Desenvolvimento de um jogo educativo para apoiar o processo de aprendizagem das camadas de redes de computadores

ARTIGO ORIGINAL

REIS, Ramon Luiz de Oliveira ^[1], SOUZA, Fabrício ^[2]

REIS, Ramon Luiz de Oliveira. SOUZA, Fabrício. Desenvolvimento de um jogo educativo para apoiar o processo de aprendizagem das camadas de redes de computadores. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 05, Ed. 05, Vol. 06, pp. 41-72. Maio de 2020. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/ciencia-da-computacao/jogo-educativo

RESUMO

Cada vez mais o processo de aprendizagem vem se tornando mais dinâmico, onde aprender não é mais simplesmente ouvir ou ver o que está sendo lecionado por um professor, mas sim a interação com os meios tecnológicos. A cada dia que se passa a forma de ensino vem passando por mudanças e cada vez mais mudando os conceitos de aprendizagem dos conteúdos. No intuito de promover uma eficácia no processo de ensino-aprendizagem, foi desenvolvido um jogo educacional para ser aplicado na disciplina de redes de computadores, tendo em vista que tal disciplina é lecionada dentro das salas de aulas com muita teoria, dificultando assim uma melhor compreensão por parte dos alunos na absorção dos conteúdos teóricos. Para tanto se utilizou de pesquisas exploratória e descritiva, com abordagem qualitativa.  O jogo foi desenvolvido utilizando a engine Unity3d, tendo como linguagem de programação o C#. Questionários foram aplicados aos alunos da disciplina de redes de computadores l a fim de poder fazer a validação do jogo, o qual se percebeu diante dos questionários aplicados a validação de forma positiva do jogo, mostrando efetividade no ensino da disciplina de redes de computadores, em especial as camadas de redes de computadores.

 Palavras-Chaves: Jogos educacionais, desenvolvimento, java, redes de computadores.

1. INTRODUÇÃO

Com o avanço tecnológico dos meios de comunicação, onde a velocidade se faz presente na vida das pessoas, é essencial um meio que auxilie o estudante no processo de aprendizagem, para que ele possa ter uma compreensão entre a teoria e a prática. Segundo Wangenheim e Wangenheim (2012), todos os mecanismos e ferramentas proporcionados pelas plataformas computacionais permitem que haja uma mudança no processo de aprendizagem do aluno, introduzindo um nível mais alto de influência nas tarefas realizadas, o que pouco ocorre nas aulas tradicionais. Diante dessas afirmações, se faz necessário explorar como meio de ensino-aprendizagem um mecanismo computacional, onde o discente tenha uma melhor absorção de todo o conteúdo que ele viu na teoria, tornando assim a disciplina mais compreensível e facilitando o processo de fixação de todo o conteúdo estudado. Os meios computacionais levam ao aluno a união entre a teoria estudada em sala de aula e a prática vivenciada através de uma aplicação específica.

Nos dias atuais onde a escassez de tempo se faz presente na vida das pessoas, é de grande importância uma aplicação que atenda aos requisitos na compreensão da disciplina redes de computadores, sendo ela uma aplicação de fácil manuseio, de rápida aplicabilidade e de muita interação, para que os estudantes consigam aprender na prática o conteúdo lecionado em sala de aula, com muito mais agilidade e com muito mais compreensão. Para tanto, como desenvolver uma aplicação que facilite o aprendizado da disciplina de redes de computadores, em especial as camadas de redes, tornando mais ágil o processo de aprendizado da disciplina? De acordo com Arruda (2011), para que o propósito apresentado seja alcançado, é de importância ter os seguintes objetivos específicos: Definir o enredo; definir os cenários; definir o personagem; fazer as interações com o jogador; definir regras, restrições e resultados; E, por fim, testá-lo.

A Aplicação apresenta relevância de suma importância no meio acadêmico, posto que a disciplina redes de computadores apresenta uma vasta proposta de teoria, onde a união dessa teoria aprendida em sala de aula se consolidará através dos assuntos visto em um modelo dinâmico por intermédio de uma aplicação computacional, onde será possível ver em detalhes as camadas de redes, bem como os seus protocolos sendo utilizados em um ambiente de interação. A proposta inicial do jogo se dará em fases, em que o jogador terá que acertar as respostas, interagir com o jogo, a fim de obter conhecimentos válidos para avançar as próximas fases, caso não responda corretamente, ou não faça a interação completa com o jogo, será mostrada a resposta correta da pergunta, não podendo assim avançar para a próxima camada de rede. E dessa maneira, pretende-se chegar à fixação do conteúdo proposto em sala de aula, tornando as aulas de redes de computadores mais eficientes e eficazes.

O presente trabalho está organizado da seguinte forma: Esta seção apresenta uma visão geral do que foi abordado no trabalho desenvolvido, fornecendo alguns conceitos principais e o objetivo do trabalho. Na seção 2 e 3 é feita uma revisão bibliográfica, onde são apresentados os conceitos de Engenharia de Software, Redes de computadores e Jogos Educacionais. A seção 4 mostra o passo a passo do processo de desenvolvimento do jogo LayerNetwork. Já na seção 5 são apresentados os trabalhos relacionados e uma breve comparação entre eles e o jogo desenvolvido. Por fim, na seção 6 é realizado as considerações finais.

