Implementação de técnicas de gamificação no aprendizado de organização e arquitetura de computadores

Abstract

Atualmente, professores enfrentam diversos desafios para ensinar os vários conteúdos da área de Ciências da Computação. Dentre esses desafios, destacam-se problemas de como manter os alunos motivados e engajados nas disciplinas, assim como também garantir uma boa retenção de conhecimento. Entre os conteúdos mais desafiadores para alunos de Sistemas de Informação e Ciências da Computação, está a disciplina e área do conhecimento de Organização e Arquitetura de Computadores, devido ao vasto conteúdo, baixo nível de abstração e, em alguns casos, ao material de ensino usado, que pode ser considerado repetitivo e tedioso, por ser desenvolvido principalmente para estudantes de engenharia de computação. Jogos educativos apresentam-se como uma alternativa complementar ao ensino que pode ser explorada no engajamento e fixação de conteúdos. Com isso em mente, este Trabalho de Conclusão de Curso se propôs a desenvolver um jogo educativo para auxiliar no aprendizado da disciplina de Organização e Arquitetura de Computadores para o curso de Sistemas de Informação da Universidade Federal de Santa Catarina. O jogo foi desenvolvido considerando um ambiente 2D e abrange dois conteúdos da disciplina, sendo eles: 1) Conversão entre números binários, decimais e hexadecimais; e 2) Ciclos de Busca e Execução; ambos são abordados através de quatro minijogos e duas apresentações de slide, distribuídos igualmente entre os dois assuntos. O jogo foi desenvolvido usando a versão gratuita da Game Engine Unity e foi desenvolvido com base no processo de desenvolvimento de jogos educacionais ENgAGED. O jogo explora conceitos de gamificação ao premiar o jogador com esquemas de medalhas e pontos, assim como também através da conversão direta de conceitos em jogos clássicos e de fácil e rápido entendimento. O jogo foi hospedado na plataforma Itch.io para permitir que este seja jogado em diferentes navegadores. Por fim, o jogo foi avaliado através do uso da ferramenta MEEGA+, com sua aplicação em sala de aula com alunos da disciplina.

Currently, teachers face several challenges when teaching the various subjects within the field of Computer Science. Among these challenges are issues such as keeping students motivated and engaged in the courses, as well as ensuring good knowledge retention. One of the most challenging subjects for Information Systems and Computer Science students is the field of Computer Organization and Architecture, due to its extensive content, low level of abstraction, and, in some cases, the teaching materials used—often considered repetitive and tedious, as they are primarily designed for Computer Engineering students. Educational games present themselves as a complementary alternative to traditional teaching methods, offering opportunities for increased engagement and content retention. With this in mind, this Undergraduate Thesis aimed to develop an educational game to support the learning process in the Computer Organization and Architecture course of the Information Systems program at the Federal University of Santa Catarina. The game was developed in a 2D environment and covers two key topics of the course: 1) Conversion between binary, decimal, and hexadecimal number systems; and 2)Fetch and Execute Cycles; Both topics are addressed through four minigames and two slide-based presentations, evenly distributed between the two subjects. The game was developed using the free version of the Unity game engine and was based on the ENgAGED educational game development process. It incorporates gamification elements by rewarding players with badge and point systems, as well as through the direct translation of theoretical concepts into classic and easy-to-understand game mechanics. The game was hosted on the Itch.io platform to allow it to be played across different web browsers. Finally, the game was evaluated using the MEEGA+ assessment tool, through its application in a classroom setting with students enrolled in the course.