Reimaginando la educación en anatomía con IA y VR

La Realidad Virtual (VR) está cambiando la forma en que aprendemos, especialmente en campos como la anatomía. Esta tecnología permite a los estudiantes interactuar con modelos 3D del cuerpo humano de una manera que los libros de texto y las clases no pueden. Los métodos tradicionales para aprender anatomía, que a menudo involucran leer, escuchar conferencias o diseccionar cadáveres, tienen sus limitaciones. Esto incluye la falta de interactividad, altos costos y problemas éticos. Con la VR, los estudiantes pueden involucrarse en la anatomía de una manera más práctica.

A pesar de los beneficios de la VR, no se ha investigado mucho sobre el uso de asistentes virtuales impulsados por inteligencia artificial (IA) para ayudar a los estudiantes a aprender anatomía. Este estudio presenta un nuevo entorno de VR donde los usuarios pueden interactuar con un asistente virtual de IA que puede responder preguntas sobre anatomía. Este asistente puede comunicarse verbalmente, haciendo que el proceso de aprendizaje sea más atractivo.

#Antecedentes

La Educación en Anatomía es crucial para los estudiantes de medicina. Tienen que entender las estructuras y funciones del cuerpo humano para realizar procedimientos médicos de manera efectiva. Tradicionalmente, los estudiantes aprenden a través de libros de texto, conferencias y disecciones de cadáveres. Sin embargo, estos métodos pueden ser costosos y no siempre proporcionan la experiencia interactiva que los estudiantes necesitan.

Existen diferentes formas de evaluar el conocimiento en anatomía, como exámenes escritos y orales. Herramientas como la taxonomía modificada de Bloom de Anderson brindan un marco para crear preguntas que varían en complejidad, ayudando a los estudiantes a aprender mejor.

En los últimos años, la VR ha surgido como una herramienta útil para la educación en anatomía. Ofrece un ambiente más atractivo donde los estudiantes pueden interactuar con modelos 3D. Con la VR, los estudiantes pueden aprender sin los problemas éticos relacionados con el uso de cadáveres. También permite experiencias de aprendizaje colaborativo, que están en línea con los principios educativos.

Desafortunadamente, muchos sistemas de VR utilizan escenarios fijos que no se adaptan a las necesidades de aprendizaje individuales. Aquí es donde la IA generativa puede mejorar significativamente la experiencia de aprendizaje. A diferencia de los asistentes virtuales convencionales que siguen guiones rígidos, la IA puede generar conversaciones más naturales y atractivas, haciendo que la interacción se sienta más humana.

#¿Qué es la IA Generativa?

La IA generativa se refiere a la tecnología que puede producir texto, imágenes u otros medios basados en la entrada del usuario. En educación, los chatbots impulsados por IA generativa pueden responder a las preguntas de los estudiantes en tiempo real, proporcionando asistencia más personalizada. Estos sistemas de IA utilizan grandes cantidades de datos de varias fuentes, mejorando su capacidad para ofrecer información precisa y relevante.

En este estudio, desarrollamos un entorno de VR inmersivo que incluye un asistente virtual de IA generativa diseñado para ayudar a los estudiantes a aprender anatomía. El asistente puede responder a diferentes tipos de preguntas y participar en comunicación verbal.

#Objetivos de la Investigación

El estudio tiene tres objetivos principales:

1. Evaluar el Rendimiento del usuario al interactuar con el asistente de IA generativa en varias configuraciones.
2. Evaluar las experiencias subjetivas de los participantes, como usabilidad y carga mental.
3. Identificar beneficios y limitaciones potenciales del uso de IA generativa en la educación en anatomía.

#Metodología

#Participantes

Se seleccionaron un total de 16 participantes para el estudio. Fueron reclutados de la Universidad de Delaware y debían cumplir ciertos criterios, como tener 18 años y tener visión normal o corregida. Los participantes pasaron por un proceso para familiarizarse con el equipo de VR antes de que comenzara el estudio.

#Entorno de VR

El entorno de VR fue creado utilizando el motor de juegos Unity. Incluye modelos 3D interactivos de anatomía humana. Los participantes podían agarrar, redimensionar y rotar los modelos durante la sesión de entrenamiento. La configuración de VR utilizó un visor Valve Index y controladores, permitiendo a los usuarios moverse fácilmente por el espacio virtual.

#Integración de IA

El servicio de IA generativa, ChatGPT, se integró en el entorno de VR para actuar como el asistente virtual. Este asistente podía responder preguntas y participar en conversaciones con los participantes. El asistente fue diseñado para proporcionar respuestas animadas a través de sincronización de labios y expresiones faciales, haciendo que la interacción fuera más realista.