2. ENGENHARIA DE SOFTWARE

Não é possível imaginar a construção de um software, seja ele de pequeno ou até mesmo de grande porte sem utilizar o processo de engenharia de software. Para Sommerville (2010) os softwares são programas de computador com toda sua documentação associada. Já para Pressman (2006), um software é um conjunto composto por instruções de computador, estrutura de dados e documentos. Nesse contexto um software não é apenas um programa de computador, pois se fosse assim, tais programas seriam desordenados, ficando difícil sua manutenção e seu reaproveitamento. Sommerville (2010).

A engenharia de software, como todas as áreas das engenharias é a construção de todo um modelo específico para um determinado fim, tornando sua construção mais abrangente e de fácil entendimento. Pressman (2006) afirma que a engenharia de software é a criação e a utilização de sólidos princípios de engenharia a fim de obter softwares econômicos que sejam confiáveis e que trabalhem eficientemente em máquinas reais. A engenharia de software possui diversas etapas que serão aplicadas dentro da construção do software, das quais é de inteira importância o uso de todas elas para se atingir o objetivo pretendido. Para que o processo de engenharia de software seja completo e consiga alcançar seus objetivos, se faz necessário o levantamento de requisitos, onde serão levantados todos os requisitos necessários para a construção do software.

2.1 LEVANTAMENTO E ANÁLISE DE REQUISITOS

Segundo Sommerville (2010) uma das etapas cruciais para que o produto final possa ter êxito é o levantamento e a análise de requisitos. No processo de elaboração de um software é de suma importância o entendimento de todos os requisitos especificados, não podendo existir dúvidas quanto o que o software realmente deverá executar e qual o produto final ele concebe. (TOSING, 2003).

Toda base de estrutura de um software está no levantamento de requisitos, no qual é o norteamento do que deve ser ou não feito dentro e fora do sistema.  “A engenharia de requisitos estabelece uma base sólida para o projeto e para a construção, sem ela o software resultante tem grande probabilidade de não atender as necessidades dos clientes” (PRESSMAN, 2010, p.127).

Sommerville (2010) destaca a importância do levantamento e análise de requisitos e estabelece um modelo genérico no qual é composto de seis passos que irão fazer com o que o software tenha sucesso na sua elaboração, para ele o processo de levantamento e análise de requisitos deve conter as seguintes atividades:

1. Compreensão do domínio: É de muita importância que os envolvidos no projeto tenham a compreensão de todo o domínio da aplicação.
2. Coleta de requisitos: É a maneira de interagir com todas as partes envolvidas na elaboração do sistema, para desvendar o que fará parte do sistema.
3. Classificação: Este processo junta todo os requisitos e faz a organização de forma coerente.
4. Resolução de conflitos: Quando se tem muitas pessoas envolvidas na elaboração do sistema, alguns requisitos podem apresentar contraditórios. Essa parte tem por objetivo especificar realmente o que será um requisito.
5. Definição das prioridades: Essa atividade envolve as partes envolvidas para dar prioridade a requisitos maiores e de mais importância.
6. Verificação de requisitos: Após ter feito toda a coleta de requisitos, eles são checados para descobrir se estão completos ou não.

Dentro da construção de um software existem vários tipos de requisitos, no quais ficarão por parte do analista junto com as partes envolvidas na elaboração do sistema definir o que será incorporado ao sistema ou o que será descartado.  Segundo Sommerville (2010) existem cinco tipos de requisitos que são essenciais na construção de um software, podendo destacar:

• Requisitos Funcionais: Aborda sobre o que o software vai fazer, ou seja todas as funções, atividades e informações.
• Requisitos não funcionais: Aborda sobre os tópicos que qualificam o software, entre eles estão a usabilidade, robustez, performance, dentre outros.
• Requisitos de Usuários: Descrevem todos os requisitos funcionais e não funcionais, de forma que o usuário final consiga compreender tudo que foi especificado.
• Requisito de Sistema: São requisitos que descrevem com detalhes todos os pontos, são escritos em linguagem natural e compreensiva a todas as partes envolvidas.
• Requisitos de Domínio: São requisitos que podem ser gerados como novos requisitos funcionais ou restringir alguns requisitos funcionais que já existe. Serve também para auxiliar em uma determinada situação onde será especificado algum teste, cálculo e etc.

Os requisitos são essências na construção de um software, levando o entendimento e compreensão do modelo. Depois de levantados os requisitos são necessários aplicar os conhecimentos específicos na qual o software irá tratar. Para tal, o entendimento sobre as redes de computadores é importantíssimo, tanto para o processo de desenvolvimento deste jogo, quanto na aplicação da disciplina. As próximas seções irão abordar sobre as redes de computadores, tanto quanto o modelo de referência OSI quanto o modelo mais utilizado nos dias atuais, o TCP/IP.

2.2 REDES DE COMPUTADORES

Uma rede de computadores é conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia (TANENBAUM, 2003). Diante dessa afirmação, as redes computadores são as redes que conectas pessoas de várias partes do mundo, tendo em vista a comunicação, o envio de mensagem, o envio de fotos dentre outras coisas.  Para Moraes (2008) toda vez que for necessário realizar uma comunicação entre duas estações é preciso utilizar um sistema de comunicação.

