Integración espacial de contenidos en entornos de realidad extendida

Abstract

La realidad extendida es un conjunto de tecnologías inmersivas de la Cuarta Revolución Industrial que incluyen la realidad virtual, la realidad mixta y la realidad aumentada, y que son usadas en entornos inmersivos de aprendizaje. Sin embargo, para garantizar la utilidad de estas tecnologías se debe conocer el impacto de los principios multimedia que garantizan la integración espacial de la información, especialmente en entornos virtuales 3D, dado que estos son principios que buscan que el aprendiz use adecuadamente sus recursos cognitivos. Con el propósito de identificar la forma en que los mismos son usados y cómo influyen en la integración espacial de contenido en entornos de realidad extendida, se realizó una revisión sistemática de información. Los resultados muestran la influencia de tres características asociadas a las diferencias entre usuarios, permitiendo establecer un conjunto de técnicas que fomentan la integración espacial y proponer una taxonomía. Finalmente, se identificaron atributos de configuración del entorno virtual 3D y su influencia en la carga cognitiva de los aprendices. Estos resultados pueden orientar la aplicación de los principios de la teoría de la carga cognitiva en el diseño de entornos de realidad extendida para el aprendizaje y entrenamiento.

Full text

23
* Artículo de revisión.
a Ph. D.(c) en ciencias de la computación, profesor asociado, Universidad Industrial de Santander UIS,
Bucaramanga, Colombia.
Correo electrónico: lueduba@uis.edu.co ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5852-311X
b Ph. D. en ingeniería, profesora titular, Universidad Industrial de Santander UIS, Bucaramanga,
Colombia.
Correo electrónico: mafermar@uis.edu.co ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6263-586X
c Ph. D. en informática, profesor titular, Universidad Indus trial de Santander UIS, Bucaramanga,
Colombia.
Correo electrónico: gpedraza@uis.edu.co ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4706-1540
Integración espacial de contenidos
en entornos de realidad extendida*
Luis Eduardo Bautistaa ■ Fernanda Maradeib ■ Gabriel Pedrazac
Resumen: La realidad extendida es un conjunto de tecnologías inmersivas de la Cuarta Revolución
Industrial que incluyen la realidad virtual, la realidad mixta y la realidad aumentada, y que son usadas
en entornos inmersivos de aprendizaje. Sin embargo, para garantizar la utilidad de estas tecnologías
se debe conocer el impacto de los principios multimedia que garantizan la integración espacial de la
información, especialmente en entornos virtuales 3D, dado que estos son principios que buscan que
el aprendiz use adecuadamente sus recursos cognitivos. Con el propósito de identicar la forma en
que los mismos son usados y cómo inuyen en la integración espacial de contenido en entornos de
realidad extendida, se realizó una revisión sistemática de información. Los resultados muestran la
inuencia de tres características asociadas a las diferencias entre usuarios, permitiendo establecer
un conjunto de técnicas que fomentan la integración espacial y proponer una taxonomía. Finalmente,
se identicaron atributos de conguración del entorno virtual 3D y su inuencia en la carga cognitiva
de los aprendices. Estos resultados pueden orientar la aplicación de los principios de la teoría de la
carga cognitiva en el diseño de entornos de realidad extendida para el aprendizaje y entrenamiento.
Palabras clave: aprendizaje; carga cognitiva multimedia; entrenamiento; realidad aumentada;
realidad mixta; realidad virtual
Recibido: 24/05/2023 Aceptado: 18/08/2023 Disponible en línea: 27/12/2023
Cómo citar: L. E. Bautista, F. Maradei, y G. Pedraza, «Integración espacial de contenidos en entornos
de realidad extendida», Cien.Ing.Neogranadina, vol. 33, n.º 2, pp. 23–38.Diciembre 2023.
