Pizarra interactiva

Una pizarra interactiva ( PBI ), también conocida como tablero interactivo , pantalla interactiva , tablero digital interactivo o pizarra inteligente , es una gran pantalla interactiva con el formato de una pizarra blanca . Puede ser un ordenador con pantalla táctil independiente que se utiliza para realizar tareas y operaciones por sí solo, o un dispositivo conectable que funciona como panel táctil para controlar ordenadores desde un proyector . Se utilizan en diversos entornos, como aulas de todos los niveles educativos , salas de juntas y grupos de trabajo corporativos , salas de entrenamiento para entrenadores deportivos profesionales , estudios de radiodifusión , entre otros.

Las primeras pizarras interactivas se diseñaron y fabricaron para su uso en la oficina. Fueron desarrolladas por PARC alrededor de 1990. ^{[ 1 ]} Esta pizarra se utilizaba en reuniones de grupos pequeños y mesas redondas. ^{[ 2 ]}

Se esperaba que la industria de las pizarras interactivas alcanzara ventas de US$ 1.000 millones en todo el mundo para 2008; se esperaba que una de cada siete aulas en el mundo contara con una pizarra interactiva para 2011, según un estudio de mercado de Futuresource Consulting. ^{[ 3 ]} En 2004, el 26% de las aulas de primaria británicas tenían pizarras interactivas. ^{[ 4 ]} La encuesta Becta Harnessing Technology Schools Survey 2007 indicó que el 98% de las escuelas secundarias y el 100% de las escuelas primarias tenían pizarras interactivas. ^{[ 5 ]} Para 2008, el número promedio de pizarras interactivas aumentó tanto en las escuelas primarias (18 en comparación con poco más de seis en 2005 y ocho en la encuesta de 2007) como en las escuelas secundarias (38, en comparación con 18 en 2005 y 22 en 2007). ^{[ 6 ]}

Una pizarra interactiva (PBI) puede ser un ordenador independiente o un panel táctil grande y funcional para su uso con ordenadores. Las pizarras interactivas se utilizan ampliamente en aulas, salas de juntas y entornos de formación, ofreciendo una forma innovadora de compartir información, facilitar debates y mejorar la experiencia general de aprendizaje o comunicación empresarial .

Normalmente se instala un controlador de dispositivo en el ordenador conectado para que la pizarra interactiva funcione como un dispositivo de entrada humana (HID), como un ratón. La salida de vídeo del ordenador se conecta a un proyector digital para proyectar imágenes sobre la superficie de la pizarra interactiva, aunque también existen pizarras interactivas con pantallas LCD ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} que han sustituido a los proyectores en algunos entornos. ^{[ 11 ]} Las pizarras interactivas sin sistema operativo requieren un dispositivo independiente con sistema operativo instalado o conectado a la pizarra para funcionar, y se utilizan porque se consideran una alternativa más sostenible a las pizarras interactivas convencionales con sistema operativo integrado. ^{[ 12 ]}

El usuario calibra la imagen de la pizarra digital ajustando la posición de la imagen proyectada con respecto a la pizarra mediante un puntero, si es necesario. Posteriormente, puede usar el puntero u otro dispositivo para activar programas, botones y menús de la pizarra, como si usara un ratón. Si necesita introducir texto, puede usar el teclado en pantalla o, si el software de la pizarra lo permite, el reconocimiento de escritura a mano . De esta forma, no es necesario usar el teclado del ordenador para introducir texto.

De este modo, una pizarra interactiva emula tanto un ratón como un teclado. El usuario puede realizar una presentación o una clase casi exclusivamente desde la pizarra.

Además, la mayoría de las pizarras interactivas vienen con software que proporciona herramientas y funciones diseñadas específicamente para maximizar las oportunidades de interacción. Estas suelen incluir la posibilidad de crear versiones virtuales de rotafolios de papel, opciones de lápiz y subrayador, e incluso reglas, transportadores y compases virtuales, instrumentos que se usarían en la enseñanza tradicional en el aula.

