumnos, 12 mujeres y 19 hombres. Como en el caso anterior, ninguno de ellos tenía experiencia previa en el deporte de orientación y se incentivó la participación con una subida de nota con iguales condiciones que la experiencia anterior. También, como en el caso anterior, ninguno de ellos declaró haber tenido experiencia previa en el deporte de orientación. Tabla 3-8 Distribución estudiantes por sexo entrenamiento VO Tabla 3-9 Distribución estudiantes por edad entrenamiento VO Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 77 Observando el estudio descriptivo de los datos, se observa mejores resultados en los test después del entrenamiento y como era de espera, con respecto al grupo de control Tabla 3-10 Puntuación Pre y Post test SOT Grupo Experimental VO Tabla 3-11 Puntuación Pre y Post test SOT Grupo Control VO 3.6.3 Descripción del entrenamiento. Realizada simultáneamente con la experiencia anterior, se realizó la primera semana del primer semestre del curso académico 2012/13, de forma que al tomar parte en la experiencia, ningún alumno había asistido a clases de alguna materia de Expresión Gráfica en la Ingeniería. Ninguno de los alumnos había practicado con anterioridad carreras de orientación. Antes y después de tomar parte en la experiencia, se midió la orientación con The Perspective Taking/ Spatial Orientation Test (SOT) (Hegarty & Waller, 2004) La primera fase de esta experiencia, que tomó alrededor de 90 min, consistió como en el caso anterior, de una explicación en el aula de los principios del deporte de orientación más el uso de la brújula y de la explicación del manejo del software que se iba a utilizar. Se utilizó la versión demo del programa Catching Features, versión, que si bien siendo gratuita, tenía todas las prestaciones al nivel que necesitábamos http://www.catchingfeatures.com/. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 78 Catching Features es un juego de orientación donde uno o varios jugadores, inmersos en un entorno virtual, realizan carreras utilizando un mapa topográfico con su leyenda y una brújula, igual que si se tratara de una carrera real. Fig. 3.9 Escenarios Catching Features El juego da la posibilidad de jugar individualmente o compitiendo con otros participantes. En la versión de pago también existe la posibilidad de jugar on line. Los escenarios son muy realistas y el jugador puede moverse y tener puntos de vista desde y hacia todas las direcciones. Utilizando el mapa y la brújula se van localizando las balizas hasta completar el recorrido. En nuestra experiencia pedimos a los alumnos que completaran un mínimo de seis carreras. Tuvieron de tiempo una semana y la realizaron en sus casas en sus propios ordenadores descargándose la versión gratuita del juego. Catching Features proporciona diversos formatos de salida con los resultados obtenidos en las distintas carreras. De esta forma, para poder evaluar la realización de la experiencia y aplicar los incentivos, se les solicitó a los alumnos los ficheros con los resultados Fig. 3.10 Ejemplo resultado alumno Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 79 3.6.4 Intervención del profesor en el entrenamiento. En este entrenamiento, tanto la explicación de los concepto del deporte de orientación como el manejo del software, corrió por parte del profesor, con una duración aproximada de 90 minutos, en horas lectivas. Además el profesor elaboró un documento de ayuda resumen de comandos y leyenda traducido al español, para facilitar el manejo del programa Catching Features, que se muestra a continuación Fig. 3.11 Documento ayuda comandos Catching Features. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 80 3.6.5 Detalles de la ejecución de la experiencia. A pesar de lo precisa y realista que esté hecha la simulación de un entorno virtual, debemos tener en cuenta el hecho de que las personas están acostumbradas a moverse en un entorno real. A pesar que en ambas experiencias la información que tienen es visual, el campo de visión en el mundo real es mucho más amplio que en el virtual, de forma que la corriente de información espacial, es mucho menor en este segundo y la actualización de la situación de nuestro cuerpo puede ser realizada no sólo por el sistema visual, sino por el sistema cinestésico. Además, mientras que en un entorno virtual necesitamos un movimiento autodireccionado de nuestro cuerpo, en el virtual la experiencia es más pasiva. Desde el punto de vista de los profesores, fue mucho más sencilla de preparar y realizar la experiencia virtual. Aparte del hecho de tener que aprender los principio de las carreras de orientación y el manejo del programa Catching Features, no presentaba ninguna otra dificultad. Sin embargo la preparación de la experiencia en el ambiente real realizada en el campo de futbol requirió, aparte de grandes dotes organizativas, unir voluntades de servicios y personal de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Desde el punto de vista del estudiante, tuvimos un feedback positivo por parte de ellos; ambas pruebas le resultaron atractivas y las realizaron con entusiasmo todos los alumnos a los que se les propuso de forma voluntaria, si bien, tal como comentamos en apartados anteriores, tenían el acicate de competir para ser de los tres primeros y aumentar la nota de la asignatura. Pero para nuestra sorpresa, la prueba en el campo real, la carrera de orientación, tuvo una acogida y una valoración impresionantes. La componente de interacción y competición interpersonal hizo que los alumnos se implicaran de tal forma que querían realizar otras pruebas similares y se interesaran más personalmente de lo que podían significar las habilidades espaciales dentro de su currículo. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 81 Al terminar la prueba en el entorno virtual se les pasó un cuestionario sobre el sentido de la dirección, que tuvieron disponible durante una semana via web. Anexo 3.6.6 Resultados Los resultados obtenidos en The Perspective Taking/ Spatial Orientation Test (SOT) antes y después de realizar el entrenamiento se detallan en la siguiente tabla, donde se observa como la ganancia en el grupo experimental es mucho mayor que en el grupo de control. Tabla 3-12 Valores Pre/Post SOT y ganancias obtenidas VO Pre-Test Post-Test Ganancia GrupoVirtual Orienteering 54.77 24.00 30.77 Grupo Control 54.29 45.65 8.64 El análisis de estos datos con respecto a las hipótesis planteadas, se desarrolla en el siguiente capítulo. 3.7 ENTRENAMIENTO CON RA Y ORIENTACIÓN EN ESCENARIO VIRTUAL. 3.7.1 Propósito de estudio. En este caso nos planteamos realizar simultáneamente dos tipos de entrenamientos, uno con Realidad Aumentada y el otro basado en una carrera de orientación en escenario virtual utilizando la plataforma de un juego de orientación (Catching features). De esta manera pretendemos realizar entrenamientos para mejorar las tres componentes de la habilidad espacial objeto de estudio en la presente tesis. 3.7.2 Participantes en el entrenamiento El grupo de control está formado por 15 individuos a los se les ha sometido a entrenamiento. De los 15 individuos hay 8 hombres y 7 mujeres, por lo que Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 88 Tabla 3-25 Distribución estudiantes por sexo grupo control entrenamiento Interlocked. Tabla 3-26 Distribución estudiantes por edad grupo control entrenamiento Interlocked. 3.9.3 Descripción del entrenamiento con videojuegoEl entrenamiento tuvo lugar la primera semana del primer semestre, de forma que, como en casos anteriores, los alumnos no habían recibido ninguna clase de las asignaturas de Expresión Gráfica. Se les pidió que realizaran el máximo número de niveles, con un mínimo de 12 y que entregaran justificación de haberlos realizados, superados o no. La forma de justificación se realizó mediante la entrega de documentos que contuvieran las imágenes de las pantallas donde aparecieran los niveles superados. A continuación se muestran ejemplos de entrega de los alumnos que realizaron el entrenamiento en las distintas plataformas. Fig. 3.13 Entrega resultados smartphone Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 89 Fig. 3.14 Entrega resultados Pc Fig. 3.15 Entrega resultados Tablet 3.9.4 Intervención del profesor en el entrenamiento. El entrenamiento lo realizaron los alumnos fuera de horas lectivas durante la primera semana del curso. La intervención del profesor en este caso consistió en una explicación sobre dónde utilizar y/o descargar la aplicación, las condiciones y peticiones del entrenamiento y la forma de entregar los resultados. Además, como en todos los caso, el profesor pasó los test antes y después de realizar la experiencia. 3.9.5 Detalles de la ejecución de la experiencia. Dada la facilidad de uso del juego en dispositivos móviles, los alumnos informaron sobre la facilidad que les había supuesto ese hecho. No lo tomaron Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 3 90 cómo una obligación sino como un reto que podían llevar a cabo incluso en los desplazamientos o en periodos libres entre clases. Además se creó una competencia entre ellos que promovió que, en casi todos los casos, se hicieran muchos más niveles que el requerimiento mínimo exigido. 3.9.6 Resultados Los resultados obtenidos en los test después y antes expresados en forma de ganancia se muestran en la siguiente tabla. Tabla 3-27 Descriptivos Ganancia grupos Control y Experimental entrenamiento Interlocked CAPÍTULO 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 93 4.1 ANÁLISIS DE LA MEJORA DE LA HABILIDAD ESPACIAL MEDIANTE ENTRENAMIENTO CON REALIDAD AUMENTADA 4.1.1 Hipótesis planteadas El objetivo de realizar el entrenamiento con realidad aumentada es comprobar si este contribuye de una manera estadísticamente significativa a aumentar las habilidades espaciales de los alumnos (componentes visualización espacial y relaciones espaciales), así como comprobar si la variable género influye en esta mejora. Para ello planteamos las siguientes hipótesis de la investigación:  Hipótesis 1: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de VISUALIZACIÓN ESPACIAL medida con el test DAT-5:SR, después de realizar el entrenamiento propuesto.  Hipótesis 2: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de RELACIONES ESPACIALES medida con el test MRT, después de realizar el entrenamiento propuesto.  Hipótesis 3: La mejora de la componente de VISUALIZACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres.  Hipótesis 4: La mejora de la componente de RELACIONES ESPACIALES se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. 