DOI : https://doi.org/10.18359/rcin.6762
Editoria l
Neogranadina
Ciencia e
Ingeniería
Neogranadina julio-diciembre de 2023 ■ ISSN: 0124-8170 ▪ ISSN-e: 1909-7735 ■ pp. 23-38
Vol. 33(2)
2023

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Spatial Integration of Content in Extended Reality Environments
Abstract: Extended reality is a set of immersive technologies of the Fourth Industrial Revolution,
including virtual reality, mixed reality, and augmented reality, used in immersive learning environ-
ments. However, to ensure the utilit y of these technologies, it is essential to under stand the impact of
multimedia principles that ensure spatial integration of information, especially in 3D virtual environ-
ments. These principles aim to facilitate the learner’s proper use of cognitive resources. To identify
how these principles are used and their inuence on the spatial integration of content in extended
reality environments, a systematic review of information was conducted. The results demonstrate
the inuence of three characteristics associated with user dierences, allowing the establishment of
a set of techniques that promote spatial integration and proposing a taxonomy. Finally, attributes of
3D virtual environment conguration and their inuence on learners’ cognitive load were identied.
These ndings can guide the application of cognitive load theory principles in the design of extended
reality environments for learning and training.
Keywords: Learning; Multimedia Cognitive Load; Training; Augmented Reality; Mixed Reality;
Virtual Reality

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Integración espacial de contenidos en entornos de realidad extendida
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
Introducción
La realidad extendida es un conjunto de tecnolo-
gías muy usado por la capacidad de crear entornos
(reales y virtuales) para práctica y por proporcio-
nar información localizada, espacialmente durante
un entrenamiento [1], [2]. Por esto, varios estudios
coinciden en su utilidad para proporcionar infor-
mación procedimental y de soporte durante el
entrenamiento [3], [4], [5], especialmente en entor-
nos inmersivos de aprendizaje [6]. Según Lebel [7]
y Gavish [8], la información proporcionada mejora
el desempeño del aprendiz, ya que le brinda apoyo
inicial durante la fase de aprendizaje y automati-
zación. Además, Spruit [9] la menciona como un
componente fundamental durante el entrena-
miento, ya que garantiza condiciones adecuadas
para el aprendizaje. Sin embargo, la inadecuada
presentación de información puede sobrecargar
la memoria de trabajo del aprendiz, al reducir los
recursos cognitivos disponibles para el aprendizaje
[10], [11]. Por esto, [12] y [13] arman que el princi-
pio de atención dividida es importante para evitar
los continuos cambios de atención. Este principio
establece que los alumnos deben evitar dividir la
atención visual entre múltiples fuentes de infor-
mación para garantizar la integración mental.
Aplicar esto representa algunos desafíos, como la
selección del formato de presentación [12], [14] y la
localización de espacios de información [15], [16].
De otro lado, otros principios como la señalización
[17] se aplican para conducir la atención durante el
aprendizaje, pero la información encontrada está
segmentada, por lo que, a pesar del amplio uso de
estas tecnologías, pocos estudios las han evaluado
desde la perspectiva del aprendizaje multimedia y
la carga cognitiva [18]. Por esto, García-San Juan
[19] arma que aún se desconocen los efectos en
el aprendiz de la separación y presentación múl-
tiple de fuentes de información. Finalmente, Ras-
hid [20] arma la necesidad de ampliar el estudio
del efecto de atención dividida y distribución de
la información, para reducir los cambios de aten-
ción visual del aprendiz. En conjunto, lo descrito
anteriormente limita la aprehensión de informa-
ción por parte de los aprendices en un entorno de
realidad aumentada, ya que el aprendiz usa inade-
cuadamente sus recursos cognitivos debido a la
mala conguración de la interfaz gráca. Con el
propósito de diseñar mejores interfaces de usuario
para entornos inmersivos de aprendizaje que usen
realidad extendida para lograr la integración espa-
cial de contenido, en este estudio se busca identi-
car los elementos de conguración de los espacios
de información presentados en la interfaz gráca
de usuario que pueden ser utilizados para redu-
cir la carga cognitiva de los aprendices. A n de
responder a esta pregunta, se realizó una revisión
sistemática de literatura, con el objeto de analizar
estudios que aplicaron realidad aumentada en el
aprendizaje. En el apartado 1 de este trabajo se pre-
sentan los materiales y métodos usados en la revi-
sión; en el apartado 2, se describen en detalle los
resultados; nalmente, en el apartado 3 se discuten
dichos resultados y se establecen las conclusiones.
