Juegos Serios para Promover el Pensamiento Computacional y la Programación

Juegos Serios para Promover el Pensamiento Computacional y la Programación Serious Games to Promote Computational Thinking and Coding Trabajo de Fin de Grado Curso 2020-2021 Autores Dany Faouaz Santillana Arturo García Cárdenas Álvaro Poyatos Morate Director Prof. Dr. Baltasar Fernández Manjón Codirector Dr. Antonio Calvo Morata Grado en Desarrollo de Videojuegos Facultad de Informática Universidad Complutense de Madrid Agradecimientos A todas las personas que, de alguna manera, han apoyado y han facilitado la realización de este trabajo. A todos los docentes que forman parte del grado, por hacer que consigamos las competencias necesarias para enfrentarnos al futuro. En especial al director del TFG, a Balta, por apoyarnos desde el primer momento, confiar en nosotros e implicarse para realizar con éxito el proyecto. A todo el equipo de investigación de e-UCM, en especial a Toni, codirector del TFG, por darnos feedback constante y ayudarnos a pulir al detalle la memoria. A Victor Manuel Pérez Colado, por su apoyo técnico en el apartado de las analíticas y el soporte del motor uAdventure. A nuestros amigos, en especial al equipo SpicySeed, por darnos tantos buenos momentos en los momentos más difíciles. A todos nuestros compañeros de clase, por apoyarnos y compartir la experiencia universitaria a nuestro lado. A la asociación sin ánimo de lucro Programamos.es y a su cofundador Jesús Moreno León, por brindarnos apoyo y motivarnos. Especial agradecimiento a los expertos Henar Lanchas López, Gaspar Ferrer Soria, Marcos Román González y Ángel Serrano Laguna; por interesarse y ayudarnos a mejorar los resultados. Por aguantar a Balta y sus correos constantes. Gracias a los más de 45 profesores e investigadores que han jugado a nuestros dos juegos y nos han proporcionado un feedback detallado que nos ha permitido mejorar tanto los juegos como su aplicabilidad en la docencia. Muchas gracias a Ivan Turegano, director y a Ana García Pulio, coordinadora del Colegio La Inmaculada Escolapias Puerta de Hierro por confiar en nosotros y darnos el privilegio de que realicemos pruebas con alumnos en un entorno real. Sabemos que aguantar la presión de las peticiones de Balta es complejo. A la cátedra Telefónica-Complutense en educación digital y juegos serios, por apoyar el proyecto, sobre todo en los aspectos experimentales. A nuestras familias, en especial a nuestros padres y hermanos, por apoyarnos y confiar en nosotros. Resumen Cada vez es más importante el uso de la tecnología y la ciencia en cualquier ámbito, es por ello por lo que existe un creciente interés en el sector de la educación por enseñar conceptos relacionados con las Ciencias de la Computación desde temprana edad. Dos aspectos que destacan son el aprendizaje de la programación o de lenguajes informáticos, y el Pensamiento Computacional (PC), una forma de afrontar la resolución de problemas utilizando habilidades propias de la computación. Personalidades como Jeannette Wing (2008), una investigadora muy reconocida en el campo del PC, creen que el pensamiento computacional será una habilidad fundamental para todos a mediados del siglo XXI. Aunque comúnmente se suele relacionar el PC con campos más tecnológicos, el PC también puede ser muy útil en otros campos como la medicina o el periodismo. Por otro lado, existe un creciente interés en introducir los videojuegos en distintos ámbitos ya que se han demostrado los beneficios y la eficacia que tienen como herramienta educativa (e.g., entrenamiento de habilidades, concienciación, etc). Por ello, se han empezado a desarrollar los denominados juegos serios en diversos campos como la salud, medioambiente o la educación. Los juegos serios son un mercado en crecimiento. La cantidad de juegos serios ha incrementado en los últimos años y gracias a la creciente demanda de nuevas herramientas interactivas muchas empresas comienzan a tener interés por desarrollar juegos serios. El objetivo principal de este proyecto es proponer y utilizar juegos serios para promover el aprendizaje de conceptos de pensamiento computacional y de programación de manera guiada y motivadora. Para llevar a cabo este objetivo se ha seguido el siguiente proceso: primero se ha realizado un análisis de la situación actual del PC en la educación y del uso en el aula de juegos serios que abordan este concepto. Posteriormente se han analizado un conjunto de juegos y/o aplicaciones representativas para identificar sus principales características. Con las conclusiones del análisis se ha desarrollado un primer juego orientado al PC como prueba de concepto y se han realizado pruebas de validación con profesores (incluyendo entrevistas). Estas pruebas han servido para comprobar la aplicabilidad del juego. Aprovechando la experiencia del primer juego desarrollado se ha creado un segundo juego orientado a promover la programación, que es el principal resultado de este trabajo. Se han realizado pruebas con expertos, con profesores y con alumnos a partir de las cuales se ha mejorado y validado los juegos. Palabras Clave Juegos Serios, Pensamiento Computacional, Programación, Ciencias de la Computación. Repositorios de código abierto de los juegos La Mansión Paranormal - https://github.com/WeArePawns/ParanormalMansion Articoding - https://github.com/WeArePawns/Articoding Abstract The use of technology and science in any field is becoming increasingly important, which is why there is a growing interest in the education sector in teaching concepts related to Computer Science from an early age. Two aspects that stand out are the learning of programming or computer languages, and Computational Thinking (CT), a way of approaching problem solving using computing skills. Personalities such as Jeannette Wing (2008), a well-known researcher in the field of CT, believe that computational thinking will be a fundamental skill for everyone by the middle of the 21st century. Although the CT is commonly associated with more technological fields, the CT can also be very useful in other fields such as medicine or journalism. On the other hand, there is a growing interest in introducing video games in different fields as they have demonstrated their benefits and effectiveness as an educational tool (e.g., skills training, awareness, etc.). Therefore, so-called serious games have started to be developed in various fields such as health, environment or education. Serious games are a growing market. The number of serious games has increased in the last years and thanks to the growing demand for new interactive tools many companies are starting to be interested in developing serious games. The main objective of this project is to propose and use serious games to promote the learning of computational thinking and programming concepts in a guided and motivating way. In order to achieve this objective, the following process has been followed: first, an analysis of the current situation of CT in education and the use of serious games that address this concept in the classroom has been carried out. Subsequently, a set of representative games and/or applications have been analyzed to identify their main characteristics. With the conclusions of the analysis, a first CT-oriented game has been developed as a proof of concept and validation tests have been carried out with teachers (including interviews). These tests have served to check the applicability of the game. Taking advantage of the experience of the first game developed, a second game oriented to promote programming has been created, which is the main result of this work. Tests have been carried out with experts, teachers and students from which the final game has been improved and the game has been validated. Keywords Serious Games, Computational Thinking, Programming, Computational Science. Open source game repositories La Mansión Paranormal - https://github.com/WeArePawns/ParanormalMansion Articoding - https://github.com/WeArePawns/Articoding Índice Capítulo 1: Introducción 1 1.1. Motivación 1 1.1.1. ¿Qué es el Pensamiento Computacional (PC)? 1 1.1.2. ¿Qué son los juegos serios? 2 1.2. Objetivos 3 1.3. Plan de trabajo 3 1.3.1. Investigación del tema (septiembre - noviembre) 4 1.3.2. Desarrollo y pruebas de la Mansión Paranormal. Prototipado de Articoding (noviembre - marzo) 5 1.3.3. Desarrollo de Articoding (marzo - junio) 5 1.4. Estructura de la memoria 6 Chapter 1: Introduction 8 1.1. Motivation 8 1.1.1. What is Computational Thinking (CT)? 8 1.1.2. What are Serious Games? 9 1.2. Objectives 10 1.3. Work plan 10 1.3.1. Research on the subject (September - November) 11 1.3.2. Development and testing of La Mansión Paranormal. Prototyping of Articoding (November - March) 11 1.3.3. Development of Articoding (MarchJune) 12 1.4. Document structure 12 Capítulo 2: Contextualización y estado del arte 15 2.1. Pensamiento Computacional en la educación 15 2.1.1. PC en STEM 15 2.1.2. PC en otras asignaturas 16 2.2. Relación entre PC y la programación 17 2.3. Actividades para desarrollar el PC 18 2.3.1. Un-plugged 18 2.3.2. Plugged 19 2.3.3. PC sin programación 19 2.3.4. Lenguajes de programación usados 20 2.3.4.1. Programación visual 20 2.3.4.2. Programación en texto 22 2.3.5. Otros enfoques 23 2.3.5.1. Programación tangible 23 2.3.5.2. Robots 23 2.4. Análisis de juegos relacionados con el PC o la programación 24 2.4.1. Programming Hero 24 2.4.2. Grasshopper 25 2.4.3. Code Hero 26 2.4.4. CodeCombat 27 2.4.5. Light Bot 28 2.4.6. KIBO 29 2.4.7. BeBlockly 30 2.4.8. Scratch Jr. 31 2.4.9. SpriteBox: Code Hour 32 2.4.10. CodeSpark Academy 33 2.4.11. May’s Journey 35 1 Capítulo 1 Introducción “La educación científica de los jóvenes es al menos tan importante, quizá incluso más, que la propia investigación.” - Glenn Theodore Seaborg 1.1. Motivación Nuestra sociedad ha vivido un gran avance tecnológico en los últimos años. Este avance también se refleja en el ámbito educativo, donde cada vez es mayor el interés por usar los videojuegos y la gamificación como herramientas de aprendizaje. Además, cada vez más, en los colegios se están introduciendo asignaturas de programación. La situación vivida por la pandemia del COVID-19 ha puesto de manifiesto la necesidad y utilidad de la tecnología en ámbitos muy diferentes, que ha permitido realizar tareas del día a día como trabajar, dar clases, solicitar citas y hacer gestiones, de manera telemática. En este aspecto, la programación y el pensamiento computacional son la base de habilidades relacionadas con la tecnología, lo que pone de manifiesto la necesidad de crear herramientas para facilitar su aprendizaje. En estas circunstancias el objetivo de este trabajo es promover la programación y el pensamiento computacional mediante el uso de videojuegos. 1.1.1. ¿Qué es el Pensamiento Computacional (PC)? El Pensamiento Computacional es una manera de afrontar la resolución de problemas (Wing, 2008). En la literatura que hay respecto al PC se habla de los distintos elementos que lo componen. Analizando diferentes artículos referentes al PC se puede observar una amplia variedad de definiciones y, sobre todo, de características principales. Jeannette Wing, considera que el PC se compone de cuatro aspectos fundamentales: reformulación de problemas, recursión, descomposición, abstracción y testeo (Wing, 2006). 2 Investigadores como los pertenecientes a la Computational Thinking Task Force creada por la CSTA (Computer Science Teacher Association) destaca nueve habilidades como la base del PC: recolección de datos, análisis de datos, representación de datos, descomposición, abstracción, algoritmos y automatización, paralelización y simulación (Barr & Stephenson, 2011). “[...] decomposing problems, abstracting essential information, generalizing the solution for different problems, creating algorithms, and automating procedures.” (Shute et al., 2017, p. 6) A pesar de esta amplia variedad de habilidades, varios estudios señalan que el PC es un proceso cognitivo que involucra las habilidades de descomposición, búsqueda de patrones o generalización, abstracción, diseño de algoritmos y depuración o evaluación (Angeli et al., 2016) (Selby, 2013). Además, la investigación de (Araujo et al., 2019) remarca que estas son las habilidades más citadas en la mayoría de los estudios. Este trabajo parte de estas 5 características como marco de referencia para definir las habilidades a desarrollar a lo largo del proceso de aprendizaje: -Descomposición: Capacidad de convertir problemas complejos en problemas más sencillos. La descomposición permite descubrir los pasos necesarios para resolver un problema. -Identificación de patrones: Analizar problemas de manera eficiente e identificar casos recurrentes. -Abstracción: Extraer cualidades comunes de un conjunto de objetos. -Diseño de Algoritmos: Desarrollar la capacidad de crear algoritmos, es decir conjunto de operaciones detalladas que permite la resolución de problemas. -Depuración: Capacidad para analizar una solución y encontrar posibles errores en el diseño del algoritmo. 1.1.2. ¿Qué son los juegos serios? Como mencionó Smeddinck (2016) citando a Abt, se puede afirmar que los juegos serios son aquellos que tienen un propósito educativo explícito y que no están pensados para ser jugados sólo por diversión. Esto significa que, además de entretener, tienen un objetivo normalmente relacionado con la educación y la comprensión de conceptos. Aunque también pueden utilizarse como medio de comunicación, con fines comerciales o de denuncia social1. 1Fuente: http://www.exelweiss.com/blog/356/serious-games-juegos-serios/ 3 Los juegos serios de tipo educativo suelen estar orientados a un público joven, esto se debe a que prefieren un producto motivante con características propias de los juegos: progresión, aumento de la dificultad, desafío, libertad, etc. En un estudio realizado en 2014 se reveló que el 62% de los profesores han usado juegos en sus aulas para estimular y complementar el aprendizaje (Takeuchi & Vaala, 2014). Se pueden encontrar numerosos juegos serios gratuitos en páginas web colaborativas como GamesForChange2o PurposeGames3. En el Anexo A se dispone de una tabla con la taxonomía de los juegos serios. 1.2. Objetivos El objetivo principal de este proyecto es proponer y utilizar juegos serios para promover el desarrollo de aptitudes del pensamiento computacional y del aprendizaje de conceptos de programación. Para conseguir este objetivo, se ha dividido en objetivos más pequeños y alcanzables a corto plazo. Se han propuesto los siguientes objetivos: - Analizar la situación actual del PC viendo la forma en la que se imparte, cómo puede ser beneficioso para el alumnado y de qué manera los juegos serios pueden ayudar en su desarrollo. - Desarrollo de un juego serio narrativo para desarrollar el PC mediante la resolución de puzles (La Mansión Paranormal4). - Creación de un juego para el desarrollo del PC y la enseñanza de la programación (Articoding5). - Realizar pruebas de usuario con profesores y expertos interesados con la finalidad de mejorar los juegos y, en general, la experiencia de usuario (UX). Además de comprobar la aplicabilidad de los juegos en el ámbito educativo con alumnos reales y su utilidad como herramientas de aprendizaje . 1.3. Plan de trabajo Para poder llevar a cabo el desarrollo del trabajo, se ha hecho uso de la metodología ágil de producción conocida como SCRUM. SCRUM es una metodología ágil de producción definida en los años 80 por Nonaka y Takeuchi 5https://github.com/WeArePawns/Articoding 4https://github.com/WeArePawns/ParanormalMansion 3https://www.purposegames.com/es/ 2http://www.gamesforchange.org/ 4 (Hidalgo, 2019). La principal base de SCRUM es el desarrollo iterativo del producto en pequeños o medianos periodos de producción conocidos como sprints. “The scrum methodology facilitates the coordinated activity of programmers who break their work into small tasks that can be completed within fixed duration cycles or “sprints”, tracking progress and re-planning in regular meetings in order to develop products incrementally” (Hidalgo, 2019, p. 5) En SCRUM existen tres roles principales, el Scrum master, el Product owner y el equipo de desarrolladores. Al inicio de cada sprint el equipo acuerda una serie de tareas a realizar durante el sprint, durante el sprint se realizan reuniones diarias para comprobar el progreso del sprint. Al final del sprint el equipo se reúne para comentar las tareas realizadas durante el sprint y posibles mejoras (Marcal et al., 2007, p. 3). Durante este proceso, el Scrum master es el encargado de resolver conflictos y asegurarse de que el sprint transcurra adecuadamente (Hidalgo, 2019, p. 6). Durante el desarrollo del proyecto se ha aplicado el modelo SCRUM al equipo de desarrollo. De tal manera que el director y codirector del proyecto actuaban como product owners y los miembros del equipo actuaban como desarrolladores y uno de ellos como Scrum Master. Para alcanzar los objetivos propuestos anteriormente y organizar mejor el trabajo, se ha propuesto una planificación dividida en tres periodos de tiempo bien diferenciados. Estos periodos están descritos en las siguientes tres secciones. 