Propuesta de un método basado en modelos para el diseño de interfaces gráficas de usuario basadas en principios para la reducción de carga extrínseca por cambios de atención visoespacial en aprendizaje procedimental

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dc.contributor.advisorPedraza Ferreira, Gabriel Rodrigo
dc.contributor.advisorMaradei García, Maria Fernanda
dc.contributor.authorBautista Rojas, Luis Eduardo
dc.contributor.evaluatorTorres Barreto, Martha Liliana
dc.contributor.evaluatorHiguera Marín, José Miguel
dc.contributor.evaluatorReyes Vera, Javier Mauricio
dc.contributor.evaluatorGarcés Pernett, Kelly Johany
dc.contributor.evaluatorGamboa Sarmiento, Sonia Cristina
dc.date.accessioned2024-11-28T20:32:20Z
dc.date.available2024-11-28T20:32:20Z
dc.date.created2024-11-29
dc.date.embargoEnd2028-11-29
dc.date.issued2024-11-29
dc.description.abstractEste estudio presenta el desarrollo de MIURA, un método basado en modelos para diseñar Interfaces Gráficas de Usuario (IGU) en entornos educativos de Realidad Aumentada (RA) con dispositivos Head-Mounted Display (HMD). Su propósito principal es reducir la carga cognitiva extrínseca generada por cambios de atención visoespacial durante actividades de aprendizaje procedimental, mejorando así la eficacia educativa. MIURA integra principios multimedia, con énfasis en la contigüidad espacial, para organizar y presentar contenido en la IGU. El método utiliza modelos declarativos para estructurar las actividades de aprendizaje, facilitando la creación de interfaces personalizadas que se adaptan a las diferencias individuales de los usuarios en términos de conocimiento previo, habilidad espacial y memoria de trabajo visual. Este enfoque sistemático fue desarrollado mediante revisiones sistemáticas de literatura, análisis empírico de características visuales y pruebas experimentales para evaluar el impacto de relaciones espaciales en la carga cognitiva. La herramienta MIURA-T fue diseñada como soporte práctico del método, permitiendo la generación automatizada de IGU y opciones de diseño. MIURA-T emplea un conjunto específico de gramáticas y un lenguaje propio, facilitando la creación de escenas de aprendizaje compatibles con motores de juego. Estas herramientas potencian la generación de prototipos adaptativos, que aplican principios de diseño multimedia para reducir la carga cognitiva y fomentar el aprendizaje. El método fue validado mediante estudios de caso, como la Aspiración Manual Endouterina y el uso de herramientas en un taller de madera, donde se verificó su capacidad para crear IGU eficaces. Además, pruebas con usuarios confirmaron la reducción de la carga cognitiva al usar actividades de aprendizaje diseñadas con MIURA. Este trabajo contribuye al diseño de interfaces educativas avanzadas, ofreciendo una solución práctica y adaptable que mejora la experiencia de aprendizaje en entornos de RA, y establece fundamentos sólidos para futuras investigaciones en el diseño de interfaces educativas basadas en modelos.
dc.description.abstractenglishThis study introduces MIURA, a model-based method for designing Graphical User Interfaces (GUIs) in educational Augmented Reality (AR) environments, specifically using Head-Mounted Displays (HMDs). The primary objective is to reduce extraneous cognitive load caused by shifts in visuospatial attention during procedural learning activities, thereby enhancing educational outcomes. MIURA incorporates multimedia principles, emphasizing spatial contiguity, to structure and present content within the GUI. The method employs declarative models to systematically organize learning activities, enabling the creation of adaptive interfaces tailored to individual user differences in prior knowledge, spatial ability, and visual working memory. This systematic approach was developed through systematic literature reviews, empirical analysis of visual features, and experimental studies assessing the impact of spatial relationships on cognitive load. The MIURA-T tool was developed as a practical implementation of the method, supporting the automated generation of GUIs and design options. MIURA-T leverages a dedicated set of grammars and a custom language, facilitating the creation of learning scenes compatible with game engines. These tools enable the production of adaptive prototypes that apply validated multimedia design principles to reduce cognitive load and support learning. The method was validated through case studies, including Manual Vacuum Aspiration procedures and the use of tools in a woodworking workshop, demonstrating its effectiveness in generating high-quality GUIs. Additionally, user tests confirmed the reduction of cognitive load when participants engaged in learning activities designed with MIURA. This research contributes to the field of advanced educational interface design by providing a practical, adaptable solution to enhance the learning experience in AR environments. MIURA establishes a robust foundation for future research and practical applications in model-based interface design, particularly in contexts that demand the integration of advanced technologies and educational principles.
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ciencias de la Computación
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44847
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programDoctorado en Ciencias de la Computación
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Sistemas e Informática
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAprendizaje procedimental
dc.subjectPrincipios multimedia
dc.subjectRealidad aumentada
dc.subject.keywordProcedural Learning
dc.subject.keywordMultimedia Principles
dc.subject.keywordAugmented Reality
dc.titlePropuesta de un método basado en modelos para el diseño de interfaces gráficas de usuario basadas en principios para la reducción de carga extrínseca por cambios de atención visoespacial en aprendizaje procedimental
dc.title.englishProposal of a model-based method for the design of graphical user interfaces based on principles for reducing extrinsic load due to visuospatial attention shifts in procedural learning
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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