Materiales y métodos
Para conducir esta revisión, se siguió la metodolo-
gía propuesta por Kossyva [21]. El objetivo de este
estudio es identicar la forma en que se aplica el
principio de contigüidad espacial en materiales
de instrucción para tecnologías interactivas, ade-
más de los atributos de la interfaz de usuario que
se aplican para poder implementar la contigüidad
espacial y las características de los usuarios que
afectan el desempeño durante la ejecución del
aprendizaje.
Se utilizaron las  (population, interven-
tion, comparison, outcomes y context, en inglés)
para delimitar la revisión.
◾Población/tipología: artículos, capítulos de li-
bros, memorias de eventos y tesis doctorales.
◾Intervención: estudios experimentales con
usuarios que evalúen: desempeño, carga cogni-
tiva, esfuerzo mental.
◾Comparación: ninguna comparación de
intervención.
◾Outcomes: conjunto de trabajos que denan
características de interfaz de usuario en: des-
empeño (tiempos, número de errores), carga
cognitiva, esfuerzo mental.
◾Contexto/nivel de cobertura: artículos en inglés
y español publicados a partir de 1990.

26 ■ L. E. Bautista ■ F. Maradei ■ G. Pedraza
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
Se obtuvo un listado de 18 términos de bús-
queda agrupados en cuatro categorías, tal como se
observa en la tabla 1. Finalmente, se construyó una
ecuación de búsqueda usando conectores boolea-
nos ,  y . La ecuación de búsqueda fue
usada en tres bases de datos multidisciplinarias:
, , Scopus, con una ventana de tiempo
entre 1990 y 2022.  es el proyecto insignia de
la empresa social Cambia, el cual busca obtener,
fusionar y vincular diversos conjuntos de conoci-
mientos abiertos, incluidos trabajos académicos y
patentes.  (Digital Library) es la librería digital
de la Association for Computing Machinery ()
y contiene journals, conferencias, revistas técnicas
y libros, entre otros. Scopus es una base de datos
de referencias bibliográcas y citas de la empresa
Elsevier, de literatura peer-review y contenido web
de calidad, con herramientas para el seguimiento,
análisis y visualización de la investigación. La bús-
queda en estas bases de datos arrojó un total de
4679 resultados, a partir de los siguientes criterios
de inclusión aplicados a los títulos y resúmenes:
a) estudios escritos en español o inglés; b) estu-
dios que evaluaron carga cognitiva, carga mental,
esfuerzo mental, desempeño o aprendizaje; c) estu-
dios que evaluaron prototipos o material de ins-
trucción orientado al aprendizaje y entrenamiento;
d) estudios que usaron dispositivos de visualiza-
ción, dispositivos de escritorio, head-mounted dis-
plays, para entornos de realidad aumentada, mixta
y virtual; e) estudios con población entre 15 y 50
años.
Resultados
Los resultados muestran que algunos estudios
evaluaron el principio de contigüidad espacial
en formatos de instrucción, otros evaluaron pro-
piedades de los entornos virtuales para entregar
información instruccional, y otros más identica-
ron características de los usuarios y su inuencia
en el desempeño y uso de material instruccional.
Impacto de las diferencias
entre usuarios
Estudios cuyo objetivo fue evaluar características
del usuario en el uso de material de instrucción
e interacción con tecnologías inmersivas. A con-
tinuación, se relacionan los principales hallazgos
relacionados con las diferencias entre usuarios:
◾Habilidad espacial (): con base en la teoría de
la carga cognitiva, varios estudios en diversos
campos han intentado conrmar o desmentir
el supuesto de que los usuarios con alta  pue-
den manejar mejor su exposición a un estímu-
lo visualmente complejo y mantener un nivel
de esfuerzo mental bajo, en comparación con
los usuarios que poseen  baja [22], [23], [24],
[25], [26], [27]. [28], [29]. En la tabla 2 se relacio-
nan los principales efectos en el esfuerzo men-
tal y el desempeño.