1.3.1. Investigación del tema (septiembre - noviembre) Con el objetivo de obtener el conocimiento necesario para llevar a cabo este trabajo y adquirir así una buena base teórica, el primer paso ha sido realizar una investigación de los conceptos relacionados con el PC y de las diferentes herramientas que se utilizan en los centros educativos. El conocimiento adquirido y las herramientas analizadas son descritas en la sección 2 de esta memoria. Los hitos completados a lo largo de este primer periodo son los siguientes: - Realizar un análisis profundo de cuál es la situación actual del PC en la enseñanza, ver de qué manera se imparte y cómo puede ser beneficioso para el alumnado. - Analizar cuál es el impacto de los juegos serios en la educación y cómo pueden ayudar para desarrollar el PC. 5 1.3.2. Desarrollo y pruebas de la Mansión Paranormal. Prototipado de Articoding (noviembre - marzo) Esta etapa ha consistido en realizar el diseño y llevar a cabo el desarrollo de un primer juego sobre el PC, desde su primera versión hasta su versión final, realizando pruebas y mejoras durante todo su desarrollo. Los detalles de este juego se describen en el capítulo 3 de esta memoria. Además, también abarca el primer prototipo de Articoding. Durante esta fase, se ha extendido la revisión del estado del arte a través del análisis de otros juegos enfocados al PC y al aprendizaje de los conceptos básicos de programación. Los hitos a cumpliar en esta segunda etapa han sido: - Realizar un análisis de un amplio catálogo de juegos relacionados con el PC y/o con la enseñanza. - Diseñar un juego (La Mansión Paranormal) siendo la primera toma de contacto con el PC. - Desarrollar un primer prototipo del juego mencionado como prueba de concepto e iterar sobre este para pulir el diseño inicial. - Ampliar el contenido del prototipo para la realización de pruebas con profesores y alumnos. - Reservar un periodo iterativo para probar el juego, encontrar errores y arreglarlos. - Utilizar la retroalimentación obtenida para cerrar la versión final del juego. 1.3.3. Desarrollo de Articoding (marzo - junio) Esta última etapa está dedicada al desarrollo del segundo juego, que tiene el objetivo de enseñar conceptos de programación. La etapa abarca desde el diseño del juego hasta su desarrollo y validación con usuarios. En las fases finales de desarrollo se realizan iteraciones rápidas de 1 a 3 días puliendo los detalles restantes para crear un producto y poder realizar pruebas con usuarios. Estas iteraciones rápidas realizadas consisten en: ●Reunión con el tutor y cotutor. Dónde se muestra el estado actual del juego y se debaten las posibles mejoras y correcciones. Se generan las tareas en este paso. ●Implementación de las mejoras y corrección de errores. Se valoran qué tareas pueden implementarse y cuáles son las más prioritarias. Se implementan dichas tareas y se descartan aquellas que se han considerado no tan importantes. 6 ●Envío de builds y recogida de feedback. Se generan las distintas builds y se envían al tutor y al cotutor para que comprueben que todo está implementado correctamente. Se recibe la retroalimentación y se fija una fecha para la próxima reunión. El diseño y desarrollo de Articoding está descrito en la Capítulo 4 de esta memoria. Además, los hitos completados en esta etapa son: - Diseñar el juego principal (Articoding) y realizar iteraciones rápidas de prototipado para pulir dicho diseño. - Desarrollar e implementar las ideas de diseño, teniendo pequeños periodos iterativos para cambiar decisiones de diseño. - Reservar un periodo iterativo para probar el juego principal, encontrar errores y arreglarlos. - Internacionalizar y localizar el juego al inglés y al español. - Diseñar un modelo de evaluación con usuarios para la realización de pruebas de usuarios. - Analizar los resultados obtenidos y cerrar el juego con la retroalimentación obtenida. 1.4. Estructura de la memoria El resto de esta memoria, que describe el trabajo realizado, está estructurada de la siguiente manera: ●Capítulo 2. Expone la situación actual del PC, relacionándolo con distintos aspectos como la programación o asignaturas escolares. Además, hace un estudio de los tipos de juegos que desarrollan el PC y resume un exhaustivo análisis de algunos de los juegos que mejor promueven el PC. ●Capítulo 3. Presenta el primer juego que se desarrolló para realizar este trabajo: La Mansión Paranormal. Hace una reflexión de los resultados obtenidos y de las pruebas realizadas con usuarios. ●Capítulo 4. Plantea la evolución de la idea del segundo juego, Articoding, desde su concepción hasta su versión final. Profundiza de forma detallada en el diseño del juego, en su desarrollo e implementación. También expone algunos problemas y dificultades que se han encontrado durante el desarrollo. Para terminar, presenta las conclusiones y resultados, además de hablar sobre las pruebas con usuarios realizadas. ●Capítulo 5. Expone las conclusiones sobre el trabajo realizado, comprobando si los objetivos se han conseguido. Además, recoge ideas que no llegaron a implementarse, así como posibles mejoras que podrían desarrollarse en el futuro. 7 ●Capítulo 6. Enumera las aportaciones realizadas por cada integrante del grupo, donde se pueden ver las contribuciones clasificadas en tres categorías: implementación, memoria, y otros. Además se incluyen un conjunto de anexos con información complementaria y con algunos de los documentos que se han desarrollado a lo largo del presente trabajo: ●Anexo A. Muestra una tabla detallada sobre la taxonomía de los juegos serios donde se hace una clasificación del uso de los juegos serios y los campos de conocimiento. ●Anexo B. Expone una tabla donde se muestran los beneficios y aplicaciones de los juegos serios en la educación y los distintos sectores educacionales. ●Anexo C. Ofrece una tabla-resumen del análisis exhaustivo realizado en el Capítulo 2 sobre juegos serios que promueven el PC. ●Anexo D. Proporciona la guía docente del juego La Mansión Paranormal usada durante la evaluación formativa con los expertos. ●Anexo E. Proporciona la guía docente de Articoding, que ha sido usada durante las pruebas con profesores y en el colegio. ●Anexo F. Presenta de forma más detallada el trabajo realizado sobre internacionalización y localización de Articoding. 8 Chapter 1 Introduction “Science education of young people is at least as important, perhaps even more important, than research itself.” - Glenn Theodore Seaborg 1.1. Motivation Our society has experienced great technological progress in recent years. This progress is also reflected in the educational field, where there is an increasing interest in using video games and gamification as learning tools. In addition, more and more programming subjects are being introduced in schools. The situation experienced by the COVID-19 pandemic has highlighted the need and usefulness of technology in many different areas, which has made it possible to carry out day-to-day tasks such as working, teaching classes, requesting appointments and carrying out formalities telematically. In this aspect, programming and computational thinking are the basis of technology-related skills, which highlights the need to create tools to facilitate their learning. In these circumstances, the objective of this work is to promote programming and computational thinking through the use of video games. 1.1.1. What is Computational Thinking (CT)? Computational Thinking is a way of dealing with problem solving (Wing, 2008). In the literature on CT, the different elements that compose it are discussed. Analyzing different articles on CT, a wide variety of definitions and, above all, main characteristics can be observed. Jeannette Wing, considers that CT is composed of four fundamental aspects: problem reformulation, recursion, decomposition, abstraction and testing (Wing, 2006). Researchers such as those belonging to the Computational Thinking Task Force created by the CSTA (Computer Science Teacher Association) highlight nine 9 skills as the basis of CT: data collection, data analysis, data representation, decomposition, abstraction, algorithms and automation, parallelization and simulation (Barr & Stephenson, 2011). "[...] decomposing problems, abstracting essential information, generalizing the solution for different problems, creating algorithms, and automating procedures." (Shute et al., 2017, p. 6) Despite this wide variety of skills, several studies point out that CT is a cognitive process that involves the skills of decomposition, pattern search or generalization, abstraction, algorithm design, and debugging or evaluation (Angeli et al., 2016) (Selby, 2013). In addition, the research by (Araujo et al., 2019) remarks that these are the most cited skills in most studies. This work takes these 5 characteristics as a frame of reference to define the skills to be developed throughout the learning process: -Decomposition: Ability to convert complex problems into simpler problems. Decomposition allows discovering the steps needed to solve a problem. -Pattern identification: Analyze problems efficiently and identify recurring cases. -Abstraction: Extracting common qualities from a set of objects. -Algorithm Design: Develop the ability to create algorithms, i.e. set of detailed operations that allow problem solving. -Debugging: Ability to analyze a solution and find possible errors in the algorithm design. 1.1.2. What are Serious Games? As mentioned by Smeddinck (2016) quoting Abt, it can be stated that serious games are those that have an explicit educational purpose and are not intended to be played just for fun. This means that, in addition to entertaining, they have an objective usually related to education and the understanding of concepts. However, they can also be used as a means of communication, for commercial purposes or for social denunciation. Serious games of an educational type are usually aimed at a young audience, this is because they prefer a motivating product with game-like characteristics: progression, increased difficulty, challenge, freedom, etc. A 2014 study revealed that 62% of teachers have used games in their classrooms to stimulate and supplement learning (Takeuchi & Vaala, 2014). 10 Numerous free serious games can be found on collaborative websites such as GamesForChange or PurposeGames. A table with the taxonomy of serious games is available in Appendix A. 1.2. Objectives The main objective of this project is to propose and use serious games to promote the development of computational thinking skills and the learning of programming concepts. To achieve this goal, it has been divided into smaller and achievable short-term objectives. The following objectives have been proposed: - Analyze the current situation of CT by researching the way it is taught, how it can be beneficial to the student body and how serious games can help in its development. - Development of a serious narrative game to develop CT by solving puzzles (La Mansión Paranormal). - Creating a game for CT development and teaching programming (Articoding). - Conducting user tests with teachers and interested experts with the aim of improving the games and, in general, the user experience (UX). In addition to testing the applicability of the games in the educational environment with real students and the usefulness of the games as learning tools. 1.3. Work plan In order to carry out the development of the work, the agile production methodology known as SCRUM has been used. SCRUM is an agile production methodology defined in the 1980s by Nonaka and Takeuchi (Hidalgo, 2019). The main basis of SCRUM is iterative product development in small to medium production periods known as sprints. "The scrum methodology facilitates the coordinated activity of programmers who break their work into small tasks that can be completed within fixed duration cycles or "sprints", tracking progress and re-planning in regular meetings in order to develop products incrementally" (Hidalgo, 2019, p. 5). In SCRUM there are three main roles, the Scrum master, the Product owner and the team of developers. At the beginning of each sprint the team agrees on a set of tasks to be performed during the sprint, during the sprint daily meetings are held 17 2.1.2. PC en otras asignaturas Además, las habilidades que puede aportar el PC pueden ser utilizadas para otras disciplinas que, comúnmente, se consideran muy distanciadas de las disciplinas STEM. “[...], these techniques have proven to be effective in a broader range of disciplines, with applications as diverse as engineering, medicine, law, and journalism” (Gouws et al., 2013, p .10) Es decir, no sólo refuerza capacidades en áreas más científicas-tecnológicas sino también en otras como las áreas sociales, haciendo que el PC sea beneficioso para cualquier persona independientemente de su especialización o de su tipo de trabajo. Es por este motivo que el PC lleva años aplicándose en campos ajenos a las disciplinas clásicas de STEM. “[...] areas of active study include algorithmic medicine, computational archaeology, computational economics, computational finance, computation and journalism, computational law, computational social science, and digital humanities.” (Wing, 2010, p. 2) Las habilidades que componen el PC pueden incluso ser aplicadas en la vida diaria de todas las personas, habilidades como la secuenciación, la ordenación o la descomposición de un problema complejo en otros más simples, son algunos de los ejemplos que propone Wing (2010) para mostrar que pensar computacionalmente es una habilidad que ofrece beneficios en cualquier campo. En el Anexo B de este trabajo se ofrece una tabla con los beneficios y aplicaciones que tiene el pensamiento computacional en distintas asignaturas escolares. 2.2. Relación entre PC y la programación La programación y el PC se suelen relacionar en la literatura, pero es importante destacar que no son lo mismo. La programación es una herramienta clave para apoyar las funciones cognitivas (e.g., razonamiento, cálculo, comprensión) involucradas en el PC (Grover & Pea, 2013). Es por esto que normalmente se suele utilizar la programación como el vehículo principal para desarrollar el PC. Es por esta relación entre programación y CT, que existen una serie de conceptos propios del PC que son esenciales a la hora de aprender programación. 18 “There is a set of fundamental CT knowledge that are essential for all learners of computer programming at each level of the curriculum: events, sequences, repetition, conditional, parallelism, variables, operators, manipulation of data, elementary data structures, and simple algorithms like sorting and searching” (Kong, 2016, p. 382) Sin embargo, el simple hecho de enseñar a programar no implica que se aprendan los conceptos que conforman el PC. “For example, while using these tools, students might develop good programming practice or spontaneously acquire a CT strategy, but there is little feedback available to alert them to this. The corollary to this might be when students create a working linear scenario without considering reusable patterns and other good programming practices” (Kazimoglu et al., 2012, p. 524). Es por esto por lo que también es necesario dar soporte a los estudiantes, recompensando las buenas conductas y ofreciendo la información suficiente para entender los errores. Nosotros consideramos que esto se puede conseguir de forma eficiente mediante el uso de los juegos serios. De esta manera, los estudiantes se mantendrían más motivados a la vez que lograrían comprender mejor las abstracciones necesarias y aprender buenas prácticas de programación. 2.3. Actividades para desarrollar el PC Existe una gran variedad de actividades que sirven para desarrollar el PC. Estas se pueden clasificar en dos categorías: unplugged yplugged, según si se emplean dispositivos digitales o no. Además, existen distintos enfoques para el desarrollo de dichas actividades, como puede ser el uso de la programación, o de robots. 2.3.1. Un-plugged Las actividades unplugged son actividades que se pueden realizar en un contexto sin dispositivos digitales. Es por eso que el desarrollo en escuelas del Pensamiento Computacional a base de actividades unplugged es de gran utilidad, sobre todo en lugares donde no se dispone de una infraestructura tecnológica, como electricidad, internet, ordenadores o cualquier otro dispositivo electrónico (Brackmann et al., 2017). 19 “Such activities involve logic games, cards, strings or physical movements that are used to represent and understand computer science concepts such as algorithms or data transmission” (Brackmann et al., 2017, p. 65). Este tipo de actividades son útiles para empezar a desarrollar las aptitudes del PC en estudiantes de escuela intermedia, aunque de momento parece que no hay evidencia suficiente para determinar que sólo con actividades unplugged se pueda desarrollar al máximo las aptitudes de PC. “[...], even if the unplugged activities can be a good resource for introducing students into CT, it is apparent that this approach has limitations and, therefore, further research is necessary to identify the point at which the unplugged approach loses its effectiveness and the use of computing devices is required to keep on developing CT skills.” (Brackmann et al., 2017, p. 71). 2.3.2. Plugged Al contrario que las actividades unplugged, las actividades plugged son aquellas actividades cuya realización requiere de algún tipo de dispositivo digital. Este tipo de actividades son las que más se suelen utilizar para desarrollar el PC, no solo por la comodidad y flexibilidad que ofrecen los dispositivos electrónicos, sino también por que habitualmente tienen una mayor cercanía con las Ciencias de la Computación y con la programación. De hecho en las escuelas se utilizan cada vez más recursos tecnológicos y esto ha provocado, por ejemplo, que el aprendizaje de un lenguaje de programación como Python ha llegado a suscitar un mayor interés que el aprendizaje de la lengua extranjera más popular en los colegios como es el francés en Reino Unido6. 2.3.3. PC sin programación Aunque generalmente se suele relacionar la enseñanza de PC con la programación, es posible enseñar conceptos propios del PC sin necesidad de utilizar un lenguaje de programación concreto. Normalmente estas aplicaciones plantean problemas lógicos que pretenden simular situaciones de la realidad y donde cada uno de estos problemas suele estar relacionado con al menos una habilidad del PC. Un claro ejemplo de este tipo de 6Fuente: https://www.information-age.com/python-overtakes-french-most-popular-language-taught-primary-sc hools-123460073/ 20 problemas son las Bebras task. Bebras7es una comunidad internacional que cada año organiza un concurso de PC conocido como Bebras Contest. “The task is designed to be solvable without previous knowledge from Computer Science or programming. Nevertheless, each task is related to one computational concept and one or more CT skills” (Araujo et al., 2019, p. 3). Este tipo de problemas pueden considerarse un buen punto de entrada a los conceptos básicos del PC ya que no es necesario ningún conocimiento previo. (Araujo et al., 2019) 2.3.4. Lenguajes de programación usados Otro enfoque consiste en lograr mejorar la enseñanza de la programación haciendo que los entornos para programar sean más sencillos y fáciles de comprender (e.g., programación visual) o que los lenguajes de programación utilizados sean más sencillos de utilizar y más legibles. 