Jogos Educacionais e de Divulgação Científica

Introdução

Este projeto tem como objetivo apoiar a pesquisa e o desenvolvimento de um jogo educacional para o ensino básico e médio com propósito de divulgação científica do processo de Descoberta e desenvolvimento de Fármacos, estando dentro do contexto de um projeto maior que visa desenvolver metologias de criação de jogos educativos e de
divulgação científica.

O projeto é realizado no âmbito do LUDES – Laboratório de Ludologia, Engenharia e Simulação, coordenado pelo Prof. Geraldo Xexéo, D.Sc. (DCC/IM e PESC/COPPE) com apoio do Prof. François Nöel, Ph.D. (ICB), que contribuirá com o conteúdo teórico e com suas vivências na utilização prática de jogos como ferramenta de ensino.

De acordo com o Método Científico adotado, Design Science Research, o problema a ser resolvido é o desconhecimento, por parte do chamado grande público, de como ocorre o processo de Descoberta e Desenvolvimento de Fármacos. Esse problema é uma questão
recorrente no Brasil, tendo em vista a necessidade contumaz de medicamentos e vacinas não existentes para o tratamento de doenças como a Dengue, a Zica e a Chikungunya.

Mais recentemente, com a eclosão da crise gerada pela COVID-19, esse tópico passou a ser de discussão diária no Brasil, porém normalmente baseado em falsas expectativas e baixo conhecimento do processo, custos e prazos de desenvolvimento de medicamentos e fármacos.

A Conjectura Comportamental é que um jogo digital é uma forma eficaz de transmitir esse conhecimento e o Artefato a ser construído é o próprio jogo digital. O método de avaliação empírica será a comparação do conhecimento a priori e a posteriori, por meio de técnicas quantitativas e qualitativas.

Motivação

Vivemos rodeados por jogos. Apesar da visão arquetípica de que os jogos estariam intimamente ligados ao lazer de crianças e adolescentes, atividades e artefatos lúdicos são tão antigos quanto a cultura humana, possuindo implicações sociais e sendo desenvolvidos ou utilizados também por adultos (Huizinga, 1949). Hoje, donas de casa jogam em
seus celulares; tomadores de decisão são ex-jogadores, ou mesmo atuais, de videogames; e a utilização de técnicas de gamificação têm papel importante na educação e em processos de negócio de várias empresas. O mercado global de videogames, não considerando outros tipos de jogos, movimentou, no ano de 2019, USD 152 bilhões (newzoo, 2019).

Não se pode negar a atual ubiquidade da cultura dos jogos. Neste cenário, a indústria e a academia lidam com o desafio de entender e aperfeiçoar
o processo de desenvolvimento de jogos. Esse esforço inclui a busca por uma melhor compreensão das interações dos humanos com os jogos, assim como a formalização de vários aspectos desses artefatos. A academia tem tido um papel importante na construção de políticas públicas, e no  esclarecimento de veículos de comunicação, e do público em geral, sobre o que os jogos representam (Malaby, 2007). Vale ressaltar que, neste documento, o termo jogo é utilizado para designar um artefato
lúdico, como definido em (Koster, 2013), assim como seu conjunto infinito de execuções,  mantendo a base de definição construída pelo LUDES:

Jogos são atividades sociais e culturais voluntárias, significativas, fortemente absorventes, não-produtivas, que se utilizam de um mundo abstrato, com efeitos negociados no mundo real, e cujo desenvolvimento e resultado final é incerto, onde um ou mais jogadores, ou equipes de jogadores, modificam interativamente e de forma quantificável o estado de um sistema artificial, possivelmente em busca de objetivos conflitantes, por meio de decisões e ações, algumas com a capacidade de atrapalhar o adversário, sendo todo o processo regulado, orientado e limitado, por regras aceitas, e obtendo, com isso, uma recompensa psicológica, normalmente na forma de diversão, entretenimento, ou sensação de vitória sobre um adversário ou desafio (Xexéo et al., 2017).

