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El programa de soldadura en Lewis and Clark Community College, Godfrey, Illinois, no siempre ha estado a la vanguardia de la tecnología educativa. En 2012, después de más de dos décadas de inactividad, el programa de soldadura se revivió y se designó a un edificio de mantenimiento de 4000 pies cuadrados que rápidamente fue superado por el creciente interés de los estudiantes en el programa. El espacio limitado también significaba que el programa tenía que adaptarse a las herramientas tradicionales de educación en soldadura. Todo eso cambió en 2018 cuando el programa recibió una donación de $3.25 millones de un trabajador local llamado Ed Weber, quien quería que la próxima generación de comerciantes tuviera un espacio seguro para capacitarse.

La donación permitió a la universidad construir una instalación de 16,000 pies cuadrados y equiparla con máquinas de soldadura y herramientas educativas de última generación, incluidos 12 sistemas de soldadura de realidad aumentada (AR) Miller AugmentedArc®. La inclusión de la tecnología AR fue una obviedad para Travis Jumper, profesor asociado de la universidad y coordinador de tecnología de soldadura. Jumper actualmente está cursando un doctorado en educación agrícola y ha realizado varios estudios de investigación a nivel de posgrado sobre la implementación de la tecnología de soldadura de realidad virtual (VR) en un plan de estudios escolar. Armado con evidencia empírica de sus estudios, en 2019 Jumper decidió incorporar sistemas de soldadura AR en su salón de clases.

“Una de las cosas que queríamos hacer era asegurarnos de estar a la vanguardia de la tecnología”, dijo Jumper. “Tenemos soldadores actualizados [máquinas de soldar] en el taller, pero también agregamos ese elemento adicional de capacitación a la configuración normal con AR”.

Con sus sistemas AR, el programa de soldadura de Lewis and Clark ha podido optimizar el aprendizaje al mismo tiempo que facilita la instrucción y reduce los costos.

Avanzando en el aprendizaje a través de experiencias inmersivas

Los sistemas de soldadura AR y VR brindan a los estudiantes un entorno inmersivo que permite la capacitación práctica. A diferencia de las máquinas de soldar VR, que reemplazan la visión del usuario con un mundo generado por computadora que existe dentro del casco, los sistemas de soldadura AR se suman a la visión del usuario y le permiten ver e interactuar con el mundo real que lo rodea.

“Con AR, cuando un estudiante mira su soldadura a través del casco, puedo señalar la muestra de plástico y ellos pueden ver mi dedo para discutir qué está bien o mal con la soldadura”, explicó Jumper.

Después de considerar las tecnologías AR y VR, Jumper decidió que AR se adaptaría mejor a las necesidades de sus estudiantes. Los sistemas AugmentedArc del programa funcionan utilizando un casco AR junto con componentes de plástico que representan diferentes equipos de soldadura y tipos de juntas (Fig. 1). Cuando el estudiante se pone el casco AR, estos componentes cobran vida tomando la apariencia de cupones de metal tridimensionales (3D) y pistolas/antorchas de soldadura (Fig. 2A, B).

“Cuando los estudiantes miran las muestras de plástico a través del casco, la computadora convierte los códigos QR que se encuentran en las piezas de muestras de plástico en lo que verían como una pieza de metal y luego una soldadura”, dijo Jumper.

Durante la soldadura AR, los estudiantes reciben señales visuales y auditivas que simulan un entorno de soldadura real y brindan retroalimentación sobre su desempeño (Fig. 3). Las señales les permiten desarrollar la memoria muscular necesaria para una técnica de soldadura adecuada.

Jumper utiliza la tecnología para introducir clases de nivel de entrada a los fundamentos de los procesos de soldadura por arco con núcleo fundente, gas metal, gas tungsteno y metal protegido, así como diferentes tipos de juntas, posiciones de soldadura y aplicaciones, incluida la soldadura de tuberías (es decir, soldadura de tubería a tubería y tubería a placa).