Entre los usos de las pizarras interactivas se incluyen:

• Ejecutar software que esté instalado en el PC conectado , como navegadores web u otro software utilizado en el aula.
• Capturar y guardar notas escritas en una pizarra blanca en el PC conectado.
• Capturar notas escritas en una tableta gráfica conectada a la pizarra blanca.
• Controlar el PC desde la pizarra blanca mediante arrastrar y soltar , y utilizar herramientas de marcado para anotar un programa o presentación.
• Utilizar un software OCR para convertir la escritura cursiva de una tableta gráfica en texto.
• Utilizar un sistema de respuesta del público para que los presentadores puedan encuestar a la audiencia en el aula o realizar cuestionarios, registrando los comentarios en la pizarra.

La mayoría de las pizarras interactivas que se venden en todo el mundo utilizan uno de los cuatro sistemas de detección de puntero: tecnología de escaneo infrarrojo, pizarra táctil resistiva, lápiz electromagnético y su software asociado, y lápiz ultrasónico.

En algunas aulas, las pizarras interactivas han sustituido a las pizarras blancas tradicionales, los rotafolios o los sistemas multimedia como la combinación de reproductor de DVD y televisor. Incluso cuando se utilizan pizarras tradicionales, la pizarra interactiva suele complementarlas conectándose a la red escolar de distribución de vídeo digital . En otros casos, las pizarras interactivas interactúan con entornos de dibujo y anotación compartidos en línea, como sitios web gráficos interactivos basados ​​en vectores .

Se pueden grabar breves bloques didácticos para que los alumnos los repasen  ; verán la presentación exacta que tuvo lugar en clase con la narración del profesor. Esto puede contribuir a transformar el aprendizaje y la enseñanza.

Muchas empresas y proyectos se centran ahora en la creación de materiales didácticos complementarios diseñados específicamente para pizarras interactivas. Un uso reciente de la pizarra interactiva es en las clases de lectura compartida. Los libros de imitación, por ejemplo, permiten a los profesores proyectar libros infantiles en la pizarra interactiva con una interactividad similar a la de un libro físico.

Algunos fabricantes también ofrecen sistemas de respuesta para el aula integrados en sus pizarras interactivas. Los mandos inalámbricos portátiles que utilizan señales infrarrojas o de radio, por ejemplo, ofrecen opciones básicas de opción múltiple y encuestas. Los mandos más sofisticados permiten respuestas de texto y numéricas, y pueden exportar un análisis del rendimiento de los alumnos para su posterior revisión.

Al combinar la respuesta en el aula con un sistema de pizarra interactiva, los docentes pueden presentar material y recibir retroalimentación de los estudiantes para dirigir la instrucción de manera más efectiva o para realizar evaluaciones formales. Por ejemplo, un estudiante puede resolver un rompecabezas con conceptos matemáticos en la pizarra interactiva y, posteriormente, demostrar sus conocimientos en una prueba realizada a través del sistema de respuesta en el aula. Algunos programas de respuesta en el aula pueden organizar y desarrollar actividades y pruebas alineadas con los estándares estatales.

Actualmente existen varios estudios que revelan conclusiones contradictorias sobre la efectividad del uso de pizarras interactivas en el aprendizaje de los estudiantes. Una recopilación de estas investigaciones está disponible. ^{[ 15 ]}

Algunos de los beneficios de usar pizarras interactivas incluyen:

• Interacción grupal. Las pizarras interactivas fomentan la colaboración entre los estudiantes, así como la discusión y participación en grupo. Pueden ser una herramienta eficaz para la lluvia de ideas, ya que se pueden tomar notas en la pizarra y guardarlas para compartirlas y distribuirlas posteriormente a los estudiantes. ^{[ 19 ]}

Según un artículo del Washington Post del 11 de junio de 2010:

• Muchos académicos cuestionan los estudios respaldados por la industria que vinculan la mejora de los resultados de las pruebas con sus productos. Algunos incluso van más allá. Argumentan que el dispositivo más omnipresente del futuro, la pizarra interactiva —esencialmente una pantalla gigante de ordenador interactiva que está sustituyendo a las pizarras tradicionales en las aulas de todo Estados Unidos—, obliga a los profesores a seguir un estilo de enseñanza basado en clases magistrales del siglo XIX, contrario a los modelos de grupos pequeños más colaborativos que muchos reformadores defienden. ^{[ 20 ]}

El mismo artículo también cita a Larry Cuban, profesor emérito de educación en la Universidad de Stanford:

• "Prácticamente no existen investigaciones que demuestren claramente que las pizarras interactivas mejoren el rendimiento académico." ^{[ 20 ]}

Un artículo publicado en el sitio web de la Asociación Nacional de Directores de Escuelas Secundarias detalla las ventajas y desventajas de las pizarras interactivas.

