L'observació dels processos geològics interns i externs que han format i configurat el nostre planeta està limitada per les escales temporals i espacials. Aquesta limitació és un dels principals reptes de l'estudi i l’ensenyament del Sistema Terra. En l'actualitat, 1) podem observar alguns d'aquests processos geològics actius, però tan sols a una escala temporal molt reduïda; 2) podem veure el resultat de l'acció d'aquests processos, però no els processos en si, la qual cosa ens obliga a deduir com eren aquests processos a partir de l'estudi dels seus efectes; i 3) aquesta observació es limita principalment a les roques i materials que afloren a la superfície terrestre, proporcionant-nos visions parcials (2D o 2D i ½), que a més a més, estan fortament condicionades per la seva qualitat (acció d'agents externs que deterioren les roques) i accessibilitat, limitació que s'accentua en aquells afloraments per exemple sota l'aigua, geogràficament llunyans, aïllats, o amb topografies abruptes que en dificulten l'accés.

En l'àmbit educatiu, la capacitat d’entendre tant aquests processos com la complexitat del medi geològic, és per tant, limitada i complexa, fet que dificulta no únicament el seu estudi, si no també, el seu ensenyament, comprensió i/o divulgació. Entendre una realitat 3D a partir de visions 2D sovint estàtiques no facilita la seva comprensió i assimilació per part de l’alumnat. De fet, la pròpia observació directa al camp, en un entorn 3D real, pot no garantir la correcta comprensió i assimilació tant de l'estructura real com dels conceptes geològics responsables del seu origen degut precisament a les limitacions citades anteriorment. Cal afegir, també, la dificultat de l'alumne en desenvolupar una "visió 3D" de l'espai requerida per a entendre la realitat tridimensional del món natural. A més, la compressió i l’assimilació de conceptes i processos també estan condicionats per, per exemple: l'escala d'observació en relació a l'escala de l'objecte observat; al nombre i dimensions dels afloraments existents i que poden no ser representatius de l'estructura/arquitectura o del procés observat; a la dificultat de relacionar models conceptuals o teòrics amb la realitat observada en un entorn real; o a la pròpia dificultat en sintetitzar la informació observada i analitzar-la en conjunt. A aquest fet, s’hi afegeix que, tot i les noves metodologies docents existents (aula invertida, gamificació, etc. ), la majoria dels models educatius actuals es basen en el subministrament d'informació reglada de caràcter rígid i que presenta un sentit "unidireccional", en la major part dels casos, del docent cap a l'alumnat, el qual, com a element passiu, veu limitada la seva participació en el propi procés d’aprenentatge.

En l’actualitat, els avenços tecnològics assolits en el camp de la informàtica, el tractament de dades i disciplines afins, han permès plantejar i dissenyar models educatius innovadors i ambiciosos que trenquen amb les limitacions existents i que suposen un avanç important en la qualitat i, el que és més important, en l'efectivitat dels ensenyaments i l’aprenentatge.

LA REALITAT VIRTUAL AL SERVEI DE L’EDUCACIÓ

Una d’aquestes tecnologies que han fet un avanç important i que presenta un major potencial i capacitat transformadora dels models educatius actuals, és la simulació i la realitat virtual (RV).