4.1.2 Análisis de resultados Para poder tratar estadísticamente los datos, lo primero que tenemos que comprobar es si las muestras tomadas para el grupo de control y el grupo experimental son estadísticamente iguales. Para ello sólo tendremos en cuenta Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 94 los datos del grupo experimental antes de recibir la formación académica y los del grupo de control, el cual no ha recibido formación: Tabla 4-1 Nivel de capacidad espacial antes de entrenamiento RA PRE-TEST DAT_SR_5 MRT MEDIA DESV. TÍPICA MEDIA DESV. TÍPICA GRUPO EXPERIMENTAL n=83 25,99 9,46 15,84 6.55 GRUPO CONTROL n=25 28,40 10,17 17,44 9,82 POBLACION TOTAL n=178 27,96 9,20 9,05 8,40 Se observa que las medias y desviaciones típicas son similares en todos los grupos, por lo que realizaremos un análisis de la varianza (ANOVA) para las medias de DAT.SR_5 y MRT que nos permita verificar que los grupos experimentales y el grupo de control son representativos de la población. Para poder aplicar esta técnica, es necesario que se verifiquen las siguientes condiciones previas: -Independencia: Los individuos estudiados deben ser independientes unos de otros. Podemos asumir esta hipótesis, ya que cada individuo de la muestra realizó el test de forma individual, sin haber recibido formación previa. -Aleatoriedad: Las muestras de estudio deben haberse obtenido de forma aleatoria. Para comprobar esta hipótesis utilizaremos el contraste de rachas que permite verificar la hipótesis nula de que la muestra es aleatoria, es decir, si las sucesivas observaciones son independientes. Este contraste se basa en el número de rachas que presenta una muestra. Una racha se define como una secuencia de valores muestrales con una característica común precedida y seguida por valores que no presentan esa característica. Así, se considera una racha la secuencia de k valores consecutivos superiores o iguales a la media muestral (o a la mediana o a la moda, o a cualquier otro valor de corte) siempre que estén precedidos y seguidos por valores inferiores a la media muestral (o a la mediana o a la moda, o a cualquier otro valor de corte). Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 95 Si la muestra es suficientemente grande y la hipótesis de aleatoriedad es cierta, la distribución muestral del número de rachas, R, puede aproximarse mediante una distribución normal de parámetros: donde n1 es el número de elementos de una clase, n2 es el número de elementos de la otra clase y n es el número total de observaciones. Utilizando el programa informático SPSS para cálculos estadísticos obtenemos. Fig. 4.1 Prueba de Rachas Podemos aceptar la hipótesis nula de que las muestras son aleatorias, pues el p-valor supera al 5%. Para elegir el tipo de análisis estadístico idóneo que va a tratar nuestros datos, debemos comprobar si nuestra muestra se distribuye como una población Normal Aplicamos el contraste de Kolmogorov-Smirnov, con la corrección deLillierfors, cuyas hipótesis son: Hipótesis nula(H0):La puntuación del test DAT_SR_5(o MRT) procede de una población Normal con media y varianza desconocida Hipótesis alternativa(H1): La puntuación del test DAT_SR_5(o MRT) no procede de una población Normal con media y varianza desconocida Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 96 El estadístico de contraste para estas hipótesis es: 𝐷𝑛 ´=max−∞<𝑥<∞|𝐹𝑛(𝑥)−𝐹0(𝑥)|, donde la función de distribución empírica 𝐹𝑛(𝑥) se obtiene a partir de la muestra normalizada. La región crítica viene dada por 𝑃(𝐷𝑛 ´>𝐷𝛼 ´/𝐻0)=𝛼, siendo Fn(x) la función de distribución muestral y Fo(x) la función teórica o correspondiente a la población normal especificada en la hipótesis nula. La distribución del estadístico de Kolmogorov-Smirnov es independiente de la distribución poblacional especificada en la hipótesis nula y los valores críticos de este estadístico están tabulados. Si la distribución postulada es la normal y se estiman sus parámetros, los valores críticos se obtienen aplicando la corrección de significación propuesta por Lilliefors. Tabla 4-2 Prueba de normalidad de las variables para grupo experimental RA. Podemos aceptar la hipótesis nula de normalidad, pues la probabilidad asociada al estadístico es mayor que 0.05. -Homocedasticiad: Las muestras estudiadas deben tener varianzas iguales. Para ello aplicaremos el test de Levene para contrastar si k muestras tienen la misma varianza, es decir, la homogeneidad de varianzas. La hipótesis nula es no existen diferencias significativas entre las varianzas, frente a la alternativa que afirma que sí las hay. El estadístico de prueba de Levene es: 𝐿= (𝑛−𝑘)∑𝑛𝑖(𝑉𝑖−𝑉 ) (𝑛−1)∑∑(𝑉𝑖𝑗−𝑉𝑖2     ) donde 𝑉𝑖𝑗=|𝑋𝑖𝑗−𝑋𝑖|. Los resultados obtenidos son: Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 97 Fig. 4.2 Prueba de homogeneidad de varianzas Aceptamos homogeneidad de varianzas, pues el p-valor supera el 5%. Una vez comprobados todas las hipótesis previas, podemos realizar el análisis ANOVA para nuestras cuatro hipótesis de trabajo, que traduciremos para el análisis en cada caso como: Hipótesis nula: 𝜇𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙=𝜇𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙=𝜇𝑝𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 Hipótesis alternativa: Existen diferencias en al menos dos de