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Proposta de Software Educativo Gamificado Para o Ensino de Desmontagem e de Montagem de Computadores Patrik Lima Pereira1, Sirley Trugilho da Silva2, Rutinelli da Penha Fávero2 1Divisão da Tecnologia da Informação – Câmara Municipal de Anchieta – Anchieta, ES– Brasil 2 Cefor – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo (IFES) – Vitória, ES – Brasil patrik.lima.pereira@gmail.com, strugilho@ifes.edu.br, rutinelli@ifes.edu.br Abstract. The shortage of educational software based on gamification to aid the teaching of computer assembling and disassembling, configures a motivational obstacle for the apprentice when the master teaches subjects on this theme. Thus, the present qualitative research with exploratory purposes uses criteria based on gamification applied education to propose an educational software that act on this issue, with the difference of being multiplatform. Thus was conceived the Mount Computer SM Ts, as a multi-platform educational software based on gamification. Resumo.A escassez de softwares educativos gamificados que auxiliem no ensino da montagem e desmontagem de computadores configura um entrave motivacional no aprendiz quando o mestre leciona disciplinas com esta temática. Deste modo, a presente pesquisa qualitativa com propósitos exploratórios buscou, mediante critérios baseados na gamificação aplicados à educação, propor um software educativo que atue nesta problemática, com o diferencial de ser multiplataforma. Assim, foi idealizado o Mount Computer SM Ts, um software educativo multiplataforma gamificado. 1. Introdução A atividade de montagem e desmontagem de computadores é um dos fundamentos básicos dos cursos que formam Técnicos em Manutenção de Computadores. Como ferramenta importante para o ensino desses componentes, entende-se que os Softwares Educativos (SWEs) são úteis uma vez que permitem demonstrar conceitos específicos ou técnicas de uma maneira mais direta, objetiva e segura, sem riscos referentes à integridade física do aluno, ou de danificar os componentes do próprio computador, entre outros. Todavia há poucos softwares com tal objetivo [Santo e Cardoso 2013], e ainda menos softwares educativos gamificados. Além dessa escassez, verificamos uma falta de softwares realmente empolgantes, que provoquem reações emocionais nos aprendizes, estimulando sua própria utilização e, por consequência, uma maior facilidade no efetivo aprendizado [Carolei 2013]. Nesse contexto, surgiu uma reflexão sobre a possibilidade de estabelecer critérios para uma proposta de SWE com intento de colaborar no processo de ensino- aprendizagem, de modo a desenvolver uma ferramenta gamificada para o ensino da montagem e desmontagem de computadores. O presente trabalho teve, portanto, o 138 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 objetivo de propor um SWE gamificado e multiplataforma para auxílio desse processo de ensino e aprendizagem. A possibilidade de execução em diferentes contextos (plataformas), além de facilitar o processo de interação e, consequentemente, aprendizagem do aluno, adequa-se à heterogeneidade de plataformas encontradas nos laboratórios de informática brasileiros. Para garantir tais aspectos, entendemos que as características de reusabilidade, portabilidade, interoperabilidade, interatividade, flexibilidade e durabilidade devem estar presentes em tal proposta [Audino e Nascimento 2010]. Devido à relativa novidade da temática, a metodologia utilizada nesta pesquisa é a qualitativa, com objetivos exploratórios, pois, pesquisas desta natureza são flexíveis e possibilitam uma abordagem mais ampla [Gil 2011]. Primeiramente efetuou-se uma pesquisa bibliográfica para compreensão dos conceitos, conduzindo a uma análise da literatura referente a trabalhos com SWEs no âmbito da montagem e desmontagem de computadores e, por fim, culminando na apresentação de uma proposta de um SWE gamificado construído com base na prototipagem. O motivo da escolha da prototipagem, mesmo para uma proposta, reside no fato de que ela é um modelo evolucionário, ideal em processos exploratórios que possuem requisitos obscuros ou quando existem muitos requisitos não funcionais, visando permitir uma melhor compreensão do produto desenvolvido para todos participantes do projeto [Pressman 2011]. 