Un informe sobre pizarras interactivas del Instituto de Educación de Londres decía:

• "Si bien la novedad de la tecnología fue inicialmente bien recibida por los alumnos, cualquier aumento en la motivación parece efímero. El análisis estadístico no mostró ningún impacto en el rendimiento de los alumnos durante el primer año en que los departamentos estuvieron completamente equipados." ^{[ 16 ]}

El informe destacó los siguientes problemas:

• "En ocasiones, los profesores se centraban más en las nuevas tecnologías que en lo que los alumnos debían aprender."
• "El énfasis en la interactividad como proceso técnico puede llevar a sobrevalorar algunas actividades relativamente rutinarias. Este énfasis en la interactividad era particularmente frecuente en clases con estudiantes de menor capacidad."
• "En los grupos con menor capacidad, esto podría ralentizar el ritmo de aprendizaje de toda la clase, ya que los alumnos se turnarían en la pizarra."

Existen numerosas revisiones bibliográficas, hallazgos y artículos sobre el uso de pizarras interactivas en el aula:

• McCrummen, S. "Algunos educadores cuestionan si las pizarras blancas y otras herramientas de alta tecnología mejoran el rendimiento." ^{[ 20 ]}
• Beauchamp, G., & Parkinson, J. (2005). Más allá del factor sorpresa: desarrollo de la interactividad con la pizarra interactiva. School Science Review (86) 316: 97–103. ^{[ 21 ]}
• DCSF y Becta (2007). Evaluación del proyecto de ampliación de pizarras blancas en escuelas primarias de DCSF. ^{[ 17 ]}
• Glover, D., & Miller, D., Averis, D., & Door, V. (2005) La pizarra interactiva: una revisión de la literatura. Tecnología, Pedagogía y Educación (14) 2: 155–170. ^{[ 22 ]}
• Moss, G., Jewitt, C., Levačić, R., Armstrong, V., Cardini, A., & Castle, F., Allen, B., Jenkins, A., & Hancock, M. con High, S. (2007). ^{[ 16 ]}
• Painter, D., Whiting, E., & Wolters, B. (2005). El uso de una pizarra interactiva para promover la enseñanza y el aprendizaje interactivos. ^{[ 23 ]}
• Smith, HJ, Higgins, S., Wall, K., & Miller, J. (2005). Pizarras interactivas: ¿beneficio o moda pasajera? Una revisión crítica de la literatura, Journal of Computer Assisted Learning, 21(2), pp.  91–101.11. ^{[ 24 ]}
• Thomas, M., y Cutrim Schmid, E. (Eds.) (2010). Pizarras interactivas para la educación: teoría, investigación y práctica (Hershey, PA: IGI Global). ^{[ 25 ]}
• Thomas, M. (Ed.) (2010). Pizarras interactivas en Australasia. Edición especial de la Revista Australasiana de Tecnología Educativa (AJET) (en prensa).
• Dostál, J. Reflexiones sobre el uso de pizarras interactivas en la instrucción en un contexto internacional. The New Educational Review. 2011. Vol. 25. Núm. 3. págs.  205–220. ISSN 1732-6729. ^{[ 26 ]}

Las pizarras interactivas pueden utilizar varios tipos de tecnología de detección para rastrear la interacción en la superficie de la pantalla: resistiva , electromagnética, óptica infrarroja , láser , ultrasónica y basada en cámara (óptica).