◾Conocimiento previo (): el  inuye de va-
rias formas, sobre todo en la ecacia del forma-
to de integrado [30], lo cual es especialmente
Tabla 1. Agrupación de palabras clave
Efecto cognitivo Actividad del usuario Tecnología Diferencias entre usuarios Principio de reducir CC
Cognitive load Learning Virtual reality User characteristics Proximity
Extrinsic cognitive load Training Augmented reality User dierences Contiguity
Split attention Procedural information Mixed reality User abilities Layout
Workload Localization
Visual focus
Ecuación de búsqueda
Nota: (TI=(“ Cognitive Load” OR “ Extrinse c Cognit ive loa d” OR “ Split Attent ion” OR “Workload ” OR “Visual F ocus ” AND learning OR
Training OR "p rocedural information" AND "augmented realit y" OR "mixed reality " OR "V irtual Reality" A ND "user difere nces" OR "user
abilities" OR “ User characterist ics“ A ND Proximity OR Contiguity OR Layout OR Localization))
Fuente: elaboración propia.

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Integración espacial de contenidos en entornos de realidad extendida
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
más útil para los estudiantes con  bajo [16],
[31], ya que evita los cambios de atención que se
generan en la búsqueda de información. Final-
mente, se evidencia que el bajo  puede denir
aspectos como la necesidad de integración es-
pacial de información, un mayor tiempo para
el desarrollo de la tarea, e indicadores visuales
que reduzcan la búsqueda de información [32],
[33], entre otros.
◾Memoria de trabajo visual (): los estudios
revisados evidenciaron que las personas con
alta  prerieron visualizaciones más con-
cretas [34], y viceversa, las personas con baja
 las prerieron más sencillas [35]. Esta
diferencia también afecta el layout de la in-
formación, evidenciando que las personas con
baja  tuvieron mejores resultados con in-
formación dispuesta de manera horizontal [33].
A pesar de estos indicios, aún no se evidencian
estudios que analicen a profundidad el efecto
de la  en el aprendizaje.
◾Taxonomía de técnicas para fomentar la integra-
ción del contenido: se clasicaron las técnicas
identicadas en una taxonomía bajo el criterio
de extensión del contenido (ver gura 1).
◾Técnicas para el manejo de contenidos cortos y
largos: a su vez, las técnicas para el contenido
corto se clasican dependiendo del uso de la
proximidad entre contenido en: con proximi-
dad, teniendo en cuenta la distancia de sepa-
ración física entre las fuentes de contenido; y
no proximidad, que fundamenta la integración
Tabla 2. Habilidad espacial
Diferencia entre
usuarios
Esfuerzo mental Desempeño
Efecto Característica Efecto Característica
Habilidad
espacial – alto
Reducción
[3] [4] Proximidad espacial Aumento en retención y
aprendizaje[8] Uso de representación pictórica
Reducción
[7]
Uso de indicaciones
visuales
Aumento en precisión
de la tarea [5] Uso de representaciones estáticas
Habilidad
espacial - bajo
Reducción
[3] [4]
Uso de contigüidad
espacial
Aumento en
aprendizaje usando [6]
Uso de material segmentado,
animaciones e indicaciones visuales
Reducción
[8] Uso de codicación color
Reducción
[9] [5]
Uso de indicaciones
animadas
Fuente: elaboración propia.
Tabla 3. Conocimiento previo
Diferencia
entre usuarios
Esfuerzo mental Desempeño
Efecto Característica Efecto Característica
Conocimiento
previo - alto Aumento de tiempo de tarea [15] Uso de extracción de información
Conocimiento
previo - bajo
Reducción
[13]
Uso de contigüidad
espacial
Reducción. Mayor tiempo de
tarea y errores [12], [10] Mayor proximidad
Aumento
[12]
Uso de alta densidad
de información Aumento [11] Uso de proximidad física y etiquetas
Reducción
[11]
Uso de proximidad
física
Aumento de resultados de
aprendizaje [14] Proximidad física
Aumento. Reducción errores
[14], [10]
Uso de proximidad física
Uso de etiquetado
Fuente: elaboración propia.

28 ■ L. E. Bautista ■ F. Maradei ■ G. Pedraza
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
mediante otros atributos, como la conexión
continua y la conexión simbólica.
◾Aplicación de la contigüidad espacial: se iden-
ticaron las principales técnicas para reducir
la carga cognitiva mediante la reducción del
procesamiento (gura 2), las cuales explotaron
la cercanía entre fuentes de información como
mecanismo para la integración, así: la integra-
ción física por proximidad [36] usa la cercanía
física entre las fuentes de información para fo-
mentar la asociación [37], [38], mientras que la
integración activa incentiva la interacción del
usuario para realizar la tarea de integrar espa-
cialmente la información [39],[40].