2. Softwares Educativos Para fins de simplificação, neste trabalho, os Objetos de Aprendizagem (OAs) são referenciados como SWEs, pois, apesar de suas peculiaridades ambos (OAs e SWEs) são programas de computador que atuam no âmbito educativo. Os SWEs podem ser divididos em dois grandes grupos: os instrucionistas e os construcionista. Resumidamente, o primeiro concentra-se na apresentação da informação ou em uma interação do tipo instrução, enquanto que o segundo, fornece uma melhor possibilidade do aprendiz interagir, experimentar, simular, construir e brincar num contexto desenvolvido para este fim [Cristovão e Nobre 2011]. Os SWEs gamificados podem ser enquadrados em qualquer um dos grupos específicos acima. 2.1. Elementos de Softwares Educativos Gamificados A gamificação implica na utilização de elementos dos games fora do contexto dos mesmos, com intuitos motivacionais, de modo a tornar a sua execução e as interações, atividades lúdicas [Deterding 2011]. Ela pode ser aplicada nos mais diversos locais e situações: marketing, trânsito, academias, dietas, vendas de supermercado e educação [Pontes e Rosa 2010]. Para construção de um SWE gamificado faz-se necessário utilizar a gamificação aplicada à educação. Para tanto, é preciso elencar os elementos da gamificação que mais se aderem aos processos pedagógicos. Este procedimento torna-se necessário, uma vez que, em sistema gamificados, tais elementos são, em geral, os mais familiares aos usuários [Khaled 2011]. 139 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 Deve-se pensar na gamificação como uma grande caixa de ferramentas, em cujo conjunto, estão dispostos os elementos dos games [Fardo 2013]. Dessa forma, a utilização de uma ou outra ferramenta depende do sistema a ser gamificado. Assim, existe 12 elementos dos games que se relacionam com os ambientes de aprendizagem sem maiores dificuldades [Fardo 2013]: A abstração da realidade que é a representação em menor escala da realidade do mundo real; O objetivo que representa a missão na qual o jogador deve efetuar no jogo; O conflito, a competição e a cooperação são os elementos que mais necessitam de interação social para que sua expressão ocorra. O primeiro está relacionado aos interesses do gamer quando ele é confrontado no jogo, enquanto que o segundo é o desejo de sua própria superação ou de um adversário, ao passo que o terceiro é o trabalho em conjunto para atingir alguma finalidade comum no jogo; As regras definem o comportamento dos games, que por sua vez fomentam o desafio dentro do jogo; A estrutura de recompensa é o galardão que o gamer recebe durante o jogo; O feedback é uma resposta clara e objetiva proporcionada pelo game, na qual, o jogador delimita suas ações durante o jogo; Os níveis são os estágios e fases presente na maioria dos jogos e permitem ao gamer superar obstáculos e evoluir em termos de conhecimentos e habilidades; A narrativa fornece um sentido ou proposito as ações do gamer dentro do jogo, motivando o mesmo a cumprir os objetivos e atividades; A inclusão de erros no processo estabelece que o erro cometido faz parte do processo de aprendizado, sendo uma nova oportunidade de melhorar o desempenho ou a execução de uma atividade no jogo; e A diversão são as estruturas prazerosas gerados ao interagir com um determinado game. Analisando estes elementos é possível inferir, que eles colaborem em tornar o aluno construtor do seu conhecimento,pois em conjunto, geram um contexto gamificado que motiva e facilita à condução das tomadas de decisões e análises que transcendem o limite da simples memorização de conteúdo ou das definições formais. Assim, a utilização da gamificação aplicada à educação diverge um pouco das abordagens e métodos pedagógicos tradicionais, visto que seu objetivo é buscar a inserção dos elementos de games na educação para estimular a motivação e, consequentemente, a interação entre os alunos, o que contribui em tirar o foco da sala de aula e do docente e colocá-lo nos alunos [Kapp 2012]. 