Diversos trabalhos já sugeriram o potencial dos videogames e jogos de computador como ferramentas educacionais (Malone, 1987; Lepper et al., 1987; Silvern, 1986). Jogos educacionais são aqueles intencionalmente projetados para fins de educação, ou aqueles jogos de entretenimento que possuem valores incidentais educacionais. De maneira geral, os jogos educacionais são projetados para ajudar as pessoas a entender conceitos, aprender conhecimentos de domínio e desenvolver habilidades de resolução de problemas enquanto jogam(Ge e Ifenthaler, 2018).
Jogos educacionais são usados, na maioria das vezes, como ferramenta para-didática, servindo como motivadores, fonte adicional de informação, forma de aquisição de conhecimento tácito e permitindo uma compreensão da interação entre várias variáveis de um problema do mundo real.

Além disso, jogos educacionais podem ser usado como fonte de divulgação cientifica, ao apresentar conceitos científicos corretos de forma amena e com grande poder de interlocução com jovens.

Jogos e Educação

Jogos são amplamente aceitos como uma importante ferramenta à disposição do educador para criar situações de aprendizagem (Fishman et al., 2014). De forma mais audaciosa, Prensky (2003) argumenta que jogos eletrônicos seriam o motor de uma revolução em curso no ensino, a geração de alunos e aprendizes que sempre experienciaram o mundo sob a onipresença da tecnologia acabaria por exigir a mudança das ferramentas utilizadas na educação e a efetiva utilização de jogos eletrônicos como recurso pedagógico. Há uma clara ligação entre o que se deseja de uma situação de aprendizado e o que acontece com o jogador nos jogos, especialmente nos vídeo games.

Entre as facetas positivas podemos citar a motivação intrínseca e o engajamento gerados, e a imersão por longo tempo em um assunto, característica necessária para o aprendizado profundo (Becker, 2007). Os jogos eletrônicos seriam a mídia ideal para promover o engajamento de estudantes nativos digitais e atender seu anseio de protagonismo no processo de aprendizagem. Van Eck (2006) afirma que não apenas esses estudantes podem valer-se de jogos eletrônicos como ferramenta de aprendizado, e que a efetividade do processo de aprendizado baseado em jogos eletrônicos, Digital Based-Game Learning – DGBL, pode ser empregada no aprendizado de temas diversos para alunos de diferentes
níveis de inclusão tecnológica.

Em A Theory of Fun, Koster (2013) argumenta que jogos, mesmo de entretenimento, “servem como uma ferramenta fundamental e poderosa de aprendizado”, sendo essa, na verdade, uma das formas mais importantes de encontrar diversão em jogos. Já há algum tempo, esse quadro tem feito com que fossem criados jogos eletrônicos educacionais. Possivelmente o jogo eletrônico educacional de maior impacto na indústria, e um dos maiores sucessos comerciais, considerando a época em que foi lançado, entre
jogos eletrônicos de modo geral, foi The Oregon Trail – Brøderbund de 1985, baseado em um jogo textual com o mesmo nome de 1971, que buscava ensinar a crianças em idade escolar sobre a vida de pioneiros que se dirigiam ao Oregon no ano de 1847 (Campbell, 2013).

Mais recentemente, com a larga distribuição de computadores pessoais, notebooks, tablets e smartphones, e com a geração nativa digital se impondo como um novo desafio educacional, o interesse por (vídeo) jogos educacionais aumentou muito (Van Eck, 2006).

Entretanto, os desafios de desenvolvê-los repetidamente e com sucesso ainda não foram resolvidos.

Jogos na divulgação científica

A divulgação científica, termo mais frequentemente utilizado na literatura para “o uso de processos e recursos técnicos para a comunicação da informação científica e tecnológica ao público em geral” (Costa Bueno, 1985) suporia uma tradução de linguagem especializada para uma leiga com o objetivo de ampliar o público alcançado (Albagli, 1996).

Importante notar que processos de comunicação dialógicos, reflexivos e que contam com compreensão contextual são mais adequados para transcender divisões sociais, diferenças de opinião e valores (Nerlich, Koteyko e Brown, 2010) em comparação a comunicação de via única, primordialmente escrita ou verbal (Nagda, 2006; Moser, 2010).
Assim, enquanto artefatos que suscitam engajamento e agência, jogos se apresentam como uma ferramenta alinhada às iniciativas de comunicação científica que buscam o envolvimento mais efetivo e emocional do grande público em contraste com abordagens mais impositivas, ou “de cima para baixo” (Nerlich, Koteyko e Brown, 2010).