Uma rede de computadores é classificada em dois tipos, a rede física com todos os seus equipamentos, dentre eles fios, hubs, roteadores, switch e etc, e a rede lógica que irá envolver programas e protocolos. Essa estrutura permite que haja a troca de informações dos mais diversos tipos. Pode-se pensar em uma máquina isolada, sem qualquer conexão com outra máquina, este computador nunca terá acesso a diferentes tipos de informações que venham de outro computador, a não ser que estas informações sejam passadas por outras mídias removíveis como por exemplo, cds, pendrive, etc. Em resumo, as redes de computadores são duas ou mais máquinas que estão conectadas entre si para permitir a troca de informações. (Moraes, 2008)

Segundo Monteiro (2000) as redes de computadores podem ser classificadas segundo a sua área geográfica, meios de transmissão e topologias. São essas tecnologias que são essências no transporte, na comunicação e na formação de uma rede de computadores.

Para que a composição das redes de computadores fique completa, vários serviços e protocolos são implementados no decorrer da mensagem enviada. A rede de computadores é formada por uma arquitetura de hierarquia de camadas, onde cada camada tem definidos seus serviços e protocolos a serem utilizados, e são por essas camadas onde a informação irá trafegar, desde o nível físico até a interface com o usuário.

2.3 MODELO DE REFERÊNCIA TCP/IP

Devido a grande abrangência da internet, o modelo de referência TCP/IP tornou-se a grande referência internacional de comunicação. O TCP/IP é usado na abertura de páginas na internet, nos envios de e-mails, download e uploads de arquivos. O TCP/IP é a reunião de vários protocolos de comunicação entre máquinas. A origem de seu nome é baseada nos dois protocolos que fazem parte de sua arquitetura: O TCP (Transmission Control Protocol), Protocolo de Controle de Transmissão e o IP (Internet Protocol), Protocolo de Internet. O TCP/IP tem em sua arquitetura um modelo em camadas, na qual cada uma dessas camadas fica na responsabilidade por algum serviço, oferecendo assim algum serviço para a próxima camada. Quanto mais alta for a camada, logicamente essa camada estará mais próxima do usuário, como mostrado na Figura 1.

2.4 MODELO DE REFERÊNCIA OSI

O modelo de referência OSI está baseado em uma ideia elaborada pela ISO (International Organization for Standardization – Organização Internacional de Normalização), sendo pioneira em transformar padronização de todos os protocolos aplicados em todas as camadas. A OSI é conhecida como modelo de referência por si tratar das conexões de sistemas que são abertos, sistemas esses que se comunicam com outros sistemas. (TANEMBAUM, 2003).

Figura 1 – Modelo TCP/IP

Segundo Tanembaum (2003) O modelo OSI está arquitetado em sete camadas e para consegui esse feito, os desenvolvedores aplicaram os seguintes padrões:

• Deverá ser criada uma camada quando houver uma dificuldade de abstração.
• Todas as camadas deverão processar serviços bem definidos.
• Cada camada será escolhida levando-se em conta as normas internacionais.
• Cada camada foi criada com o propósito de ser grande o suficiente para executar funções necessárias relativas a camada.

No entanto, raramente esse modelo é usado nos dias atuais, o modelo em si é de fato um material de estudo que serve como base para entender a proposta da comunicação entre as redes e dá um embasamento teórico para que seja fácil o entendimento das camadas de redes, como também, para nomear os equipamentos que nela estejam contidos. (TANEMBAUM, 2003).

Figura 2 – Protocolo OSI (camadas)

3. JOGOS EDUCATIVOS

Segundo afirma Gonçalves (1996), o desenvolvimento da brincadeira desde os tempos mais remotos da civilização é utilizado tanto quanto para crianças quanto para adultos, ela não está somente atrelada somente a infância, apesar de que é nessa fase que a arte de brincar seja predominante. Na concepção de Wajkosp (1995), o modo de brincar dos adultos é representado em forma de jogos. Os jogos são uma ferramenta instrucionais bastante eficientes, eles têm o poder de divertir enquanto motivam, facilitando o aprendizado e aumentando a capacidade de absorção do que foi lecionado, treinando a capacidade intelectual do jogador.

Utilizar um jogo é entrar em um mundo do faz de conta, destina-se as interrogações e encarar novos desafios em busca da diversão. Por meio de um jogo fica revelado a autonomia, a originalidade, a criatividade e pôr fim a possibilidade de o jogador enfrentar novos desafios em várias situações, que sejam uma hora de perigo, outra hora proibida.

Os jogos, quando aplicados no meio educacional, podem ser uma grande ferramenta para o aprendizado. Entretanto, existe muito conflito sobre a importância dos jogos educacionais e o que eles representam realmente, pois uma leve distração torna o jogador preso a certas circunstancias, nas quais desviando todo seu tempo para o determinado jogo. (ZIMMERMAN, 2012).