2.2 Análise de Propostas de SWE no Âmbito da Montagem e Desmontagem de Computadores 140 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 O Virtual Hardware é um SWE oriundo de uma pesquisa que visa construir um sistema de ensino de hardware utilizando a realidade virtual, objetivando fomentar um primeiro contato do aluno com os componentes do computador. Um ponto positivo nele é a simplicidade de sua Graphical User Interface (GUI), contudo, ele não é gamificado [Moura et al 2009]. O Simonta-PC é um protótipo de SWE, para a visualização das integrações dos principais componentes de hardware dos computadores, bem como dos mecanismos de manutenção básica deles. Os seus testes práticos demostraram que sua utilização provoca um melhor rendimento nos alunos, porém o protótipo apresentado não é ludificado [Santos e Cardoso 2013]. O MontaPC é um software proveniente de uma pesquisa para construção de um SWE para a montagem dos computadores: mediante o mecanismo de drag and drop onde o aluno pode combinar os elementos que compõem o computador. Uma de sua vantagem é a intuitividade, só que o SWE desenvolvido também não é lúdico [Vieira et al 2013]. 3. Proposta de um SWE gamificado no Âmbito da Montagem e Desmontagem de Computadores Com o objetivo de contribuir para diminuir a lacuna de SWEs gamificados multiplataforma no contexto da montagem e desmontagem de computadores, é proposto o software educativo Mount Computer SM Ts, utilizando telas construídas com Adobe Fireworks CS6 (trial), SketchUp Make e imagens free encontradas na Internet. 3.1. Arquitetura do Mount Computer SM Ts A proposta de software será construída com base em uma arquitetura multiplataforma web-based, podendo ser executado on-line, acessando o site do projeto (sustentado por um servidor web), ou então off-line, por meio do download do próprio local em que se encontra ou de qualquer outro repositório que o hospede. Em ambas as formas de acesso, a execução do software ocorrerá por intermédio de um browser. Além disso, haverá a possibilidade de conexão, via internet, com o site do projeto, para que o multiplayer do jogo possa ser utilizado. As ferramentas de desenvolvimento necessárias para a implementação do software nas versões on-line e off-line são: HTML5, CSS e o Node.js, o que lhe conferirá o diferencial de não precisar ser recodificado. A duas versões terão códigos-fonte iguais, pois sua diferença residirá apenas no contexto de execução (local e site do projeto). Deste modo, praticamente todas as plataformas utilizadas nos laboratórios brasileiros, desde que possuam um navegador que ofereça suporte ao HTML5, poderão executar este software, mesmo que algumas delas não possuam acesso à internet. No site do projeto, será utilizado o relational database management system (RDBMS) PostgreSQL, para o armazenamento dos dados e, a linguagem de programação PHP juntamente com o servidor web Apache, para construir a interface call que receberá as requisições dos softwares, de ambas as versões (on-line e off-line), na utilização do modo multiplayer. 3.2. Mount Computador SM Ts 141 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 O Mount Computer SM Ts é um software composto por dois módulos o “SM” e o “Ts”, estes serão construídos com base na mecânica dos jogos Show do Milhão e Tetris, respectivamente e, o Multiplayer deles é inspirado no game Counter Striker. O motivo da escolha destes três jogos para o embasamento desta proposta reside na aderência deles a proposta em questão, além de terem sido e ainda serem casos de sucesso de aceitação por parte de milhares de pessoas de várias gerações e grupos sociais. Ora, se a proposta é tornar o processo de aprendizado gamificado, nada mais coerente do que utilizar daquilo que foi (e é) uma fórmula de sucesso no que tange ao quesito “diversão”. O software da proposta foi idealizado, ademais, com base na teoria da aprendizagem significativa pois, ela está diretamente ligada aos mecanismos de como os seres humanos constroem significados [Ausubel 1982]. Logo, sua utilização resulta em uma importante estratégia no processo de ensino e aprendizagem. O “Módulo SM” trabalha dentro de um contexto