Un enfoque neuroeducativo en la integración de tecnologías de realidad virtual en el desarrollo de juegos serios: caso de estudio en el ámbito de la seguridad y prevención de riesgos laborales

Abstract

[ES] Las eventualidades laborales ocasionan pérdidas significativas en los ámbitos social y económico, con irreparables. La falta de conocimientos adecuados y la conciencia insuficiente acerca de los riesgos son factores clave vinculados a comportamientos inseguros y accidentes laborales.La señalización de seguridad desempeña un papel crucial como instrumento informativo, aunque en ocasiones no sea percibida durante un accidente. Los avances tecnológicos abren la posibilidad de mejorar significativamente este tema sin incurrir en costos económicos excesivos. Esta tesis investiga el uso de avances tecnológicos como herramienta para optimizar el comportamiento humano en situaciones de riesgo. Su propósito es fomentar la conducta adecuada en situaciones críticas mediante tecnologías digitales, proponiendo enfoques metodológicos innovadores para la formación. Las hipótesis iniciales son las siguientes: (1)El uso de herramientas tecnológicas como la realidad virtual inmersiva, variables de señalización de seguridad, juegos serios y la manipulación de emociones impacta positivamente, enriquece y mejora la formación en seguridad y prevención de riesgos laborales; (2) La inclusión de variables tecnológicas en la señalización de seguridad en entornos estresantes puede mejorar su eficacia y percepción; (3) El perfil y la experiencia del usuario pueden influir en su comportamiento en seguridad, y esta relación afecta a la percepción de las señales. Se proponen tres líneas de investigación principales: (1)Evaluar la señalización de seguridad, su naturaleza y sus cambios recientes; (2)Evaluar el perfil etnográfico y las características del usuario que pueden influir en su comportamiento, correlacionando emociones, experiencia, satisfacción y señalización para mejorar la prevención del riesgo; (3) Probar la usabilidad, experiencia emocional y motivación de los juegos serios inmersivo-virtuales y las variables de señalización, evaluando los resultados obtenidos. El desarrollo de la tesis consta de cuatro etapas: (1) Revisión de literatura; (2) Aplicación de la metodología de co-creación para el diseño del entorno de realidad virtual; (3) Estudio mixto con especialistas y(4) Estudio cuantitativo con usuarios. La revisión bibliográfica identificó la investigación previa en el tema, explorando la relación entre tecnologías digitales y educación, nuevas tecnologías y señales de seguridad, comportamiento humano en entornos estresantes y realidad virtual en relación con las emociones. Este análisis orientó la dirección del trabajo de la tesis. Se llevó a cabo un estudio cuantitativo en un entorno virtual, evaluando el impacto de las tecnologías en diferentes perfiles de usuario. Se observó mayor atención en usuarios exploradores, resaltando la importancia de la interactividad para abordar los peligros de manera realista, aspecto valorado positivamente por los participantes. A partir de los experimentos, se concluye que las variables de señalización influyen en su percepción en el entorno, y la disposición adecuada genera mayor recuerdo. En cuanto al comportamiento, la señalización dinámica puede generar atención similar a la visualización del peligro. Respecto al recuerdo, la toma de decisiones recurrente es más eficaz que la ejecución de una tarea en respuesta a una señal de obligación, siendo valioso para la formación en prevención de riesgos y alineado con la metodología constructivista. La imagen muestra su relevancia en la comunicación, ya que la mayoría de los usuarios se enfocaron en el pictograma del cartel, considerando las limitaciones de tiempo. Entre las contribuciones principales, destaca el desarrollo de un entorno virtual inmersivo para mejorar el comportamiento del usuario en situaciones de riesgo y evaluar el impacto de elementos novedosos en la señalización. Se ha creado un protocolo para el diseño de señales de seguridad y para el diseño de entornos virtuales gamificados con fines formativos en prevención de riesgos laborales.

[CA] Aquesta tesi aborda l'aplicació dels avenços tecnològics com a eines per millorar el comportament humà davant situacions de risc. L'objectiu és fomentar la conducta adequada mitjançant l'ús de tecnologies digitals, introduint conceptes metodològics innovadors per a la formació. Les hipòtesis inicials són les següents: (1) La utilització d'eines tecnològiques com la realitat virtual immersiva, variables de senyalització, jocs seriosos i la manipulació d'emocions enriqueix i millora la formació en seguretat laboral; (2) La incorporació de variables tecnològiques en la senyalització de seguretat en entorns estressants pot augmentar la seva eficàcia i percepció; (3) El perfil i l'experiència de l'usuari poden influir en el seu comportament en matèria de seguretat, afectant, alhora, la percepció de les senyals. Es plantegen tres línies principals d'investigació: (1) Avaluar la senyalització de seguretat, la seva naturalesa i els seus canvis recents; (2) Avaluar el perfil etnogràfic i les característiques de l'usuari que poden influir en el seu comportament, establint correlacions entre emocions, experiència, satisfacció i senyalització per millorar la prevenció del risc; (3) Provar la usabilitat, l'experiència emocional i la motivació dels jocs seriosos immersius-virtuals i les variables de senyalització, avaluant els resultats obtinguts amb el seu ús. El desenvolupament de la tesi consta de quatre etapes principals: (1) Revisió sistemàtica de la literatura; (2) Aplicació de la metodologia de co-creació per al disseny de l'entorn de realitat virtual; (3) Estudi mixt amb especialistes i (4) Estudi quantitatiu amb usuaris. La revisió bibliogràfica va permetre explorar treballs previs relacionats amb l'àmbit de la tesi i identificar noves contribucions per orientar el treball. La co-creació, amb tècniques de "design jam", va conduir al desenvolupament d'un model de simulació d'accidents immersiu, que permet a l'usuari abordar diverses configuracions d'experiències amb càrrega cognitiva similar a la d'un accident sense causar-li perjudicis. La tercera fase, un estudi mixt amb professionals, va indicar que els avenços tecnològics poden millorar el comportament dels usuaris i proporcionar informació per a l'optimització de l'entorn en diferents escenaris i amb diferents perfils d'usuaris.