• Pantallas táctiles resistivas : Las pantallas táctiles resistivas están compuestas por dos láminas flexibles recubiertas con un material resistivo y separadas por una fina capa de aire. Al tocar la superficie de la pantalla, las dos láminas se presionan entre sí, registrando la ubicación precisa del toque. Esta tecnología permite usar un dedo, un lápiz óptico o cualquier otro dispositivo señalador sobre la superficie de la pantalla.
• Pizarra electromagnética activa : Estas pizarras interactivas cuentan con una red de cables integrados en la superficie que interactúan con una bobina en la punta del lápiz para determinar sus coordenadas (X,Y). Los lápices pueden ser activos (requieren batería o conexión a la pizarra) o pasivos (modifican las señales eléctricas de la pizarra, pero no contienen baterías ni otra fuente de alimentación). En otras palabras, la pizarra incorpora sensores magnéticos que reaccionan y envían una señal al ordenador al ser activados por un lápiz magnético.
• Pizarra electromagnética pasiva: a diferencia de una pizarra electromagnética activa, esta no incorpora la tecnología de detección en la propia pizarra, sino en el lápiz. Pequeñas fibras magnéticas están incrustadas en la pizarra y forman un patrón que una bobina electromagnética en el lápiz puede detectar. De esta forma, el lápiz calcula su posición en la pizarra y envía esta información a un ordenador.
• Capacitiva : Al igual que la electromagnética, la capacitiva funciona con una matriz de cables detrás de la placa. En este caso, los cables interactúan con los dedos que tocan la pantalla. La interacción entre los diferentes cables (laminados de forma patentada en los ejes X e Y) y la punta del dedo se mide y se calcula en una coordenada (x, y). Otros tipos incluyen la capacitiva proyectada, que utiliza una rejilla de óxido de indio y estaño (ITO) ^{[ 27 ]} intercalada entre una película transparente, y el tipo más reciente que utiliza electrodos transparentes en lugar del ITO. ^{[ 28 ]}
• Óptico :

1. Cortina de luz infrarroja: Al presionar el dedo o el rotulador contra la superficie de la pizarra, se detecta la luz infrarroja. El software procesa la información para triangular la ubicación del rotulador o lápiz óptico. Esta tecnología permite fabricar pizarras blancas de cualquier material; con este sistema no se necesita rotulador borrable ni lápiz óptico.
2. Cortina de luz láser : Un láser infrarrojo se ubica en cada esquina superior de la pizarra. El haz láser barre la superficie de la pizarra —de forma similar a como un faro ilumina el océano— mediante un espejo giratorio. Los reflectores del lápiz o marcador reflejan el haz láser de vuelta a la fuente, y la posición (X,Y) se puede triangular. Esta tecnología se puede combinar con una superficie dura (generalmente cerámica sobre acero), que tiene una larga vida útil y se borra fácilmente. Los marcadores y lápices son pasivos, pero requieren cinta reflectante para funcionar.
3. Cortina de luz láser/proyector: Un dispositivo láser infrarrojo dual se coloca en la parte superior central de una superficie plana. El haz láser barre la superficie creando una cortina invisible. El proyector (generalmente de tiro ultracorto) tiene una cámara integrada con un filtro infrarrojo que escanea el área proyectada. Cuando un puntero, un dedo o un marcador interrumpe la cortina láser, se puede registrar una posición X,Y. Esta es una de las pocas tecnologías ópticas que no requiere un marco reflectante en el perímetro del área proyectada para funcionar.
4. Reflexión interna total frustrada : la luz infrarroja rebota dentro de una superficie flexible y transparente. Cuando la superficie se deforma al presionarla con un dedo, la reflexión interna se interrumpe y la luz escapa de la superficie, donde es detectada por cámaras. Un software de procesamiento de imágenes convierte los puntos de luz observados por las cámaras en movimientos del ratón o del puntero.
5. Lápiz con cámara y patrón de puntos: Estas pizarras interactivas incorporan un patrón de puntos microscópicos en la superficie de escritura. Un lápiz digital inalámbrico contiene una cámara infrarroja que lee este patrón para determinar la ubicación exacta en la pizarra. El lápiz utiliza este patrón para almacenar la escritura y transferirla a un ordenador. La precisión es alta, ya que las coordenadas suelen estar fijas en unos 600 puntos por pulgada. Gracias a la electrónica integrada en el lápiz, la pizarra es pasiva (no contiene componentes electrónicos ni cableado). Esta tecnología está patentada como Anoto .
6. Wii Remote IWB: Un mando de Wii se conecta a un ordenador mediante Bluetooth. Utilizando software de código abierto y un lápiz infrarrojo (un lápiz con interruptor momentáneo, fuente de alimentación y LED infrarrojo), cualquier superficie (escritorio, suelo, pared, pizarra blanca, pantalla LCD) puede convertirse en una pizarra interactiva. BoardShare, al ser más portátil y generalmente más asequible, es una solución totalmente portátil; sin embargo, también puede requerir un ordenador portátil y un proyector*. El mando de Wii cuenta con una cámara de seguimiento de luz infrarroja de gran precisión. Una vez calibrado, el mando de Wii detecta un clic del ratón en la ubicación del lápiz infrarrojo en la pantalla. Johnny Chung Lee adaptó por primera vez el mando de Wii para su uso como pizarra interactiva. ^{[ 29 ]}

