Gamificación en la educación superior a través de realidad virtual y aumentada: Revisión de literatura

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Resumen: La gamificación se ha posicionado, en los últimos años, como una de las principales tendencias tecnológicas en el sector educativo, haciendo uso de otras herramientas como la realidad virtual y aumentada. Sin embargo, pese a su importancia y vigencia, no se tienen estudios de revisión de literatura que consoliden esta herramienta en el sector educativo, por lo que el presente estudio tiene como objetivo identificar las tendencias temáticas alrededor del uso de la técnica de gamificación y su integración con la realidad virtual y la realidad aumentada en la educación superior, por lo que se realiza un análisis bibliométrico basado en PRISMA. Entre las principales tendencias se tienen conceptos como el E-learning, y los juegos serios, y como temáticas emergentes se encuentran conceptos como la virtualización del aprendizaje, de los cuales se requiere mayor volumen de investigación futura.

Palabras-clave: Educación 4.0, metodología PRISMA, E-learning, virtualización del aprendizaje, juegos serios

Abstract: Gamification has positioned itself, in recent years, as one of the main technological trends in the education sector, making use of other tools such as virtual and augmented reality. However, despite its importance and validity, there are no literature review studies that consolidate this tool in the educational sector, so the present study aims to identify the thematic trends around the use of the gamification technique and its integration with virtual reality and augmented reality in higher education, for which a bibliometric analysis based on PRISMA is carried out. Among the main trends are concepts such as E-learning and serious games, and as emerging themes are concepts such as virtualization of learning, of which a greater volume of future research is required.

Keywords: Education 4.0, PRISMA methodology, E-learning, learning virtualization, serious games

1.Introducción

La educación superior ha ido evolucionando al ritmo de los recursos de aprendizaje digital, en donde se incluye el frecuente uso en la actualidad de dispositivos móviles como celulares y computadores. Esto, considerando la generación de nativos digitales, también conocida como "Generación Z" ha crecido en una era digital donde el uso de las tecnologías es apreciado y esperado (Pinto et al., 2021). La gamificación es una estrategia interesante que se ha utilizado en el e-learning para mejorar la retención de estudiantes al plantear actividades de aprendizaje llamativas (Lichty, 2019).

La gamificación se considera como la aplicación de elementos de diseño de juegos que permite motivar la participación de los usuarios en un contexto que no es de juego (Berton et al., 2020). Este es un proceso en el que se agregan elementos similares a los de un juego a entornos que no son de juego (Gironacci et al., 2017). La gamificación surge como ímpetu en la forma de tomar una tarea o problema y darle solución con procesos basados en el juego. En los últimos años, ha habido aliados fundamentales de la gamificación como la realidad virtual y la realidad aumentada.

De acuerdo con Mubin et al. (2019) la realidad virtual es una forma virtual de una entidad, objeto o entorno real. Mediante la realidad virtual, las personas pueden interactuar con una interfaz tridimensional, es decir, 3D y se sumerge en un entorno sintético compuesto por objetos digitales. Por otra parte, la realidad aumentada, se considera tradicionalmente como parte del continuo realidad-virtualidad. En palabras de PutzEgger et al. (2022) se refiere a aplicaciones que superponen contenido virtual sobre una transmisión de cámara del mundo real, proporcionando así una experiencia híbrida. En la actualidad, estas tecnologías se integran con dispositivos móviles, sobre todo, teléfonos inteligentes y tabletas, cámaras de profundidad, y sensores de seguimiento de movimiento, lo que en conjunto proporciona una experiencia para el usuario (Olszewski et al., 2018).

El uso de la gamificación integrado con la realidad virtual y/o aumentada ha contribuido al desarrollo del campo interdisciplinario de la tecnología educativa. De esta manera, los métodos de enseñanza y aprendizaje se han transformado integración de tecnologías en la educación (Lampropoulos et al., 2022). En diferentes entornos de aprendizaje, se han utilizado las técnicas de gamificación, realidad virtual y aumentada para generar contenido interactivo y más atractivo, como es el caso de los Massive Open Online Course (MOOC) (Chauhan et al., 2015). Estas técnicas se utilizan en el contexto de la educación para aumentar la motivación y el compromiso de los estudiantes a través de diversas tecnologías y metodologías de aprendizaje basadas en mecánicas de juego (Villagrasa et al., 2014).