Dentro do mundo dos jogos, existem vários tipos, estes estão classificados segundo seus objetivos. Existem oito tipos de gêneros diferentes, que geralmente são os mais usados, que são (ZIMMERMAN, 2012):

• Ação: Esse gênero é baseado em movimento, em que o jogador se planeja em atacar alguma coisa.
• Luta: Esse gênero é baseado entre dois jogadores que lutam até que um seja derrotado.
• Aventura: Esse gênero está vinculado no percurso onde o jogador deve descobrir coisas novas ou novos mundos.
• Puzzle: Esse gênero dá ao jogador a oportunidade para resolver algum problema ou situação.
• Simulação: Esse gênero está atrelado no cotidiano, onde o jogador simula que está dirigindo, pilotando, etc.
• RPG: Nesse gênero o jogador assume o papel de um personagem e cria novos papéis.
• Esporte: É um tipo de gênero em que o jogador assume a responsabilidade de controlar um atleta ou uma equipe.
• Estratégia: Esse gênero o jogador é responsável por pensar em uma nova estratégia de jogo para vencer.

Segundo Arruda (2011), todo desenvolvimento de jogos deve conter elementos que prendam a atenção dos jogadores, não tornando o jogo uma chatice e nem mesmo para que o jogador perca a vontade de ir até o fim. Entre esses elementos estão:

• Enredo: É a própria história do jogo. O enredo conta a história de todo o jogo, desde o passado até onde o jogador deverá ir para alcançar o objetivo.
• Cenário: É tudo que faz a composição das cenas dos jogos. Um bom cenário faz prender a atenção do jogador.
• Personagens: São os atores do jogo. É através dos personagens que os jogadores vão interagir com o jogo.

Ainda segundo Arruda (2011) os jogadores são espectadores de um grande espetáculo, onde os elementos essenciais são coadjuvantes perante aos jogadores. É nesse exato momento que acontece a interação entre o jogo e o jogador, pois quando se consegue prender a atenção do jogador em um determinado momento, os jogos educacionais conseguem fazer efeito de fixação de todo o conteúdo que está sendo passado pelo jogo.

Wangenheim e Wangenheim (2012) mostra outros elementos, além de regras e competições, que devem fazer parte de um jogo educativo e que tem um grau de relevância muito grande no processo de ensino-aprendizagem. Conforme mostra a Figura 3.

Figura 3 – Elementos de um jogo digital interativo

Para Wangenheim e Wangenheim (2012) todo jogo deve ter conteúdo não visto pelos jogadores, mas que estão intrinsicamente ligados, fazendo parte absoluta do jogo, trazendo mais atenção ao jogador e provendo uma melhor interação, dentre os quais pode ser citado:

Objetivos – É uma das principais partes dos jogos, ela estabelece a motivação do jogador. Essa motivação é passada para o jogador como estímulo de ser o melhor e chegar até o fim.

Regras e Restrições: São usadas para delimitar o que pode ou não ser feito durante o acontecimento do jogo.

Narrativa: Desenvolvida como parte do jogo para narrar todo o acontecimento da história, bem como o que acontecerá se tal coisa acontecer.

Resultados, recompensas e feedback: Mostra ao jogador a sua posição, o que ele ganhou e dar um retorno como ele está no jogo.

Desafio, competição e conflito: Faz o jogo se torna interativo, não cair na mesmice.

Interação: Faz o usuário fazer parte do jogo com novas aventuras ou recompensas de algo.

Por se tratar de um grande instrumento no auxílio à educação, é admissível obter os níveis de conhecimento de um estudante após um jogo. Wangenheim e Wangenheim (2012) diz que todos os jogos podem ser aplicados para atingir diferentes níveis de aprendizagem com base na taxonomia Bloom (BLOOM, 1956), dependendo do tipo jogo, focando principalmente nos níveis de 1 a 3 conforme é mostrado na figura 4.

Figura 4: Taxonomia de Bloom

Abaixo é mostrado as características de cada elemento da taxonomia de Bloom, mostrando do nível mais baixo, para o nível mais alto.

• Lembrar: Capacidade recordar conhecimentos relevantes por meio de memória de longo prazo.
• Entender: Capacidade de entender por via escrita, oral, ou expressão o que foi passado pelo jogo.
• Aplicar: Capacidade de colocar em prática o que aprendeu com o jogo.
• Analisar: Capacidade de dividir uma matéria em várias subpartes, mostrando como as partes se relacionam.
• Avaliar: Capacidade envolver os elementos, dando origem a algo novo.

4. DESENVOLVIMENTO DO JOGO LAYERNETWORK

O LayerNetwork foi criado para se tornar uma game de código aberto, ou seja, um projeto Open Source, onde está ao alcance de todos aqueles que querem dar continuidade ao progresso do jogo. O game foi desenvolvido para a plataforma desktop e Android. Para obter o jogo em uma das duas plataformas, é necessário fazer uma solicitação por e-mail informando seus dados e as motivações que o levaram a continuação da implementação do jogo.

Todos os arquivos do jogo encontram-se disponíveis em um servidor público, que após o envio do e-mail, será liberado o link para o download de todos os códigos e o executável do jogo.

4.1 METODOLOGIA

Para a criação do jogo LayerNetwork, foi realizada uma busca intensa nos conteúdos propostos pelo jogo com a necessidade que o LayerNetwork se tornasse um jogo de ensino-aprendizagem para oferecer ao jogador um material de qualidade, focado no ensino dinâmico da disciplina de redes de computadores.