2.3.4.1. Programación visual En este tipo de programación se utilizan elementos visuales que, combinándolos con otros, terminan formando un programa que se puede ejecutar. Unos de las formas de programación visual más usada es la programación por bloques. Esta forma de programación consiste en, como si de piezas de puzle se tratara, encajar unos bloques con otros. Normalmente, la funcionalidad que realizan los distintos bloques viene descrita con texto dentro del propio bloque. De esta manera, si un bloque se encarga de mover un objeto, dentro del bloque vendrá escrito “mover”. Uno de los sistemas de bloques más conocidos es el de blockly8, un proyecto hecho por desarrolladores de Google. 8https://developers.google.com/blockly 7https://www.bebras.org/about.html 21 Figura 1: Imagen de bloques de blockly Existe una gran variedad de proyectos profesionales que usan blockly ya que sus bloques pueden traducirse directamente a lenguajes de programación como JavaScript, PHP, Dart o Python9. Scratch es otro de los más populares y que más se usan en la escuela en España. Scratch es un entorno de desarrollo dirigido a programadores de entre 8 y 16 años. Figura 2: Imagen de bloques de Scratch Contiene una serie de bloques con los que puedes controlar una serie de personajes. Scratch está bastante acotado en ese sentido ya que tiene una expresividad predeterminada. Por eso se considera que blockly es más completo, ya que se pueden hacer bloques personalizados y crear proyectos más complejos, mientras que con Scratch no se puede. 9Fuente: https://www.robotlab.com/blog/blockly-vs-scratch-whats-best-for-me 22 Otra forma de programación visual es la de programación por símbolos. Este tipo de programación es muy similar a la programación por bloques. La diferencia más destacable es que, mientras que en la programación por bloques utiliza texto para describir la funcionalidad que realiza el bloque, en la programación por símbolos utiliza simbología descriptiva. Figura 3: Símbolos (LightBot, 2021) De esta manera, si la funcionalidad de un bloque10 es descrita por el texto “mover”, en el caso de la programación por símbolos es descrita por el símbolo de una flecha, como se puede observar en la Figura 3. Esto disminuye mucho la escalabilidad de este tipo de programación, por eso se suele encontrar en entornos muy bien definidos con funcionalidades muy limitadas como se muestra en la Figura 3. Además, dependiendo del contexto, estos símbolos se pueden mostrar como piezas de puzle o simplemente como rectángulos que se tienen que colocar uno al lado del otro. 2.3.4.2. Programación en texto Este tipo de programación es el más cercano a la programación real. Gracias a ello, es el que menos limitaciones tiene independientemente del entorno. Los lenguajes de programación más utilizados son los de JavaScript y Python, aunque normalmente se usa más la sintaxis de un lenguaje que el propio lenguaje en sí. La ventaja de estos lenguajes es que no requieren de entornos de ejecución complejos y, en cierta manera, son más próximos al lenguaje natural que otros lenguajes tradicionales (e.g., C, C++ o Java). Esto ha hecho que Python sea el lenguaje de programación elegido por muchas escuelas para introducir la programación en cursos más avanzados (y normalmente como continuación de una introducción en cursos inferiores mediante Scratch). 10 Referencia al bloque de un sistema de bloques como blockly o Scratch. 23 2.3.5. Otros enfoques 2.3.5.1. Programación tangible Este tipo de programación se trata de programar a base de utilizar objetos que se pueden tocar, mover, combinar, etc. Esta aproximación llama la atención en áreas de educación porque se acerca al área conocida como tangible learning, un área en el que se enseña a base de utilizar objetos manipulables. “Design-Based Research (DBR) is concerned with the pragmatic application of learning theories, aiming to narrow the relationship between theory and practice, through tangible learning examples and artefacts, which can be used and reused in the real world” (Vahldick et al., 2020, p. 3). Uno de los proyectos más conocido en relación con la programación tangible es el de Project Bloks11 de Google. Un programa de investigación cuyo objetivo era “construir la nueva generación de programación tangible para niños”. Se trata de un sistema de módulos hecho con electrónica. Conectando de distintas maneras dichos módulos se consigue programar distintos comportamientos. 2.3.5.2. Robots “At larger scales, we see a growing use of mobile phones, radio frequency identification tags, sensors, actuators and robots.” (Wing, 2008, p. 3723). Con el avance tecnológico, la robótica también se ha hecho un hueco en el campo del pensamiento computacional. La robótica es un área fructífera muy cercana a la programación que ha demostrado ser de utilidad para el desarrollo de las aptitudes del PC en las personas independientemente de su edad o género (Shute et al., 2017). “[...] research has shown that children as young as four years old can understand basic computer programming concepts and can build and program simple robotics projects” (Flannery et al., 2013, p. 1). Si junto a los robots se gamifica12 el contexto en el que se usan, puede ofrecer un objetivo lúdico y atractivo que puede ayudar al desarrollo del pensamiento computacional en un entorno físico y táctil. “[...] game design and gameplay entail various goals for players to solve. These can be smaller goals represented within levels of the game, and larger 12 Trasladar mecánicas y/o dinámicas de un juego a un ámbito real, como el de la educación. 11 https://projectbloks.withgoogle.com/ 24 goals represented by boss levels and/or part of the narrative. To succeed, players need to derive solution plans, and if a plan fails, then a modified plan is developed” (Shute et al., 2017, p. 8). “Qualitative data generated from interviews and think-aloud protocols confirmed the effectiveness of robotics to develop CT concepts and solve problems effectively.” (Shute et al., 2017, p. 7). 2.4. Análisis de juegos relacionados con el PC o la programación Como el principal objetivo del proyecto es desarrollar juegos para promover el interés de los alumnos sobre el PC y la programación y para mejorar su enseñanza se ha realizado una extensa búsqueda y análisis de juegos relacionados con estos temas. El objetivo es entender que se ha hecho en este campo, estudiando decisiones de diseño e ideas de modelos de aprendizaje, e incluso, cuando ha sido posible, probando los juegos o aplicaciones. Estos juegos son los que se han considerado más relevantes y en los que, gracias al análisis realizado, se han podido identificar cuáles eran sus enfoques y decisiones de diseño, algunos de los cuales se han reutilizado en nuestras soluciones. No obstante, no sólo se han considerado juegos propiamente dichos si no también entornos o aplicaciones que de alguna manera tratan de motivar o simplificar el aprendizaje del PC o de la programación (e.g. KIBO, ScratchJr). También se han analizado otras aplicaciones en otros campos como, por ejemplo, Duolingo debido al éxito que ha tenido en la promoción de un tema tan complejo como es el aprendizaje de idiomas. 2.4.1. Programming Hero Programming Hero13 es una aplicación móvil para el aprendizaje de la programación creado por Codinism14. Su principal idea es que tras aprender un concepto nuevo, el usuario añade nuevas mecánicas a un juego que se va programando de manera progresiva. La aplicación fue seleccionada por CODE15 como aplicación número uno promotora de programación. 15 https://code.org/ 14 http://www.codinism.com/ 13 https://www.programming-hero.com/ 25 Figura 4: Imágenes del temario (Programming Hero, 2020) La aplicación tiene todo el temario dividido en galaxias y cada galaxia tiene una serie de planetas que poseen el grueso de la teoría. Cada nivel o planeta se compone de módulos que pueden ser texto explicativo teórico, ejemplos teóricos o ejercicios a completar. Al completar todos los módulos, desbloqueas el siguiente planeta. Y al completar todos los planetas, desbloqueas la siguiente galaxia. Esto le añade un componente de progresión muy interesante a la aplicación. 2.4.2. Grasshopper Grasshopper16 es una aplicación móvil desarrollada por Google cuyo objetivo es enseñar conceptos básicos de programación de una manera rápida y cómoda. Para esto, se utilizan varios elementos que gamifican el aprendizaje (perfil de usuario, avatar de jugador, medallas, puntuaciones, etc.). El juego utiliza un sistema de tarjetas para completar el código. Algunas tarjetas se pueden rellenar con texto. 16 https://grasshopper.app/es_419/ 26 Figura 5: Imágenes del juego (Grasshopper, 2020) La aplicación cuenta con niveles teóricos que explican con mayor profundidad conceptos ya utilizados o sirven como introducción a nuevas instrucciones de programación. También hay niveles prácticos donde el usuario tiene que resolver el problema propuesto. Este problema se describe de manera textual donde puede haber una pequeña introducción teórica y además, se muestra visualmente el objetivo que el usuario debe alcanzar. En estos niveles el usuario tiene un apartado donde escribir el código y una ventana que muestra la ejecución del programa. Por último, existen desafíos que ponen a prueba los conocimientos del usuario a través de preguntas de opción múltiple. Además de jugar los niveles principales, la aplicación cuenta con un apartado de práctica para repasar conceptos ya vistos mediante nuevos problemas. Asimismo, incluye el apartado Code playground donde el usuario puede crear su propio código. 2.4.3. Code Hero Code Hero17 es un juego educacional creado por Primer Labs. Su objetivo principal es enseñar a los jugadores a programar y a familiarizarse con motores de videojuegos como Unity. Todo ello lo hace desde dentro de un entorno 3D, simulando que se está en una “universidad virtual”. También enseña conceptos de publicación y anima a la publicación de un juego una vez se haya aprendido lo suficiente. 17 https://codeherogame.wordpress.com/ 33 jugador ciertos niveles o puzles que tiene que resolver con programación. Además, el jugador puede moverse por el nivel saltando, andando o usando escaleras. Figura 12: Imagen promocional del juego (SpriteBox: Code Hour, 2020) El juego busca ofrecer una experiencia de juego relajada, donde el jugador puede aprender los conceptos a su ritmo y sin presión. El juego cuenta con una pequeña narrativa mediante la que se explican las mecánicas principales y los objetivos del jugador, el jugador tiene que completar varios escenarios mientras que rescata los espíritus encerrados mediante la resolución de puzles de programación. Las dinámicas principales del juego son: la interacción con el nivel mediante las diferentes mecánicas de juego de plataformas y por otra parte la capacidad de analizar y resolver los puzles de programación que el juego plantea. El juego tiene dos formas de puntuar al jugador. Existen ciertos objetos coleccionables (estrellas y espíritus encerrados en botellas) que se tiene que recoger para completar al 100% el nivel. 2.4.10. CodeSpark Academy Code Spark Academy25 es un juego serio para el desarrollo del pensamiento computacional en los niños de K-5 (escuela primaria). El juego ofrece al jugador ciertos niveles o puzles que tiene que resolver con programación. El jugador debe indicar la secuencia de instrucciones que el avatar realizará para completar el nivel. La dinámica principal del juego viene directamente dada por la mecánica principal. Al tener el puzle del nivel programado e iniciar la prueba, se ve de manera visual cómo el personaje realiza las acciones programadas. 25 https://codespark.com/ 34 Al introducir la mecánica de los bucles, el jugador debe buscar patrones que se repiten en el nivel para así minimizar el número de instrucciones usadas y obtener mayor puntuación. Este juego ofrece un gran soporte para su despliegue en las aulas, cuenta con varias herramientas para los profesores entre las que se incluyen varias guías y actividades guiadas, herramientas de monitorización del progreso de cada alumno, soluciones a varios problemas o actividades “desconectadas”. Además, en su página web afirman que CodeSpark Academy ha sido probado y se ha mostrado eficaz, donde un 22% de los niños incrementó su precisión en tareas de secuenciación y un 55% mostró un aumento en su confianza a la hora de resolver problemas. Figura 13: Imagen in-game del juego (CodeSpark Academy, 2020) El juego en su versión Code Hour ofrece niveles que tratan conceptos básicos de programación, como la secuenciación de instrucciones, el uso de bucles y el uso de funciones (dadas por el propio juego), estos conceptos ayudan a reforzar elementos propios del PC como la abstracción (uso de funciones sin conocer su implementación) o el reconocimiento de patrones (para poder utilizar bucles). 35 2.4.11. May’s Journey May’s Journey26 es un juego serio para el desarrollo computacional. El juego cuenta con una serie de salas. En estas salas encontrarás pequeños puzles que se tienen que resolver usando código en texto plano. Además de poder programar para resolver problemas (arreglar caminos, construir escaleras, etc.), puedes recolectar gemas que son coleccionables. También se puede investigar y buscar llaves que son necesarias para abrir algunas puertas. Por el camino te encuentras pergaminos con los que desbloqueas nuevas habilidades (en este caso, conocimiento en instrucciones nuevas). Figura 14: Imagen in-game del juego (May’s Journey, 2021) El entorno del juego es en 3D con vista cenital. Esto añade gran atractivo y hace que se sienta más un juego al que jugar y pasarlo bien a un juego con el que sólo aprender. Además, se muestra como un mundo misterioso en el que usan luces, estatuas y demás elementos que llaman la atención incrementando la impresión de que es realmente un juego y no tanto una aplicación de aprendizaje. 2.4.12. Blockly Games Blockly Games27 es una aplicación web creada por google como parte de la iniciativa Code with google28. La aplicación pretende enseñar conceptos de 28 https://edu.google.com/code-with-google/ 27 https://blockly.games 26 https://maysjourney.com/ 36 programación, planteando diferentes juegos y desafíos que el jugador debe solucionar utilizando el lenguaje de programación visual blockly. El juego cuenta con varias categorías, cada categoría plantea un tipo de juego diferente. Además las categorías tienen varios niveles con una dificultad incremental. De esta forma, se introducen todos los conceptos disponibles en blockly de una manera ordenada y gradual. Se enseñan tanto conceptos básicos de programación (bucles condicionales) como conceptos más avanzados(bucles anidados, funciones) Figura 15: Imagen in-game del juego (Blockly Games, 2021) La aplicación también ofrece la posibilidad de resolver algunos niveles utilizando javascript en lugar de blockly. De esta manera, también se puede utilizar la aplicación con usuarios con conocimientos básicos de programación. También hay que destacar que la aplicación ofrece muy pocas ayudas o descripciones de los bloques que hay que utilizar. 2.4.13. Dragon Architect Dragon architect29 es un juego serio educativo desarrollado por el Center for Game Science30 que pretende enseñar conceptos básicos de programación. El juego consiste en la construcción de edificios mediante el uso de un lenguaje de programación visual (blockly). 30 http://centerforgamescience.org 29 http://dragonarchitect.net 37 Dragon architect cuenta con una pequeña narrativa en la que el jugador debe ayudar a un dragón a construir diferentes elementos. Para ello, el jugador primero debe aprender el lenguaje del dragón que consiste en los bloques de código. El juego plantea dos modos de juego, el primero consiste en una serie de tutoriales y niveles prediseñados donde se enseñan los conceptos básicos del juego (mover, construir bloques, bucles y funciones). Una vez se han completado estos niveles, los conceptos aprendidos se desbloquean en el modo sandbox. En este modo, el jugador puede utilizar los bloques de código como quiera para realizar sus propias construcciones. Este modo de juego pretende dar la oportunidad de explorar al jugador para mejorar la experiencia de aprendizaje. “The educational literature also highlights the need to combine open ended exploration with sufficient structured guidance” (Bauer et al., 2017, p. 6). Este juego propone un enfoque diferente al modelo tradicional de este tipo de aplicaciones, ya que centra su atención en el modo sandbox y en la libertad de creación del jugador, mientras que mantiene el modelo basado en movimientos en un tablero de otras aplicaciones. Figura 16: Imagen in-game del juego (Dragon Architect, 2021) 2.4.14. Duolingo Duolingo31 es una aplicación móvil y web creada en Estados Unidos con el propósito de aprender distintos idiomas. Cuenta con más de 30 idiomas y un examen para obtener la certificación del nivel de inglés. Si bien Duolingo no promueve o enseña conceptos del PC y la programación, utiliza varias técnicas de enseñanza que son muy efectivas, entre ellas la división del contenido por lecciones y un sistema de recompensas. Además es una aplicación muy utilizada y extendida. Por estos motivos se ha utilizado como referencia para el trabajo llevado a cabo. 31 https://es.duolingo.com/courses/all 38 Se dispone de una versión de Duolingo donde se pueden realizar pruebas concretas para obtener certificados o un porcentaje de fluidez para cada idioma. También existe una versión Duolingo for Schools, que incluye analíticas y donde los profesores pueden ver el progreso de sus alumnos. Figura 17: Menú de niveles del idioma inglés en Android (Duolingo, 2020) En el juego, se van superando lecciones compuestas por rondas. Las lecciones están a su vez, agrupadas en niveles. Cuando se completa un nivel se consigue 1 corona. Se puede seguir jugando al mismo nivel para llegar a las 5 coronas. Además, el jugador puede ganar experiencia de varias formas como completando un nivel, jugando varios días seguidos o completando logros. Todo tu progreso se puede comparar con el progreso de los amigos a los que tengas agregados. 