Este ha sido un tema de bastante interés por parte de los investigadores. Así lo demuestra el estudio de Loureiro et al. (2021) en el que se revisan los estudios sobre el uso de la realidad virtual y la gamificación para involucrar a los estudiantes en la educación superior en marketing a través de una agenda de revisión e investigación. Sus hallazgos sugieren que hay grandes temas de investigación: metodologías de enseñanza y educación, experiencia y motivación, compromiso de los estudiantes, aplicación de la realidad virtual y la gamificación.

En una línea similar, Dur&acaron;o et al. (2019) estudian la percepción que tienen los profesores de educación superior en el área de tecnología de los países del sur de Europa, América del Sur y Asia sobre el uso de tecnologías móviles como la gamificación y la realidad aumentada y cómo se pueden utilizar para promover la participación de los estudiantes dentro y fuera del aula. Lu et al. (2021) abordaron el tema del aprendizaje invertido y gamificado con realidad aumentada en la educación superior. La percepción de los estudiantes mostró comentarios positivos para la aplicación realidad aumentada en términos de mejorar la conciencia, el aprendizaje, la comprensión y el compromiso, lo que aborda las preocupaciones de retener el compromiso de los estudiantes durante la enseñanza y el aprendizaje de la vida real.

Por su parte, Pinto et al. (2021) buscaron comprender si el uso de estrategias de juego en realidad virtual es beneficioso para el aprendizaje de un segundo idioma o no a partir de una revisión sistemática de literatura. Sus resultados mostraron que más de la mitad de los artículos indicaron que las tecnologías de realidad virtual con estrategias de juego se pueden utilizar para aprender un idioma extranjero. Otros estudios han tratado de identificar la integración entre el fomento de la educación ambiental en el nivel de educación terciaria con la ayuda de la realidad aumentada móvil y la gamificación (Mei y Yang, 2019).

Con base en la importancia que se ha identificado en la literatura, este estudio se realiza con el objetivo general de identificar las tendencias temáticas alrededor del uso de la técnica de gamificación y su integración con la realidad virtual y la realidad aumentada en la educación superior. Para esto, este estudio plantea un análisis bibliométrico en el que se analizan indicadores de cantidad, calidad y estructura.

2.Metodología

A partir del alcance de la investigación, que se evidencia en el objetivo propuesto en la sección inmediatamente anterior, para el presente estudio se propone una revisión de literatura, de forma específica, un análisis bibliométrico, como metodología exploratoria y que facilita la evaluación de la actividad científica alojada en las bases de datos científicas que se dispone en la actualidad (Vera et al., 2022). Así mismo, para incrementar los factores de detalle y replicabilidad del diseño metodológico, el proceso de revisión de literatura se realiza a partir de la declaración internacional PRISMA en su última versión, en 2020, por medio de la cual se definen criterios de elegibilidad, fuente de información, estrategia de búsqueda y gestión de los datos obtenidos de la ejecución de esta estrategia en la fuente de datos seleccionada. Estos ítems de referenciación se extraen de Page et al. (2021).

2.1.Criterios de elegibilidad

Los criterios de elegibilidad definidos en los parámetros de PRISMA 2020 hacen referencia tanto a criterios de inclusión, como a criterios de exclusión. En ese sentido, los criterios de inclusión del presente estudio parten de la definición de las siguientes palabras clave: gamificación, realidad virtual, realidad aumentada y educación superior. Estos conceptos se relacionan tanto en el título como en las palabras clave de cada uno de los artículos que se analizarán, ya que son los dos principales metadatos de la literatura científica.

Por otro lado, los criterios de exclusión, que aluden a la eliminación de artículos, se presentan a partir de tres momentos diferentes: uno inicial, denominado cribado, por medio del cual se eliminan artículos considerados ajenos a la temática, a partir de la lectura individual del título. Posteriormente, la declaración PRISMA 2020 habla de la exclusión de registros que no se tiene texto completo, no obstante, esto aplica para revisiones sistemáticas de literatura, en tanto que analizan el contenido completo de los artículos y no de los análisis bibliométricos, que se enfocan en el análisis de los metadatos. Por último, se tiene la fase de exclusión llamada elegibilidad, donde se eliminan los artículos que, una vez pasaron las fases anteriores, se evidencia que tienen indexación incompleta, ya que restringen o limitan los resultados, así como todos aquellos artículos que las bases de datos clasifican como incompletos o en proceso, por lo que sus resultados aún no se encuentran consolidados y, por tanto, susceptibles a análisis bibliométrico.