Com a pesquisa realizada, foi necessário o planejamento do jogo, a criação dos personagens, escolha do enredo, criação de interface com o jogador, escolha do sistema de pontuação até a sua adequação com a analogia, com as camadas de redes de computadores no decorrer do jogo.

O game foi desenvolvido utilizando a Unity3D, (um motor para construção de jogos em ambientes 3D ou 2D), e foi escolhida a linguagem de programação C#, pois é uma linguagem de programação fortemente tipada e orientada a objetos, o que facilitou na criação dos scripts de interação com o jogador tornando o jogo bem dinâmico e muito interativo. A Unity3d foi escolhida por ser um motor de jogos de fácil desenvolvimento para qualquer plataforma, tendo um poder de criação de jogos bem avançado. Também foi utilizado o Adobe Photoshop, em uma versão gratuita para teste, onde foi feito a edição e criação de algumas imagens do jogo.

Para a realização dos testes do jogo, foram utilizados métodos de testes de unidade e integração, onde se buscou encontrar e corrigir erros de lógica, sequência e laços. Algumas rotinas também foram criadas a fim de encontrar falhas no desenvolvimento. Também foram realizados testes manuais, na busca de encontrar erros de desenvolvimento da aplicação.

4.2 PROJETO

Nesta seção serão abordados todos os processos envolvidos na criação do jogo proposto, apresentando os resultados obtidos.

Em toda criação de jogos, um nome é fundamental para fixar e criar expectativa nos jogadores, com este projeto não foi diferente. Foi escolhido o nome LayerNetwork, uma junção do nome Layer (que em português significa camadas) com Network (que em português significa redes), assim tendo uma única palavra que fará assimilação com as camadas de redes de computadores.

4.2.1 ENREDO

O jogo faz analogia ao sistema de postagem dos correios, utilizando outros personagens de um filme americano que foi sucesso mundial, Matrix. Foi introduzido ao jogo o personagem Neo, do filme Matrix, que necessita fazer uma postagem para Morpheus (outro personagem do filme), a fim de que Morpheus receba uma encomenda via correios para realizar a quebra do código Matrix. Durante todo o processo de postagem da encomenda, Neo deverá fazer os mesmos procedimentos que uma pessoa real faria para poder realizar a postagem. Durante o jogo são feitas analogias entre cada camada de redes de computadores com os processos reais de postagem de encomenda dos correios.

4.2.2 CONHECIMENTO NECESSÁRIO

O presente jogo é um instrumento de auxílio na aprendizagem da disciplina de redes de computadores, com ênfase nas camadas de redes. Para poder jogar, é necessário que o aluno tenha noções básicas das camadas de rede e conheça os protocolos que fazem parte das camadas.

4.2.3 OBJETIVO

O jogo possui o objetivo de fixação do conteúdo lecionado em sala de aula e aprendizagem das camadas de redes, colocando em prática tudo o que foi proposto em sala de aula. Porém o jogo também busca passar ao aluno outras formas de se aplicar os conhecimentos das camadas de rede, mostrando como que acontecem os processos de envio de dados de um computador para o outro, facilitando seu entendimento sobre o assunto.

4.2.4 MECÂNICA DO JOGO

O LayerNetwork é um jogo single-play (jogo eletrônico para um jogador), onde o jogador assume na primeira parte do jogo o papel de Neo, que tem como objetivo enviar uma encomenda para Morpheus. Morpheus encontra-se a mais de 2000 km de distância de Neo. Para que a encomenda possa chegar ao seu destino final, Neo terá que utilizar o serviço de postagem dos correios. Na segunda parte do jogo, o jogador terá que assumir o papel dos correios, utilizando os processos de envio de encomendas dos correios, fazendo analogia com as camadas de redes. Para cada avanço que o jogador fizer no jogo, na parte superior aparecerá à camada de rede em que se encontra a postagem da encomenda. O jogador terá que solucionar todos os desafios proposto para que a encomenda chegue ao destino final.

Quando o jogador entra no jogo ele é encaminhado para a tela principal, como é mostrado na Figura 05. Nesta tela o jogador terá quatro opções para acessar:

• Jogar: O jogo será iniciado.
• Enredo: O jogador poderá conhecer o enredo do jogo.
• Sobre: O jogador terá informações sobre os desenvolvedores do jogo.
• Ranking: O jogador terá informações sobre as maiores pontuações do jogo.

Figura 05: Tela inicial do Jogo

Figura 06: Regras do Jogo

Ao clicar sobre jogar, o jogador será conduzido para a tela de enredo, onde será mostrado o enredo do jogo. O jogador terá que clicar na opção de ver regras, situado no canto inferior direito para ser conduzido para a tela de regras, onde estará descrito todas as regras do jogo, como mostra a Figura 06. Após ter lido as regras o jogador terá duas opções: Ele poderá ver as camadas de redes ou começar o jogo. Ao clicar sobre o botão jogar, o jogador deverá preencher seu nome ou apelido, dando início ao jogo.