instrucionista. Apesar das críticas a softwares desta natureza, há necessidade do aluno obter um embasamento teórico referente aos processos de montagem, pois um bom Técnico de Hardware precisa ter a capacidade de escolher e identificar os componentes corretos para uma determinada atividade. No “Módulo Ts”, construcionista, o aluno treinará o processo de montagem dos componentes em um ambiente interativo construído em 3D, simulando os componentes reais de um computador. Este ambiente é delimitado por “regras” que conduzem o aluno ao longo do processo de montagem dos componentes. Para sua utilização não é necessário um conhecimento prévio sobre os componentes do computador, pois a mecânica de encaixe fornece um “feedback instantâneo” sobre os erros e acertos. Todavia, a existência de tal noção seria um facilitador no mecanismo de aprendizagem. Este conhecimento prévio poderia ser obtido com a intervenção do professor em laboratório, tomando como base de apoio o "Módulo SM”. Resultando daí, o ponto de ancoragem referente ao aprendizado sobre os componentes do computador e sobre o processo de montagem e desmontagem estaria sendo construído [Ausubel 1982]. Deste modo, ao utilizar o “Módulo Ts” no processo de aprendizado, os alunos já poderiam contar com uma bagagem teórica fornecida pelo “Módulo SM”, e utilizar sem maiores problemas o módulo construcionista, obtendo com isso, um melhor aproveitamento do que foi exposto. Assim, a aprendizagem poderia ocorrer de modo realmente significativo [Ausubel 1982]. Faz-se, no entanto, importante ressaltar a existência do modo de jogo multiplayer, pois é evidente que a “cooperação”, “competição” e “conflito” se manifestam muito melhor em SWEs quando os indivíduos estão interconectados por meio de redes, na qual possa haver trocas informações, experiência, dados, evolução em conjunto/individual ou até mesmo entrar em conflito. 3.3. Funcionamento do Mount Computer SM Ts No funcionamento do Mount Computer SM Ts, independentemente da versão utilizada (on-line e/ou off-line), bem como de seu multiplayer, não haveriam diferenças. 142 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 Ao acessar o Mount Computer SM Ts, o aluno, por meio de uma interface inserirá o seu nome, depois pressionará o botão “OK”, então será conduzido para a interface da Figura 1. Figura 1. (a) Interface de Opções de Jogo e (b) Interface de escolha de módulo Na interface da Figura 1a, pode-se notar quatro menus: “novo jogo”, “encontrar servidor”, “rank” e “sair”. No primeiro, o aluno terá acesso a uma nova partida normal de jogo, podendo escolher o módulo a ser jogado (Figura 1b). No segundo item, ter-se-á acesso ao multiplayer do jogo (Figura 2). Já no terceiro botão, ele consultará o “rank” local para os módulos do jogo, ao passo que no quarto botão, o aluno será conduzido para interface inicial de inserção do nome. 3.4. Mount Computer SM Ts Multiplayer A GUI de acesso ao Multiplayer listarátodas as salas criadas que se encontram no servidor call do projeto (Figura 2), bastando pressionar o botão “Entrar” para ingressar na sala. Figura 2. Interface de acesso ao modo de jogo Multiplayer Outro ponto a ser destacado é com relação à entrada na sala e aos módulos nela habilitados, podendo existir três variações possíveis: SM, Ts ou SM e Ts. Caso a sala possua os módulos SM e TS habilitados simultaneamente, o aluno poderá optar em qual módulo irá jogar, por meio de uma interface igual a da Figura 1b. 143 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 A sala é um espaço na qual os jogadores poderão ingressar e trocar experiências mútuas. Assim, qualquer usuário do Mount Computer SM Ts, poderá criá-la, por intermédio do botão “criar”. No ato da criação o owner escolherá se a sala terá senha para seu ingresso e se os registros de feedbacks dos usuários serão ativados, sendo que neste último caso, permitirá ao owner, caso seja o professor, por exemplo, que ele possa fazer as devidas intervenções no caso de algum aluno apresentar dificuldades. 