las muestras. El ANOVA se basa en la descomposición de la variación total de los datos con respecto a la media global (SCT), que bajo el supuesto de que H0 es cierta es una estimación de obtenida a partir de toda la información muestral, en dos partes: - Variación dentro de las muestras (SCD) o Intra-grupos, cuantifica la dispersión de los valores de cada muestra con respecto a sus correspondientes medias. - Variación entre muestras (SCE) o Inter-grupos, cuantifica la dispersión de las medias de las muestras con respecto a la media global. Las expresiones para el cálculo de los elementos que intervienen en el Anova son las siguientes: Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 104 4.2 ANÁLISIS DE LA MEJORA DE LA HABILIDAD ESPACIAL MEDIANTE ENTRENAMIENTO DE ORIENTACIÓN EN ESCENARIO REAL. 4.2.1 Hipótesis planteadas. En este apartado vamos a realizar un entrenamiento en un entorno real para comprobar la mejora de la componente de habilidad espacial a gran escala, es decir, la ORIENTACIÓN ESPACIAL, así como en el caso anterior comprobar si la variable género influye en la mejora, si la hubiera. Para ello planteamos las siguientes hipótesis de investigación: Hipótesis 1: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL medida con el test Perspective Taking _SOT, después de realizar el entrenamiento propuesto en escenario real. Hipótesis 2: La mejora de la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. 4.2.2 Análisis de resultados En primer lugar comprobaremos que las variables antes de realizar el estudio (PRE) se distribuyen como una Normal: Aplicamos el contraste de Kolmogorov-Smirnov, con la corrección de Lillierfors, cuyas hipótesis son: Hipótesis nula (H0): La puntuación del test antes de la formación procede de una población Normal con media y varianza desconocida ▪Hipótesis alternativa (H1): La puntuación del test antes de la formación no procede de una población Normal con media y varianza desconocida Apoyándonos en el spss: Tabla 4-9 Prueba normalidad PRE_SOT Grupo Experimental Real Orieentering Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 105 Tabla 4-10 Prueba normalidad PRE_SOT Grupo Control Real Orieentering Podemos aceptar la hipótesis nula de normalidad, pues la probabilidad asociada a los estadísticos es mayor que 0.05 en ambos casos. Estudiaremos ahora si existen diferencias significativas antes de realizar el entrenamiento realizaremos un contraste para muestras independientes, cuyas hipótesis son: ▪Hipótesis nula(H0):La puntuación media del test SOT en el grupo experimental es igual a la puntuación media del test SOT en el grupo de control ▪Hipótesis alternativa(H1): La puntuación media del test SOT en el grupo experimental no es igual a la puntuación media del test SOT en el grupo de control. Tabla 4-11 Estadísticos Pres_SOT Real Orieentering Tabla 4-12 Prueba de muestras independientes Pre_SOT Real Orieentering Una vez que sabemos que las varianzas son iguales, nos fijamos en la columna del p-valor asociado al estadístico t, como este valor es superior al 5%, aceptamos la hipótesis nula, concluyendo que no existen diferencias significativas en los resultados antes de realizar el entrenamiento en los grupos experimentales y en los grupos de control. Este resultado nos permite concluir que la muestra es representativa de la población que vamos a estudiar. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 106 Comprobaremos a través del contraste de Kolmogorov-Smirnov con la corrección de Lillefors si la variable GANANCIA, calculada como la diferencia de la puntuación entre los test después y antes del entrenamiento, se distribuye como una Normal. Los resultados obtenidos son: Tabla 4-13 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Experimental Real Orieentering En este caso no podemos aceptar la hipótesis de normalidad de esta variable, por lo que aplicaremos el contraste de Chi-cuadrado, cuyas hipótesis son: -Hipótesis nula(H0):La variable GANANCIA_SOT procede de una población Normal con media y varianza desconocida ▪Hipótesis alternativa (H1): La variable GANANCIA_SOT no procede de una población Normal con media y varianza desconocida El estadístico de prueba es: 𝜒𝑘−1 2=∑(𝑛𝑖−𝑛𝑝𝑖)2 𝑛𝑝𝑖 𝑘 𝑖=0 siendo ni los valores observados en la muestra, pi la probabilidad según la distribución normal y n el tamaño de la muestra. Este estadístico es comparado con un valor crítico que se encuentra en la tabla Chi-cuadrado con k-1 grados de libertad y nivel de significación α. Siendo la región crítica: Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 107 Asumiendo, con la significación calculada con el contraste Chi-cuadrado, que la GANANCIA_SOT del Grupo Experimental se distribuye como una Normal. Tabla 4-14 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Control Real Orieentering Aceptamos la hipótesis nula de normalidad de esta variable dado que la probabilidad asociada al estadístico de contraste es mayor a 0.05, Una vez comprobadas las hipótesis de normalidad de las variables realizaremos el contraste t de muestras independientes para variables normales con varianzas desconocidas pero iguales. De esta forma comprobaremos nuestra primera hipótesis: los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL medida con el test PERSPECTIVE TAKING_SOT, después de realizar el entrenamiento en entorno real propuesto. -Hipótesis nula (H0): La ganancia de puntuación en el test SOT es igual en el grupo de control que en el grupo experimental. -Hipótesis alternativa (H1): La ganancia de puntuación en el test SOT es diferente en el grupo de control que en el grupo experimental. Tabla 4-15 Estadísticos Ganancia SOT Control-Experimental Real Orieentering Tabla 4-16 Prueba muestras independientes Ganancia SOT Control-Experimental Real Orieentering Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 108 No asumiendo varianzas iguales (sig.