Figura 06: Diálogo entre Neo e Morpheus

4.3 ETAPAS DO JOGO

O LayerNetwork foi desenvolvido para corresponder as cinco camadas de redes proposto por (KUROSE e ROSS, 2010), Onde faz a junção das 7 camadas do modelo OSI e as 4 camadas do modelo TCP/IP, obtendo um modelo híbrido, de fácil compreensão ao aluno. O jogo se caracteriza por ter cinco etapas, fazendo referência às cinco camadas proposta. São elas:

• Fazer a postagem da encomenda (camada de aplicação): O personagem Neo terá que ir até uma agência dos correios fazer a postagem da encomenda;
• Escolher o tipo de envio da encomenda (camada de transporte): O jogador escolhe o tipo de envio da encomenda, fazendo referência aos protocolos da camada de transporte, TCP (Protocolo de controle de transmissão) ou UDP (Protocolo de Datagrama de Usuário);
• A encomenda é roteada por várias agências de triagem (camada de rede): Para fazer simulação de roteamento na internet, foi utilizado no jogo agências de triagem, que irão conferir se o endereço de destino é pertencente a daquela agência;
• Controlar Fluxo de entrega e controle de erros (camada de enlace): Nas agências de triagem intermediárias é feito o controle de erros e fluxo das encomendas que chegam, para evitar que um meio rápido sobrecarregue um meio lento;
• Entrega da encomenda (camada física): Os carteiros são simulados no jogo como meio físico de condução de pacotes, o jogador deverá escolher qual o meio que fará a encomenda chegar a Morpheus.

Pensando em dar uma dinâmica maior ao jogo e fazer com que o jogador fique com sua atenção total presa ao jogo, foram utilizadas as capacitações da taxonomia de Bloon: Lembrar, entender, aplicar, analisar, (BLOON, 1956). Várias interações, desafios e distrações com o usuário foram criados, no intuito de promover um ambiente no qual o jogador se sinta livre para aprender e consolidar seus conhecimentos, no entanto, buscou-se não deixar que o jogo fique monótono, oferecendo ao jogador interfaces limpas e bem definidas no decorrer do jogo.

As próximas seções apresentam cada um dos elementos da taxonomia de Bloon.

4.3.1 LEMBRAR

É importante para qualquer jogo lembrar e recordar informações que já foram passadas. O game buscou tornar esse trabalho fácil e compreensivo. Na Figura 07 é mostrada a hierarquia de camadas de rede proposta pelo jogo, o jogador terá que colocar em ordem cada uma delas e caso não acerte, o jogo informará a hierarquia correta.

Figura 07: Hierarquias de camadas de rede

4.3.2 ENTENDER

É a maneira na qual o jogador consegue absorver conhecimentos. Em situações que simule processos reais, o jogador poderá passar por cada camada de rede, e o entendimento sobre estas fica evidente, pois a analogia com os processos dos correios fazem de forma bem parecida com que acontece quando há troca de informações na Internet, devendo os dados serem passados por todas as camadas de redes até o seu destino. Por exemplo, na Figura 08 é mostrado um campo da encomenda que deve ser preenchido para que a encomenda tenha destino, dessa maneira é feita uma analogia com a camada de aplicação, onde todos os dados precisam ser endereçados com um endereço de origem, endereço de destino e uma porta.

4.3.3 APLICAR

Durante o desenvolvimento do jogo, o jogador terá que aplicar conhecimentos aprendidos nas camadas de rede passadas. A partir deste conceito o jogador aplicará o conhecimento obtido com o jogo, pois dessa maneira o jogador deverá trazer consigo conhecimentos aprendidos em outras camadas e fazer uso deste conhecimento para ser usados dentro de uma determinada camada.  Além disso, o quiz do jogo oferece uma gama de perguntas que fará o jogador se prender e usar vários conhecimentos já obtidos durante o jogo para poder ganhar recompensas como mostrado na Figura 09.

Figura 08: Endereçamento da encomenda

4.3.4 ANALISAR

O jogador é capaz de aplicar conhecimento sólido através de um raciocínio lógico de análise em situações em que o conhecimento se torna parte de uma situação crítica. Na Figura 10 é mostrado o roteamento dos pacotes na internet, onde o jogador é capaz de analisar várias rotas diferentes que um mesmo pacote pode tomar durante o processo de troca de informações entre host.

Figura 09: Exercitando conhecimentos

4.3.5 DISTRAÇÕES E DESAFIOS

Durante o jogo, são propostos vários desafios e distrações aos jogadores, a fim de que o jogo não se torne monótono. A união entre distrações e desafios no jogo faz a consolidação dos outros elementos propostos por Bloon, (BLOON, 1956). A Figura 12, simula uma agência de triagem bombardeando os carteiros com entregas de muitas encomendas. O jogador terá que controlar o fluxo de entregas ao carteiro, para isso ele terá que apertar a tecla F, para que o fluxo seja controlado pelo emissor.

Figura 10: Roteamento de pacotes na internet

Figura 11: Controle de Fluxo

Muitas outras distrações fazem parte do jogo, como por exemplo a assinatura de Morpheus assim quando ele recebe a encomenda, o jogador tem que clicar várias vezes até obter a assinatura de Morpheus no formulário. Figura 13.

4.4 VALIDAÇÃO DO JOGO

O LayerNetwork foi disponibilizado na Web para download aos alunos do curso de Sistemas de Informação da faculdade de Tecnologia e Ciências (FTC), unidade de Vitória da Conquista – BA que cursaram ou estão cursando a disciplina redes de computadores.