Retórica Procedural

A Retórica Procedural (Bogost, 2007) é a prática de usar processos de maneira persuasiva, para mudar a opinião de uma pessoa ou modificar suas ações. Bogost (2007) considera que jogos possuem a capacidade de descrever o mundo através de processos e, por conta disso, a Retórica Procedural seria sua maneira prática e efetiva de expressão (Bogost,
2008).

A teoria se torna ainda mais relevante no contexto de um jogo educativo, pois caso processos sejam representados de maneira equivocada, parte do conhecimento adquirido pelo jogador pode ser contaminado pelo erro. Por conta disso, é importante que jogos construídos com esse propósito sejam projetados com zelo adicional e compreensão profunda não só do argumento ou tema do jogo, mas também da retórica projetada nas mecânicas.

Breve introdução ao processo de Descoberta e desenvolvimento de Fármacos 

O processo que culmina com a aprovação de um novo medicamento pela agência regulatória é demorado e caro já que leva em média 11-13 anos e custa em torno de 0,9-1,8 bilhões de dólares (Paul et al., 2010), com uma probabilidade de sucesso muito pequena, estimada em uma substância aprovada por cada 10.000 iniciais.

Este processo multidisciplinar é dividido em duas fases, uma de descoberta e outra de desenvolvimento. Considerando um fármaco clássico (pequena entidade molecular), a fase de descoberta envolve numerosas etapas desde a validação do alvo molecular até a eleição de um candidato a fármaco, passando pela descoberta de substâncias ativas, escolha de protótipo(s) e otimização deste(s). Utilizando-se de modelos de complexidade
crescente (in silico, in vitro e depois in vivo, em animais de laboratório), são averiguadas e aperfeiçoadas características essenciais de eficácia e segurança, assim como farmacocinéticas e farmacêuticas.

Após aprovação pela agência regulatória, inicia-se a fase de  Desenvolvimento, caracterizada pelos estudos clínicos divididos em três etapas onde se verifique se o candidato a fármaco é eficaz para o tratamento da doença alvo e suficientemente seguro.

Paralelamente a estes estudos clínicos se desenvolvem estudos não-clínicos, em animais, de toxicologia crônica. De posse de todos os dados, se faz então uma solicitação junto à agência regulatória visando à comercialização do novo medicamento para uma determinada doença.

Objetivo


Contexto Maior

Este projeto está no contexto de um projeto maior que espera dar continuidade ao histórico do LUDES na concepção e aperfeiçoamento de metodologias de desenvolvimento e de análise de qualidade de jogos que combinem a visão destes artefatos enquanto sistemas, como apresentada por Salen, Tekinba e Zimmerman (2004) e Järvinen (2008), com a utilização de padrões de qualidade como ISO/IEC 25010:2011 e QoE (ISO/IEC, 2019;
Brunnström et al., 2013).

Especificamente, este projeto maior visa pesquisar e desenvolver ferramental capaz de apoiar os processos de construção, análise a utilização de jogos educacionais, sobretudo aqueles destinados à divulgação científica.

São objetivos do projeto maior do LUDES:

  1. Desenvolver jogos educacionais e de divulgação científica, com aplicações em diversas áreas, inclusive do processo de Descoberta e Desenvolvimento de Fármacos.
  2. Classificar e relacionar heurísticas de criação de jogos educacionais.
  3. Contribuir com a uniformização, para a língua portuguesa, de termos relacionados a jogos desenvolvidos com o propósito de comunicação científica voltada ao grande público.
  4.  Aperfeiçoar as metodologias e ferramentas desenvolvidas pelo LUDES para o projeto e desenvolvimento de jogos educacionais.
  5.  Avaliar e divulgar resultados.


Todo esse projeto maior também considera como base o framework MDA (Hunicke, LeBlanc e Zubeck, 2004) como para a compartimentação e exploração de artefatos lúdicos, bem como instrumental para padronização de termos. Isso implica em reconhecer que o designer de jogos tem, sob seu controle total, apenas a mecânica dos jogos, enquanto o jogar usa essas mecânicas para contruir dinâmicas e obter sensações estéticas.