<0.05), se rechaza la hipótesis nula (p-valor inferior a 0.05), concluyendo que existen diferencias significativas entre el grupo experimental y el de control, o dicho de otra manera, el entrenamiento en escenario real mejora la componente ORIENTACIÓN ESPACIAL de los alumnos. Para comprobar nuestra segunda hipótesis: La mejora de la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres tras realizar el entrenamiento en entorno real, realizaremos el contraste de hipótesis: -Hipótesis nula (H0): La ganancia de puntuación en el test SOT se adquiere en la misma medida en hombres y mujeres. -Hipótesis alternativa (H1): La ganancia de puntuación en el test SOT es diferente entre hombres y mujeres. Obteniendo los siguientes resultados: Tabla 4-17 Estadísticos Ganancia SOT Género Real Orieentering Tabla 4-18 Prueba muestras independientes Ganancia Género Real Orieentering Dado que el p_valor nos da 0.607, aceptamos la hipótesis nual, por lo que concluimos que la mejora en la componente ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere en la misma medida en hombres y mujeres después de realizar el entrenamiento en el entorno real. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 109 4.3 ANÁLISIS DE LA MEJORA DE LA HABILIDAD ESPACIAL MEDIANTE ENTRENAMIENTO DE ORIENTACIÓN EN ESCENARIO VIRTUAL. 4.3.1 Hipótesis planteadas En este apartado vamos a analizar, al igual que en el apartado anterior, la componente de habilidad espacial a gran escala ORIENTACIÓN ESPACIAL, realizando un entrenamiento en un entorno virtual. También comprobaremos si la variable género influye en la mejora, si esta existiera.. Para ello planteamos las siguientes hipótesis de investigación: Hipótesis 1: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL medida con el test Perspective Taking _SOT, después de realizar el entrenamiento propuesto en escenario virtual. Hipótesis 2: La mejora de la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. 4.3.2 Análisis de resultados Antes de realizar el citado estudio comprobaremos que se cumplen los supuestos necesarios para poder aplicar nuestros estadísticos de prueba. Aplicamos el contraste de Kolmogorov-Smirnov, con la corrección deLillierfors, cuyas hipótesis son: Hipótesis nula(H0):La puntuación del test antes de la formación procede de una población Normal con media y varianza desconocida ▪Hipótesis alternativa(H1): La puntuación del test antes de la formación no procede de una población Normal con media y varianza desconocida El estadístico de contraste para estas hipótesis es: 𝐷𝑛 ´=max−∞<𝑥<∞|𝐹𝑛(𝑥)−𝐹0(𝑥)|, donde la función de distribución empírica 𝐹𝑛(𝑥) se obtiene a partir de la muestra normalizada. La región crítica viene dada por 𝑃(𝐷𝑛 ´>𝐷𝛼 ´/𝐻0)=𝛼, siendo Fn(x) la función de distribución muestral y Fo(x) la Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 110 función teórica o correspondiente a la población normal especificada en la hipótesis nula. La distribución del estadístico de Kolmogorov-Smirnov es independiente de la distribución poblacional especificada en la hipótesis nula y los valores críticos de este estadístico están tabulados. Si la distribución postulada es la normal y se estiman sus parámetros, los valores críticos se obtienen aplicando la corrección de significación propuesta por Lilliefors. Ayudados por el SPSS: Tabla 4-19 Prueba normalidad PRE_SOT Grupo Experimental Virtual Orieentering. Tabla 4-20 Prueba normalidad PRE_SOT Grupo Control Virtual Orieentering Podemos aceptar la hipótesis nula de normalidad, pues la probabilidad asociada a los estadísticos es mayor que 0.05, asumiendo que la población se distribuye como una normal. Estudiaremos ahora si existen diferencias significativas antes de recibir formación en el test SPATIAL PERSPECTIVE TAKING-SOT, para lo que realizaremos un contraste para muestras independientes, cuyas hipótesis son: ▪Hipótesis nula(H0):La puntuación media del test SOT en el grupo experimental es igual a la puntuación media del test SOT en el grupo de control ▪Hipótesis alternativa(H1): La puntuación media del test SOT en el grupo experimental no es igual a la puntuación media del test SOT en el grupo de control Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 111 Aplicamos el estadístico de contraste t para muestras procedentes de poblaciones normales con varianza desconocidas pero iguales(asumimos varianzas iguales, pues en el resultado que se muestra a continuación el p-valor de cada una de las muestras es superior a 0.05, lo que indica que las varianzas son desconocidas, pero iguales): 𝑡= 𝑥−𝑦 𝑆´√1 𝑛𝑥+1 𝑛𝑦, siendo 𝑥,𝑦 las medias del test MRT y del grupo de control es: 𝑆´=(𝑛𝑥−1)𝑆𝑥2+(𝑛𝑦−1)𝑆𝑦2 𝑛𝑥+𝑛𝑦−2 Se obtienen los siguientes resultados: Tabla 4-21 Estadísticos Pres_SOT Virtual Orieentering Tabla 4-22 Prueba de muestras independientes Pre_SOT Virtual Orieentering Una vez que sabemos que las varianzas son iguales, nos fijamos en la columna del p-valor asociado al estadístico t, como este valor es 0.126, superior al 5%, aceptaremos la hipótesis nula, concluyendo que no existen diferencias significativas en los resultados antes de realizar el entrenamiento entre los grupos experimental y control. Este resultado nos lleva a concluir que la muestra es representativa de la población que queremos estudiar. Una vez comprobadas las hipótesis previas, pasamos a estudiar la variable Ganancia. Esta variable ha sido calculada como la diferencia de la puntuación en los test después del entrenamiento, menos la puntuación antes del entrenamiento. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 112 Comprobaremos a través del contraste de Kolmogorov-Smirnov con la corrección de Lillefors si dicha variable se distribuye como una Normal. Los resultados obtenidos son: Tabla 4-23 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Experimental Virtual Orieentering Tabla 4-24 Prueba normalidad GANANCIA SOT Grupo Control Virtual Orieentering Podemos aceptar la hipótesis nula de normalidad en esta variable debido a que la probabilidad asociada al estadístico de contraste es mayor a 0.05. Una vez comprobadas las hipótesis de normalidad de todas las variables realizaremos el contraste t para muestras independientes para variables normales con varianzas desconocidas pero iguales: Para comprobar nuestra primera hipótesis, los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL medida con el test PERSPECTIVE TAKING_SOT, después de realizar el entrenamiento en entorno virtual propuesto, la traduciremos en: -Hipótesis nula(H0):La ganancia de puntuación en el test SOT es igual en el grupo de control que en el grupo experimental -Hipótesis alternativa(H1): La ganancia de puntuación en el test SOT es diferente en el grupo de control que en el grupo experimental Tabla 4-25 Estadísticos Ganancia SOT Control-Experimental Virtual Orieentering Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 113 Tabla 4-26 Prueba muestras independientes Ganancia SOT Control-Experimental Virtual Orieentering Dado que el p-valor es inferior a 0.05, se rechaza la hipótesis nula, concluyendo que existen diferencias significativas entre el grupo experimental y el de control, es decir, el entrenamiento mejora la componente ORIENTACIÓN ESPACIAL de los alumnos. Por último nos planteamos si la variable GÉNERO influye en la mejora que acabamos de comprobar, o dicho de otra manera, comprobar la segunda hipótesis planteada en este entrenamiento: la mejora de la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Para ello realizaremos el mismo contraste para la ganancia, pero ahora nuestra variable dependiente será el género. Traducida para los cálculos sería: -Hipótesis nula (H0): La ganancia de puntuación en el test SOT se adquiere en la misma medida en hombres y mujeres. -Hipótesis alternativa (H1): La ganancia de puntuación en el test SOT es diferente entre hombres y mujeres. Obteniendo los siguientes resultados: Tabla 4-27 Estadísticos Ganancia SOT Género Virtual Orieentering Tabla 4-28 Prueba muestras independientes Ganancia Género Virtual Orieentering Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 120 Asumiendo varianzas iguales, se comprueba que el p-valor asociado a la ganancia en los tres test es inferior a 0.05, lo que nos lleva a rechazar la hipótesis nula. Concluimos, por lo tanto, que existen diferencias significativas entre el grupo experimental y el de control, por lo que el entrenamiento mejora la capacidad espacial de los alumnos. Por último nos preguntamos si existen diferencias en la ganancia según el género, por lo que realizaremos el mismo contraste, pero ahora nuestra variable dependiente será el género, obteniendo los siguientes resultados: Tabla 4-36 Estadísticos descriptivos Ganancia Género RA-VO Tabla 4-37 Prueba de muestra independientes Ganancia Género MRT, DAT y SOT RA-VO Asumiendo varianzas iguales, se concluye que en todos los test se acepta la hipótesis nula(p-valor superior a 0.05), por lo que no existen diferencias significativas entre hombres y mujeres en la mejora de las habilidades espaciales después de realizado los entrenamientos. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 121 4.5 ANÁLISIS DE LA MEJORA DE LA HABILIDAD ESPACIAL MEDIANTE ENTRENAMIENTO CON RA EN RELACIÓN A LA COMPONENTE ORIENTACIÓN ESPACIAL. 4.5.1 Hipótesis planteadas En este caso los alumnos sólo van a realizar el entrenamiento basado en Realidad Aumentada, y nuestro estudio se será comprobar si un entrenamiento diseñado a mejorar las habilidades espaciales a pequeña escala, lo hará también en la habilidad a gran escala ORIENTACIÓN ESPACIAL. Planteamos las siguientes hipótesis: Hipótesis 1: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de la VISUALIZACIÓN ESPACIAL medida con el test DAT-5:SR, después de realizar el entrenamiento con RA. Hipótesis 2: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de RELACIONES ESPACIALES medida con el test MRT, después de realizar el con RA. Hipótesis 3: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL medida con el test Perspective Taking _SOT, después de realizar el entrenamiento con RA. Hipótesis 4: La mejora de la componente de VISUALIZACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Hipótesis 5: La mejora de la componente de RELACIONES ESPACIALES se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Hipótesis 6: La mejora de la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. 