2.5. Conclusiones Como conclusión del análisis de las principales herramientas utilizadas para enseñar programación, se pueden distinguir tres grupos de aplicaciones según sus características similares: - Por un lado, las aplicaciones dirigidas a los niños más pequeños, las cuales utilizan lenguajes muy simplificados, basados en símbolos e iconos simples, 39 para enseñar conceptos muy básicos de programación, como bucles, funciones y variables. En este grupo se pueden encontrar aplicaciones como Scratch Jr. y Light Bot o herramientas como KIBO (aunque en este caso usa programación mediante bloques físicos). - Otro de los grupos sería aplicaciones dirigidas a un público de mayor edad, niños entre 10 y 12 años. En este grupo se comienza a usar un lenguaje más parecido a los lenguajes de programación habituales, pero sigue existiendo una abstracción para facilitar el aprendizaje. Esta abstracción se ve en el uso de bloques o de funciones dadas por la propia aplicación. En este grupo se pueden observar aplicaciones como CodeCombat, BeBlockly y herramientas de este estilo como Scratch. - El último de los grupos se compone de aplicaciones enfocadas en enseñar un lenguaje de programación en concreto, se suele utilizar una sintaxis concreta de este lenguaje y se le da mayor libertad al usuario a la hora de crear sus programas. En estas aplicaciones la abstracción de conceptos de programación es reducida y limitada a ciertos casos (e.g. funciones de renderizado, física, etc.). También se suele dar un entorno más abierto al usuario donde realizar sus propios programas sin un objetivo predeterminado. Se pueden encontrar aplicaciones o juegos como Programming Hero, Grasshopper o Code Hero. En el Anexo C del documento, se muestran las tablas de análisis realizadas en conjunto con el análisis de aplicaciones descrito en esta sección. 40 Capítulo 3 PC con puzles: La Mansión Paranormal “En algún lugar, algo increíble está esperando ser conocido.” - Carl Sagan 3.1. La mansión paranormal La mansión paranormal32 es un juego serio narrativo con puzles para el desarrollo del Pensamiento Computacional (PC). El juego está desarrollado en Unity junto con el paquete de uAdventure33, que proporciona las herramientas para generar escenas, transiciones, conversaciones, etc. de manera rápida y sencilla. El juego utiliza una idea similar al de las escape rooms, donde el jugador se ve encerrado en un recinto y tiene que lograr encontrar una manera de escapar resolviendo puzles. Los puzles incluidos en el juego están diseñados para cubrir 4 de los aspectos identificados como muy relevantes en el pensamiento computacional: descomposición, patrones, abstracción y algoritmos. En el Anexo D se puede encontrar una descripción del juego más orientada a profesores y a su uso docente. 3.1.1. Contexto y narrativa El juego se ha desarrollado inicialmente como parte de las prácticas y del proyecto final de la asignatura optativa de Juegos Serios (JS) del grado de Desarrollo de Videojuegos aunque posteriormente se ha mejorado de forma significativa y se ha evaluado para que forme parte de los resultados de este trabajo. El juego está pensado como una herramienta de ayuda al profesor y está disponible gratuitamente para ordenador (Windows y Linux). El objetivo de este proyecto es desarrollar las habilidades del PC en los usuarios que lo jueguen, experimentando con un modelo de juego narrativo con puzles y finalmente, observar y analizar su efectividad. 33 Plataforma desarrollada en Unity para crear juegos narrativos por el equipo de la universidad e-UCM: uAdventure – eUCM 32 Repositorio de GitHub: https://github.com/WeArePawns/ParanormalMansion Vídeo-presentación (YouTube): Mansión Paranormal - Proyecto Final 41 La narrativa del juego es que eres un detective junior que debe resolver el misterio de la mansión Fernández Manjón: desde que el dueño desapareció han ocurrido cosas extrañas y se escuchan sonidos que provienen del despacho de la mansión. Al entrar, todas las puertas se cierran. Debes resolver los puzles para poder escapar. Para resolver el caso contarás con la ayuda de los detectives hermanos John, Jim y Jack, que te darán pistas y consejos que te serán de utilidad para resolver los intrincados puzles. Además, se ha convocado al mayordomo de la mansión y a la señora Ada Mantine para ser interrogados. El jugador puede explorar libremente la mansión moviéndose entre distintas escenas, donde puede interactuar con los elementos que se presentan en ellas como: personajes con los que hablar, objetos que inspeccionar, etc. Así podrá conocer a los personajes y los secretos que esconden, investigar los escenarios en busca de pistas y resolver el misterio que esconden las cuatro paredes de la mansión. Para avanzar el jugador tendrá que resolver distintos puzles. Este juego es el primer juego serio desarrollado por los autores de este trabajo, siendo la primera toma de contacto tanto en desarrollo como en abordar el CT con juegos. 3.1.2. Puzles En el juego hay 5 puzles únicos, donde cada uno tiene 3 niveles progresivos de dificultad. Cada puzle cuenta también con la posibilidad de solicitar varias pistas que ayuden al usuario a resolverlo. A continuación se describen los puzles mencionados y cómo se relacionan con cada uno de los aspectos anteriores. 3.1.2.1. Anillas Se muestran 2 o más anillos (dependiendo de la dificultad), cada uno de ellos marcado con un color diferente. El jugador tiene a disposición una serie de palancas que giran los anillos una cantidad de grados. El objetivo es alinear las marcas de color de las anillas. El jugador debe identificar el patrón de giro, pensar un algoritmo y descomponer el problema en partes más pequeñas. Los aspectos del PC que se cubren en este puzle son los siguientes: 42 Figura 18: Puzle “Anillas” (Mansión Paranormal) -Identificación de patrones: identificar cuántos grados gira cada anilla con el uso de las distintas palancas. Las palancas provocan el giro de las anillas en sentido dextrógiro (en el sentido de las agujas del reloj) o en sentido levógiro (sentido contrario a las agujas del reloj). -Descomposición: a medida que se aumenta la dificultad, aumenta el número de anillas y la necesidad de fragmentar el problema en problemas más pequeños para hallar la solución. -Diseño de algoritmos: usar los patrones identificados y la descomposición de problemas para conseguir llegar a la solución. 3.1.2.2. Hacking ético El jugador tiene a su disposición una serie de tarjetas con unas líneas pintadas de azul o rojo. En la parte superior puede observarse el progreso del jugador y el resultado esperado. En la parte inferior se muestran una serie de tarjetas. El usuario debe seleccionar 3 tarjetas para que, combinando las líneas de colores, se obtenga la tarjeta objetivo. El jugador debe averiguar cuál es el patrón de combinación de las tarjetas y puede ir depurando su combinación actual con la tarjeta marcada como “Resultado”. Los aspectos del PC que se cubren en este puzle son los siguientes: 49 en el puzle electricista. Estos comentarios indican una mayor dificultad de estos niveles, ya que es de esperar que en una validación con estudiantes los alumnos tuviesen más dificultades, se considera necesario reducir la dificultad de estos niveles. El resto de comentarios, destacaban algunas incoherencias en los diálogos o el tipo de información que les gustaría ver sobre las partidas de los alumnos (principalmente tiempo en cada nivel, pistas usadas y el número de intentos). 3.1.4. Retroalimentación de la evaluación y versión final Tras realizar la evaluación formativa con expertos se ha analizado la retroalimentación obtenida. Como se ha comentado en el apartado anterior, los comentarios más frecuentes en las encuestas de los profesores han sido acerca de la dificultad de los diferentes puzles y en concreto sobre el puzle 5, electricista. También se ha recibido retroalimentación indicando que las conversaciones eran poco orgánicas y que no se entendía bien la manera en la que se presentaban algunos personajes. Con estos comentarios se ha realizado una versión final que incorpora el siguiente historial de cambios: - Se han revisado las conversaciones y se han modificado para tener más coherencia con la situación que se presenta. - Se ha modificado el puzle del electricista variando los parámetros de dificultad. Actualmente, la curva de aprendizaje y de dificultad se han aplanado respecto a las curvas de la versión anterior. Por último, se ha llevado a cabo una entrevista a través de Google Meet con Henar Lanchas López (una de las profesoras que se registró para hacer la prueba) donde comentó que al juego le podría venir bien una hoja de ejercicios complementaria. Esta idea resulta interesante por lo que forma parte del trabajo futuro del videojuego. 3.1.5. Conclusiones Una vez completada esta periodo de desarrollo y pruebas, las conclusiones sacadas del trabajo realizado hasta este punto son las siguientes: - Es importante hacer una progresión adecuada de dificultad para el correcto aprendizaje de los conceptos. - Es fundamental el uso de algún elemento como recompensa para mantener la motivación de los usuarios. - Es mejor hacer iteraciones cortas de desarrollo combinándolo con prueba y recogida de feedback para hacer un pulido más eficaz del producto final. 50 Capítulo 4 Articoding: Desarrollo e implementación. “Lo que vemos cambia lo que sabemos. Lo que conocemos cambia lo que vemos.” - J. Piaget 4.1. ¿Qué es Articoding? Articoding es un juego serio cuyo objetivo principal es la promoción del Pensamiento Computacional y el aprendizaje de conceptos básicos de programación. El jugador debe superar niveles resolviendo problemas que se plantean en un escenario en forma de tablero. El objetivo del jugador es conseguir guiar el haz de luz de un láser hacia un objetivo utilizando la programación visual por bloques (similar a Scratch). Cuando se alcance el objetivo, el jugador puede avanzar al siguiente nivel. El público al que se dirige el juego es a estudiantes de entre 12 y 16 años que hayan tenido poco contacto con el mundo de la programación y puedan obtener claros beneficios del desarrollo de su PC, no sólo en el campo de la computación sino en otros campos de STEM. Aunque el juego está pensado para uso escolar, también puede ser utilizado en un ámbito personal, en ambos casos el usuario juega de forma individual resolviendo diversos problemas mediante los diferentes conceptos de programación que se le enseñan. El uso en un ámbito escolar puede suponer una forma interesante de enseñar competencias básicas de programación frente a medios más tradicionales o aplicaciones más formales. La componente jugable que ofrece el juego puede aportar una mayor motivación al jugador y la pequeña narrativa subyacente al juego puede mejorar la inmersión. Además, se ofrecen dos versiones del juego. Una en el que el jugador tiene que ir desbloqueando los niveles de manera progresiva y otra en la que todos los 51 niveles están desbloqueados desde el principio. Esta última versión resulta interesante para un uso guiado por un profesor en las aulas de los colegios. Este juego forma parte de la etapa final del desarrollo de este trabajo, en el que se ha utilizado y tenido en cuenta todo lo aprendido en las etapas anteriores (e.g., investigación, PC en la educación, análisis de juegos, resultados de La Mansión Paranormal, etc.) 4.1.1. Objetivos pedagógicos Los objetivos pedagógicos del juego se pueden resumir en introducir al usuario en la programación para promover el desarrollo de las habilidades clave del PC. En este juego se tienen en cuenta la descomposición, identificación de patrones, abstracción, diseño de algoritmo y depuración. La enseñanza de conceptos de programación asegura, de manera intrínseca, el desarrollo de los principales elementos que componen el pensamiento computacional. Estudios relacionados mencionan cómo los estudiantes están expuestos al PC durante la programación ya que involucra el uso de conceptos de ciencias de la computación como los de abstracción, depuración o iteración para resolver problemas (Lye & Koh, 2014). Además, aseguran que esta forma de pensamiento puede ser considerada como fundamental para los niños de temprana edad ya que requiere pensar a múltiples niveles de abstracción (Wing, 2006). Algunos autores creen que el PC está al mismo nivel que muchas de las competencias que se consideran claves para el siglo XXI como son la creatividad, el pensamiento crítico y la resolución de problemas (Lye & Koh, 2014). Por ello, se han diseñado una serie de objetivos pedagógicos que pretenden reforzar los objetivos propuestos anteriormente: ●Distinguir las distintas magnitudes de dificultad de los problemas. ●Identificar los componentes que constituyen el problema. ●Relacionar patrones vistos anteriormente con patrones de problemas para su resolución. ●Identificar y comparar la eficiencia y utilidad de los patrones para la resolución de un problema específico. ●Relacionar datos con un nombre que lo identifique. ●Tratamiento de datos a través del pensamiento lógico. ●Discriminación de malas prácticas en el ámbito de la programación. ●Composición lógica y matemática de operadores condicionales. ●Organizar el orden de ejecución (su jerarquía) de manera clara y lógica. 52 ●Aprender a comparar soluciones válidas para la resolución de un mismo problema. ●Distinguir las ventajas y desventajas de elegir una solución de entre varias posibles soluciones. ●Definir pautas claras y coherentes para diseñar un algoritmo. ●Desarrollar la capacidad de analizar el comportamiento de un programa para saber qué fallos puede causar. ●Incentivar el interés por la programación y el desarrollo del pensamiento lógico. 4.2. Desarrollo de la idea y su evolución Articoding es un juego cuyo diseño ha sido replanteado múltiples veces a lo largo del curso. Con cada etapa del desarrollo de este trabajo, se han planteado nuevas opciones y se han puesto en cuestión las decisiones ya tomadas para el diseño del juego. Siendo este un diseño que ha cambiado repetidas veces hasta obtener una idea de juego atractiva tanto para los autores como para los profesores y expertos. A continuación, se presenta la evolución del diseño del juego, desde la idea inicial, junto con los cambios que ha sufrido durante el desarrollo, hasta la versión final y los motivos por los que se decidieron estos cambios. 4.2.1. Primera idea Al inicio del proyecto, se ideó el juego como una app para dispositivos móviles (Android). Esta decisión de diseño se basaba principalmente en las siguientes ideas: - Aprovechar la comodidad del formato móvil para motivar a los usuarios a usar la aplicación en cualquier momento y a cualquier hora. - Utilizar funcionalidades de la plataforma móvil para fomentar el uso reiterado de la app e impulsar la constancia en el proceso de aprendizaje como son: enviar notificaciones cada cierto tiempo para recordar al usuario que debe avanzar en el juego. De esta forma, se diseñó el juego con una interfaz adaptada a la orientación portrait37 que tienen los dispositivos móviles. En cuanto al contenido de la aplicación, originalmente se planteó como una aplicación que enseñase un lenguaje de programación concreto, en este caso se eligió 37 Orientación vertical que tienen por defecto la mayoría de los smartphones y se caracteriza porque permite la sujeción del dispositivo con una sola mano. 53 enseñar C#. En el planteamiento inicial, el jugador controlaba a un programador junior que tenía como objetivo convertirse en un desarrollador de videojuegos. Los niveles consistían en problemas únicos que el programador tenía que resolver en su día a día utilizando la programación. Además, la aplicación contaba con un modo extra donde el jugador iba construyendo su propio juego a medida que avanzaba en la aplicación. Figura 23: Primeros conceptos del diseño para móvil. 4.2.2. Idea intermedia Durante nuestra primera entrevista con Jesús Moreno León, surgieron varios puntos a mejorar en el diseño de la aplicación. El primer punto fue la plataforma de la aplicación. Como mencionó Jesús, el despliegue de una aplicación móvil en un aula puede llegar a suponer grandes complicaciones ya que no todos los alumnos tienen dispositivos y en muchos colegios ni siquiera se permiten. El segundo punto que se comentó con Jesús fue el lenguaje de programación utilizado. Jesús comentó que, en los últimos años, el lenguaje de programación más utilizado con alumnos de entre 10 y 14 años en España era Scratch. Teniendo en cuenta los comentarios de Jesús y lo que se había leído en la literatura sobre PC, se llevó a cabo un rediseño de la aplicación. Durante este rediseño, se decidió que en la aplicación se usaría un lenguaje de programación visual lo más similar posible a Scratch, para facilitar el uso en colegios y la adaptación de usuarios familiarizados con Scratch. Por otro lado, la plataforma principal de la aplicación pasó a ser el ordenador (Windows y Linux), ya que esta plataforma permitía un rápido despliegue en las aulas y reducía mucho los problemas potenciales. También se tomó la decisión de no incluir música ni efectos de sonido para evitar que los alumnos activasen el sonido y así facilitar su uso en el aula. 54 En este punto, el contenido de la aplicación seguía siendo el mismo al planteado originalmente, con la diferencia del lenguaje de programación utilizado. Los niveles eran pequeños problemas para resolver mediante la programación visual y existía un modo extra donde el jugador debía programar un videojuego “desde cero”. El juego que se eligió recrear en este modo fue una simplificación del conocido juego para móvil Flappy Bird y el jugador podía ir construyendo el juego a medida que avanzaba en los niveles del modo principal. Cuando este modo se completa, es decir, cuando el juego está completamente programado, el jugador podría jugar al juego cuando quisiera como recompensa. Este último modo se decidió incluirlo tras analizar el juego de Programming Hero, que ofrece un modo de juego similar y resultó atractivo a los autores del trabajo ya que era un buen incentivo para mantener motivado al usuario. 