Objetivos Deste Projeto 

Este projeto específico, tem como objetivo apoiar o desenvolvimento de um jogo educacional de divulgação científica, que atende a duas demandas:

  • Uma demanda social, detectada por pesquisadores da área de Descoberta e Desenvolvimento de Fármacos, de explicar como esse processo acontece, o que foi potencializado pelo advento da COVID-19, e
  • uma demanda de pesquisa, provocada pela criação de métodos de desenvolvimento de jogos, de aplicá-los em projetos da vida real.

Assim esse projeto se situa em dois ciclos de pesquisa DSR, um ligado a educação por meio de jogos, outro, ligado a efetividade e eficácia de métodos de criar jogos educacionais.

Nesse contexto, os objetivos do projeto são:

  1. criar um jogo digital, destinado a plataformas móveis, que permita o aprendizado de como funciona o processo de Descoberta e Desenvolvimento de Fármacos, em um nível adequado ao ensino Fundamental II e Médio;
  2. validar e evoluir, ao longo do processo de criação do jogo, um método de projeto de jogos educacionais conhecido como Endo-GDC;
  3. avaliar a eficácia do jogo específico como criador de conhecimento, por meio de métodos quantitativos e qualitativos;
  4. desenvolver a capacidade crítica e de pesquisa dos bolsistas de PIBIC e prepará-los para um mestrado no LUDES.

Para isso será seguido o seguinte plano de trabalho para os bolsistas:

  • estudo dos conceitos relativos a jogos e jogos educacionais a partir de material
  • disponibilizado (1 mês);
  • buscar na literatura e no mercado exemplos de jogos educacionais semelhantes ao
  • proposto (1 mês)
  • estudar o método Endo-GDC, participando das atividades de planejamento do jogo (2 meses)
  • Desenvolver o jogo digital previsto no projeto (6 meses) para uma plataforma mó-vel, criando o programa e os assets gráficos;
  • avaliar o jogo junto a usuários finais (2 meses);
  • desenvolver versões para outras plataformas;
  • evoluir e manter o jogo, em função do feedback dos jogadores e professores (12 meses)


Chamamos a atenção que o projeto tem duração de 12 meses + 12 meses, onde os primeiros 12 meses visam o desenvolvimento inicial para uma plataforma móvel, provavelmente Android, e os próximos 12 meses visam a melhoria técnica e de conteúdo do jogo, adequação a públicos diferentes, tradução para o inglês e transferência para outras plataformas (Windows, Linux, Mac, iOS). Isso refleta a perspectiva que tanto o artefato criado quanto o contexto co-evoluem ao longo do tempo, o que implica na necessidade de novas conjecturas que não podem ser totalmente previstas no início do projeto.

Para tratar essa incerteza, são utilizados dois métodos específicos que consideram essa evolução e a necessidade de iterações: um método científico de pesquisa DSR, na sua versão Modelo-DSR, e um método (ou processo) de desenvolvimento de software conhecido como SCRUM.

Metodologia

Esse projeto envolve três tipos de métodos. Um método científico, adequado ao estudo do impacto de um artefato feito pelo homem em um problema contextualizado, um conjunto de métodos ligados ao desenvolvimento de jogos educativos para divulgação científica, e, finalmente, um método de gerência de projeto.

Design Science Research


O método de pesquisa a ser utilizado neste projeto é baseado na Design Science Research (DSR) enquanto método iterativo de investigação, proposição de solução, avaliação e comunicação de resultados que fundamenta e operacionaliza a condução da pesquisa para 
o desenvolvimento de artefatos ou prescrições (Dresch, Lacerda e Júnior, 2015).


Pimentel, Filippo e Santos (2020) apresentam o Modelo-DSR, apresentado de forma resumida na Figura 1. Nessa abordagem existe um problema em contexto, e a partir de conjecturas comportamentais um artefato é criado para resolver ou mitigar esse problema. Partindo desse método, quatro grandes passos serão realizados de forma iterativa: a descrição do problema em contexto, a formação de conjecturas, a construção do artefato
e a avaliação empírica. Se tratando de um método iterativo, após uma avaliação pode ser necessário evoluir qualquer uma dessas grandes fases.

