Aplicações da Gamificação para o Estudo de Estruturas de Dados e Algoritmos

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UNIVERSIDADE CRUZEIRO DO SUL
PROGRAMA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
Aplicações da Gamificação para o Estudo de Estruturas de Dados e Algoritmos
Raquel Alves Fontes
Orientador: Prof. Dr. Ismar Silveira
Projeto de pesquisa apresentado à Universidade Cruzeiro do Sul como
parte dos requisitos para concorrer à bolsa de Iniciação Científica.
Sumário
1. Resumo ………………………………………………………………………… 3
2. Introdução …………………………………………………………………… 4
3. Objetivos ……………………………………………………………………… 5
4. Métodos ……………………………………………………………………….. 6
5. Cronograma …………………………………………………………………. 7
6. Referências Bibliográficas ……………………………………………. 8
FONTES, R. Aplicações da Gamificação para o Estudo de Estruturas de Dados e Algoritmos. 2023. Pesquisa de Iniciação Científica (Bacharelado em Ciência da Computação) - Universidade Cruzeiro do Sul, São Paulo. 2023.
Resumo.
Na Ciência da Computação, as matérias de Algoritmos e as Estruturas de Dados são partes essenciais do currículo, mas geralmente seu aprendizado se torna problemático. Os altos níveis de fracasso nessas matérias se dão por conta do desinteresse e falta de aptidão no estudo, dado ao fato de serem matérias consideravelmente difíceis e que exigem grandes níveis de abstração somados com conhecimentos lógico-matemáticos. Tendo em mente esse problema, a pesquisa apresenta a alternativa de estudo utilizando a gamificação, que fará o uso de elementos dos games em contextos não-gamificados, e todas as suas metodologias, que podem ser essa uma alternativa para engajar e aumentar a retenção do conteúdo. Será desenvolvido um modelo simulado que aplica as metodologias da Gamificação no ensino das matérias, por fim serão avaliados os resultados obtidos para a eficácia e relevância no ensino para os estudantes. O trabalho é de caráter qualitativo e trata-se de um estudo de caso, o qual utilizou como procedimentos metodológicos a revisão bibliográfica.
Palavras-chave: Gamification, Learning, Data Structures, Algorithms.
Introdução.
A gamificação, tradução do termo em inglês “gamification”, criado em 2002 pelo programador britânico Nick Pelling que tem como significado, o uso de elementos de jogo e técnicas de projeto do jogo em contextos não jogo. Os elementos de jogo são os atributos físicos e lógicos que ajudam a manter e informar os jogadores sobre o estado do jogo atual, podendo estes elementos constituírem em desafios em que oferecem ao aluno metas ou objetivos (Salene e Zirmmemam, 2006). Segundo Júnior (2014), ao gamificar um processo, buscamos direcionar o comportamento e engajar, seja para o aprendizado ou para a simples realização da tarefa que anteriormente poderia ser considerada maçante e repetitiva. Para Fardo (2013) a gamificação pressupõe a utilização de elementos tradicionalmente encontrados nos games, como narrativa, sistema de feedback, sistema de recompensas, conflito, cooperação, competição, objetivos e regras claras, níveis, tentativa e erro, diversão, interação, interatividade, entre outros, em outras atividades que não são diretamente associadas aos games. Importante frisar que a gamificação não implica em criar um jogo completo que aborda o problema, recriando a situação dentro de um mundo virtual, mas sim em usar as mesmas estratégias, métodos e pensamentos utilizados nos jogos para resolver aqueles problemas nos mundos virtuais em situações do mundo real.
Existem diversos fatores que influenciam a aprendizagem dos estudantes e seu desempenho nas matérias ao longo de seus cursos. No curso de Ciência da Computação a disciplina de Algoritmos e Estruturas de Dados visa apresentar aos alunos o entendimento dos tipos de dados abstratos. Um dos desafios, é demonstrar a natureza dinâmica e abstrata dos conceitos centrais das matérias (KANNAPPAN 2019). Cechinel (2008) relata que os problemas mais comuns são a falta de capacidade de encontrar erros, desenvolver um programa para resolver uma tarefa, e modularização do código usando funções e procedimentos. Os tópicos considerados mais difíceis foram funções e procedimentos, erro manuseio, e matrizes (vetores). Nos estudos de Gomes et al. (2012), conclui-se forte correlação entre o desempenho de aprendizagem dos estudantes e suas percepções pessoais de competência em programação. Também encontraram algumas outras correlações, por exemplo a correlação entre as notas e a motivação dos alunos. Para os autores, os estudantes sentem que são capazes de aprender se se comprometerem, pois, se eles perdem a crença na probabilidade de uma desistência ou simplesmente de um não comprometimento aumenta, contribuindo para os maus resultados comuns em cursos de programação introdutória. 