Sin embargo, considerando que en el diseño de
la interfaz no siempre es posible aplicar estas téc-
nicas, también se identicaron otras que aprove-
chan la conexión continua y la conexión simbólica,
como mecanismo para fomentar la asociación de
contenido:
◾Conexión continua: aprovecha el uso de un ele-
mento visual, como una línea, para conectar las
fuentes de información, independientemente
de su cercanía física (gura 3).
Etiquetado: se usan elementos visuales
como líneas continuas, punteadas, etc., para
conectar las fuentes de información [24],
[41], [42].
◾Conexión simbólica: aprovecha el uso de ele-
mentos visuales con signicancia simbólica en
ambas fuentes de información, para fomentar
la asociación de las fuentes (gura 3).
Referenciación: aplicando el uso de referen-
cias sencillas en formato textual que permi-
tieran la asociación entre el contenido.
Codicación: aprovechando el uso del color
[43] y la forma en las fuentes de información
que se desean relacionar.
Figura 1. Técnicas para fomentar la integración de contenido
Fuente: elaboración propia.
Figura 2. Formatos de diseño para integración espacial
Fuente: elaboración propia.
Contenido
corto
Proximidad
espacial
Integración
física
Integración
activa
No proximidad
espacial
Conect ado
continuamente
Etiquetado
Contenido
largo
Conect ado
simbólicamente
Referenciación Codicación
Segmentación Reinvención
Divulgación
progresiva Extracción
Técnicas para la integración

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Integración espacial de contenidos en entornos de realidad extendida
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
Todas estas técnicas logran una disminución
de la carga cognitiva [24], pero presentan una debi-
lidad evidenciada en la cantidad de contenido que
pueden soportar sin sobrecargar de información
al usuario [44], por lo cual algunos investigadores
han propuesto alternativas que logran el mismo
propósito [45], [46]. Dentro de las técnicas identi-
cadas están (gura 4):
◾Segmentación simple: usada para dividir el con-
tenido en partes más pequeñas [24], [44].
◾Divulgación progresiva: usada para dividir el
contenido en unidades más pequeñas y admi-
nistrarlo progresivamente bajo demanda del
usuario [40], [47].
◾Reinvención: aplicando la minimización de una
ventana con el contenido completo y usando un
icono en el espacio de trabajo [48], [49].
◾Extracción: aplica la diferenciación, según el
usuario, del contenido relevante o irrelevante
para la ejecución de la tarea [50], [51], [52].
Características de integración física
Se estableció la presencia de atributos de la inter-
faz de usuario, en esta técnica, relacionados con la
organización de los espacios de información (gura
5) y con la conguración del entorno virtual.
Los espacios de información se organizan
según los siguientes atributos:
◾Context switching (): conocido también como
cambio de contexto, se establece como el ca mbio
de enfoque que se presenta cuando un usuario
modica su atención sobre un elemento virtual
y lo centra en uno real, y viceversa [52] (gura
6). El  no afecta signicativamente el des-
empeño del usuario en tareas de visualización
que se presentan en distancias inferiores a 2m
y que no requieren interacción con el conteni-
do [52], [53]. Sin embargo, en algunos estudios
se reporta sobrecarga en la memoria de trabajo
[54], lo que podría afectar el desempeño [55], ya
que los usuarios compensaron el  realizando
Figura 3. Técnicas de integración alternativa
Fuente: elaboración propia.
Figura 4. Alternativas para contenido largo
Fuente: elaboración propia.

30 ■ L. E. Bautista ■ F. Maradei ■ G. Pedraza
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
Figura 5. Atributos de organización de los espacios de información
Fuente: elaboración propia.
más rápido las tareas, pero percibieron mayor
esfuerzo mental, presión y frustración. En ac-
tividades que requirieron interacción en espa-
cios cercanos al cuerpo, se observó un impacto
signicativo en la degradación del desempeño
[54] y un aumento de la carga mental [56].