3.5. Mount Computer Módulo SM Single Player e Módulo SM Multiplayer O “Módulos SM” é um jogo de perguntas e respostas, com o “objetivo” de ganhar 1 milhão de dólares dos Estados Unidos (USD), Na Figura 3a e 3b está demonstrado como será o Módulo SM Single Player e o Multiplayer, respectivamente. Figura 3. (a) Módulo SM Single Player e (b) Módulo SM Multiplayer As regras do jogo são objetivas: o aprendiz deverá responder 27 perguntas ao longo dos seguintes estágios: básico, intermediário e avançado, respetivamente. Cada questão possui o valor cumulativo de $1000, $10000 e $100000. Vale destacar que cada estágio é composto por nove níveis de dificuldade progressiva. Para responder a uma pergunta o aluno deverá escolher uma resposta entre quatro possíveis. O aluno deverá clicar na resposta que ficará avermelhada e depois pressionar o botão “jogar”. Porém, existe uma restrição de tempo para a escolha da resposta: o aluno terá 90 segundos para responder a uma pergunta no estágio básico, 70 segundos no estágio intermediário e 60 segundos no estágio avançado. As condições de término do jogo são acionadas após a interação do aluno com o game, deste modo elas são três: “parar”, “errar” e “zerar”. A primeira condição ocorre no momento que é pressionado o botão “parar” (canto inferior esquerdo da Figura 3), quando então jogo é finalizado e se ganha o valor acumulado durante o jogo. A segunda opção ocorre caso uma questão seja respondia errada, recebendo o jogador, assim, metade do valor acumulado, ao passo que a terceira condição sobrevém quando é respondida a última pergunta do jogo no valor de $1000000. Em todos os casos o resultado do aluno é registrado no rank local (single player) ou rank global (multiplayer). O jogo ainda conta com ajudas (ou helps) que no modo single player são um subconjunto das ajudas do modo multiplayer. São elas: A “Sala” corresponde ao auxílio que os alunos conectados ao multiplayer, fornecem aos outros, indicando a resposta correta, e o jogo mostra este 144 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 resultado na forma de percentual dentro das opções “1”," 2”, "3" ou "4, para o aluno que solicitou a ajuda. Esta opção somente poderá ser utilizada uma única vez durante a partida. A “Internet” é análoga à sala com a diferença de que quem recebe a solicitação de ajuda são aleatoriamente as 24 pessoas, de diferentes salas, que estiverem conectadas ao multiplayer; Os “Pulos” correspondem as três questões que o aluno poderá pular no jogo. Na Figura 3 os pulos podem ser identificados pelos botões no canto direito, nas cores verde, vermelho e azul com a legenda “pular”, caso algum deste seja utilizado, o mesmo ficara na tonalidade acinzentada e será desabilitado na interface do game; A “Dica" quando acionada fornece detalhe sobre a questão apresentada. Ela pode ser utilizada no máximo 3 vezes durante a partida; O “Tutorial” que segue as mesmas regras das dicas, com a diferença de que este exibirá um material completo referente a temática da questão; e finalmente A “Roleta” que é um elemento de sorte, e que poderá desabilitar quantitativamente: zero, uma, duas, três ou quatro questões do jogo, o número máximo de utilização durante a partida é de três. O multiplayer possuirá ainda uma interface de chat que poderá ser acessada ao pressionar-se o botão de “chat”, na qual serão listados todos os integrantes da sala, permitindo a comunicação entre eles, independe do módulo a ser executado. 3.6. Mount Computer Módulo Ts Single Player e Módulo Ts Multiplayer O “Módulo Ts” é um jogo de montagem, com os componentes de um computador cujo “objetivo” é o de atingir o maior número de USD (pontos). Na Figura 4a e 4b está demonstrado como será Modulo TS Single Player e o Multiplayer, respetivamente. Figura 4. (a) Módulo Ts Single Player e (b) Módulo Ts Multiplayer As “regras” do jogo são simples: a partir de um conjunto de peças que “descem”, o aluno deverá encaixá-las como em um grande quebra-cabeça. A movimentação das peças, no espaço tridimensional, ocorrerá através das teclas ←,↑,→,↓, enquanto que para o rotacionamento dos componentes em 360° serão usadas as teclas “w”, “s”, “a” e d”. A tecla “barra de espaço” será utilizada para a função “congelar peça”, que tem o intento de 145 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 armazenar uma única