2.2. Fuentes de información

Por otro lado, es menester mencionar las bases de datos que servirán como fuentes secundarias de información para la ejecución de la revisión de la literatura sobre gamificación en la educación superior a través de tecnologías inmersivas como la realidad virtual y aumentada. Por tanto, se seleccionan las bases de datos Scopus y Web of Science, ya que, según Duque-Jaramillo y Villa-Enciso (2016), son las dos principales bases de datos de la actualidad a partir de diversidad temática y cantidad de metadatos de calidad disponibles.

2.3. Estrategia de búsqueda

Posteriormente, se tiene que, para ejecutar efectivamente la búsqueda en ambas bases de datos, de modo tal que todas las palabras clave definidas como criterios de inclusión puedan estar contenidas, se diseñan dos ecuaciones especializadas de búsqueda semejantes, cuya única variación se da a partir de la interfaz de búsqueda de cada base de datos. En ese sentido, se tienen las siguientes ecuaciones de búsqueda:

Para la base de datos Scopus: (TITLE ("Gamification" AND ("Virtual realit·" OR "Augmented realit·") AND (education OR universit· OR "High school")) OR KEY ("Gamification" AND ("Virtual realit·" OR "Augmented realit·") AND (education OR universit· OR "High school")))

Para la base de datos Web of Science: (TI= ("Gamification" AND ("Virtual realit·" OR "Augmented realit·") AND (education OR universit· OR "High school")) OR AK= ("Gamification" AND ("Virtual realit·" OR "Augmented realit·") AND (education OR universit· OR "High school")))

2.4.Gestion de la información

Por último, una vez aplicada esta estrategia de búsqueda en la fuente de información seleccionada, se obtienen 215 artículos sobre gamificación en la educación superior a través de tecnologías de realidad virtual y aumentada, siendo 193 de ellos de la base de datos Scopus y los restantes 22 de Web of Science. Estos datos se almacenaron en la herramienta de Microsoft Excel®, donde se eliminaron duplicados, se aplicaron criterios de exclusión y se diseñaron gráficos de los metadatos, junto con el software gratuito VOSviewer.

Además, la declaración PRISMA 2020 sugiere, como se evidencia en la Figura 1, un diagrama de flujo que da cuenta de todos los aspectos asociados al diseño metodológico descrito:

En ese sentido, se observa una fase inicial de identificación, donde se observan los 215 artículos iniciales, así como la eliminación de 7 duplicados. Luego se tienen las 3 fases de exclusión, donde se eliminan 22 artículos según criterios definidos, así como los 186 documentos que, finalmente, serán sometidos al análisis bibliométrico.

3.Resultados

Observando los indicadores de la gráfica 2 que presenta las publicaciones por año, se logra visualizar un crecimiento constante en el número de publicaciones, iniciando desde el año 2012 y consecutivamente hasta lo corrido del año en curso 2022 el cual cuenta con 21 publicaciones hasta el momento. El año de mayor impacto en el número de publicaciones fue el 2021 llegando a un total por año de 34 publicaciones de artículos como: "Does gamification in virtual reality improve second language learning?" Este artículo estudia si los usuarios pueden aprender un segundo idioma usando una aplicación de realidad virtual gamificada a través de una prueba de aprendizaje de inglés con un video juego llamado VirtualeaRn (Pinto et al., 2021). En 2022 se encuentran más de diecisiete artículos similares que se enfocan en la gamificación de la educación y los procesos formativos de los estudiantes.

En los dos años anteriores 2019 y 2020 hubo un número significativo de artículos con la misma temática con 28 y 26 publicaciones respectivamente donde se encuentran títulos con la misma temática como "Virtual interactive system based on gamification for basic military training in the area of management of weapons" "en el cual se estudia los avances tecnológicos que ayudan a la revitalización y el desarrollo de la educación, Ejemplos de estas tecnologías son la gamificación, los serious games y los puzles" (Riocampo, 2020).

Posteriormente, se tienen los 10 autores como se evidencia en la Figura 3, con un mayor número de publicaciones sobre cómo lograr una gamificación que usen herramientas digitales y tecnológicas que permitan a los estudiantes y docentes mejorar los procesos de aprendizaje y de enseñanza de la distintas ramas de la Arquitectura, los autores más importantes y con mayor número de publicaciones son Fonseca D., Villagrasa S., Redondo E., autores de "Student motivation assessment using and learning virtual and gamified urban environments, el cual habla de la configuración de proyectos urbanos utilizando las TIC es un aspecto fundamental en la formación del futuro arquitecto" (Fonseca et al., 2017).