◾Proximidad física: la proximidad física en-
tre fuentes de información se establece como
la cercanía en términos de distancia [57] (-
gura 7). Medida en grados angulares [57], se
Figura 6. Context switching o cambio de contexto
Fuente: Eiberger [54].
identicó un impacto negativo en el tiempo de
tarea y su precisión para separaciones superio-
res a 35° [58], con un comportamiento lineal
del efecto [58]. Se estableció un ángulo de 27º
como el óptimo de separación horizontal entre
fuentes de información [59]. En los estudios re-
visados se evaluó la separación horizontal [44],
pero no se identicó alguna evaluación para
separación vertical. En dispositivos , el
tiempo y carga mental es menor [58], [60]. En
tareas de alta frecuencia siempre fue preferida
la distancia más corta [61].
◾Localización en el espacio: la localización se
denió con la ubicación y orientación con res-
pecto a un sistema de referencia. Se identicó
el uso de localizaciones relativas (arriba, abajo,
izquierda y derecha) y absolutas entre fuentes
de información [59], [62] - [65]: in-situ [66],
aleatoria, in-view [67] [68]. Se identicó que la
posición absoluta in-situ mejoró la precisión en
la interacción, el tiempo de respuesta de la ta-
rea y la carga mental, si bien esto está asociado
a campos de visión (, eld of view) gran-
des [65]. Al contrario, para  pequeños, la
Figura 7. Las conguraciones físicas de distancia (a-c), ángulo (d-f) y simetría (g-i)
Fuente: Su & Bailey [58].

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Integración espacial de contenidos en entornos de realidad extendida
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
localización in-view mostró mejores resultados
[64]. Con respecto a la orientación, las fuentes
de información orientadas al usuario mostra-
ron mejores resultados [63].
◾Contigüidad espacial: la contigüidad espacial
se dene como la cercanía entre fuentes de
información que fomentan la contigüidad del
contenido [69] (gura 8). Se diferenció entre
la contigüidad de campo, entendida como la
separación de fuentes de información sobre el
mismo plano visual (separado=discontiguo,
cercano=contiguo), y la contigüidad de pro-
fundidad, entendida como la separación entre
fuentes que involucran planos visuales locali-
zados a diferentes profundidades [70] (igual
profundidad=contiguo, profundidades dife-
rentes=discontiguo) [52]. Las separaciones de
profundidad tienen un impacto negativo, es
decir que cuando hay diferencia de profun-
didades se presenta menor desempeño [52] y
precisión en la tarea [54], además de que se in-
crementa signicativamente la carga cognitiva
percibida. Los autores sugieren no introducir
discontigüidades de profundidad, debido a los
efectos identicados [71].
◾Tamaño y layout: el tamaño se reere a las di-
mensiones físicas que delimitan un espacio de
información (gura 9). En relación a ello, los
estudios reportaron que los displays grandes
son más adecuados para visualización general
[72] [73]. Sin embargo, para realidad aumenta-
da, el efecto está relacionado con el , por lo
que generalmente se obtuvieron mejores resul-
tados, en términos de tiempo [81] y carga men-
tal subjetiva [72], con tamaños pequeños que
no excedieran el . Para la selección de ele-
mentos dentro de un espacio de información,
se identicó que el tamaño grande mejora el
tiempo de la tarea [74]. Con respecto al layout,
para tareas de alta frecuencia o baja frecuencia
de cambio se identicaron dos factores: la dis-
tancia (separación entre espacios de informa-
ción) y la ruta [75] (dirección de movimiento
en el cambio).
Las ubicaciones de información a la izquierda
mostraron mejores resultados en términos de
tiempo de tarea para tareas de baja frecuencia
[35], [61], a excepción de los sistemas exocéntricos
con pantalla curva [59], donde el menor tiempo se
observó en las pantallas localizadas a la derecha
[55]. Asimismo, fueron mejor percibidos los des-
plazamientos verticales de arriba-abajo para tareas
de alta frecuencia. Las conguraciones múltiples
de mosaico obtuvieron menores tiempos de cam-
bio, pero la conguración aleatoria obtuvo meno-
res transiciones de mirada con menor distancia y
tiempo de identicación.
Figura 8. Factor de contigüidad de la pantalla: A) cam-
po visual y profundidad contiguos; B) campo visual no
contiguo y profundidad contigua; (C) campo visual con-
tiguo y profundidad no contigua; (D) campo visual y pro-
fundidad no contigua
Fuente: Rashid [55].