Método de Design de Jogos

Nesse projeto será usada a metodologia Endo-GDC, desenvolvida no LUDES (B. B. Taucei, 2019). A principal estrutura do ENDO-GDC é um Canvas que inclui considera dois outros métodos: a Taxonomia de Bloom, e o MDA.


Uma visão compartilhada do projeto do jogo e a participação do desenvolvimento interativo, são fatores que contribuem de forma positiva para o processo colaborativo no desenvolvimento dos jogos sérios. O Game Design Canvas (GDC) é uma ferramenta que pode contribuir para melhoria desses dois fatores.

O Endo-GDC(B. B. Taucei, 2019), método ágil baseado em Canvas, foi construído com o proposito de facilitar a discussão e descrição de um jogo sério, durante a fase de concepção do game. Para atingir essa finalidade um conjunto de seções foram definidos para oferecer uma linguagem compartilhada para a equipe se comunicar e foram dispostas de forma a explicitar as relações e influencias que possuem entre si. Uma visão do Canvas é dada na Figura 2.

Figura 2: Canvas do Endo-GDC. Fonte:(B. B. Taucei, 2019)

Taxonomia de Bloom

A taxonomia de Bloom é uma ferramenta pedagógica composta por um conjunto de três modelos hierárquicos, usados para classificar os objetivos de aprendizagem em níveis de complexidade e especificidade. Os modelos a objetivos de aprendizagem nos domínios cognitivo (focado no conhecimento), afetivo (focado nas emoções e sentimentos) e psicomotor (focado nas habilidades motoras) (Ferraz e Belhot, s.d.). Para o desenvolvimento dos objetivos de aprendizagem do Endo-GDC, utilizou-se o modelo cognitivo da Taxonomia Revisada.

MDA

A metodologia MDA Hunicke, LeBlanc e Zubeck (2004) considera que o uso (consumo) de um game envolve três componentes: regras, sistema e diversão. A MDA é uma abordagem utilizada para orientar a equipe de desenvolvedores de software e de game designers no processo de concepção e produção de um jogo, considerado como um sistema que
produz comportamentos através da interação.

O MDA Framework analisa um jogo a partir de três perspectivas com diferentes abstrações: Mecânica, Dinâmica e Estética (em inglês, Mechanics, Dynamics e Aesthetics).

O conceito de mecânica descreve as ações básicas que um jogador pode realizar. O conceito de dinâmica trata do gameplay, ou seja, das consequências dessas ações. O conceito de estética descreve as respostas emocionais instigadas no jogador quando esse está engajado no jogo.

Método Scrum de Desenvolvimento

Scrum (Satpathy et al., 2016) é uma metodologia iterativa e incremental de gestão do desenvolvimento de projetos, partindo do reconhecimento de que o processo de desenvolvimento de um produto inovador, como um game ou software, é inerentemente complexo e sujeito a mudanças.

No Scrum, o desenvolvimento é feito em ciclos de 2 a 4 semanas, conhecidos como Sprints. Cada Sprint começa com a reunião de planejamento, segue com a fase de desenvolvimento e termina com duas reuniões, uma de revisão, onde se avalia as entregas da fase, e uma de retrospectiva, onde se discutem as lições aprendidas e se propõe mudanças na forma de trabalho. Durante a Sprint são realizadas reuniões diárias, de em torno de 15 minutos, onde todo grupo faz atualizações do status.

Equipes Scrum são formadas por um Product Owner, responsável pelo produto, um Scrum Master, responsável por guiar a equipe, e os Membros de Equipe, executam o projeto de forma auto organizável.

Referências

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  7. Ferraz, A.P.D.C.M. e R.V. Belhot (s.d.). “Taxonomia de Bloom: revisão teórica e apresentação das adequações do instrumento para definição de objetivos instrucionais”. Em: Gestão & Produção 17.2 (), pp. 421–431. DOI: 10.1590/S0104-530X2010000200015.
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