En la gráfica 4 se observan las 10 revistas más citadas y con mayor número de publicaciones de artículos científicos, siendo la más importante según la gráfica "Lecture Notes in Computer Science" con un total del 17 artículos como: "Videogame technology in architecture education", "Opportunities and risks for game-inspired design of adaptive instructional systems", and "Exploring Math Achievement Through Gamified Virtual Reality", entre otros, "estos artículos describe una experiencia educativa utilizando tecnología de videojuegos en la enseñanza de la arquitectura y las matemáticas, la gamificación es el uso de la mecánica del juego utilizando los elementos que hacen que el juego sea atractivo para mejorar la motivación del alumno" (Valls et al., 2016). "ACM International Conference Proceeding Series" se enfocan principalmente en temas relacionados con proporcionar un mecanismo que permita publicar el contenido de conferencias, simposios técnicos, talleres de alta calidad y exposiciones en bases de datos digitales para una mayor exposición y divulgación.

Los Autores más importantes según la gráfica 5, son Barata G. y Gama S. con 206 citaciones con artículos como "Gamification for smarter learning: tales from the trenches" "Este tipo de artículos ha sido citado por su aporte al estudio de la gamificación, como una forma de promover la entrega de contenido en la educación. En este artículo se estudian y analizan datos de un curso de ingeniería gamificados, para buscar distintos patrones de comportamiento en los estudiantes e identificar la forma más inteligente de aprendizaje" (Barata et al., 2015). Los siguientes autores más importantes son Goncalves D. y Jorge J. con 167 citaciones, con artículos reconocidos como: Improving participation and learning with gamification. "En el artículo se explora cómo se puede aplicar la gamificación a la educación para mejorar la participación de los estudiantes, al presentar un estudio en el que se gamificó un curso universitario, al incluir puntos de experiencia, niveles, insignias, desafíos y tablas de clasificación, para ayudar a los estudiantes a obtener mejores calificaciones".

Observando los indicadores del número de publicaciones por año, según la Figura 6 Portugal lidera con 259 artículos relacionados con la gamificación con "trabajos que han mostrado el gran potencial de la Realidad Virtual en el área de la educación y estudian si los usuarios pueden aprender un segundo idioma cuando usan una aplicación de realidad virtual gamificada a través de una prueba de aprendizaje de inglés y cómo el aprendizaje influye en la satisfacción del usuario, el sentido de presencia, la ciberenfermedad y la calidad de la experiencia a través de cuestionarios" (Pinto et al., 2021). España cuenta con 256 publicaciones, siendo muy importante con la contribución en artículos que se dedican al estudio e implementación de la Gamificación en distintas áreas del conocimiento como "Gamification for Learning 3D Computer Graphics Arts" "que describe el uso de la gamificación en un aula de educación superior, específicamente para estudiantes universitarios. Nuestro objetivo es lograr un aumento importante en la motivación y el compromiso de los estudiantes a través de diversas tecnologías y metodologías de aprendizaje basadas en mecánicas de juego" (Villagrasa y Duran, 2013).

Al estudiar la gráfica 7 los artículos de la revista 5th International Conference on Games and Virtual Worlds for Serious Applications, han sido citados más de 167 veces, en otros trabajos de investigación en materia de la Gamificación, publicaciones como Engaging engeneering students with gamification, "que describe un experimento en el que se usaron juegos para impartir un curso universitario de maestría, que incluía puntajes, niveles, tablas de clasificación, desafíos e insignias. Para evaluar cómo impactó la gamificación en la experiencia de aprendizaje" (Barata et al., 2013). Así mismo, la revista ACM International Conference Proceeding Series cuenta con 141 citaciones de artículos que hablan sobre estudiar "cuáles son los elementos clave que deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar herramientas en línea que puedan mejorar el proceso de adquisición de conocimientos de los alumnos y la implementación de la gamificación y la realidad aumentada" (Mattera et al., 2021).

Analizando la información de la gráfica 8 se observan las palabras clave más frecuentes en artículos por cada año, desde el 2012 hasta el 2021, evidenciando que en los últimos tres años las palabras clave de mayor importancia están relacionadas con la aplicación de la realidad virtual y la informática como método de aprendizaje en la educación; En 2021 se utiliza con mayor frecuencia E - Learning con artículos como "Innovating occupational safety training: A scoping review on digital games and possible applications in agricultura"; que hace referencia la innovación en las capacitaciones por medio de videojuegos para estudiantes de seguridad ocupacional agropecuaria (Vigoroso et al., 2021).