4.5.2 Análisis de resultados En primer lugar comprobaremos que las variables antes de realizar el estudio se distribuyen como una Normal: Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 122 Aplicamos el contraste de Kolmogorov-Smirnov, con la corrección de Lillierfors, cuyas hipótesis son: Hipótesis nula(H0):La puntuación del test antes de la formación procede de una población Normal con media y varianza desconocida ▪Hipótesis alternativa(H1): La puntuación del test antes de la formación no procede de una población Normal con media y varianza desconocida Repitiendo el contraste para los tres test tenemos: Tabla 4-38 Prueba de normalidad de las variables para grupo experimental RA (estudio SOT) Tabla 4-39 Prueba de normalidad de las variables para grupo control RA (estudio SOT) Podemos aceptar la hipótesis nula de normalidad, pues la probabilidad asociada a los estadísticos es mayores que 0.05. Estudiaremos ahora si existen diferencias significativas antes de realizar en entrenamiento con Realidad Aumentada en los tres test, para lo que realizaremos un contraste para muestras independientes, cuyas hipótesis son: ▪Hipótesis nula(H0):La puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo experimental es igual a la puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo de control ▪Hipótesis alternativa(H1): La puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo experimental no es igual a la puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo de control Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 123 Tabla 4-40 Prueba de muestras independientes PRE_MRT, PRE_DAT, PRE_SOT RA estudio SOT Estos resultado nos lleva a concluir que la muestra es representativa de la población que queremos estudiar. Estos resultados son válidos en los test MRT y DAT, no así en el SOT. Una vez comprobadas las hipótesis previas, estudiaremos las variables GANANCIAS de cada uno de los test Comprobaremos a través del contraste de Kolmogorov-Smirnov con la corrección de Lillefors si las variables se distribuyen como una Normal. Los resultados obtenidos son: Tabla 4-41 Prueba Normalidad Ganancia grupo control RA (estudio SOT). Tabla 4-42 Prueba Normalidad Ganancia grupo experimental RA (estudio SOT). Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 124 Podemos aceptar la hipótesis nula de normalidad en esta variable debido a que todas las probabilidades asociadas al estadístico de contraste son mayores a 0.05, excepto en la GANANCIA_MRT_C, para lo que aplicaremos el contraste de la Chi-cuadrado de Pearson, cuyas hipótesis serían: -Hipótesis nula(H0):La variable GANANCIA_MRT_C procede de una población Normal con media y varianza desconocida ▪Hipótesis alternativa(H1): La variable GANANCIA_MRT_C no procede de una población Normal con media y varianza desconocida El estadístico de prueba es: 𝜒𝑘−1 2=∑(𝑛𝑖−𝑛𝑝𝑖)2 𝑛𝑝𝑖 𝑘 𝑖=0 siendo ni los valores observados en la muestra, pi la probabilidad según la distribución normal y n el tamaño de la muestra. Este estadístico es comparado con un valor crítico que se encuentra en la tabla Chi-cuadrado con k-1 grados de libertad y nivel de significación α. Siendo la región crítica: Con el contraste Chi-cuadrado podemos asumir que la GANANCIA_MRT_C se distribuye como una Normal. Estadísticos de contraste GANANCIA_MRT_C Chi-cuadrado 5,000a gl 6 Sig. asintót. ,544 a. 7 casillas (100,0%) tienen frecuencias esperadas menores que 5. La frecuencia de casilla esperada mínima es 2,3. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 125 Para estudiar nuestras hipótesis 1 a 3, una vez comprobada la normalidad de todas las variables realizaremos el contraste t para muestras independientes para variables normales con varianzas desconocidas pero iguales: -Hipótesis nula(H0):La ganancia de puntuación en el test (MRT, DAT, SOT) es igual en el grupo de control que en el grupo experimental -Hipótesis alternativa(H1): La ganancia de puntuación en el test (MRT, DAT, SOT) es diferente en el grupo de control que en el grupo experimental Obteniendo los siguientes resultados: Tabla 4-43 Estadísticos descriptivos Ganancia grupos Control y Experimental RA (estudio SOT). Tabla 4-44 Prueba de muestras independientes Ganancia Control y Experimental RA (estudio SOT). Asumiendo varianzas iguales, Test MRT y DAT: se rechaza la hipótesis nula, p-valor inferior a 0.05, por lo que concluimos que existen diferencias significativas entre el grupo experimental y el de control. El entrenamiento mejora la habilidad espacial de los alumnos a pequeña escala, resultado que obviamente concuerda con los obtenidos en la primera experiencia descrita en este capítulo. Test SOT: tenemos que aceptar la hipótesis nula pues su p-valor es superior a 0.05. No existen diferencias significativas entre el grupo experimental y el de control. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 126 Por último, nos preguntamos si existen diferencias en la ganancia según el género, por lo que realizaremos el mismo contraste, pero ahora nuestra variable dependiente será el género, obteniendo los siguientes resultados: Tabla 4-45 Estadísticos descriptivos Ganancia Género RA (estudio SOT). Tabla 4-46 Prueba de muestras independientes Ganancia Género RA (estudio SOT) Asumiendo varianzas iguales, en todos los test se acepta la hipótesis nula(p-valor superior a 0.05), por lo que concluimos que no existen diferencias significativas entre hombres y mujeres en la ganancia experimentada en los test después de realizar el entrenamiento.. 4.6 ANÁLISIS DE LA MEJORA DE LA HABILIDAD ESPACIAL MEDIANTE ENTRENAMIENTO CON VIDEOJUEGO - INTERLOCKED. 4.6.1 Hipótesis planteadas El objetivo de realizar el entrenamiento apoyándonos en el video juego INTERLOCKED es comprobar si este contribuye de una manera estadísticamente significativa a aumentar las habilidades espaciales de los alumnos a distintas escalas: componentes VISUALIZACIÓN ESPACIAL Y RELACIONES ESPACIALES a pequeña Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 127 escala y componente ORIENTACIÓN ESPACIAL a gran escala, así como comprobar si la variable género influye en esta mejora. Para ello planteamos las siguientes hipótesis de la investigación: Hipótesis 1: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de la VISUALIZACIÓN ESPACIAL medida con el test DAT-5:SR, después de realizar el entrenamiento propuesto. Hipótesis 2: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de RELACIONES ESPACIALES medida con el test MRT, después de realizar el entrenamiento propuesto. Hipótesis 3: Los dos grupos estudiados, el experimental y el de control, mejoran significativamente la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL medida con el test Perspective Taking _SOT, después de realizar el entrenamiento propuesto. Hipótesis 4: La mejora de la componente de VISUALIZACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Hipótesis 5: La mejora de la componente de RELACIONES ESPACIALES se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. Hipótesis 6: La mejora de la componente de ORIENTACIÓN ESPACIAL se adquiere, en la misma medida, en hombres y mujeres. 4.6.2 Análisis de resultados En primer lugar comprobaremos que las variables antes de realizar el estudio (PRE) se distribuyen como una Normal: Aplicamos el contraste de Kolmogorov-Smirnov, con la corrección de Lillierfors, cuyas hipótesis son: Hipótesis nula(H0):La puntuación del test antes de la formación procede de una población Normal con media y varianza desconocida. ▪Hipótesis alternativa(H1): La puntuación del test antes de la formación no procede de una población Normal con media y varianza desconocida. Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 128 El estadístico de contraste para estas hipótesis es: 𝐷𝑛 ´=max−∞<𝑥<∞|𝐹𝑛(𝑥)−𝐹0(𝑥)|, donde la función de distribución empírica 𝐹𝑛(𝑥) se obtiene a partir de la muestra normalizada. La región crítica viene dada por 𝑃(𝐷𝑛 ´>𝐷𝛼 ´/𝐻0)=𝛼, siendo Fn(x) la función de distribución muestral y Fo(x) la función teórica o correspondiente a la población normal especificada en la hipótesis nula. La distribución del estadístico de Kolmogorov-Smirnov es independiente de la distribución poblacional especificada en la hipótesis nula y los valores críticos de este estadístico están tabulados. Si la distribución postulada es la normal y se estiman sus parámetros, los valores críticos se obtienen aplicando la corrección de significación propuesta por Lilliefors. Ayudados por el SPSS: Tabla 4-47 Prueba de normalidad de las variables para grupo experimental Interlocked. Tabla 4-48 Prueba de normalidad de las variables para grupo control Interlocked. Podemos aceptar la hipótesis nula H0 de normalidad, pues la probabilidad asociada a los estadísticos es mayor que 0.05. Estudiaremos ahora si existen diferencias significativas antes de recibir formación en los tres test, para lo que realizaremos un contraste para muestras independientes, cuyas hipótesis son: Habilidades espaciales y género. Análisis y desarrollo en estudiantes de los grados de ingeniería en la U.L.P.G.C. CAPÍTULO 4 129 ▪Hipótesis nula(H0):La puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo experimental es igual a la puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo de control. ▪Hipótesis alternativa(H1): La puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo experimental no es igual a la puntuación media del test (MRT, DAT, SOT) en el grupo de control. Aplicamos el estadístico de contraste t para muestras procedentes de poblaciones normales con varianza desconocidas pero iguales(asumimos varianzas iguales, pues en el resultado que se muestra a continuación el p-valor de cada una de las muestras es superior a 0.05, lo que indica que las varianzas son desconocidas, pero iguales): 𝑡= 𝑥−𝑦 𝑆´√1 𝑛𝑥+1 𝑛𝑦, siendo 𝑥,𝑦 las medias del test analizado y del grupo de control es: 𝑆´=(𝑛𝑥−1)𝑆𝑥2+(𝑛𝑦−1)𝑆𝑦2 𝑛𝑥+𝑛𝑦−2 Así, ayudados por el programa Spss, realizamos el proceso para los tres Test, obteniéndose los siguientes resultados. Tabla 4-49 Prueba de muestras independientes PRE_MRT, PRE_DAT, PRE_SOT Interlocked.. Una vez que sabemos que las varianzas son iguales, nos fijamos en la columna del p-valor asociado al estadístico t, si todas son superiores al 5% aceptaremos la hipótesis nula, concluyendo que no existen diferencias