#Diseño del Estudio

El estudio se llevó a cabo utilizando un diseño entre sujetos, donde cada participante experimentó tanto las configuraciones de avatar como las basadas en pantalla del asistente virtual. Las preguntas planteadas a los participantes variaron en complejidad cognitiva: algunas eran preguntas sencillas basadas en conocimiento, mientras que otras requerían un análisis más profundo.

#Recolección de Datos

Se recolectaron datos sobre varios aspectos:

• Tiempo de finalización de tareas: El tiempo que tardaron los participantes en responder preguntas.
• Número de interacciones: Cuántas veces los participantes pidieron ayuda al asistente virtual.
• Puntuaciones: Si las respuestas proporcionadas eran correctas o incorrectas.

Los participantes también completaron cuestionarios para evaluar sus sentimientos sobre la usabilidad, la carga de tareas y el sentido de presencia dentro del entorno virtual.

#Resultados

#Rendimiento del Usuario

El estudio se centró principalmente en qué tan bien se desempeñaron los participantes al interactuar con el asistente de IA generativa.

• Tiempo de Finalización de Tareas: Ambas configuraciones del asistente virtual tuvieron tiempos de finalización similares. Sin embargo, los participantes tendieron a responder más rápido a preguntas basadas en conocimiento cuando usaban la configuración de avatar.
• Número de Interacciones: Los participantes tuvieron más interacciones con el asistente virtual en la configuración de avatar, especialmente al responder preguntas basadas en análisis.
• Puntuaciones: Los participantes obtuvieron puntuaciones más altas en preguntas basadas en conocimiento cuando usaron la configuración de avatar en comparación con la configuración de pantalla.

#Experiencias Subjetivas

Los participantes dieron su opinión sobre sus experiencias:

• Usabilidad: Los participantes generalmente encontraron ambas configuraciones utilizables, con puntuaciones de SUS que indican que ambas eran efectivas para el aprendizaje.
• Carga de Tareas: Las respuestas indicaron que los participantes sentían que la demanda mental era mayor que la demanda física al usar el asistente virtual.
• Sentido de Presencia: Los participantes informaron sentir un sentido de presencia en el entorno virtual, con algunos aspectos puntuando más alto que otros.

#Comentarios

En las entrevistas, los participantes expresaron preferencias por el avatar debido a sus cualidades inmersivas, pero notaron algunos problemas con la sincronización de voz. Destacaron la necesidad de una mejor planificación de las preguntas para asegurar interacciones fluidas.

#Discusión

Los resultados indican que la VR con un asistente de IA generativa puede mejorar la educación en anatomía al proporcionar una experiencia de aprendizaje más interactiva y atractiva. Los participantes mostraron preferencia por la configuración de avatar por su capacidad para crear una interacción más realista.

Si bien ambas configuraciones tenían sus ventajas, el estudio sugiere el potencial de un enfoque combinado que utilice las fortalezas de cada una. La presencia del avatar podría ser beneficiosa para preguntas complejas, mientras que la pantalla podría ayudar en tareas más simples.

#Limitaciones

El estudio se limitó por su pequeño tamaño de muestra de 16 participantes. Esto restringe la generalización de los hallazgos. También hubo variaciones en cómo los participantes formularon sus preguntas, afectando las respuestas que recibieron.

Además, algunos participantes enfrentaron desafíos con la tecnología de reconocimiento de voz, particularmente aquellos con acentos o que hablaban rápido. Estos problemas pueden haber impactado su capacidad para recibir respuestas correctas.

#Futuras Investigaciones

Con base en los hallazgos, las futuras investigaciones deberían considerar:

1. Tamaño de Muestra Más Grande: Aumentar el número de participantes ayudará a validar los resultados.
2. Mejorar Respuestas de IA: Se necesita más trabajo para asegurar que la IA pueda manejar preguntas de análisis complejas de manera efectiva.
3. Experiencia del Usuario: Comprender los diferentes niveles de experiencia de los participantes con VR y IA ayudará en el diseño de futuros estudios.
4. Características Ampliadas: Incorporar características más avanzadas, como reconocimiento de emociones y retroalimentación gestual, podría mejorar el compromiso.

#Conclusión

Este estudio resalta el potencial de usar IA generativa en un entorno de VR para mejorar la educación en anatomía. Al combinar las cualidades inmersivas de la VR con asistentes virtuales inteligentes, los estudiantes pueden disfrutar de una experiencia de aprendizaje más interactiva y personalizada. A medida que la tecnología sigue evolucionando, es esencial explorar más a fondo sus beneficios y limitaciones, asegurando que los métodos educativos se mantengan al ritmo de los avances en IA y VR.