Métodos e técnicas de Gamificação para software educacional: uma revisão sistemática

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1 Métodos e técnicas de Gamificação para software educacional: uma revisão sistemática Juliana Fernandes Martins (UEA) Danielle Pompeu Noronha Pontes (UEA) Resumo: O termo gamificação compreende a aplicação de elementos de jogos em atividades de não jogos, é uma área de pesquisa recente, mas que vem apresentando resultados bastante satisfatórios na educação. Essa abordagem na educação tem o benefício de introduzir elementos de jogo para aumentar o nível de envolvimento dos alunos, sem utilizar nenhum jogo específico. Nesse sentido, este estudo contribui em fundamentar a utilização de métodos e técnicas existentes de gamificação para conteúdos de softwares educacionais (SE) através de uma revisão sistemática (RS). Os resultados da RS apontam que a utilização e aplicação dos mecanismos de gamificação em SE são ainda um campo inexplorado, embora efetivo e envolvente na aprendizagem. Palavras- chave: gamificação, software educacional, métodos, técnicas Resumo em língua estrangeira: The term gamification includes the use of gaming elements in non- gaming activities, is a recent area of research, but has been presenting quite satisfactory results in education. This approach in education has the benefit of introducing elements of play to increase the level of student involvement without using any particular game. In this sense, this study contributes to support the use of existing methods and techniques of gamification for educational software contents (SE) through a systematic review (RS). The results of RS indicate that the use and application of gamification mechanisms in SE are still an unexplored field, although effective and engaging in learning. Palavras- chave em língua estrangeira: gamification, educational software,methods, techniques Introdução Com a propagação e envolvimento da informática em todas as áreas do conhecimento, o sistema educacional também tem usufruído de recursos digitais como softwares que auxiliam no processo de ensino- aprendizagem. Docentes dos mais variados graus de ensino estão 73

2 utilizando o SE para aumentar a assimilação do conhecimento na educação. Dentro deste contexto a gamificação vem se apresentando como um fenômeno emergente para aplicação em softwares educacionais com o intuito de envolver, motivar e melhorar o desempenho dos alunos no contexto da aprendizagem. Os softwares educacionais estão envolvidos em todos os processos pedagógicos, desta forma, a produção de um software educacional não se deve restringir apenas em conceitos de engenharia de software, mas também em teorias pedagógicas intrínsecas ao contexto de educação. A elaboração de mecanismos de gamificação no software educacional não é de forma trivial, requer a observação do contexto educacional além dos aspectos arquitetônicos do software. Para averiguar o desenvolvimento de SE e a implementação de mecanismos de gamificação, tornando o software educacional gamificado (SEG), foi realizada uma revisão sistemática. A RS é definida por [Kitchenham e Charters 2007] como um tipo de estudo bibliográfico ao qual devemos utilizar em casos de escopo mais abrangente quando se deseja reunir, através de questões de pesquisas levantadas, o maior número possível de dados e informações disponíveis sobre a área do conhecimento ou tópico em específico. Por meio de um breve estudo acerca da gamificação de softwares educativos e seu desenvolvimento, foram considerados estudos na área de software educacional (ES), exclusivamente no desenvolvimento de software educativo gamificado (GES). Certificou- se que pouco se tornou sólido e consolidado em relação ao seu desenvolvimento. Dada a importância, a necessidade e a evidente falta de estudos sistemáticos sobre o assunto, o problema de pesquisa foi formulado e explicado através das questões de pesquisa. Tendo base nas perguntas feitas, foi formulado o protocolo para ser utilizado como guia durante a revisão sistemática para a coleta das respostas. O presente estudo realiza uma revisão sistemática utilizando como fonte de dados a literatura sobre o tema tratado. O trabalho é estruturado em seções: a seção 1 relata sobre 74