◾Cantidad de pantallas: se dene como el nú-
mero de espacios de información delimitados
que se localizan dentro del espacio 3D. Se iden-
ticó una relación directa de incremento entre
el número de pantallas y la carga cognitiva del
usuario [55] [71].
Figura 9. Layout de pantallas: a) mosaico, b) primario y
c) aleatorio
Fuente: Vatavu. [53].
a) b) c)

32 ■ L. E. Bautista ■ F. Maradei ■ G. Pedraza
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
◾Curvatura: es la deformación de un plano vi-
sual para adaptar una sección cilíndrica, cuyo
eje se localiza en el centro visual del usuario.
Este atributo fomenta la rotación de la cabeza y
reduce el tiempo de búsqueda, aunque no evi-
denció relación con la carga cognitiva.
◾Bisel de pantallas: es un excedente de espacio
no usado que incrementa la separación y en-
marca el display [76], pero no se identicaron
efectos del uso de biseles en la carga cognitiva
[73], [77].
Discusión y conclusión
En esta revisión se identicaron características de
diseño de entornos virtuales 3D en tecnologías
de realidad extendida, aunque la mayoría de las
investigaciones tienen información fragmentada y
no para todas las tecnologías expuestas. De manera
general, son pocas las investigaciones para algunas
características y se considera importante ampliar
los hallazgos preliminares de algunas de ellas con
nuevos experimentos que puedan dar orientación
al efecto cognitivo de estas tecnologías.
Con respecto a las diferencias entre usuarios,
se identicó la inuencia de factores individuales
como la habilidad espacial, el conocimiento previo
y la memoria de trabajo visual. En este sentido, son
varias las apreciaciones: primero, efectivamente
varios estudios han podido rearmar que la habi-
lidad espacial alta brinda a la persona la capacidad
de gestionar ecientemente su memoria de tra-
bajo visual, a n de evitar la sobrecarga cognitiva
cuando aprende con materiales de alto contenido
visual [23], [24]. Al parecer, ciertos formatos (inte-
grados) [23], segmentados y con características de
animación [25] y de codicación [27] son espe-
cialmente útiles para personas con baja capacidad
espacial, principalmente porque ayudan a reducir
el procesamiento extraño, manteniendo recur-
sos cognitivos disponibles para el procesamiento
pertinente [29], lo cual permitió a los estudiantes
aumentar la comprensión y nivelar su conoci-
miento. Sin embargo, para personas con capacidad
espacial alta, estas características no brindan un
apoyo adicional y relevante [23]. Por lo tanto, se
identica que las personas con menor capacidad
espacial requieren y obtienen mejores resultados
aplicando estrategias para la reducción del proce-
samiento extraño [27].
Por otra parte, varios estudios coinciden en
establecer que la capacidad espacial se considera
un predictor o moderador del resultado en tér-
minos de aprendizaje con materiales de alto con-
tenido visual [22]. Asimismo, el conocimiento
previo del tema afecta el esfuerzo mental, espe-
cialmente de estudiantes con poco conocimiento,
razón por la cual dedican más tiempo a observar
los objetos relacionados por cercanía, en bús-
queda de relaciones aún no establecidas por su
falta de conocimiento [22]. Por el contrario, los
estudiantes con alto conocimiento previo diri-
gen su atención al contenido relevante [78], con
un mínimo de búsquedas visuales. Lo anterior
es rearmado por la capacidad que muestran
los expertos de discriminar entre la información
relevante o no relevante y de adaptar el ritmo
de la tarea a la dicultad [31]. Por esto, el bajo
conocimiento previo genera propensión al error
en estudiantes con condiciones de atención divi-
dida [30]. Además, con respecto a la memoria de
trabajo visual, unos pocos estudios evidenciaron
como efecto principal para los usuarios de baja
memoria de trabajo el aumento del desempeño
de la tarea en presencia de algunas características
como el layout.
En este estudio, a partir de la información
recabada, se propone una taxonomía de técnicas
para la integración de contenido fundamentada
en su extensión, un factor considerado funda-
mental, dado que incrementa la necesidad de usar
recursos cognitivos en la memoria de trabajo
durante el desarrollo de la actividad. En el pro-
ceso, no se identicaron taxonomías similares.