La experiencia única que brinda el sistema AR también puede ayudar a los estudiantes que inicialmente podrían sentirse intimidados por las chispas de soldadura. Al practicar primero con el sistema AR, pueden concentrarse en las habilidades y técnicas básicas sin tener que preocuparse también por la seguridad de la soldadura (Fig. 4).

“Algunos estudiantes que son nuevos en la soldadura pueden estar un poco asustados, por lo que permitirles descubrir el proceso primero en el mundo virtual acorta ese aspecto de miedo del calor y las chispas cuando van al mundo real”, dijo Jumper.

Aunque la mayoría de los estudiantes se aclimatan rápidamente al entorno AR, es importante tener en cuenta que los estudiantes mayores pueden tardar más en adaptarse.

“Los videojuegos y la interacción son muy comunes en las generaciones más jóvenes, por lo que para muchos de ellos no hay una gran curva de aprendizaje”, dijo Jumper. “Donde a veces me encuentro con un problema un poco mayor es con los estudiantes de treinta, cuarenta o cincuenta años que están haciendo un cambio de carrera profesional. Tampoco usan el sistema AR porque no están acostumbrados a ese mundo virtual y al juego”.

Jumper también admite que, si bien el entorno AR inmersivo ayuda a preparar a los estudiantes para soldar, no debe usarse en lugar de la soldadura real.

“Estos sistemas están diseñados para entrenar la memoria muscular”, enfatizó Jumper. “No están diseñados para ser un reemplazo completo de estar en el taller y soldar”.

Permitir que los estudiantes se muevan a su propio ritmo

Los sistemas de soldadura AR en Lewis and Clark se implementan en el plan de estudios de una manera que permite a los estudiantes progresar con la rapidez o la lentitud que necesitan. Según Jumper, los estudiantes del programa de soldadura utilizarán los sistemas AR hasta que obtengan una calificación aprobatoria. Luego van a la cabina de soldadura para probar la cosa real.

“Digamos que estamos haciendo una soldadura a tope plana con varillas 6010, los estudiantes podrán ingresar al salón de AR, soldar usando AR hasta que obtengan un puntaje del 90%, luego ir al taller y hacerlo de verdad en la cabina de soldadura real”, explicó Jumper. “Cuando terminen con la soldadura a tope, regresarán y practicarán cómo hacer una soldadura de traslapo en el aula de AR y luego se irán a hacerlo de verdad en el taller”.

Esta característica de calificación permite que los estudiantes que ingresan al programa con experiencia previa en soldadura del bachillerato avancen más rápido a través del plan de estudios que aquellos que nunca soldaron, asegurando así que se satisfagan las necesidades de aprendizaje individuales de cada estudiante.

“No ralentizamos a los estudiantes”, afirmó Jumper. “Les dejamos trabajar a su propio ritmo”.

La función de puntuación del sistema AR tiene el beneficio adicional de percibir el aprendizaje como si fuera un juego, ya que muchos estudiantes lucharán entre sí en un intento por ser el primero en obtener la puntuación más alta. Este aspecto de “juego” del sistema AR brinda a los estudiantes otro incentivo para desafiarse a sí mismos.

“Esas máquinas otorgan una puntuación de cero a 100 en cada uno de los cinco parámetros, por lo que los estudiantes realmente se vuelven competitivos sobre quién obtuvo la puntuación más alta”, dijo Jumper. “Sin darse cuenta, esos estudiantes están mejorando a medida que compiten”.

Usando AR como un segundo maestro

Los sistemas de soldadura AR en Lewis and Clark cumplen una función de apoyo para el instructor al proporcionar a los estudiantes comentarios constantes e inmediatos sobre los parámetros de soldadura. Los sistemas también hacen un seguimiento del progreso de los estudiantes, brindándoles una visión general de lo que han dominado y en lo que tienen que seguir trabajando.