3 Software educacional e gamificação; seção 2 apresenta o processo da RS; seção 3 são expostos os resultados; e a seção 4 apresenta as considerações finais e direcionamentos para trabalhos futuros. 1. Software educacional e gamificação Software educacional é um programa que possui fins pedagógicos definidos e está inserida em um contexto de ensino- aprendizagem. Os softwares educacionais são projetados especificamente para desenvolver uma atividade favorável a alcançar os objetivos pedagógicos do contexto considerado [Tchounikine 2011]. Devido aos seus fins pedagógicos, eles são considerados objetos de aprendizagens digitais. O termo gamificação compreende a aplicação de elementos de jogos em atividades de não jogos. Mais precisamente a técnica de gamificação envolve o uso de elementos de game- design e características dos jogos em contextos não- game [Deterding et al. 2011]. A palavra gamificação foi utilizada pela primeira vez em 2010 [Keller 2010], mas este conceito vem sendo aplicado há muito tempo em várias áreas [Zichermann e Cunningham 2011, Kapp 2012]. Pesquisas sugerem o uso de jogos como uma tecnologia especializada e com alto sucesso em engajar e motivar seus usuários, fazendo com que estes permaneçam em uma tarefa por um longo período de tempo [McGonigal 2011]. Este debate sobre o processo de gamificação cresce nos mais diferentes espaços, cenários acadêmicos, de marketing e/ou profissionais e já vem influenciando práticas, inclusive educacionais. Algumas pesquisas investigam o potencial dos jogos para funcionar como ferramentas educacionais inovadoras, entretanto, estudos têm ressaltado resultados positivos em relação à experiência de aprendizagem [Johnson 2005]. A utilização de técnicas para aplicação dos mecanismos de gamificação em softwares educacionais ainda tem sido pouco explorada e não existe um consenso sobre o assunto. Há 75

4 um consenso sobre as melhorias significativas da motivação e do engajamento [Barnes et al. 2008]. Outra vertente de trabalho se concentra em utilizar apenas alguns dos mecanismos da gamificação, tais como: medalhas, pontos, rankings e feedback [Domínguez et al. 2013] de forma empírica e não sistemática. 2. Método: Protocolo de pesquisa O processo de busca implica na definição das fontes a serem utilizadas, da linguagem dos estudos e das strings. Foram realizadas buscas nas fontes apresentadas na Tabela 1. Tabela 1: Fontes de busca Fonte de Busca Site Web of Science webofknowledge.com IEEExplore Ieeexplore.ieee.org As fontes escolhidas justificam- se por serem fontes relevantes para a área de informática na educação. A linguagem adotada foi o inglês. Essa estratégia de busca ocorreu de forma manual, entretanto para seguir o rigor necessário para a identificação das pesquisas, em uma revisão sistemática, a seguinte string de busca foi utilizada: String de Busca: Gamification AND ( software OR methods OR techniques OR pedagogical ) 2.1. Seleção de estudos Uma vez que os estudos primários potencialmente relevantes tenham sido catalogados, eles precisam ser avaliados. Por isso é primordial indicar alguns critérios de inclusão e exclusão. Para obtenção de resultados satisfatórios, os critérios de inclusão e exclusão foram definidos com bases nas questões de pesquisa e são apresentados na Tabela 2. 76

5 Tabela 2: Critérios utilizados Critérios de Inclusão Critérios de Exclusão Estudos que analisam características de Estudos realizados antes de ambientes educacionais gamificados. Estudos que relatam e descrevem o desenvolvimento de ambientes educacionais gamificados. Estudos acessíveis na rede da universidade. Estudos que não abordam a educação como foco do ambiente gamificado. Estudos duplicados. Estudos originais na língua inglesa. Estudos incompletos. O processo de seleção contou com três etapas distintas: Etapa 1: Leitura dos títulos e palavras- chaves. Foram excluídos trabalhos irrelevantes para as questões indagadas. exclusão. Etapa 2: Leitura do resumo e conclusão. Considerando os critérios de inclusão e Etapa 3: Os estudos incluídos foram documentados para a extração dos dados Ameaças à validade O protocolo de revisão seguiu alguns passos para assegurar que a pesquisa seja a mais correta e objetiva possível. Entretanto, foram encontradas possíveis limitações em alguns momentos. utilizada. O primeiro momento refere- se à identificação dos artigos publicados e a string de busca O segundo momento refere- se ao processo de busca. As buscas foram realizadas em eventos internacionais. 3. Apresentação dos resultados e discussão Esta seção apresenta os resultados encontrados dos estudos primários selecionados na revisão sistemática e apresentando assim respostas às questões de pesquisa levantadas Informações gerais sobre os estudos primários 77