4.2.3. Idea final Finalmente, tras los resultados obtenidos en las pruebas de la mansión paranormal y un análisis de las aplicaciones similares a la planteada (con el objetivo de enseñar programación mediante lenguajes similares a Scratch). Se llegó a la conclusión de que tener un mismo modelo de problema para todos los niveles mejoraría el proceso de aprendizaje de los usuarios. Por este motivo, se decidió adoptar un modelo de problemas basado en un tablero, tal y como se observaba en aplicaciones de la competencia y en herramientas de validación de conceptos de PC como es el CTT38. Al ser el principal modelo en las aplicaciones más destacadas, se intentó buscar un modelo de problema que no se limitase a mover a un único personaje, pero manteniendo la representación mediante un tablero. Es por esto que se llegó a la decisión de utilizar láseres y espejos como elementos principales del juego. Además de diferenciar la solución de problemas, permitía el movimiento de más de un elemento del tablero, lo que aportaba una mayor expresividad a la hora de diseñar niveles. Esto además fuerza al jugador a que tenga el concepto de estado de juego donde tenga que considerar el estado de varios elementos. Una vez tomada esta decisión, la narrativa original y el modo de juego extra sobre crear un videojuego desde cero carecían de sentido en el nuevo diseño, por este motivo se planteó una nueva narrativa que diese coherencia al videojuego. Además, se diseñó un nuevo modo de juego en el que el jugador fuese capaz de crear sus propios niveles, sustituyendo al modo extra planteado en la idea intermedia. Este 38Computational Thinking Test: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdPdSj_ZVUhIhG4S3bCH6zXSHZoHHbv6OsmCF9drm bDpfBy_Q/viewform?gxids=7628 55 nuevo modo mantiene la coherencia de los niveles en forma de tablero y resulta mucho más interesante desde el punto de vista educativo, puesto que el alumno debe hacer una reflexión inversa y plantear un nuevo problema en vez de dar una solución a un problema ya existente. Además, permite a los profesores crear problemas concretos para que sus alumnos puedan resolverlos. Tras estas reflexiones, se llegó al diseño final de la aplicación. Una aplicación para ordenador (Windows y Linux) cuyo objetivo es enseñar conceptos básicos de programación y fomentar el PC. Los niveles consisten en un tablero solucionable con elementos móviles. En estos niveles, el jugador utiliza un lenguaje de programación visual similar a Scratch para resolver el tablero propuesto. Además, se ofrece un modo de creación de niveles donde el jugador puede crear sus propios tableros para consolidar los conceptos aprendidos. 4.3. Diseño de Articoding (GDD) 4.3.1. Gameplay/Jugabilidad Al iniciar el juego, el usuario puede seleccionar el nivel que quiere jugar dentro de los que tiene desbloqueados. Cuando se juega un nivel por primera vez, se le muestran al jugador los tutoriales necesarios para explicar los elementos y tarjetas que se introducen en ese nivel. Una vez explicados, estos conceptos se añaden al temario y el jugador los puede consultar cuando quiera. Una vez que el usuario ha leído la teoría, se le presenta el tablero del problema que tiene que resolver. Después de esta pequeña introducción al problema, el jugador tiene libertad para añadir tarjetas y comprobar el resultado de la ejecución. Si el jugador se atasca en el nivel se le ofrecerán pequeñas ayudas para que no se quede atascado. Una vez el jugador obtenga la solución correcta, el nivel se dará por terminado, se puntuará cómo de bien se ha completado el nivel y el jugador podrá decidir si continuar con el siguiente nivel. Esta estructura es similar en todos los niveles. Se ofrece un modo Creación al jugador con el que podrá crear sus propios niveles. Para que un nivel creado se considere válido, el usuario deberá ser capaz de solucionar el nivel que ha creado. 56 4.3.2. Narrativa Aunque la narrativa no se transmite de manera explícita al jugador, es de gran importancia la inclusión de un personaje protagonista y un contexto narrativo que diese más sensación de juego. El protagonista es Albert39, un pingüino científico que ha sido encerrado en un laboratorio lleno de ordenadores, láseres, espejos, etc. Albert debe escapar del laboratorio haciendo uso de sus dotes como programador resolviendo cada nivel para avanzar al siguiente. Además de ser el protagonista, Albert está relacionado con el nombre del juego (Articoding = Artic + coding) y con el icono del producto. Figura 24: Imagen de Albert, el protagonista de Articoding La figura de este personaje se muestra de forma que el jugador se vea reflejado en él, ya que tanto él como Albert están programando mientras se está completando un nivel. Para ello, se ha colocado una pequeña ventana en la parte inferior derecha para mostrar al pingüino programando en la escena del nivel. Además, el personaje reacciona a diferentes situaciones: - Mientras se está en el nivel, el pingüino realiza una animación en bucle programando. - Si se completa el nivel, se abre una puerta y el pingüino se pondrá a caminar hacia ella para avanzar al siguiente nivel. - Si se falla el nivel, su ordenador explota y el pingüino se cae hacia atrás. 39 En honor al gran Albert Einstein. 57 - Si se reintenta el nivel, el pingüino se incorpora y se pone a programar de nuevo. 4.3.3. Estilo visual El estilo artístico de la interfaz sigue unas pautas minimalistas, usando una paleta de colores planos blancos, grises y azules. Se ha elegido este estilo para dar una mayor comprensión y accesibilidad a los usuarios. Para la visualización del nivel se optó por crear modelos 3D para los elementos del tablero en vez de usar sprites 2D. Esto permite rotar y acercar/alejar la cámara del nivel (inicialmente en vista cenital40) para ver el puzle desde cualquier ángulo. De esta forma, el jugador puede pensar la solución al problema con otro punto de vista. Esta representación gráfica resulta más atractiva para el público más joven y puede motivarlos a seguir jugando. Además, permite destacar Articoding de otros juegos de enseñanza con un apartado gráfico más sencillo. 4.3.4. Mecánicas y dinámicas Las mecánicas con las que el jugador puede interactuar con el juego son simples. Arrastrar bloques de código y encajarlos entre sí para generar un algoritmo que permita solucionar el problema que toque. El jugador tiene disponible una serie de bloques de código distintos en cada nivel y con un número de usos limitados, de esta manera se limita que el jugador se salga de la curva de aprendizaje deseada. También puede consultar pistas para resolver el problema, consultar los tutoriales previamente enseñados si lo necesita y, por supuesto, poder volver a jugar tantas veces se desee un mismo nivel. Además de la mecánica principal, el jugador cuenta con otra serie de mecánicas únicas para el modo de Creación de niveles. En este el jugador puede cambiar el tamaño del tablero que se quiera crear, modificar el tipo de celda, colocar los distintos elementos disponibles en el tablero y guardarlo para poder jugarlo más adelante. En este modo también se harán uso de estas mecánicas del modo principal para la validación de los niveles creados. 40 Perspectiva de juego en la que la cámara se encuentra situada perpendicular al suelo y por tanto se ofrece una visión orientada de arriba a abajo. (https://www.gamerdic.es/termino/vista-cenital/) 58 4.3.5. Sistema de pistas Para ayudar a los jugadores que tienen más dificultades a la hora de resolver los niveles y evitar que se frustren se ha implementado un sistema de pistas. En la interfaz del nivel, arriba a la derecha, se encuentra un botón con un icono de una bombilla que proporciona una pista cuando se pulsa. Las pistas consisten en flechas, tanto de dirección como de giro, que se dibujan en el tablero para indicar los movimientos y rotaciones de elementos que deben hacerse. En cada nivel se pueden solicitar hasta un máximo de 3 pistas, proporcionando ⅓ de las flechas del nivel cada vez. Estas flechas son añadidas “a mano” en la creación de cada nivel. 4.3.6. Sistema de progresión y recompensas Cuando se juega por primera vez, sólo se puede acceder al primer nivel de la primera categoría de niveles (Variables - 1), estando todos los demás niveles bloqueados. Para desbloquear los niveles se deben completar los niveles anteriores. Esto permite ir introduciendo nuevas tarjetas de código y nuevos elementos del tablero poco a poco al usuario, enseñando a su vez conceptos de programación en un orden lógico y creciente. Esta progresión crea una sensación de juego imprescindible para que el usuario aprenda correctamente y no pierda el interés. También se ha incorporado un sistema de recompensas para motivar al usuario a seguir completando los niveles y premiarlos por dar soluciones óptimas. Este sistema de recompensas consiste en otorgar estrellas al jugador dependiendo de su desempeño en la resolución de los niveles. Figura 25: Panel de estrellas de Articoding 65 toma las decisiones anticipadas por los desarrolladores. Si los jugadores usan ambos modos y cuánto tiempo pasan en cada uno, niveles que sean demasiado fáciles o que pocos jugadores superen, si las pistas realmente ayudan a los jugadores a resolver el nivel, el tiempo que pasan los usuarios jugando, etc. La recogida de las interacciones del usuario y el uso de analíticas también permiten evaluar al jugador, las dificultades que tiene y si mejora a lo largo del juego. Mediante las trazas tomadas se puede obtener información sobre el tiempo que tarda el jugador en completar un nivel, los intentos que ha realizado hasta completarlo, la cantidad de pistas que utiliza para resolver un nivel, la cantidad de niveles que completa, la cantidad de tarjetas que borra o que genera, y cómo mueve las tarjetas para crear el código. Además del análisis del comportamiento del jugador, el conjunto de trazas de interacción recogido permite rehacer paso por paso las acciones del jugador. En todo caso las trazas deberían permitir saber qué ha pasado en el juego, o al menos sus situaciones y decisiones más relevantes, sin tener que observar al jugador o grabar sus interacciones. 4.3.13. Información xAPI y ejemplos de trazas El tracker envía la información en formato xAPI. Este formato se basa en Activity Stream que es el estándar utilizado para el seguimiento de usuarios en redes sociales (Calvo-Morata, 2020). xAPI representa los datos de interacción como frases compuestas por sujeto, verbo y predicado. La información (Serrano-Laguna et al., 2017) se compone de un actor que realiza la acción, un verbo que representa las acciones realizadas, el objeto sobre el que se realiza la acción y extensiones como complementos de información que recaen en la acción (e.g., contexto en el que se realiza la acción). “[...] xAPI defines extensions properties to establish further semantics whenever verbs and activity types are not enough” (Serrano-Laguna et al., 2017) Además, todas las trazas xAPI contienen un timestamp, el instante de tiempo en el que se ha generado la traza. 66 Figura 30: Ejemplo de trazas recogidas en Articoding en formato xAPI La traza de la Figura 30 presenta la siguiente información: El usuario o actor está identificado con el código “fybu” (actor.name); La acción que ha realizado es completar (verb.id) un nivel (object.definition) que además es el sexto de la categoría de tipos (object.id); Además como parte de las extensiones, encontramos que el jugador ha conseguido las 3 estrellas (result.score.raw) que se pueden conseguir por nivel y que corresponden a usar el mínimo de pasos (result.extensions.minimum_steps), a no usar pistas (result.extensions.no_hints) y a no equivocarse ninguna vez al obtener la solución ya que es la primera ejecución (result.extensions.first_execution). 67 Figura 31: Ejemplo de trazas recogidas de Articoding en formato xApi La traza de la Figura 31 muestra la siguiente información: El actor está identificado con el código “fybu” (actor.name); La acción que se ha realizado es interactuar (verb.id) con un gameobject (object.definition) que es una tarjeta de variable(object.id). Además las extensiones indican el tipo de bloque (result.extensions.block_type) el nivel actual, que es el nivel 6 de la categoría tipos (result.extensions.level), la acción realizada (result.extensions.action) que es crear una tarjeta y por último el estado del codigo (result.extensions.code). El estándar xApi permite definir diferentes perfiles de aplicación (application profiles) enfocados a usos específicos en un cierto dominio, como puede ser la visualización de vídeos o la compleción de un temario en un MOOC. En este caso, el Tracker implementa el perfil de aplicación de juegos serios, que cuenta con un amplio catálogo de verbos y objetos relacionados con la captura de la interacción de un jugador en un videojuego. En este juego se utilizan los siguientes: ●Initialized,Progressed yCompleted: este tipo de traza se utiliza para indicar cuando un elemento de juego que implique progresión ha empezado, ha progresado o ha terminado. Como completables por defecto se ofrecen: ○Game: el principio y la finalización del propio juego. ○Session: similar al anterior, una sesión o ciclo de juego completo. ○Level: un nivel de juego, que depende del juego. 68 ○Completable: tipo genérico, usado para los completables no recogidos en los tipos anteriores (e.g. categorías de niveles en Articoding) . ●Interacted: esta traza es utilizada para todo tipo de interacción con los GameObjects de Unity. Los eventos que se ofrecen son: ○NPC44: cuando se interactúa o cambia el estado de un NPC. ○Enemy: cuando se interactúa o cambia el estado de un enemigo. ○Item: útil para cuando se ha interactuado con un artículo específico. ○GameObject: tipo genérico para referirse a objetos que no pertenecen a las categorías anteriores (e.g. objetos del tablero en Articoding). ●Accessed: esta traza se usa cuando se accede a alguna zona del juego. Estas zonas pueden ser: ○Screen: pantalla del juego. Diferente en cada juego. ○Área: área del juego. Diferente en cada juego. ○Zone: zona de juego. Similar al área. ○Cutscene: cinemática del juego. ○Inventory: acceso a un inventario como una mochila. ○Accesible: tipo genérico, que engloba las zonas diferentes a las indicadas anteriormente (e.g. categorías de niveles en el menú de Articoding). Para usar el Tracker sólo hay que añadir el paquete al proyecto de Unity e invocarlo mediante su API que está estructurada de manera que sea fácil de usar. En cada sesión de juego, es necesaria una credencial para poder identificar al usuario, en este caso la credencial consiste en un token alfanumérico de 4 caracteres. En las trazas, este token se ve reflejado en la propiedad “name” del actor. Para invocar al Tracker, simplemente hace falta hacer una llamada como la siguiente: TrackerAsset.Instance.GameObject.Used("my_gameobject_id"); En esta traza se enviará la información de que el usuario ha usado el objeto del juego identificado por my_gameobject_id. Para generar una traza como la presentada en la imagen anterior, es necesario indicar las extensiones de la traza antes de hacer la llamada al Tracker de la siguiente forma: TrackerAsset.Instance.setVar("steps", GetCurrentSteps()); TrackerAsset.Instance.setVar("first_execution", IsFirstRunStarActive()); TrackerAsset.Instance.setVar("minimum_steps", IsMinimumStepsStarActive()); TrackerAsset.Instance.setVar("no_hints", IsNoHintsStarActive()); TrackerAsset.Instance.Completable.Completed(levelName, Completable.Level, true, stars); 44 NPC (Non Playable Character), un personaje del juego que no se controla por el jugador. 