• DST (Tecnología de Señal Dispersiva): Un toque genera vibraciones que crean una onda de flexión a través del sustrato, la cual es detectada por sensores ubicados en las esquinas. Mediante procesamiento digital de señales avanzado y algoritmos propios, se identifica con precisión la ubicación del toque. El toque se activa cuando un dedo o un lápiz óptico toca el sustrato de vidrio, generando una vibración. Esta vibración irradia una onda de flexión a través del sustrato, desde el punto de contacto hasta los bordes. Los sensores en las esquinas convierten la energía vibracional en señales eléctricas. Gracias al procesamiento digital de señales avanzado, podemos aplicar algoritmos de corrección de dispersión que analizan las señales e informan con precisión la ubicación del toque.
• Ultrasónico :

1. Solo ultrasonidos: estos dispositivos cuentan con dos transmisores ultrasónicos en dos esquinas y dos receptores en las otras dos. Las ondas ultrasónicas se transmiten a través de la superficie de la pizarra. Unas pequeñas marcas en los bordes de la pizarra generan ondas reflejadas que llegan a cada transmisor ultrasónico a distancias distintas y fácilmente reconocibles. Al tocar la pizarra con un bolígrafo o incluso con el dedo, estas ondas puntuales se suprimen y los receptores informan de ello al controlador.
2. Tecnología híbrida de ultrasonido e infrarrojos: al presionar el rotulador o lápiz óptico sobre la superficie de la pizarra, este emite tanto un sonido ultrasónico como una luz infrarroja. Dos micrófonos ultrasónicos captan el sonido, miden la diferencia en el tiempo de llegada y triangulan la ubicación del rotulador o lápiz óptico. Esta tecnología permite utilizar pizarras blancas de cualquier material, pero requiere un rotulador o lápiz óptico borrable en seco activo compatible.

Las pizarras interactivas suelen estar disponibles en dos formatos: proyección frontal y proyección trasera.

• Las pizarras interactivas de proyección frontal cuentan con un proyector de vídeo situado delante de la pizarra. Una desventaja de estas pizarras es que el presentador, situado frente a la pantalla, debe extender el brazo, con o sin lápiz óptico, para evitar proyectar una sombra. Esto no ocurre con los proyectores de tiro ultracorto (UST), que proyectan la imagen desde arriba y justo delante de la superficie de la pizarra interactiva, alejando al presentador de la trayectoria del haz.
• Las pizarras interactivas de retroproyección ubican el proyector o la pantalla emisiva detrás de la superficie de detección de la pizarra, evitando así la aparición de sombras. Esto también evita el problema de las pizarras de proyección frontal, donde el presentador debe mirar directamente a la luz del proyector mientras se dirige al público. Sin embargo, los sistemas de retroproyección suelen ser considerablemente más caros que las pizarras de proyección frontal, a menudo son muy grandes y no se pueden instalar a ras de la pared, aunque sí es posible la instalación empotrada.

Algunos fabricantes también ofrecen la opción de subir y bajar la pantalla para adaptarse a usuarios de diferentes estaturas.