Após jogar o LayerNetwork foi disponibilizado um questionário adaptado de Savi et al.(2011), abordando questões referentes à utilização, importância, sugestões de melhoria e pontos fortes e fraco do jogo.

Foram retomados 12 questionários. As respostas destes foram avaliadas da seguinte forma:

• Afirmações: Foram 20 questões onde o usuário pode responder se ele concorda ou discorda delas. Esse método avaliativo tinha como opção de resposta: discordo fortemente, discordo parcialmente, concordo parcialmente, concordo, concordo fortemente.

Figura 12: Formulário de Assinatura

Conceitos: Para essa avaliação, o aluno teve suas respostas avaliadas no que ele sabia antes e depois de ter jogado o jogo LayerNetwork.

• Questões abertas: O aluno pode avaliar o jogo do seu ponto de vista, buscando informar quais foram os pontos fortes do jogo quais as sugestões que ele daria para melhorias futuras.

O questionário foi dividido em quatro partes, avaliando o jogo quanto à sua motivação, experiência do usuário, aprendizagem e objetivos da aprendizagem.

Para a motivação, foram analisadas perguntas que atendem requisitos como satisfação, confiança, relevância e atenção do jogador durante e depois do jogo. Questionados quanto à satisfação, conforme mostra a Figura 14, 50% dos alunos mostraram que concordam com o nível de satisfação do jogo, 20% concordam parcialmente e os outros 30% concordam fortemente. Quanto à confiança 30% dos alunos disseram que concordam com a forma de ensino do jogo, 60% concordam parcialmente e 10% concordam fortemente como mostrado na Figura 15.

Figura 13: Satisfação

Ao avaliar os questionamentos dos alunos sobre a experiência do usuário ao jogo, obtiveram-se resultados excelentes, principalmente tratando-se do lado lúdico e desafios propostos aos jogadores, como apresentado na Figura 16. Os outros requisitos como: Competência, interação, obtiveram ótimos resultados.

Figura 14: Confiança

Figura 15: Experiência do usuário com o jogo

Quando questionados sobre a experiência que o jogo contribuiu no desempenho na vida profissional 80% dos alunos concordaram fortemente, 10% concordam e 10% concordam parcialmente como mostra a Figura 17.

Figura 16: Experiência com o jogo

De acordo com a análise feita sobre a eficiência do jogo na aprendizagem em comparação as outras atividades da disciplina, 70% concordam fortemente, 20% concordam e 10% dos alunos concordaram parcialmente como se ver na Figura 18.

Ao serem questionados se o jogo contribuiu na aprendizagem da disciplina 90% dos alunos concordam plenamente, 10% concordam e 10% concordam parcialmente que o jogo é importante para o aprendizado da disciplina. A Figura 18 apresenta essas informações.

Por fim, foi feita uma avaliação dos resultados obtidos depois de ter jogado LayerNetwork. Foram abordados os conceitos mais presentes no jogo, buscando identificar a eficiência deste. Os conceitos avaliados foram:

• Camada de aplicação;
• Camada de transporte;
• Camada de rede;
• Camada de enlace;
• Camada física

Figura 17: Eficiência do jogo e contribuição da disciplina

Cada conceito passou pela avaliação onde o aluno atribuiu uma nota de 1 a 5 para seu nível de conhecimento antes e depois do jogo, como é exposto na Figura 19. As notas são avaliadas a partir de três fatores:

1. Lembrar o que é: O aluno avalia se o Jogo foi eficiente à aprendizagem e se o jogo ajuda na memorização dos conceitos aplicados.
2. Compreender como funciona: É ponderada a compreensão do aluno antes e depois de ter jogado o
3. Aplicar na prática: O discente analisou os conceitos quanto a sua aplicação na disciplina e/ou na vida profissional.

Como é apresentado na Figura 19, vê-se a suma importância da aplicação de jogos na aprendizagem, o resultado apresentado é satisfatório, indicando um elevado aumento no nível de aprendizagem dos estudantes após jogarem uma partida. Para finalizar a avaliação dos objetivos de aprendizagem, os alunos responderam uma questão aberta sobre os pontos fortes do jogo e uma questão aberta sobre o que pode ser melhorado no jogo.

Figura 18: Objetivos da aprendizagem

• Pontos fortes: Interface agradável, ótima interação com o jogador, muitos desafios, divertido, ótima analogia com o sistema de postagem do correio, referência para aprendizagem.
• Sugestões de melhorias: Incluir níveis de dificuldades,menos conteúdos, mais animações, colocar tempo de respostas para as questões do quiz, melhores explicações das regras do jogo.

5. TRABALHOS RELACIONADOS

Foram realizadas buscas na Internet no período de 10/01/2016 até dia 21/02/2020 onde não foram encontrados nenhum jogo ou trabalho similar a este, podendo este trabalho ser até o momento o pioneiro no tratamento de jogos educacionais de aprendizagem utilizando as camadas de redes.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao concluir este trabalho, foi possível verificar a eficácia da utilização de jogos educativos em sala de aula e também poder verificar que não só as utilizações de métodos tradicionais fazem a diferença em um ensino de qualidade, visto que essas novas gerações de estudantes estão cada vez mais habituadas em abordagens interativas e dinâmicas para consegui acompanhar os conteúdos aplicados em sala de aula. Além disso, de acordo com a taxonomia de Bloon, nos jogos educativos é possível lembrar, aplicar, entender e analisar o que se fez necessário para o aproveitamento do LayerNetwork, com isso o objetivo geral do projeto foi atingido.