Finalment, l'estudi quantitatiu va confirmar l'impacte positiu de les tecnologies aplicades, amb millor atenció en usuaris amb perfil explorador. En aquesta fase, es va ressaltar la importància de la interactivitat, destacant la capacitat de fer front als perills de manera similar a la realitat com un dels aspectes més ben valorats de l'experiència. Els experiments van concloure que les variables de la senyalització influeixen en la seva percepció, amb la disposició adequada que genera un major record. Pel que fa al comportament, la senyalització dinàmica pot induir un nivell d'atenció similar a la visualització del perill. Quant al record, es va observar que una acció de presa de decisions recurrents és més eficaç que l'execució d'una tasca en resposta a una senyal d'obligació. Aquest resultat és valuós per a la formació en prevenció de riscos i concorda amb la metodologia constructivista. La imatge, un cop més, va demostrar la seva rellevància en el procés de comunicació, ja que la majoria dels usuaris es van centrar exclusivament en els pictogrames del cartell, tenint en compte les limitacions de temps. Com a contribucions destacades, s'ha desenvolupat un entorn virtual immersiu vàlid per millorar el comportament de l'usuari en situacions de risc i avaluar els impactes d'elements innovadors

[EN] Accidents can result in significant social and economic losses, with severe and irreparable consequences. The primary causes of unsafe behaviors and, frequently, ensuing workplace accidents stem from a lack of adequate knowledge and low risk awareness.Safety signals serve as tools to communicate hazards when they cannot be eliminated. However, they are often not visualized at the time of an accident. Technological advancements are enabling various enhancements in the approach to these courses, without incurring excessively high economic costs. This thesis explores the use of technological advances as a tool to enhance human behavior in risky situations. It aims to promote correct behavior in critical conditions through the use of digital technologies for training, proposing an innovative methodological concept for effective training. The initial hypotheses are as follows: (1)The utilization of immersive virtual reality technology, safety signaling variables, serious games, and emotional manipulation positively impacts, enriches, and enhances Safety and Occupational training; (2)The incorporation of technological variables in safety signaling within stressful environments can improve their efficiency and perceptibility; (3) User's profile and experience can influence their behavior concerning safety, and this relationship, in turn, affects the perception of signals. Three main lines of research are proposed: (1) Evaluate security signage, its nature, and recent changes; (2)Evaluate the ethnographic profile and user characteristics that may influence behavior (user, technological, emotional, and cognitive profile). Determine the correlation between emotions, experience, satisfaction, and signaling to improve risk prevention; (3)Test the usability, emotional experience, and motivation of immersive virtual serious games and signaling variables. Evaluate the results obtained with their use. The thesis development occurred in four main stages: (1)Literature review;(2) Application of the co-creation methodology for the design of the Virtual Reality environment used in the experimental part; (3)Mixed study with specialists, and(4)Quantitative study with users. The literature review provided an in-depth understanding of previous works related to the thesis's scope, guiding the thesis work. Co-creation involved the use of design jam techniques. Consequently, an immersive accident simulation model was developed, enabling users to engage in various cognitive load experiences similar to those of an accident without causing harm. The third phase comprised a mixed study with professionals, indicating the potential for technological advances to improve user behavior and provide insights for model optimization in different scenarios and user profiles. In the final phase, a quantitative study verified the impact of applied technologies on different users, highlighting better attention in explorer gamer profiles. Interactivity's importance was evident, with action to solve dangers in VR recognized as the optimal experience. Furthermore, the experiments revealed that signage variables influence perception, and the most appropriate disposition generates better recall. In terms of behavior, dynamic signaling can induce a level of attention similar to hazard visualization. Regarding recall, the perception that recurrent decision-making is more effective than executing a task in compliance with mandatory signs was noted.The image once again demonstrated its high relevance in the communication process, as a significant portion of users focused solely on the pictograms on the poster, considering time constraints. Among the primary contributions, an immersive virtual environment has been developed to improve user behavior in risky situations and evaluate the impacts of signaling. Additionally, a protocol has been established for the design and implementation of safety signs and the creation of gamified virtual environments for training purposes.