6 Foram coletados artigos em periódicos do IEEE Xplore e Web of Science. O idioma selecionado foi o inglês por essa ser a língua internacionalmente aceita para a redação de trabalhos científicos. A busca dos artigos foi realizada em 2016 no mês de setembro e foram obtidos 52 estudos. Após passarem pelos critérios de inclusão e exclusão apresentados na Tabela 2, foram selecionados apenas 16 artigos, havendo assim a leitura completa dos documentos para responder as 4 questões de pesquisa descritas anteriormente. Contudo, as respostas ainda estavam incompletas, e a partir de setembro, novos artigos foram publicados, com isso foi feita novamente uma coleta de artigos nas mesmas fontes usadas anteriormente. A execução ocorreu em fevereiro de 2017 e foram obtidos 79 artigos e selecionados apenas 22, assim foram respondidas as questões de pesquisa. educacional? 3.2. Respostas às questões de pesquisa Q1. Quais métodos e técnicas existem para apoiar a gamificação do software Segundo [Sreelakshmi et al. 2015] et al, a gamificação é um método de ensino efetivo que torna a aprendizagem interessante e envolvente, levando a uma maior compreensão e aquisição do conhecimento. As aplicações de aprendizagem baseadas em jogos podem nos atrair para ambientes virtuais que parecem familiarizados com o assunto, aumentando as novas portas de inovação em aprendizagem aprimorada em tecnologia. As técnicas de gamificação podem ser interpretadas como a reutilização de algumas estratégias herdadas de design de jogo em situações distintas. Tendo em vista a aplicação de elementos típicos de jogos e a exploração de padrões de design de jogo comum, os quais são usados com finalidade de tornar algumas atividades mais atraentes. Assim os usuários são motivados a completar atividades com intuito de adquirir algumas recompensas [Werbach e Hunter 2012]. A educação é uma área particular com alto potencial para a aplicação da gamificação, representando uma evolução da aplicação de jogos sérios [Simões et al. 2013]. Assim, a 78

7 gamificação da educação é o uso de elementos do jogo em um ambiente de aprendizagem, que geralmente conta com o suporte da tecnologia da informação. A gamificação tenta aproveitar o poder motivacional dos jogos, a fim de promover participação, persistência, engajamento e realizações [Richter et al. 2015, Simões et al.2013]. A mecânica de um jogo gamificado, contêm elementos como: pontos, emblemas (conquistas), níveis, classificações e recompensas [Simões et al.2013, Zichermann e Linder 2013]. Essa abordagem na educação tem o benefício de introduzir elementos de jogo para aumentar o nível de envolvimento dos alunos, sem utilizar nenhum jogo específico. Gamificação é uma estratégia para induzir motivação, prazer e diversão para jogar adaptando elementos de jogo no processo de ensino. Q2. Quais métodos e técnicas existentes para o desenvolvimento de software educacional consideram os aspectos de gamificação? De acordo com [Pirker et al. 2015] dois elementos de design principais podem ser identificados no modelo de gamificação: (1) interatividade (como missões, tarefas ou desafios) e (2) feedback (tais como: pontos, prêmios e classificação). Para projetar uma experiência interativa constante, é importante obter um ciclo contínuo e equilibrado de interação do usuário e feedback do sistema. As interações devem ser projetadas com base no conteúdo pedagógico (por exemplo, as atribuições únicas dos experimentos) e incluem elementos como atividades, desafios, questionários ou pequenas tarefas. O feedback é projetado com base em estratégias de engajamento para atrair diferentes tipos de alunos (por exemplo, colaboração, competição ou recompensa), e inclui elementos pequenos, como conquistas, crachás, pontos, presentes, nivelamento, recompensas ou classificação. Segundo [Mohammad 2015], a mecânica do jogo são as ações, comportamentos e controles que são usados para gamificar uma atividade, a fim de estimular emoções específicas no usuário (nível emocional), incentivar os alunos a explorar, tentar, e experimentar configurações de aprendizagem gamificada (nível de cognição), além de prover aos alunos 79