Algunos fabricantes ofrecen sistemas de proyección de tiro corto en los que un proyector con una lente gran angular especial se monta mucho más cerca de la pizarra interactiva y proyecta hacia abajo en un ángulo de aproximadamente 45 grados. Esto reduce considerablemente los efectos de sombra de los sistemas de proyección frontal tradicionales y elimina cualquier posibilidad de que el usuario vea el haz de luz. El riesgo de robo del proyector, que resulta problemático para algunos distritos escolares, se reduce al integrar el proyector con la pizarra interactiva.

Algunos fabricantes ofrecen un sistema unificado que integra la pizarra blanca, el sistema de proyección de tiro corto y el sistema de audio en una sola unidad, ajustable a diferentes alturas para que los niños pequeños y las personas en silla de ruedas puedan acceder a todas las áreas de la pizarra. La reducción de los costes de instalación hace que estos sistemas de proyección de tiro corto sean una opción rentable.

En la mayoría de los casos, la superficie táctil debe calibrarse inicialmente con la imagen de la pantalla. Este proceso consiste en mostrar una secuencia de puntos o cruces en la superficie táctil y que el usuario seleccione estos puntos con un lápiz óptico o con el dedo. Este proceso se denomina alineación, calibración u orientación. Las instalaciones fijas con proyectores y paneles atornillados al techo y a la pared reducen o eliminan considerablemente la necesidad de calibración.

Algunas pizarras interactivas pueden detectar automáticamente las imágenes proyectadas durante un tipo diferente de calibración. Esta tecnología fue desarrollada por Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc. y se describe en la patente 7,001,023. ^{[ 34 ]} La computadora proyecta una secuencia de código Gray de barras blancas y negras sobre la superficie táctil, y sensores fotosensibles ubicados detrás de la superficie táctil detectan la luz que la atraviesa. Esta secuencia permite a la computadora alinear la superficie táctil con la pantalla; sin embargo, tiene la desventaja de presentar diminutos "puntos muertos" del tamaño de una fibra en la superficie táctil resistiva donde se encuentran los sensores de luz. Estos "puntos muertos" son tan pequeños que los toques en esa área se siguen presentando correctamente a la computadora.

Otro sistema consiste en incorporar un sensor de luz al proyector, orientado hacia la pantalla. A medida que el proyector genera su imagen de calibración (un proceso denominado "entrenamiento"), detecta el cambio en la luz reflejada entre el borde negro y la superficie blanca. De esta forma, puede calcular de manera unívoca todos los coeficientes de la transformación de matriz lineal.

Otro sistema incluye una cámara integrada en el lápiz óptico, con objetivos imperceptibles para el ojo humano inyectados en el flujo de imágenes enviado al proyector o pantalla, que contienen información de posicionamiento. La cámara detecta dicha información y calcula la posición en consecuencia, sin necesidad de calibración alguna. Esta tecnología y sistema están integrados en Penveu y se describen con más detalle en la patente 8,217,997 ^{[ 35 ].}

Existe una variedad de accesorios disponibles para pizarras interactivas:

• Soporte móvil: permite trasladar la pizarra interactiva entre habitaciones. Muchos modelos también son regulables en altura.
• Sistema de respuesta personal : permite a los estudiantes responder preguntas de examen publicadas en la pizarra o participar en encuestas y sondeos.
• Impresora : permite hacer copias de las notas de la pizarra.
• Control remoto: permite al presentador controlar la pizarra desde diferentes puntos de la sala y elimina las barras de herramientas en pantalla.
• Pizarra o tableta : permite a los estudiantes controlar la pizarra digital desde fuera del aula.
• Riel: Permite colocar la pizarra blanca sobre una pizarra blanca tradicional o un tablón de anuncios para disponer de espacio adicional en la pared frontal de la sala. Algunos rieles también proporcionan alimentación eléctrica y datos a la pizarra blanca.
• Proyector de vídeo : permite proyectar la pantalla de un ordenador sobre la pizarra blanca. Algunos fabricantes ofrecen proyectores de tiro corto que se montan directamente sobre la pizarra, minimizando así las sombras. Los proyectores de tiro ultracorto son aún más eficaces.
• Unidad inalámbrica: permite que la pizarra interactiva funcione sin cables conectados al ordenador, por ejemplo, mediante Bluetooth.

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