69 Esta traza indica que el jugador ha completado un nivel, además, en este ejemplo, se muestra la forma en la que se añaden extensiones a una traza. Haciendo llamadas antes de lanzar una traza a: TrackerAsset.Instance.setVar("var_name",value); se consigue incorporar a la traza toda la información extra que sea necesaria, consiguiendo mayor riqueza en la calidad de la información que se traza. Haciendo uso de la funcionalidad que ofrece el Tracker descrita anteriormente, a continuación se muestra una tabla detallada con las trazas que se recogen en Articoding. Información recogida Verbo xAPI usado Tipo objeto xAPI Extensiones Inicio del juego Initialized Game Resolución Pantalla completa Idioma Finalización de un nivel de juego Progressed Game Finalización del último nivel del juego Completed Game Acceso a la sección de Jugar (Variables, Bucles...) Accessed Screen Categoría elegida (si la hay) Acceso a la sección de Tutoriales (en el menú) Accessed Screen Desde menú Categoría elegida (si la hay) Acceso a la sección de Modo Creación Accessed Screen Inicio de un nivel de juego (con estado inicial del código) Initialized Level Código inicial Pulsado botón de ejecución del código Interacted GameObject Ejecución del código (con estado del código) Progressed Level Estado actual del código Finalización de un nivel de juego (victoria con info de las 3 estrellas o derrota) Completed Level Pasos realizados Estrellas Inicio del primer nivel de una categoría Initialized Completable 70 Finalización de un nivel de una categoría (no el último) Progressed Completable Finalización del último nivel de una categoría Completed Completable Pulsado botón de reinicio de nivel Interacted GameObject Reintento de un nivel de juego Initialized Level Salida al menú principal (desde un nivel de juego) Completed (fail) Level No. de pasos Nivel Estado actual del código Creación de una variable Interacted GameObject Nombre de la variable Tipo de bloque Action Nivel Borrado de una variable Interacted GameObject Nombre de la variable Tipo de bloque Action Nivel Generación de una tarjeta Interacted GameObject Tipo de bloque Action ID del bloque Eliminación de una tarjeta Interacted GameObject Tipo de bloque Action ID del bloque Encaje de una tarjeta con otra Interacted GameObject Tipo de bloque Action ID del bloque Info de conexión Desencaje de una tarjeta con otra Interacted GameObject Tipo de bloque Action ID del bloque Info de conexión Movimiento de una tarjeta Interacted GameObject Tipo de bloque Action ID del bloque Posición Cambio del valor de una variable (textos, números, etc.) Interacted GameObject Tipo de bloque Action ID del bloque Valor antiguo 71 Valor nuevo Duplicación de una tarjeta Interacted GameObject Tipo de bloque Action ID de la nueva tarjeta Uso de una pista Interacted GameObject No. de pistas restantes Nivel Acceso/Cierre del panel de Tutoriales (desde un nivel del juego) Accessed Screen Categoría de Tutorial elegida (en un nivel) Accessed Accesible Categoría Desde: nivel Inicio del modo creación Initialized Completable Pulsado botón de reinicio de nivel de creación Interacted GameObject Reinicio del modo creación Initialized Completable Salida al menú principal (desde el modo creación) Completed (fail) Completable Validación completada Completed Completable No. de pasos Generación del tablero (con el tamaño elegido) Interacted GameObject No. de filas No. de columnas Elemento de tablero cogido desde el tablero Interacted GameObject ID del elemento Acción Posición antigua Posición nueva Elemento de tablero cogido desde el creador Interacted GameObject ID del elemento Acción Posición Elemento de tablero colocado Interacted GameObject ID del elemento Acción Posición Rotación Elemento de tablero eliminado Interacted GameObject ID del elemento Acción Posición Rotación Elemento de tablero girado Interacted GameObject ID del elemento Acción 72 Posición Rotación Celda cambiada Interacted GameObject Posición Nuevo estado Estado del objeto cambiado Interacted GameObject ID del elemento Nombre del valor cambiado Valor antiguo Valor nuevo Pulsado botón de cambio de modo (en el creador) Interacted GameObject Cambio de modo (con el estado del tablero si se cambia al modo de validación) Accessed Screen Modo Estado del tablero Botón de reseteo de vista (en nivel o creación) Interacted GameObject Minimización de panel de Victoria Interacted GameObject Minimización de panel de Derrota Interacted GameObject Aparición de un pop-up de tutorial Initialized Dialog fragment Contenido Cierre de un pop-up de tutorial Completed Dialog fragment Contenido Menú de configuración interactuado Interacted GameObject Abierto o cerrado Cambio de lenguaje Interacted GameObject Nuevo lenguaje Cambio de resolución Interacted GameObject Nueva resolución Cambio a modo ventana/pantalla completa Interacted GameObject Modo Botón de créditos pulsado Interacted GameObject Botón de salir pulsado Interacted GameObject 4.3.14. Evaluación del usuario Con los datos recogidos por el Tracker durante la ejecución del videojuego es posible evaluar el progreso del jugador. Algunos de los datos de interacción más importantes para entender mejor al jugador y las dificultades que encuentra son: El tiempo que se tarda en completar un nivel puede compararse con el tiempo medio del resto de estudiantes para comprobar si el nivel está siendo más difícil de lo normal; la cantidad de tarjetas creadas y eliminadas durante la resolución del nivel. Muchas 73 eliminaciones y/o creaciones pueden suponer que el objetivo del nivel no ha quedado claro o que el estudiante está recurriendo a la prueba - error para solucionar el nivel; otra de las señales de que el estudiante intenta forzar la solución es el número de ejecuciones en cortos periodos de tiempo y con pocas modificaciones entre estas. Por último, el tiempo entre modificaciones de código puede indicar si el usuario tiene claro las instrucciones a seguir para resolver el nivel o si por el contrario tiene dudas al respecto. 4.4. Desarrollo y herramientas de trabajo Para facilitar el desarrollo del juego, se ha hecho uso de un conjunto de herramientas y proyectos de repositorios externos que ha permitido agilizar el proceso. Estas herramientas no sólo han sido de gran utilidad en el desarrollo de Articoding sino que algunas de ellas también han formado parte del desarrollo de la Mansión Paranormal. En esta sección se exponen las herramientas de trabajo utilizadas y de qué manera se han aplicado durante el periodo de desarrollo de Articoding. 4.4.1. Entorno de desarrollo (Unity) Para el desarrollo del juego se ha utilizado Unity, un motor de videojuegos que ofrece una interfaz visual para desarrollar videojuegos de una manera más sencilla. Ha sido la herramienta más fundamental para el desarrollo. Gracias a ello y a su gran comunidad de desarrolladores, se ha podido agilizar bastante el ritmo de desarrollo. 4.4.2. Pivotal Tracker Se ha decidido utilizar Pivotal Tracker haciendo uso de los conocimientos obtenidos en la asignatura de Metodologías Ágiles de Producción del grado. Pivotal Tracker es un sistema de planificación de proyectos que ofrece varias configuraciones de planificación: pudiendo configurar las duraciones de los sprints, elegir el posicionamiento de los distintos hitos, clasificar de tareas en categorías y asignar tareas a una o más personas, entre otras tantas funcionalidades. Esta herramienta ha permitido planificar los hitos de desarrollo de muchos de los proyectos que se han realizado en la carrera. Es por ello, y por la experiencia previa, que se decidió optar por esta herramienta. 74 4.4.3. Git Se ha utilizado Git para gestionar las distintas versiones del proyecto. Git es un sistema de control de versiones que ayuda a gestionar los proyectos. Git guarda un registro de cambios de los archivos coordinando las modificaciones propias con las modificaciones que haya podido realizar otra persona. En el caso de este proyecto, se ha utilizado Git a través de GitHub que aloja proyectos que utilizan el sistema de control de versiones Git. De esta manera, todos los cambios que se realizaban en el proyecto de Unity se coordinaban con los cambios realizados por el resto de los integrantes. Gracias a esta herramienta, se ha podido dividir y distribuir el trabajo de manera que se pudiera realizar de forma paralela y sin conflictos a la hora de juntarlo. 4.4.4. Repositorios externos Para facilitar el desarrollo del proyecto, se ha optado por utilizar proyectos de terceros de código abierto. A continuación, se listan los repositorios externos utilizados en el proyecto. 4.4.4.1. Blockly en Unity (ublockly) Uno de los grandes problemas que se presentaron fue la necesidad de crear un lenguaje de programación visual por bloques familiar para los usuarios a los que se dirige el juego. Entrevistando a Jesús Moreno León, se llegó a la conclusión de introducir un sistema similar, sino igual, al de Scratch. Ya que, como comentó en la entrevista, es un programa muy utilizado en las asignaturas de las TIC45 en los centros educativos españoles. Investigando se encontró un repositorio público de GitHub de imagicbell46 llamado ublockly47. Este repositorio es lo más parecido a lo que se buscaba y por ello se decidió contactar con la autora para colaborar y que diera soporte. Además, se tuvo la suerte de que unos estudiantes portugueses se interesaron también por el proyecto de ublockly. Gracias a ello, se colaboró con la autora que resolvió varios bugs que ambos equipos encontrábamos y, en consecuencia, mejoramos la integridad de dicho repositorio y del juego que se apoya en dicho código. 47 https://github.com/imagicbell/ublockly 46 https://github.com/imagicbell 45 Tecnologías de la Información y la Comunicación. 81 1º de BACHILLERATO, como sólo jugaban una hora en un único turno, también han completado el cuestionario final dando la opinión sobre el juego. Estas sesiones han aportado mucha realimentación, tanto cuantitativa mediante las trazas recogidas como cualitativa con la observación del comportamiento de los usuarios. Examinando el comportamiento de los usuarios se han podido observar una serie de problemas y dificultades comunes a la mayoría de alumnos. Por un lado, el concepto de variables resultaba muy complejo de entender solo con los tutoriales propios del juego. En ocasiones los nombres de las variables resultaban confusos, algunos de los estudiantes pensaban que cambiar el valor de la variable llamada Desplazamiento era suficiente para desplazar un elemento del tablero y no recordaban la funcionalidad de las tarjetas de acciones. Sin embargo, con el apoyo de un profesor o una explicación externa, los alumnos entienden la base del concepto y son capaces de aplicarlo en los siguientes niveles. Por estos motivos, consideramos que el juego es útil para introducir estos conceptos en el aula. Otra de las principales dificultades que los alumnos han encontrado en el juego ha sido la interacción con algunos elementos de la interfaz. Una gran cantidad de alumnos de todos los grupos no sabían cuándo se había seleccionado una categoría en el menú principal por lo que puede ser necesario dar más realimentación al jugador en este aspecto. También han encontrado dificultades para rellenar los huecos de las tarjetas, en algunos casos no entendían que dejar un hueco vacío hacía que la ejecución fuese errónea. Además en algunos casos intentan rellenar estos huecos haciendo click en el hueco pensando que era un desplegable. Cabe destacar que pocos alumnos han hecho uso del sistema de pistas, o bien porque no han visto el botón para usar una pista, o porque no les han sido de utilidad. Esto se debe a que las pistas sugieren movimientos y giros de los elementos en el tablero pero no ayudan a completar el código. Esta observación fue mencionada también por un profesor y se tiene en cuenta en el trabajo futuro. 82 Uno de los principales problemas detectados, y que puede influir en los puntos anteriores, es la cantidad de tutoriales que aparecen en la sección inicial del juego. Además, este fue uno de los principales comentarios durante las pruebas con profesores. El nivel de atención y/o comprensión de los tutoriales es bajo, muchos no comprenden lo que el tutorial quiere explicar o incluso los saltaban. Sin embargo en ciertos casos, estos tutoriales eran eficaces y los alumnos entendían la funcionalidad que se explicaba, estos casos se daban generalmente en niveles con menos carga de tutoriales o en elementos donde los tutoriales eran más resumidos. En lo que respecta a lo mencionado anteriormente, también es importante destacar que el sistema de revisión de tutoriales ha sido usado por pocos de los usuarios, aunque en algunos casos esto se debía a que no sabían que podían usar este sistema, algunos usuarios no consultaron el temario incluso cuando se les informó de su existencia. El comportamiento general que han tenido los alumnos a la hora de afrontar los problemas ha sido de prueba y error. Aunque esto supusiera la pérdida de una de las estrellas, la gran mayoría de alumnos parecen preferir resolver el problema por pasos (comprobando el funcionamiento de cada paso) antes que intentar resolverlo en la primera ejecución. Esto puede haberse visto influenciado por el conocimiento previo con Scratch o a otros factores externos. En cuanto a la recepción de los jugadores, ha sido buena. En los niveles iniciales, la motivación no era muy alta. Sin embargo, una vez que los niveles comienzan a complicarse, la motivación aumenta. Además, la competitividad entre compañeros ha creado un mayor interés. También se ha podido observar cierta cooperación entre los estudiantes aunque en principio es algo positivo, es necesario controlar estos comportamientos para evitar que compartan soluciones con errores 83 conceptuales. Los alumnos de cursos más avanzados o con mayor conocimiento matemático parecen entender de forma más rápida el concepto de variables y, en general, construyen más fácilmente las abstracciones necesarias para completar los niveles. Por último es necesario destacar que el rendimiento de los equipos en los que se han realizado las pruebas no ha sido óptimo (e.g., equipos bastante antiguos y de poca potencia de cálculo) y ha provocado que algunos de los alumnos hayan tenido una peor experiencia de juego. Debido a que se ha planteado un experimento secuenciado del juego, pasando por todos los niveles, no se ha evaluado el modo de creación con los alumnos. Tampoco se disponía de alumnos con un amplio conocimiento de Scratch como para saltarse niveles. Esta parte queda como trabajo futuro para posteriores evaluaciones. Figura 34: Imagen de las pruebas en el colegio 2 4.7. Conclusiones Del desarrollo de Articoding y las pruebas realizadas con expertos se han obtenido las siguientes conclusiones: - Es importante presentar un mismo sistema de representación para los niveles de un juego con propósito educativo. Ya que aporta coherencia y claridad al proceso de aprendizaje. - Es necesario estructurar el contenido que se enseña de una forma coherente y que maximice los resultados del aprendizaje. Estos conceptos se pueden ver aplicados en la ordenación de categorías enseñadas en el juego. 84 - Al igual que en el desarrollo de la Mansión Paranormal, es importante realizar ciclos cortos de desarrollo de manera iterativa y con feedback externo al equipo de desarrollo. Para asegurar un producto pulido y que cumpla con los objetivos propuestos. En general, la realimentación obtenida en la evaluación formativa con expertos y profesores, aunque todavía limitada, ha sido muy positiva. Esto ha permitido mejorar la versión final. Además se ha realizado una evaluación sumativa con alumnos reales en un entorno de clase en un colegio que ha sido muy gratificante y con resultados también parciales pero prometedores. 85 Capítulo 5 Conclusiones, contribuciones y futuro trabajo “Ese hombre va a luchar contra nosotros cada día y cada hora hasta el final de la guerra.” - James Longstreet Consideramos que el proyecto ha conseguido los objetivos planteados de forma muy satisfactoria. Se han creado dos juegos serios para promover tanto el pensamiento computacional como la programación: La Mansión Paranormal y Articoding. Además dichos juegos se han evaluado formativamente con expertos y con profesores e incluso Articoding se ha probado con alumnos en un entorno real como es un colegio. Es un proyecto que ha exigido un gran esfuerzo ya que ha tenido un componente de investigación importante en aspectos como el pensamiento computacional, el uso de juegos serios para su promoción en entornos escolares o las analíticas de aprendizaje aplicadas a juegos (e incluso estándares como xAPI). Se han tenido que leer muchos artículos de investigación además de buscar y revisar diversos juegos existentes en este campo. El desarrollo ha sido complejo y ha exigido no sólo esfuerzo sino también aprender nuevos conceptos y herramientas. Se han usado dos herramientas, por un lado uAdventure pero combinado con puzles y minijuegos desarrollados en Unity para el desarrollo de La Mansión Paranormal y por otro lado la inclusión de un intérprete de ublockly, disponible como código abierto, que ha sido clave para el desarrollo de Articoding. Para facilitar el uso de estas dos herramientas, ha sido necesario entender su funcionamiento y familiarizarse con su estructura. Esto ha permitido detectar diferentes debilidades o fallos en estos proyectos y mejorar tanto el juego como las propias herramientas. Hasta donde ha sido posible, se ha tratado de evaluar el juego con expertos, con profesores e incluso con alumnos para probar que son aplicables en un entorno de clase real. Este es un aspecto no muy habitual en un proyecto académico como es un trabajo de fin de grado, debido a la complejidad inherente de hacer todo el diseño experimental, pero sobre todo a la dificultad de encontrar a los sujetos para realizar la experimentación y a la escasez de tiempo desde que se tiene el producto final hasta 86 que se tiene que entregar. No obstante, en este caso con el apoyo de nuestros directores, hemos logrado hacerlo y estamos muy satisfechos del resultado. Esto hace que los juegos resultantes, que están disponibles como código abierto en github, sean herramientas útiles para los profesores a la hora de motivar a sus alumnos en el aprendizaje del pensamiento computacional y de la programación. También hay que destacar que hemos tenido que hacer un esfuerzo especial al tener que contrastar ideas con expertos educativos y que eso nos ha llevado a tener que desarrollar productos que no habíamos anticipado. Por ejemplo, aunque sí teníamos claro que había que hacer juegos que se pudieran jugar sin tener que leerse un manual previo, no habíamos considerado que habría que hacer guías docentes para los profesores sobre cómo usar los juegos en la clase. Si queríamos que nuestros juegos fueran utilizados por un amplio rango de profesores, no podíamos depender de su conocimiento de los conceptos de juegos educativos y para eso hemos tenido que hacer unas guías detalladas y más adaptadas a sus conceptos y vocabulario. Por último, como parte de la validación del juego Articoding se han planteado pruebas sumativas con alumnos del Colegio La Inmaculada Escolapias Puerta de Hierro. Estas pruebas se realizarán los días 15, 16 y 17 de junio de 2021 con 6 clases de estudiantes de 1º, 2º de la ESO y 1º de BACHILLERATO (con un total de 13 horas de práctica de los alumnos con el juego). Debido a la fecha de entrega, este aspecto está descrito parcialmente en el capítulo anterior, pero no está incluido de forma completa en la memoria. 