8 uma identidade social através de espaços sociais para a aprendizagem (nível social), enquanto dinâmica do jogo são o resultado de conquistas, desejos e motivações que refletem atividades nesses níveis. [Werbach e Hunter 2012] relatam o subconjunto dos elementos que caracterizam design do jogo, colocando apenas aqueles utilizados nos processos de gamificação. Eles estão ordenados de acordo com a base no nível de abstração do elemento específico, são eles: 1. Dynamics: é o nível mais alto de abstração, nesse nível encontram- se restrições, emoções, narrativa, progressão e relacionamentos. 2. Mecânica: Nesse nível encontram- se desafios, oportunidades, a concorrência, a cooperação, feedback, aquisição de recursos, recompensas, transações, voltas, ganhar estados. 3. Componentes: Nesse nível pode- se encontrar formas de realizações, avatares, emblemas, lutas contra chefes, coleções (de objetos, emblemas), combate, desbloqueio de conteúdo, presentes, tabela de classificação, nível, pontos, busca (desafios predefinidos com os objetivos e recompensas), gráfico social, equipe e bens. Q3. Que aspectos pedagógicos são utilizados pelos métodos e técnicas que apoiam o desenvolvimento do software educacional gamificado? Nos últimos anos tem havido um interesse crescente no uso de jogos, jogos educativos, jogos maciços multijogador, aprendizagem baseada em jogos, para aprender. Existem muitos exemplos de seu uso efetivo no campo da educação. O campo de gamificação experimentou um crescimento significativo e popularidade nos últimos anos [Hanus e Fox 2015, Pedreira et al. 2015]. O surgimento da tendência popular tem sido aplicado em muitos domínios diferentes, incluindo educação e treinamento, nos quais elementos de jogos são incorporados para aumentar a motivação, o engajamento e o desempenho dos alunos. Nesta nova era da tecnologia, os alunos estão crescendo envolvidos com mídia interativa, redes sociais e videogames, portanto, a sala de aula gamificada pode ser atraente e motivadora. Geralmente, 80

9 professores como instrutores empregam jogos na sala de aula, mas recentemente eles começaram a explorar a possibilidade de fazer a sala de aula como um jogo [Honus e Fox 2015]. Gamificação refere- se ao uso de elementos de design e características para jogos em contexto não- jogo [Honus e Fox 2015, Ionica e Leba 2015]. A gamificação do aprendizado é uma abordagem educacional para motivar os alunos a aprender usando o pensamento e a mecânica do jogo no ambiente de aprendizagem. A essência da gamificação é maximizar o prazer e o engajamento através da captura do interesse dos alunos, inspirando- os a continuar aprendendo e a oferecer recompensas para os alunos que realizam tarefas [Honus e Fox 2015]. Ao aplicar a gamificação em sala de aula, os alunos podem ser motivados a aprender de novas maneiras ou a desfrutar de tarefas que antes eram consideradas tediosas. A gamificação é popular, a eficácia dos elementos de gamificação não foi suficientemente estudada [Honus e Fox 2015]. Assim, algumas características da gamificação como: avatar, som de fundo, gravação de áudio, personagens, gráficos, vídeo, recompensas e prêmios, interatividade e navegação devem ser adotadas no processo de ensino e aprendizagem. Por isso uma sala de aula gamificada é uma experiência para envolver os alunos, estimular seu interesse, manter sua atenção e manter uma atitude positiva no ambiente. software? Q4. Quais são os problemas em aberto que dificultam a gamificação do Segundo [Pirker et al. 2015], um dos problemas em aberto é manter o aluno envolvido, pois o envolvimento deles é uma tarefa desafiadora. Os alunos facilmente perdem o interesse em tarefas e ferramentas se as mesmas forem muito chatas, muito difíceis, muito fáceis ou muito repetitivas. Além disso, se as atribuições são muito grandes e os usuários encontram problemas em um estágio inicial, eles vão se sentir frustrados. Desafios interativos e quebras de cessão em tarefas menores com feedback inicial pode superar tais questões e manter o nível de 81

10 dificuldade equilibrado. A gamificação permite que o designer pedagógico use diferentes estratégias para engajar os alunos. As interatividades constantes como rankings mantêm os usuários atraídos, pois envolve- os com uma atitude de concorrência para obter mais pontos e alcançar melhores resultados. Desafios e tarefas colaborativas também atraem usuários que estão envolvidos por razões sociais. De acordo com [Dubois e Tamburrelli 2013], um empecilho no desenvolvimento de métodos de gamificação trata- se da dificuldade em prever o seu efeito, e se seus resultados serão satisfatórios, tendo em vista que a gamificação é um processo recente, e necessite de mais evidências experimentais. Outro ponto está relacionado com saber motivar o utilizador da ferramenta de forma correta, caso o mesmo perca o interesse, a gamificação passa a não ser mais útil, e até mesmo pode ser prejudicial à motivação. 4. Considerações finais e trabalhos futuros Neste artigo foi realizada uma revisão sistemática para investigar e entender melhor a utilização de métodos e técnicas de gamificação de conteúdos para objetos de aprendizagem, mais especificamente os do tipo software educacional. A gamificação de objetos de aprendizagem tem se mostrado uma alternativa inovadora no contexto educacional. Mas, através dessa RS foi visto que a utilização de técnicas e métodos para aplicação dos mecanismos de gamificação em softwares educacionais ainda é recente e pouco explorado, embora possua muitos benefícios. Por isso como trabalhos futuros, pretende- se ampliar esse estudo na busca de estender essa estratégia para fundamentar as características oriundas da gamificação associadas aos estilos de aprendizagem dos estudantes. Possibilitando assim, o desenvolvimento e a criação de um modelo de software educacional gamificado, a fim de atender as necessidades do professor e dos alunos como um recurso que facilite no ensino e 82