En 2020 Virtualization of Learning, fue el concepto más indagado, siendo relevante en artículos como "How augmented reality helps during the coronavirus pandemic", el cual comprende 19 artículos del taller internacional sobre cómo aprovechar al máximo la realidad virtual y aumentada en medio de la pandemia del coronavirus" (Symonenko et al., 2020). En 2019 se destacan las palabras clave Virtual Laboratories, con artículos como; "Implementation of Interactive and Adjustable Cloud-based e-Learning Tools for 21st Century Engineering Education: Challenges and Prospects," éste documento analiza los retos y las perspectivas de implementar actividades de aprendizaje en línea basadas en simulación, v-labs y ambientes integrales de aprendizaje electrónico (Cherner et al., 2019).

4.Discusión

Observando la información suministrada por la gráfica 9 de la vigencia y frecuencia de las palabras clave, en el cuadrante 1 se encuentra: E-Learning como las palabras de mayor periodicidad y notabilidad relacionadas en artículos como: "Virtual reality simulations for presenting cultural-historic content in e-learning for kids" el cual analiza como la ciencia y la tecnología pueden contribuir con la preservación del patrimonio cultural de la humanidad por medio de procesos que incluyen la búsqueda, investigación, identificación, documentación, registro, conservación, restauración y adecuación de objetos y recursos histórico-culturales (Georgiev y Nikolova, 2021).

Una de las palabras emergentes con alta frecuencia presentada en el cuadrante 2 es Technical Issues referente a publicaciones como: "AREdu 2021 - Immersive technology today" artículo de la revista académica CEUR Workshop Proceedings, que investigan las nuevas tecnologías inmersivas haciendo énfasis en la realidad aumentada y como ésta, contribuye a la innovación de la a educación, especialmente en el campo de la ciencia, la tecnología, la ingeniería, las artes y las matemáticas, con el fin de transformar el ambiente educativo tradicional (Lytvynova et al., 2021).

Otra de las palabras clave más importantes según el cuadrante 1 son las palabras Serious Games, conexas en artículos científicos como: "Evaluating the effectiveness of an augmented reality game promoting environmental action" en este artículo se mencionan cuáles serían las ventajas de utilizar la realidad aumentada para crear consciencia sobre el cambio climático por medio de un juego serio llamado PEAR, el cual permite al jugador cambiar conceptos erróneos y dar a conocer los problemas del cambio climático y la adopción de comportamientos sostenibles y de impacto positivo para el medio ambiente (Wang et al., 2021).

5.Conclusiones

Con el avance de las nuevas tecnologías como la realidad aumentada y la realidad virtual, se ha capturado el interés de muchas personas en diferentes campos. Uno de los más aprovechados ha sido el campo de la educación superior con la integración de la gamificación. Tal ha sido el interés, que en los últimos años se han multiplicado las investigaciones alrededor de este tema. Este estudio se realizó con la finalidad de identificar las tendencias temáticas alrededor de este tema. El análisis bibliométrico reflejó que las publicaciones en los últimos años han tenido un crecimiento exponencial. Además, se identificaron actores investigativos relevantes enfocados en su productividad y mención en otros estudios investigativos. Dentro de estos actores se destacan investigadores, revistas y países.

La evolución temática ha destacado palabras claves recurrentes utilizadas por los investigadores en los últimos años. Al respecto de esto, se destacan temas como los juegos serios, la participación de los estudiantes, los entornos de aprendizaje virtual, la virtualización del aprendizaje y el e-Learning. En cuanto a los temas más vigentes, se espera que futuras investigaciones se desarrollen sobre la motivación de los estudiantes, el e-Learning y el uso de los juegos series como estrategia de enseñanza y aprendizaje en la era digital actual, en donde los juegos toman una gran parte del ocio de los más jóvenes.

Los temas más recurrentes que se han identificado se distribuyen en siete clústeres temáticos: los juegos serios (resaltando aún más su importancia), la educación superior y cómo la innovación es necesaria, la motivación en entornos educativos como los MOOC, el e-Learning y el compromiso de los estudiantes, el aprendizaje basado en juego en el que la educación médica se ha concentrado más en los últimos años, la inmersión de los juegos en los que la interactividad y la arquitectura juegan un papel fundamental y la realidad aumentada en términos sociales, educativos y científicos.

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