De igual forma, conscientes de las limitaciones de
las técnicas basadas en la proximidad espacial, se
propone la categoría de “no proximidad espacial”,
para agrupar técnicas que tienen un efecto similar
o superior en el esfuerzo mental y el desempeño.
Asimismo, se plantea la categoría de “contenido
largo”, que agrupa técnicas para segmentar el
contenido y lograr espacios de información que
no estén sobrecargados, aprovechando mejor los
recursos cognitivos del estudiante.

33
Integración espacial de contenidos en entornos de realidad extendida
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina ■ Vol. 33(2)
El principal parámetro analizado para identi-
car un conjunto de características de organización
de los espacios de información fue la distancia,
tanto entre el usuario y el espacio de información
como entre espacios de información. Las caracte-
rísticas identicadas como relevantes fueron:
◾Context switching, que permitió establecer un
consenso en el efecto de cambio de contexto,
así como la degradación del desempeño y el au-
mento del esfuerzo mental. Esta característica
es de especial cuidado en tecnologías como la
realidad aumentada y la realidad mixta, donde
el cambio de contexto tiene alta presencial dada
su naturaleza. A pesar de esto, fueron pocos
los estudios recuperados y se considera la ne-
cesidad de ampliar la investigación, evaluando
especialmente el esfuerzo mental en distancias
cercanas al cuerpo.
◾La proximidad física, que permitió identicar
similitudes con la contigüidad espacial, dada
su dependencia de la distancia entre espacios
de información, por lo cual se considera que
pueden constituir una única característica a
abordar. De igual forma, el efecto cognitivo es
similar, dado que se incrementa el uso de la me-
moria de trabajo debido a la separación de las
fuentes de información [76], algo que afecta el
desempeño del usuario.
◾La localización en el espacio, que involucra una
relación con el  como atributo del espacio
3D y con el hardware, y cuya inuencia en el
esfuerzo mental es notoria.
Desde la revisión, se identica ron cuatro atribu-
tos de conguración del entorno virtual: el sistema
de referencia, la cobertura angular, la proximi-
dad al usuario y el campo visual. De estos atribu-
tos, según la literatura encontrada, se consideran
mayores los efectos del sistema de referencia y del
, especialmente porque, en el caso de sistema
de referencia, crea una base de ubicación y orien-
tación de los usuarios, fomentando o degradando
la adecuada relación de estos con su entorno vir-
tual, como lo menciona Müller [79] y Markov-Ve-
tter [80]. De igual forma, el campo visual tiene un
efecto que vincula especialmente los dispositivos
de visualización (head-sets) y el efecto de la carga
mental, como lo menciona Czerwinski [81].
Como conclusión de este estudio, se observó
que la información en la mayoría de las inves-
tigaciones está fragmentada y se requiere más
experimentación para entender el efecto cogni-
tivo de estas tecnologías. Habiendo establecido la
inuencia de factores individuales como la habili-
dad espacial, el conocimiento previo y la memoria
de trabajo visual en el aprendizaje con materiales
visuales, con diferencias notables en el desempeño
según la capacidad espacial y el conocimiento
previo de los individuos, se propuso una taxono-
mía de técnicas para la integración de contenido,
enfocada en la extensión del mismo y la optimi-
zación de los recursos cognitivos. Se analizaron
características de organización de los espacios de
información, incluyendo la distancia, el context
switching, la proximidad física y la localización en
el espacio, destacando la necesidad de más investi-
gación en áreas como el esfuerzo mental en distan-
cias cercanas al cuerpo.
Finalmente, se identicaron cuatro atributos de
conguración del entorno virtual, con énfasis en el
sistema de referencia y el campo visual. La revi-
sión subraya la complejidad de la interacción entre
estos factores y la experiencia del usuario, y resalta
la necesidad de una investigación más profunda y
cohesiva para comprender plenamente cómo estos
elementos interactúan en el contexto de la realidad
extendida. Todos estos son hallazgos que pueden
tener un impacto signicativo en el diseño de nue-
vos entornos inmersivos de aprendizaje de diversas
disciplinas.
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