“Hace un seguimiento de la velocidad de desplazamiento, el ángulo de desplazamiento, el ángulo de trabajo, la distancia entre la punta de contacto y el trabajo, todos esos parámetros de soldadura que nosotros como educadores intentamos que los estudiantes entiendan”, explicó Jumper. “Pero lo que es realmente útil para el estudiante es que en realidad graficará cada uno de esos parámetros para que puedan observar lo que necesitan corregir”.

Debido a que los estudiantes reciben comentarios individualizados del sistema AR, Jumper puede brindar más instrucción práctica a los estudiantes que más lo necesitan.

“Esas señales AR brindan mucha de la asistencia que normalmente yo tendría que brindar al pararme junto a ellos y sostener su mano”, dijo. “En cambio, puedo concentrarme en los estudiantes que están en el taller de soldadura real, por lo que básicamente actúa como un instructor secundario”.

Esta retroalimentación es invaluable para Jumper, quien tiene la tarea de enseñar bloques de clases de 4.5 horas que albergan a 15 estudiantes. Por lo general, puede brindar atención personalizada a los 15 estudiantes una vez por hora, lo que equivale a visitar a cada estudiante cuatro veces por clase. Con el sistema AR, los estudiantes no tienen que esperar a que Jumper se comunique con ellos.

“Pueden obtener asistencia varias veces por hora en lugar de solo una”, dijo. “Esa es la mayor ventaja de esto”.

Sin embargo, Jumper reiteró que el sistema AR no reemplaza al educador ni a la soldadura real.

“Esto es solo un complemento a lo que estás haciendo como instructor”, afirmó Jumper. “Es importante que la gente entienda que esto es un complemento, no un reemplazo”.

Reducción de costes sin escatimar en calidad

Los programas de soldadura utilizan materiales costosos para enseñar a los estudiantes cómo posicionar y mover sus cuerpos durante la soldadura. Sin embargo, en Lewis and Clark, los estudiantes de nivel inicial primero aprenden los conceptos básicos de soldadura sin quemar cupones de metal o consumibles (Fig. 5).

“No estamos gastando dinero en alambre, varillas o metal cuando los estudiantes están afinando sus habilidades y averiguando cómo pararse o qué tan rápido moverse”, dijo Jumper. “Estamos ahorrando dinero en el lado de los consumibles porque estos estudiantes están aprendiendo la memoria muscular en el mundo virtual”.

Pasar tiempo en el sistema AR también hace que los estudiantes cometan menos errores cuando entran a la cabina para soldar en la vida real.

“Podrán realizar las soldaduras en el taller más rápido, por lo que se necesitará menos metal, menos varillas y menos pasadas para poder pasar una junta de soldadura real en el proceso”, dijo Jumper. “Tienen una mejor comprensión de cómo golpear la varilla y cómo hacer funcionar la pistola, por lo que se acorta esa curva de aprendizaje inicial cuando ingresan al taller”.

El futuro se ve brillante a través de la lente AR

Hasta ahora, el programa de soldadura de Lewis and Clark ha capacitado a aproximadamente 70 estudiantes con los sistemas AR que implementó en 2019. Este número sería mucho mayor si no fuera por la pandemia de COVID-19 que restringió el uso del aula AR durante casi dos años. En el poco tiempo que la escuela ha estado usando los sistemas AR, ha podido optimizar el aprendizaje de los estudiantes a través de lecciones de inmersión, instrucción individualizada y retroalimentación constante, maximizar el tiempo del maestro de soldadura en el salón de clases, y reducir los costos asociados con la capacitación sobre cupones metálicos y consumibles. Para Jumper, uno de los puntos más valiosos de los sistemas de soldadura AR es que permiten que la escuela produzca soldadores competentes y altamente calificados en un corto período de tiempo.

“Nos estamos asegurando de que podamos capacitar a los estudiantes de la manera más rápida y eficiente posible”. 

KATIE PACHECO (kpacheco@aws.org) es editora asociada del Welding Journal.