La realitat virtual (RV) en les Ciències de la Terra té els seus orígens a finals de la dècada dels 90 amb l'aparició dels models virtuals d'afloraments (virtual outcrops) generats a partir d'imatges (Xu et al., 2000). Aquests, van incrementar la seva notorietat a mitjans de la dècada dels 2000 gràcies a la popularització de l'ús de tecnologies com el Lidar o els drons. Aquests, a partir d'un pols làser o imatges digitals, permetien obtenir un núvol de punts (en format digital) representatiu dels objectes i superfícies sobre les quals incidia o capturava en imatges, respectivament (Buckley et al., 2008, 2013). Aquest increment d'afloraments virtuals, però, es va aprofitar principalment en l'àmbit de la recerca (p. ex. Rittersbacher et al., 2015, entre d'altres), deixant de banda el seu ús en la docència o en les tecnologies immersives. Va ser més tard, gràcies als avenços tecnològics i a una major accessibilitat a geodades en format digital, en què l'ús dels models virtuals d'afloraments, es va popularitzar com a base en aplicacions i entorns de RV (p. ex. Tibaldi et al., 2020 o Gregory et al., 2022). Aquest fet, es va veure accentuat (sobretot en el món acadèmic) durant la pandèmia de la COVID-19 i la restricció imposada de la mobilitat a escala mundial (Jiménez et al., 2024). Durant aquest període, en l'àmbit docent de les Ciències de la Terra (entre d'altres), va proliferar la creació de sortides de camp virtuals com a substituts de les sortides tradicionals, accelerant així el desenvolupament i aplicació de tècniques de RV basades en dades d'afloraments virtuals. El seu ús, però, es limitava preferentment a la visualització i interacció del contingut virtual mitjançant equips informàtics i a través dels seus monitors.

Posteriorment, amb la tornada a la normalitat, algunes facultats de Ciències de la Terra, van aprofitar tot el contingut virtual generat per incorporar-lo de manera contínua en la docència a partir d'experiències immersives de RV i realitat estesa (XR) a l'aula. A partir d'aquestes experiències, diferents conclusions se n'han pogut derivar tal com indiquen Pugsley et al. 2022 o Jiménez et al., 2024:

• Millora en la comprensió i l'anàlisi de dades geològiques: La visualització en 3D i la possibilitat d'interactuar amb models a escala real ajuden els estudiants a obtenir una millor comprensió de l'escala i les relacions espacials.
• Experiència d'aprenentatge enriquida: La navegació en primera persona en un entorn virtual 3D immersiu ofereixen una experiència d'aprenentatge valuosa i realista, similar a una experiència de camp real.
• Accés a dades i localitzacions remotes: Les experiències immersives en RV permeten als docents oferir visites virtuals a llocs que poden ser inaccessibles en persona, superant restriccions temporals i espacials. També facilita la visualització i l'anàlisi de geodades que abans eren difícils d'obtenir.
• Complement a l'ensenyament tradicional: Tot i ser una eina amb grans beneficis, la RV no es considera un reemplaçament total del treball de camp ni de les aplicacions informàtiques estàndard, sinó un complement valuós que millora la comprensió dels estudiants. Permet presentar un volum més gran de dades a diferents escales i millora la comprensió en 3D.
• Flexibilitat i accessibilitat: Les experiències virtuals de camp permeten superar limitacions físiques, geogràfiques i/o econòmiques associades al treball de camp.
• Desenvolupament d'habilitats: Les simulacions virtuals immersives poden ajudar a desenvolupar certes habilitats com la planificació d'estratègies de camp, la recollida i interpretació de dades, i la comunicació clara de resultats.

Tot i els nombrosos avantatges que es mostren, els autors també fan incidència en què l'ús d'eines immersives de RV també poden comportar certes limitacions com: 1) aïllament i la possible pèrdua de cohesió social i relacions afectives si no se'n fa un ús raonable; 2) pot representar una experiència incompleta, ja que no permet reproduir certes habilitats adquirides únicament en l'entorn real, com pot ser moure's i desplaçar-se en la natura i les dificultats que sovint apareixen; o 3) la dificultat de replicar l'ús d'estris o tècniques de camp tradicionals (com pot ser l'ús de brúixoles, martells, i/o clinòmetres). No obstant això, els mateixos autors també conclouen que, en el cas dels treballs de camp, la integració de la RV amb el treball de camp tradicional es considera un enfocament prometedor per oferir una experiència educativa completa, i que les eines de RV s'han consolidat com a eines pedagògiques amb un potencial significatiu per millorar l'aprenentatge i l'ensenyament en les ciències de la terra.