11 aprendizagem. Referências Bibliográficas BARNES, T.; POWELL, E.; CHAFFIN, A.; LIPFORD, H. Game2Learn: improving the motivation of CS1 students. In Proceedings of the 3rd International Conference on Game Development in Computer Science Education (GDCSE '08) ACM, New York, NY, USA, 1-5. DETERDING, S.; DIXON, D.; KHALED, R.; NACKE, L. From Game Design Elements to Gamefulness: Defining Gamification. MindTrek DOMÍNGUEZ, A.; SAENZ- DE- NAVARRETE, J.; DE- MARCOS, L.; FERNÁNDEZ- SANZ, L.; PAGÉS, C.; MARTÍNEZ- HERRÁIZ, J.Gamifying learning experiences: Practical implications and outcomes, Computers & Education, Volume 63, April 2013, Pages DUBOIS, D.J. AND TAMBURRELLI, G Understanding Gamication mechanisms for software development. In Proceedings of the th Joint Meeting on Foundations of Software Engineering (ESEC/FSE 2013). HANUS, M.D. AND FOX, J. Assessing the effects of gamification in the classroom: a longitudinal study on intrinsic motivation, social comparison, satisfaction, effort, and academic performance, Computers & Education, vol.80, pp , 2015 IONICA, A.C. AND LEBA, M. Gamification & Research - partnership for innovation, Procedia Economics and Finance, vol.23, pp , JOHNSON, W. L. Lessons learned from games for education. In ACM SIGGRAPH 2005 Educators program (SIGGRAPH '05), Patricia Beckmann- Wells (Ed.). ACM, New York, NY, USA, Article 31. KAPP, K. The Gamification of Learning and Instruction: Game- Based Methods and Strategies for Training and Education San Francisco: Pfeiffer. ISBN: KELLER, JOHN M. Motivational Design for Learning and Performance: The ARCS Model Approach. New York: Springer, KITCHENHAM, B., CHARTERS, S. Guidelines for performing systematic literature reviews in software engineering (version 2.3). Technical report, Keele University and University of Durham, MCGONIGAL, J. Reality Is Broken: Why Games Make Us Better and How They Can Change the World. Penguin, London, MOHAMMAD, AL- SMADI. GAMEDUCATION: Using Gamification Techniques to Engage Learners in Online Learning, In: Web of Science, PEDREIRA, O.; GARCIA, F.; BRISABOA.N, AND PIATTINI. M, Gamification in software engineering - a systematic mapping, Information and Software Technology, vol.57, pp

12 168, PIRKER,J. AND G UTL, C., Educational gamied science simulations, in Gamication in Education and Business (T. Reiners and L. C. Wood, eds.), pp , Springer International Publishing, PIRKER, J.; GÜTL, C.; ASTATKE, Y. Enhancing Online and Mobile Experimentations using Gamication Strategies.Portugal: IEEE, RICHTER, G.; RABAN, D.R. AND RAFAELI. S., Chapter 2: Studying gamification the effect of rewards and incentives on motivation, In T. Reiners and L.C. Wood, eds., Gamification in education and business, Switzerland: Springer International Publishing, SIMOES, J.; REDONDO, R.D., AND VILAS. A.F, A social gamification framework for a K - 6 learning platform, Computers in Human Behavior, vol.29, pp , SREELAKSHMI, R.; MCLAIN.ML; RAJESHWARAN, ABHISHEK; RAO BHAVANI; JAYAKRISHNAN R.; BIJLANI KAMAL, Gamification to enhance Learning using Gagne's learning model, DOI: /ICCCNT , In: IEEExplore, TCHOUNIKINE, P., Computer Science and Educational Software Design, DOI / _1, In: Springer- Verlag Berlin Heidelberg, ZICHERMANN, G.; CUNNINGHAM, C. Gamification by Design: Implementing Game Mechanics in Web and Mobile Apps. O Reilly, Sebastopol, ZICHERMANN, G; LINDER,J. The Gamification Revolution, New York: McGrawHill Education, WERBACH, K.; HUNTER, D. For the win: how game thinking can revolutionize your business, Wharton Digital Press,