Nesse sentido, vizando a facilitação e melhora na retenção de conteúdos de Estruturas de Dados, com a gamificação dispomos de ferramentas valiosas para criar experiências significativas, que podem impactar de forma positiva a experiência dos indivíduos, pois ela pode construção um contexto mais amplo para a interação, potencializando a participação e a motivação dos indivíduos inseridos nesses ambientes (Fardo 2013, p 11). A gamificação em si também não é limitada pela tecnologia utilizada (DETERDING 2011), podendo assim ser aplicada em diversos contextos. Em estudos realizados por Ferreira (2016), a autora conclui que a gamificação não pode substituir o ensino tradicional. Portanto, a melhor maneira de utilizar a gamificação seria a junção com o ensino tradicional, pois dessa forma conseguiria fazer com que o processo de aprendizagem do aluno seja mais divertido, e isso evitaria que usando somente a gamificação o aluno fizesse suas atividades com a intenção de receber apenas recompensas pelo esforço. É recomendável ter cuidado na forma que vai aplicá-la, para que não tenha um efeito contrário, pois a aplicação da gamificação, para que não fique desinteressante (Araújo e Carvalho, 2014). Portanto, no decorrer de sua utilização é importante considerar medidas para monitorar e estimular a percepção da competência e desempenho dos estudantes tornando-os claramente conscientes das pequenas melhorias de aprendizagem que elas mostram.
Objetivos
A pergunta que norteou a pesquisa foi: “Qual a maneira mais eficaz para aprender Estruturas de Dados aplicando a gamificação?” Dessa forma, surgiu o foco na análise das aplicações da Gamificação em diversas áreas da Ciência da Computação. O objetivo central é criar um modelo de ambiente gamificado, aplicando todas as metodologias e métodos anteriormente estudados. No final do trabalho, serão realizadas as avaliações da eficácia e relevância no aprendizado para Estruturas de Dados e Algoritmos. 
· Entender as metodologias da Gamificação e aplicar seus principais conceitos, adaptando e expandindo-as para diversos contextos de estudo.
· Descrever o passo a passo, apresentando como será o processo de aprendizagem dos conteúdos escolhidos nas matérias de estruturas de dados e algoritmos.
· Aplicar a Gamificação dentro do modelo, criando exemplos práticos e objetivos para a resolução dos problemas computacionais;
· Atingir a imersão necessária, a fim de alcançar o entendimento do conteúdo desejado.
· Criar testes quantitativos e qualitativos da eficácia do modelo e como aplicá-lo em um projeto na vida real.
Métodos
Para a pesquisa, utilizamos os principais bancos de dados acadêmicos, como Web of Science, Scopus, CiteSeer e Google Scholar. As buscas envolveram palavras chave como “gamificação”, “estruturas de dados”, “metodologias de ensino aplicada à ciência da computação”. 
	Realizaremos um estudo profundo nas aplicações da Gamificação, visando entender seu real impacto no aprendizado. Após isso, entenderemos a melhor forma de aplicar as metodologias estudadas, seja utilizando sites e aplicativos ou até mesmo simulações em sala de aula.
Por fim, criaremos um modelo de sistema Gamificado que terá o objetivo central de aplicar todas as metodologias anteriormente verificadas. Tal modelo gamificado irá descrever o processo de aprendizagem e retençãodo conteúdo de algoritmos e estruturas de dados, depois ilustrará a apresentação do conteúdo. O modelo deve, além de estimular o ensino, criar simulações que utilizem as dinâmicas e mecânicas dos jogos, como são exemplos: Questões de múltipla escolha, pontuações, níveis, conquistas e recompensas, entre outros.
O projeto central irá se dividir em 3 etapas:
· I - Introdução ao tema e definição da Gamificação e estudos das Aplicações na Ciência da Computação;
· II - Definição e pesquisa para o modelo de aplicação;
· III - Avaliação dos resultados obtidos.
Cronograma
	Pesquisa
	2023
	2024
	
	AGO
	SET
	OUT
	NOV
	DEZ
	JAN
	FEV
	MAR
	ABR
	MAI
	JUN
	JUL
	AGO
	Início da primeira etapa da pesquisa
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Estudo das metodologias da Gamificação
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Estudo das aplicações da Gamificação no ensino e aprendizado na Ciência da Computação
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Início da segunda etapa da pesquisa
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Definição do modelo a ser desenvolvido
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Elaboração do modelo e aplicação das metodologias
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Início da terceira etapa da pesquisa
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Avaliação dos Resultados
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Atividades de escrita de relatório
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Referências Bibliográficas
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São Paulo, 2023
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