5.1. Contribuciones En este apartado se analiza con más detalle algunas de las contribuciones y cómo este trabajo ha contribuido al cumplimiento de los objetivos propuestos al comienzo del desarrollo del trabajo: ●Analizar la situación actual del PC. En el capítulo 2 se hace un análisis profundo sobre el PC en la actualidad, con especial hincapié en la educación. Se ha comprobado como el PC cada vez es más importante debido a la generalización de las tecnologías y su uso en cada vez más facetas de la vida diaria. Y por supuesto, en la escuela el PC se usa en las distintas disciplinas de STEM, pero sobre todo, en la programación. Es por ello que se decidió realizar un amplio estudio y análisis de diversos juegos, entre ellos algunos que utilizan el PC para enseñar conceptos de programación. De este estudio, se puede destacar el uso de bloques de código (programación visual) y el movimiento por casillas para el planteamiento de problemas en la mayoría de juegos analizados. Esto ayudó bastante a 87 formalizar la idea de cómo iban a ser los niveles de Articoding, pero se intentó dar otra aproximación para destacar entre los demás juegos. Por ejemplo, es bastante novedosa la presentación temprana de las variables y tratar de que los jugadores tengan una idea más clara del estado del juego proporcionado no sólo por el elemento móvil sino también por el estado de otros objetos (e.g., espejos). Es por esto que la idea final consiste en combinar el movimiento de objetos por casillas con el uso de espejos para reflejar láseres o que haya casillas con posibles estados diferentes. ●Desarrollo de un juego serio narrativo para el desarrollo del PC mediante puzles (La Mansión Paranormal). En el Capítulo 3 se describe en qué consiste La Mansión Paranormal, el primer juego que se desarrolló para llevar a cabo este trabajo. En él, se experimentó con distintas formas para desarrollar el PC, terminando en un juego narrativo con puzles, que en cierta manera es una “escape room”. De los puzles que se ofrecen, se puede destacar la incorporación de una progresión de 3 dificultades en todos ellos y un sistema de recompensas para motivar al jugador. De este proyecto se puede observar la importancia de un hilo conductor narrativo que ocasione una sensación de progreso al usuario. A esta progresión se le suma la inclusión de una retribución en forma de estrellas si el usuario lo hace de forma óptima. Estas características funcionaron muy bien y es por ello que se decidió mantener en Articoding. Además, se consiguió una dinámica de trabajo y una organización a base de iteraciones cortas que se conservará durante el resto del desarrollo del trabajo. ●Creación de un juego para el desarrollo del PC y la enseñanza de la programación (Articoding). En el Capítulo 4 se habla de forma extensa sobre el desarrollo y los detalles técnicos de la implementación del segundo y principal juego, Articoding. La idea inicial, al ser contrastada con expertos educativos, pasó de una app móvil a un juego de escritorio, pero se mantuvo el objetivo de enseñar conceptos de programación mediante el PC. De este punto, se puede destacar la clasificación y secuenciación novedosa frente a otros juegos de los conceptos de programación, de forma que se introduzcan tarjetas de código en un orden adecuado para su correcto aprendizaje. Además de los aspectos ya mencionados de variables y estado del juego, se planteó una discusión sobre qué conceptos presentar antes y tras un largo debate se tomó la decisión de poner la categoría “Condicionales” después de “Bucles”. Esto se debe a que los condicionales tienen más utilidad dentro de bucles que solos, además de que muchos de los juegos analizados previamente también siguen este orden. Cabe destacar también que se insistió 88 en la representación visual del tablero, de forma que se entendiese perfectamente el problema y el objetivo del jugador. Es por ello que se optó por unos gráficos 3D con posibilidad de rotar la cámara. Este aspecto visual ayuda también a tener más clara la idea del estado completo del juego y que su percepción como juego y no sólo como aplicación educativa mejore. ●Realizar pruebas de usuario con profesores y expertos interesados. En los Capítulos 3 y 4 se habla sobre el proceso de realización de las pruebas con usuarios. Este objetivo es uno de los más importantes del trabajo, pues es un punto clave para que el juego pueda considerarse apto para su uso en el ámbito escolar. Los resultados de estas pruebas muestran que el juego podría aplicarse como una herramienta útil para el profesor con el propósito de mejorar la motivación y la enseñanza de la programación y el desarrollo de las habilidades del PC. De este objetivo puede concluirse que las pruebas han sido una parte importante del desarrollo, ya que se han integrado en los ciclos de trabajo. Esto ha dado lugar a un producto más maduro que ha ido mejorando continuamente. En general, las pruebas se han realizado sin grandes dificultades y la mayoría de los profesores que participaron han afirmado que usarían el juego en sus clases. Además en estas pruebas no sólo se ha tenido en cuenta la opinión de los profesores y expertos si no que se ha contrastado con la información de las analíticas de modo que sabemos realmente lo que han jugado y cómo han jugado lo que proporciona mayor validez a sus opiniones. No obstante, aunque se han conseguido dos productos completos y se han cumplido todos los objetivos propuestos con éxito, como resultado del amplio análisis de juegos y de las discusiones con expertos, hay distintas ideas que se contemplaron pero que no se han implementado debido a la falta de tiempo o a su complejidad. Estas ideas se presentan en la siguiente sección de trabajo futuro centrándose en el juego Articoding. Sin embargo, la estructura del proyecto está preparada para integrar estas ideas y otras posibles ampliaciones en el proyecto, ya que cuenta con un código robusto, escalable y que cuenta con un sistema de analíticas que simplifica su evaluación. Las analíticas facilitan la realización continuada de pruebas con usuarios y la mejora del producto con correcciones de errores. 89 5.2. Trabajo futuro A continuación se analiza cada una de estas ideas que pueden implementarse en el proyecto con algo más de tiempo y que dan aún más valor al videojuego de Articoding como herramienta educativa. Algunas de estas ideas son más complejas de implementar ya que exigiría disponer de al menos una cierta estructura de servidor de juego. 5.2.1. Tienda con moneda virtual La tienda se planteó como un elemento clave en el diseño inicial de la progresión del jugador, pudiendo intercambiar una moneda virtual por artículos estéticos (personalización del pingüino, apariencias de elementos del tablero, etc.). Para una futura ampliación de contenido del juego se plantea introducir tanto la moneda virtual como la tienda. Se pueden obtener unidades de esta moneda virtual al obtener estrellas (5 monedas por cada estrella, más un bonus de 5 monedas por obtener las 3 estrellas del nivel) o al completar misiones. La incorporación de una moneda virtual puede servir de incentivo para seguir jugando y así conseguir todos los cosméticos y artículos que se puedan conseguir en la tienda. Cabe destacar que en ningún momento se ha planteado utilizar un sistema de pago real para conseguir dicha moneda virtual. Es decir, no se puede pagar para conseguir la moneda virtual del juego si no que sólo y exclusivamente se consigue a base de jugar y practicar. 5.2.2. Perfil, gestión de usuarios y experiencia de uso En el perfil se podrá consultar tus estadísticas de usuario (tiempo jugado, días seguidos, etc.) y tus estadísticas de juego (nivel de experiencia, título). Esto implica un sistema de niveles de experiencia donde el usuario obtiene experiencia al completar cada nivel y finalizar misiones. Además, se podrán agregar a una lista de amistades todos aquellos usuarios que se quiera, pudiendo ver las estadísticas de los usuarios agregados. Este es otro incentivo para que el usuario quiera seguir jugando, la competitividad. De esta manera, puede comparar el nivel con los amigos y competir para conseguir mejores estadísticas que el resto. 5.2.3. Misiones, insignias y títulos Para ofrecer objetivos secundarios al jugador, se propone la implementación de un sistema de misiones, insignias y títulos. 90 Con las misiones se establecen ciertos objetivos que se exponen de manera clara al jugador. Con esto se consigue que el jugador sienta que tiene todavía tiene contenido que completar y se incentiva la rejugabilidad. Además, se pueden incluir objetivos diarios y/o semanales a cambio de una recompensa como un cosmético, una cantidad de monedas virtuales, experiencia, etc. Por otro lado, las insignias y los títulos son recompensas que pueden equiparse en el perfil y se consiguen cuando cumples grandes objetivos. Una insignia es una medalla con un símbolo distintivo que representa una proeza obtenida por el jugador. Cada insignia va acompañada de un título, que consiste en un texto que da nombre al logro completado por el jugador. Por ejemplo, el jugador recibe el título e insignia de “Atrapado en un bucle infinito” si llega a utilizar 500 veces los bucles en su código. Los títulos y las insignias se podrán mostrar en el perfil del usuario, así todos los jugadores podrán verlos. 5.2.4. Niveles creados por la comunidad Actualmente en el juego sólo existe la posibilidad de crear niveles y jugarlos de manera local. Esto puede suponer un problema para que un profesor pueda distribuir los los niveles creados a los ordenadores de sus alumnos. Por eso, resulta interesante la incorporación de un sistema para compartir los niveles a nivel comunitario. Así, los profesores podrán compartir con sus alumnos niveles diseñados por ellos mismos de manera más cómoda y también podrán compartirlo con otros profesores, creando una comunidad de profesores en el juego. Además, se abre un caso de uso nuevo en el que el profesor puede pedir una actividad de creación a sus alumnos y posteriormente estos entregarla utilizando este sistema que se propone. Puesto que el contenido original del juego está muy acotado, esta funcionalidad da la posibilidad de seguir obteniendo experiencia, completar misiones y obtener títulos jugando los niveles que ha creado la comunidad de jugadores. 5.2.5. Validación automática de niveles creados por los usuarios En la versión final del videojuego, no se valora la complejidad de los niveles creados por el usuario ni de la forma de solucionar estos tableros. Para asegurar que el estudiante aplique correctamente los conceptos aprendidos, sería necesario un sistema más complejo de validación de niveles. Este sistema debería ser capaz de evaluar la complejidad del tablero creado por el usuario en función de diferentes factores como por ejemplo la variedad o la 97 customization, board element appearances, etc.). For a future expansion of game content, we plan to introduce both the virtual currency and the store. Units of this virtual currency can be obtained by obtaining stars (5 coins for each star, plus a bonus of 5 coins for obtaining the 3 stars of the level) or by completing missions. The addition of a virtual currency can serve as an incentive to continue playing and thus get all the cosmetics and items that can be obtained in the store. It should be noted that at no time has it been considered to use a real payment system to get the virtual currency. That is, you can not pay to get the virtual currency of the game but only and exclusively get it by playing and practicing. 5.2.2. Profile, user management and experience In the profile it will be possible to consult your user statistics (time played, days in a row, etc.) and your game statistics (experience level, title). This implies a system of experience levels where the user gets experience by completing each level and finishing missions. In addition, you will be able to add to a list of friends all those users that you want, being able to see the statistics of the added users. This is another incentive for the user to keep playing, competitiveness. In this way, you can compare your level with your friends and compete to get better statistics than the rest. 5.2.3. Missions, badges and titles In order to offer secondary objectives to the player, it is proposed to implement a system of missions, badges and titles. With the missions, certain objectives are established and clearly exposed to the player. This makes the player feel that they still have content to complete and encourages replayability. In addition, daily and/or weekly objectives can be included in exchange for a reward such as a cosmetic, a quantity of virtual coins, experience, etc. On the other hand, badges and titles are rewards that can be equipped in the profile and are obtained when you achieve great goals. A badge is a medal with a distinctive symbol that represents a feat achieved by the player. Each badge is accompanied by a title, which consists of a text naming the achievement completed by the player. For example, the player receives the title and badge "Trapped in an infinite loop" if he reaches 500 times using the loops in his code. The titles and badges can be displayed in the user's profile, so that all players can see them. 98 5.2.4. Community-created levels Currently in the game there is only the possibility to create levels and play them locally. This can be a problem for a teacher to distribute the created levels to his students' computers. Therefore, it is interesting to incorporate a system for sharing levels at the community level. Thus, teachers will be able to share with their students levels designed by themselves in a more comfortable way and they will also be able to share them with other teachers, creating a community of teachers in the game. In addition, a new use case is opened in which the teacher can ask his students to create an activity and then the students can hand it in using this proposed system. Since the original content of the game is very limited, this functionality gives the possibility to continue gaining experience, completing quests and obtaining titles by playing the levels created by the community of players. 5.2.5. Automatic validation of user-created levels In the final version of the video game, the complexity of the levels created by the user and the way to solve these boards is not assessed. To ensure that the student correctly applies the concepts learned, a more complex system of level validation would be necessary. This system should be able to evaluate the complexity of the user-created board based on different factors such as the variety or quantity of elements used. On the other hand, it would be necessary a system that by means of heuristics would obtain the best solution to any board, in this way it would be possible to analyze if the solution proposed by the user is the optimal solution or if there are failures in the resolution. Finally, the implementation of a code evaluation system (similar to the one proposed by Dr. Scratch) would allow to know the state of the learning process in which the player is and adjust his experience accordingly. 5.2.6. Code hints Currently, the hints offered are visual aids on the board, indicating the moves to be made. However, these hints do not offer any help on the code cards to be used to solve the level. As future work, a hint system is proposed that, when necessary, offers hints that indicate to the player some of the code cards needed to pass the level. This system could highlight these cards so that the user has to place them manually. Or, on the other hand, the cards could be placed automatically in the code area (respecting the cards already placed). 99 5.2.7. Category: functions Following the gradual approach to teaching programming concepts, the next concept to be introduced in the application is that of functions. The ublockly library offers an implementation of this type of blocks, but it is currently very limited. However, functions can be a breakthrough in the acquisition of CT skills, since they are based on concepts such as abstraction or pattern recognition. In addition, the problem model adopted by the application (based on movements on the board) will make it easy to introduce the teaching of these concepts. 5.2.8. User testing By making a detailed analysis of the interaction data collected from user testing in real environments we can find out which are the problems that a player has in the interaction with the game, which may be a reflection of misconceptions about the programming elements or a bad game design. These user tests and analyses will allow the improvement of the videogame, both as an entertainment element and as an educational tool. In addition, in the future, analysis of these real-time traces to determine if the player is having trouble solving a level or finding it too easy may allow for two things: (1) assessment of the user's knowledge by the teacher and learn about general problems in the class. (2) creating an adaptive game based on the player's needs and shortcomings. 100 Capítulo 6 Aportación de los participantes “No elegimos como empezamos en esta vida. La verdadera grandeza es que hacemos con lo que nos toca.” - Victor Sullivan 6.1. Trabajo colaborativo Este proyecto se ha llevado a cabo por un equipo de trabajo formado por tres personas y dos directores de proyecto. Para gestionar las tareas y llevar un plan de desarrollo sólido y continuado, se ha creado un proyecto de Pivotal Tracker como herramienta ágil de producción. En dicha herramienta se han ido asignando y completando tareas cada semana, poniendo deadlines para los distintos hitos del desarrollo. Cabe destacar que durante todo el desarrollo del trabajo se ha mantenido una comunicación constante de todos los integrantes mediante Discord, una aplicación de chat de voz. Esto ha permitido el trabajo colaborativo en tareas complejas y la toma de decisiones respecto a problemas que se han presentado durante el transcurso del proyecto. Este último capítulo expone las contribuciones más importantes que ha realizado cada uno de los componentes del equipo de trabajo de este proyecto. Las aportaciones de cada uno de los tres miembros del equipo de trabajo se lista a continuación. 