Como sugestão de trabalhos futuros é proposto a implementação de novas fases, novos personagens e outras dinâmicas relacionadas a cada protocolo que atua em cada camada, tornando o jogo muito mais completo.

REFERÊNCIAS

ARRUDA, Eucidio Pimenta. Aprendizagens e Jogos digitais. Campinas: Alínea, 2011.

BLOOM, B. S. et al. Taxonomy of educational objectives. 1ª edição: David Mckay, 1956. 262 p. (v. 1).

KUROSE, J. F. e ROSS, K. – Redes de Computadores e a Internet – 5ª edição., Pearson, 2010.

MONTEIRO, E.; BOAVIDA, F. (2000). Engenharia de Redes Informáticas. FCA- Editora de informática, Lda, 2ª edição

MORAES, Alexandre Fernandes de: Redes de computadores, fundamentos. 2008.

PRESSMAN, R.S. Engenharia de Software. 6ª edição: Makron Books/McGraw-Hill, 2006.

SALEN, Katie. ZIMMERMAN: Regras do jogo: fundamentos do design de jogos: São Paulo: Blucher, 2012.

SOMMERVILLE, I. Engenharia de Software 8ª edição.: Pearson Education, 2010.

TANENBAUM, A. S. – Redes de Computadores: 4ª edição: Campus Elsevier, 2003.

TONSIG, S. L. Engenharia de Software. São Paulo: FUTURA, 2003.

VELASCO, Cacilda Gonçalves: Brincar, o despertar psicomotor. Rio de Janeiro: Sprint. 1996.

WANGENHEIM, Christiane Gresse von; WANGENHEIM, Aldo von. Ensinando computação com jogos. Florianópolis: Bookess Editora, 2012.

WAJSKOP, Gisela: O brincar na educação infantil. São Paulo: Cortez  1995.

ANEXOS

Questionário de avaliação de jogos educacionais Savi, et al (2011).

LayerNetwork – Novembro, 2016

Gostaríamos que  você respondesse as questões abaixo para nos ajudar a melhorar este jogo. Todos os dados são coletados anonimamente e somente serão utilizados no contexto desta pesquisa. Algumas fotografias poderão ser feitas como registro desta atividade, mas não serão publicadas em nenhum local sem autorização.

Ramon Luiz de Oliveira Reis – [email protected]

Faculdade de Tecnologia e Ciências (FTC)

– Marque sua opção de acordo com o quanto você concorda ou discorda de cada afirmação.

AFIRMAÇÕES	Discordo Fortemente	Discordo Parcialmente	Concordo Parcialmente	Concordo	Concordo Fortemente
O design do jogo é atraente (interface ou objetos, como cartas ou tabuleiros).
Houve algo de interessante no inicio do jogo que capturou minha atenção
A variação (de forma, conteúdos ou de atividades) ajudou a me manter atento ao jogo.
O conteúdo do jogo é relevante para meus interesses.
O funcionamento deste jogo está adequado ao meu jeito de aprender
O conteúdo do jogo está conectado com outros conhecimentos que eu já possuía
Foi fácil entender o jogo e começar a utiliza-lo como material de estudo
Ao passar pelas etapas do jogo senti confiança que estava aprendendo
Estou satisfeito porque sei que terei oportunidades de utilizar na prática coisas que aprendi com o jogo
É por causa do meu esforço pessoal que consigo avançar no jogo
Temporariamente esqueci-me das minhas preocupações do dia a dia, fiquei totalmente concentrado no jogo.
Eu não percebi o tempo passar enquanto jogava, quando vi o jogo acabou.
Me senti mais no ambiente do jogo do que no mundo real, esquecendo do que estava ao meu redor
Pude interagir com outras pessoas durante o jogo.
Me diverti junto com outras pessoas.
O jogo promove momentos de cooperação e/ou competição entre as pessoas que participam. Jogo.
Este jogo é adequadamente desafiador para mim, as tarefas não são muito fáceis nem muito difíceis.
O jogo evoluiu no ritmo adequado e não fica monótono – Oferece novos obstáculos, situações ou variações de atividades.
O jogo contribuiu para o aprendizado da disciplina.
Estudar jogando é mais fácil do que só estudar teoria.

Atribua uma nota de 1,0 a 5,0 para seu nível de conhecimento antes e depois do jogo aos conceitos listados na tabela abaixo:

Conceitos	Lembrar o que é		Compreender como funciona			Aplicar na prática
	Antes	Depois	Antes	Depois		Antes		Depois
Camada de aplicação
Camada de transporte
Camada de rede
Camada de enlace
Camada física

 – Cite 3 pontos fortes do jogo:

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– Por favor, dê 3 sugestões para a melhoria do jogo:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

^[1] Pós-graduação em banco de dados, graduação em sistemas de informação.

^[2] Orientador. Mestre pela Unifacs.

Enviado: Fevereiro, 2020.

Aprovado: Maio, 2020.