peça por vez (caso o aluno não saiba montá-la), até que última peça do estágio a ser montada “desça” ou que a tecla “barra de espaço” seja pressionada novamente. Nas montagens existirá uma alternância circular de estágios, pois, toda vez que um ciclo de estágios se completar com a montagem de todos os componentes de um computador, a velocidade com que as peças “descem” se tornará mais rápida, havendo uma elevação na velocidade de descida da peça que poderá ser verificado no display “velocidade”. Além disso, os valores da pontuação, pelas montagens, incrementarão em 30 USD por ciclo completado. Caso o aluno efetue uma montagem errada, o sistema repetirá a peça por mais duas vezes consecutivas. Depois que o jogo seja finalizado, seus scores serão gravados no rank local ou global, variando em função do módulo de jogo executado. Ainda dentro do jogo, o aluno poderá habilitar e desabilitar a mira através do botão “mira” que gera um “risco” vermelho intermitente no local de “pouso” dos componentes. A diferença básica entre o “Módulo Ts” Single Player e “Módulo Ts” Multiplayer além do rank e a existência do chat, que possuem funcionamento idêntico ao encontrado no “Módulo SM” Multiplayer, é a existência do modo de duelo que permite o aluno desafiar outros jogadores até o limite de quadro para uma “justa”. A “justa” consiste em começar uma partida simultânea do Mount Computador Ts com os desafiados, só que todos os participantes poderão ver mutuamente em suas interfaces de jogo. Vence a disputa aquele que tiver maior número de USD. 4. Aspectos Conclusivos Diante da carência de SWE gamificados para o ensino de montagem e desmontagem de computadores, esta pesquisa propõem um software educativo gamificado, o Mount Computer SM Ts, fundamentado nos elementos dos games aplicados aos ambientes pedagógicos. Além deste diferencial, o Mount Computer SM Ts possui a vantagem de se adequar à diversidade de plataformas, graças aos recursos tecnológicos de desenvolvimento e arquitetura. Tal fato não poderia ser diferente, pois a grande extensão territorial e populacional do Brasil acarreta a existência de vários laboratórios de informática com inúmeras plataformas. Destarte, esta pesquisa mostrou que é possível construir um SWE ludificado na área de montageme desmontagem de computadores bem como em outras áreas análogas. Espera-se que a proposta sirva de base e inspiração para programadores, empresas ou pesquisadores para quando estes forem desenvolver um SWE, o façam utilizando as mecânicas e estratégias do Mount Computer SM Ts, oriundas da gamificação aplicadas à educação e discutidas neste artigo. Deste modo, eles estarão criando produtos que motivem a interação e por consequência favoreçam o processo de ensino-aprendizagem. Para trabalhos futuros a proposta deverá ser concretizada em sua plenitude com base na prototipagem, podendo ser avaliada por alunos e professores, até que se obtenha um produto satisfatório. Neste processo, deverão ser selecionados dois grupos de alunos, o primeiro aprenderá as técnicas de montagem e desmontagem de modo tradicional e o segundo, utilizando o Mount Computer SM Ts. Posteriormente, com aplicação de 146 Anais da X Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem (LACLO 2015) CBIE-LACLO 2015 questionário se avaliaria o desempenho dos grupos, buscando levantar os possíveis ganhos ao ser utilizado o software da proposta. Referências Audino, D. F. e Nascimento, R. S (2010) Objetos de aprendizagem – diálogos entre conceitos e uma nova proposição aplicada à educação. Revista Contemporânea de Educação, v. 5, n. 10, p. 128-148. Ausubel, D. P. (1982) A aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel, Moraes. Santos, K. C. e Cardoso, P. K. F. (2013) Protótipo de um ODA para Aplicação de Métodos de Ensino em Montagem e Manutenção de Computadores. In: Nuevas Ideas en Informática Educativa TISE 2013. v. 9, p. 751-754. Carolei, P. (2012) Gameout: O uso de “Gamification” para favorecer a imersão em diversos espaços pedagógicos no Ensino Superior. In: II Congresso Internacional TIC e Educação. p. 2704-2714. Cristovão, H. M. e Nobre, I. 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