101 6.2. Aportaciones de Dany Faouaz Santillana Aportaciones de La Mansión Paranormal: - Puzle Hacking Ético. - Sacadas fotos de los fondos de las salas. - Puzle Laberinto de Números. - Mejora visual del Puzle Anillas. - Cutscene inicial extendida. - Trazas de dificultades de todos los puzles. Aportaciones de Articoding: - Creación de repositorio de GitHub. - Creación de proyecto de Unity. - Sistema de Tabs y Paneles para el diseño móvil. - Terminado Swipe entre paneles. - Radial ProgressBar (barra de progreso circular que indica el progreso de la categoría). - Ajuste de escala y arreglos de la interfaz del diseño móvil. - DraggableUI (componente para poder arrastrar un elemento de UI). - Sistema de Tweens (animaciones por código). - Paneles de Tutoriales y Enunciado (descartado) en la escena del nivel. - Inicialización de Enunciado (StatementManager). - Carga de estados iniciales. - Reset del nivel. - Mejora del StatementManager: se pueden añadir títulos, párrafos, imágenes, etc. - Ciclo de juego cerrado y conectado con la escena del Menú Principal. - Las tarjetas ya no se pueden mover fuera de la zona de código y se esconden. - Aplicada fuente de texto en toda la UI. - BoardManager. - BoardObject. - LaserManager y LaserRay. - ILaserReflector y BasicMirror. - LaserEmitter. - LaserReceiver. - Rotación de objetos del tablero. - Arreglo de movimiento de objetos. - Movimientos y rotaciones interpoladas en el tiempo. - PopupPanel. 102 - Shader para oscurecer la pantalla e iluminar una zona con un Popup. - Popup Trigger: trigger que lanza un popup cuando se pasa el ratón por encima de un elemento de la UI o un objeto del tablero. - PopupManager. - Sistema de tutoriales. - TutorialTrigger. - Guardado y carga de tutoriales ya mostrados al usuario. - Creados tutoriales de UI. - Creados tutoriales de Menú Principal. - Corregido error del rebote del láser con el espejo. - Cambiada orientación del tablero al plano. - Tipos de celdas. - Integración de analíticas de Unity (descartado). - Trazas de: Nivel empezado, nivel finalizado y código ejecutado - Escena de la sala del pingüino empezada. - Trazas de: tablero. - Integrado tracker de uAdventure. - Mejora visual de ventanas de UI. - Arreglo de error de la barra de progreso de la categoría. - Mejora visual del panel de tutoriales. - Mejora visual del creador de niveles. - Arreglo de los iconos de las categorías. - Configurador de resolución de pantalla en el menú de opciones. - Añadido paquete de localización al proyecto. - Selector de idiomas en el menú de opciones. - Localización de la descripción de las categorías. - Localización de LevelData. - Hecho que se seleccione el idioma dependiendo del idioma del equipo. - Diseño de niveles de la categoría 4: Bucles. - Pantalla de carga. - Implementación de Simva y conexión con el Tracker. Aportaciones de la memoria: - Resumen. Palabras clave. - Abstract. Keywords. - Capítulo 1. ¿Qué es el PC? - Capítulo 2. PC en STEM. PC en otras asignaturas. Un-plugged. Plugged. Lenguajes de programación usados. Otros enfoques. Análisis de juegos relacionados con el PC o la programación. 103 - Capítulo 4. ¿Qué es Articoding? Gameplay/jugabilidad. Mecánicas y dinámicas. Sistema de pop-ups. Sistema de tutoriales. Sistema de temario. Entorno de desarrollo (Unity). Pivotal Tracker. Git. Repositorios externos. Canales de comunicación. Limitaciones. - Capítulo 5. Futuro trabajo. - Chapter 1. - Chapter 5. Otras aportaciones: - Análisis de juegos: May’s Journey, ProgrammingHero, CodeCombat, BeBlockly. - SpriteBox: Code Hour y CodeSpark Academy. - GDD Articoding. - Elaboración de guía docente de La Mansión Paranormal. - Elaboración de guía docente de Articoding. - Presentación de La Mansión Paranormal. 104 6.3. Aportaciones de Álvaro Poyatos Morate Aportaciones de La Mansión Paranormal: - Puzle Electricista. - Diálogos de Jim Silver, Jack Cooper, el mayordomo y hombre de hojalata. - Diálogo final de los tres hermanos. - Objetos pistas para acceder a algunos puzles. - Dificultades Puzle Hacking Ético. - Dificultades Puzle Laberinto de Números. - Dificultad mejorada del puzle Formas y Colores. - Dificultades Electricista. - Aleatoriedad de estados iniciales de algunos puzles. - Pistas de todos los puzles. - Trazas de acciones dentro de los puzles. - Cambio de apariencia de todos los personajes. - Trazas de estado inicial de puzles. - Cambio al formato de las trazas. Aportaciones de Articoding: - Arreglado y probado el proyecto que viene en la librería ublockly en la versión de Unity 2020.1.6f. - Nueva categoría y nuevas tarjetas propias para instanciar objetos y moverlos. - Integración de ublockly en el proyecto de Articoding. - Actualizada versión de ublockly donde se limitan los bucles y las recursiones infinitas. - Arreglado error de tarjetas invisibles. - Traducción de las tarjetas de código de ublockly al español mediante un json. - Ahora el nivel tiene un textAsset con las categorías y tarjetas disponibles para ese nivel. - Incluido botón AllActive que activa todas las tarjetas (solo en el editor de Unity). - Mejorada estructura del json con las tarjetas activas: incluida la opción de desactivar las tarjetas que se indican mediante el booleano “activate”. - Añadida la opción de indicar las tarjetas máximas del inventario en el json. - Cuando se usa el máximo de tarjetas de un tipo, se desactiva esa tarjeta y se le cambia el color a gris. - Corregido error al borrar a la vez varias tarjetas conectadas entre sí. - Guardado y carga del tablero. - Escena de BoardCreator. 105 - Se pueden mover, eliminar y crear objetos en el BoardCreator. - Interfaz del BoardCreator: ventana para poder crear el tablero con unas dimensiones específicas e introducir el nombre para guardarlo. - Creados niveles de la categoría 1: Variables. - Poder cambiar la intensidad del láser. - Añadida condición de victoria (se completa el nivel si todos los receptores reciben un láser durante 2 segundos). - Ajuste del tablero al espacio de la pantalla (FitBoard()). - Tarjetas nuevas: mover láser, girar láser y cambiar intensidad del láser. - Se le puede pasar la cantidad de movimiento a la tarjeta mover láser. - Contador de tarjetas que quedan en el inventario. - Límites del tablero del nivel: se han añadido casillas vacías alrededor de los niveles. - Diseño de niveles de las categorías 2 y 3. - Creados niveles de la categoría 2: Tipos de datos. - Creados niveles de la categoría 3: Operadores básicos. - Tutoriales categoría 1. - Sistema de progreso y guardado. - Funcionalidad de Drag&Drop del creador de niveles. - Ventana con parámetros del objeto seleccionado en el creador. - Se puede cambiar el tipo de la casilla en el creador. - Creados niveles de la categoría 4: Bucles. - Creados niveles de la categoría 5: Condicionales. - Tarjeta de si están todas las celdas de un tipo ocupadas. - Animación de los elementos colisionando con obstáculos (cuando intentas mover un elemento donde hay un obstáculo). - Ahora el reset del nivel ya no destruye y crea todos los elementos otra vez. - Flechas de movimiento en la zona de código para indicar que se puede mover la zona de código. - Bloqueado que se pueda abrir el inventario cuando hay un tutorial activo. - Arreglo de finalización del nivel: cuando cae un láser se acaba el nivel. - Cartel de bucles infinitos. - Flechas de movimiento y de giro de las pistas. - La ventana del objeto seleccionado en el creador ahora muestra el nombre completo del objeto. - Se guardan los niveles creados por el usuario. - Arreglos creador de niveles. - Nombre de nivel en la escena de nivel. - Validación del nivel en el creador de niveles. - Niveles de introducción de cada categoría. 106 - Arreglo del TextField del worskpace de ublockly. - Sincronización de la localización de ublockly con el sistema de localización. - Localización de assets de initial states. - Localización de textos fijos de ublockly. - Trazas del creador de niveles. Aportaciones de la memoria: - Capítulo 2. Relación entre PC y programación. PC sin programación. - Capítulo 3. Pruebas con usuarios y resultados. - Capítulo 4. Desarrollo de la idea y su evolución. Sistema de Guardado. Sistema de creador de niveles. - Capítulo 5. Futuro Trabajo: Evaluación automática de los niveles creados. Categoría: funciones. Pistas sobre el código. - Chapter 5. Otras aportaciones: - Análisis de juegos: GrassHopper. LightBot. Scratch Jr. Dragon Architect. Blockly Games. - SpriteBox: Code Hour y CodeSpark Academy. - GDD Articoding. - Scrum Master. - Elaboración de guía docente de La Mansión Paranormal. - Elaboración de guía docente de Articoding. - Presentación de La Mansión Paranormal. 113 Webgrafía Pons Alfonso, J. V. (2007). ¿Qué son los “Serious Games” (juegos serios)? ¿Qué Son Los “Serious Games” (Juegos Serios)? http://www.exelweiss.com/blog/356/serious-games-juegos-serios/ BeBlockly. (n.d.). https://beblocky.com/ Bebras. (n.d.). https://www.bebras.org/about.html Bebras Contest. (n.d.). https://bebras.ehu.eus/ Blockly. (n.d.). https://developers.google.com/blockly Blockly Games. (n.d.). https://blockly.games Baker, S. (2017). Blockly VS Scratch: What’s best for me? RobotLab Blog. https://www.robotlab.com/blog/blockly-vs-scratch-whats-best-for-me Center for game science. (n.d.). http://centerforgamescience.org Code Hero Game. (n.d.). https://codeherogame.wordpress.com/ Code with google. (n.d.). https://edu.google.com/code-with-google/ CODE.org. (n.d.). https://code.org/ CodeCombat. (n.d.). https://codecombat.com/ CodeSpark Academy. (n.d.). https://codespark.com/ Codinism Inc. (n.d.). http://www.codinism.com/ Discord. (n.d.). https://discord.com/ Dragon Architect. (n.d.). http://dragonarchitect.net Duolingo. (n.d.). https://www.duolingo.com/courses/all Games For Change. (n.d.). http://www.gamesforchange.org/ Google Meet. (n.d.). https://meet.google.com/ Grasshopper. (n.d.). https://grasshopper.app/es_419/ Kinder Lab Robotics Store. (n.d.). https://www.shop.kinderlabrobotics.com/main.sc 114 LightBot. (n.d.). https://lightbot.com/ May’s Journey. (n.d.). https://maysjourney.com/ Programamos. (n.d.). https://programamos.es/el-proyecto/ Programming Hero. (n.d.). https://www.programming-hero.com/ Project Bloks. (n.d.). https://projectbloks.withgoogle.com/ PuposeGames. (n.d.). https://www.purposegames.com/es/ Rossi, B. (2015). Python overtakes French as the most popular language taught in primary schools. InformationAge. https://www.information-age.com/python-overtakes-french-most-popular-langu age-taught-primary-schools-123460073/ RAGE. (n.d.). http://rageproject.eu/ Scratch Jr. (n.d.). https://www.scratchjr.org/ Sprite Box: Code Hour. (n.d.). https://spritebox.com/hour.html uAdventure - eUCM. (n.d.). https://www.e-ucm.es/uadventure/ Vista Cenital - GamerDic. (n.d.). GamerDic. https://www.gamerdic.es/termino/vista-cenital/ 115 Anexo A Taxonomía de los Juegos Serios A continuación se adjunta una tabla donde se clasifican los usos de los juegos serios según el tipo de juego y el campo de conocimiento. Esta tabla ha sido extraída de la presentación: https://thedigitalentertainmentalliance.files.wordpress.com/2011/08/serious-games-ta xonomy.pdf Haciendo un análisis rápido, se puede decir que tanto La Mansión Paranormal como Articoding se encuentran en la casilla "Games for education-Education". 116 Games for Health Adver games Games for Training Games for Education Games for Science and Research Producti on Games as Work Govern ment & NGO Public Health Education & Mass Casualty Response Political Games Employee Training Inform Public Data Collection / Planning Strategic & Policy Planning Public Diplomacy, Opinion Research Defens e Rehabilitation & Wellness Recruitment & Propaganda Soldier /Support Training School House Education Wargames / planning War planning & weapons research Command & Control Health care Cybertherapy / Exergaming Public Health Policy & Social Awareness Campaigns Training Games for Health Professionals Games for Education and Disease Management Visualization & Epidemiology Biotech manufactu ring & design Public Health Response Planning & Logistics Market ing & Comm unicatio ns Advertising Treatment Advertising, marketing with games, product placement Communicati on & Sales Product Information Opinion Research Machinim a Opinion Research Educati on Inform about diseases/risks Social Issue Games Train teachers / Train workforce skills Learning Computer Science & Recruitment P2P Learning Construct ivism Documen tary Teaching Distance Learning Corpor ate Employee Health Information & Wellness Customer Education & A eness Employee Training Continuing Education & Certification Advertising / visualization Business Simulatio n Command & Control Industr y Work safety Sales & Recruitment Employee Training Workforce Education Process Optimization Simulation Nano/Bio -tech Design Command & Control 117 Anexo B Tabla de PC en asignaturas En este anexo se encuentra una tabla donde se hablan sobre los distintos beneficios y aplicaciones que tiene el pensamiento computacional en las distintas materias en la educación. Esta tabla ha sido extraída y traducida de: https://www.thetech.org/sites/default/files/techtip_computationalthinking_v3.pdf Esta tabla ha sido utilizada como apéndice en la guía docente de La Mansión Paranormal. 118 Descomposición Identificación de Patrones Abstracción Algoritmos Matemátic as Analizar una forma y descomponerla en formas geométricas simples->Tangram El concepto de la suma gaussiana es más fácil de comprender si se divide en problemas más pequeños En geometría, la simetría se basa en el reconocimiento de patrones. La resolución de sistemas de ecuaciones complejos mediante métodos más simples anteriormente aprendidos (Resolver un sistema de ecuaciones ternario mediante estrategias de resolución de un sistema de ecuaciones binario) El análisis de datos consiste en observar grandes cantidades de datos y ser capaz de obtener la información importante Aprender el concepto de operaciones simples(sumas , restas, multiplicaciones, divisiones) como una sucesión de instrucciones Entender el orden de los operadores(cuadrados, paréntesis, sumas…) y ser capaz de aplicarlos en cualquier problema. Ciencia Una pregunta científica puede dividirse en experimentos más pequeños que al ser combinados resuelvan la pregunta más compleja. Inferir el ecosistema a partir de las cualidades de un animal. La clasificación y el ordenamiento en biología se basa en la identificación de patrones comunes Las leyes y teoremas científicos abstraen resultados de un conjunto de experimentos Los modelos científicos convierten sistemas complejos en solo la información necesaria Los procedimientos científicos o los pasos a seguir en un experimento consisten en un conjunto de instrucciones a seguir en un orden concreto. Lengua y Literatura La escritura de un texto se puede descomponer en secciones (introducción, argumento central, conclusión) y combinarlas para crear un argumento. Entender el concepto de fonema como patrón que se repite en diferentes palabras y mejorar la pronunciación de nuevas palabras Un análisis de un libro consiste en identificar las principales ideas y temas de este abstrayéndose de los detalles menos importantes. Las diferentes estructuras poéticas se pueden entender como un algoritmo (ritmo, métrica y el orden en el que las líneas deben escribirse) Ciencias sociales Las estructuras sociales (gobiernos, partidos, asambleas) suelen dividirse en secciones menores con diferentes responsabilidades Analizar los diferentes momentos históricos como un conjunto de elementos sociales y culturales que lo influenciaron Analizar comportamientos similares en diferentes etapas históricas y sus causas. El análisis de eventos históricos no se centra en los pequeños detalles sino en las tendencias sociales y temáticas del periodo. Los diferentes tipos de mapas suponen una abstracción de la información relevante ( mapas físicos, políticos…). Los procesos formales en los diferentes sistemas sociales pueden ser vistos como un conjunto de pasos a seguir en un orden específico. 119 Anexo C Tablas de juegos analizados Tras realizar el análisis de los juegos que se encuentra en el Capítulo 2, se tomó la decisión de realizar una serie de tablas para resumir la información. Estas tablas pretenden compactar este análisis. 120 Características I Juegos Sele ccio nar avat ar Cole ccio nar obje tos Evita r obst ácul os Ene mig os Actividades de programación Diseñ ar un algorit mo Arregla r errores en un progra ma Otros Programming Hero  Modifica código para modificar su comportamiento. Se programa un meta-juego como objetivo durante el proceso de aprendizaje. Grasshopper Seleccionar la opción que produce el resultado deseado. Code Hero    Programar soluciones para avanzar de nivel. CodeCombat     Modificar el código inicial que te da el nivel para completarlo de manera correcta. No arregla errores. Duolingo   Light Bot     Niveles diseñados para encontrar la solución correcta. KIBO   Programar el encendido de luces como output de lo que se está ejecutando. BeBlocky     Recolocar bloques de código que te dan como base del nivel. Scratch JR   El jugador crea sus propios proyectos. SpriteBox     Niveles de plataformas que superar resolviendo puzles de programación CodeSpark Academy     Colocar las instrucciones para conseguir el objeto clave del nivel May's Journey      Programar soluciones para avanzar de nivel. Blockly Games   Varios juegos diferentes en los que resolver problemas Dragon Architect  Modo sandbox en el que el jugador crea sus construcciones. 121 Características II Juegos Edad *denota el autor estimación Variedad de actividades Programa r el movimie nto de un personaj e Otros Programming Hero 9+ Preguntas tipo test o de completar código para todos los conceptos. Grasshopper 12+ Niveles específicos para enseñar ciertos conceptos. Code Hero 12+ Mover, rotar o escalar objetos para superar niveles. CodeCombat 9+  Duolingo 10+ Poder realizar pruebas más complejas para saltarse niveles que son fáciles para ti. Light Bot 10 - 12  KIBO 6 - 10  Libertad para experimentar con comportamientos del robot. BeBlocky 8 - 14*  Todos los niveles tienen objetivos a cumplir. Scratch JR 5 - 7  Libertad a la hora de crear proyectos . SpriteBox 7 a 9  CodeSpark Academy 5 a 7  Modo crear donde diseñar niveles y programar comportamientos May's Journey N/D  Se programa el movimiento de elementos del escenario Blockly Games 10 a 12 Dragon Architect 122 Conceptos de Programación Juegos Forma de Programación Conceptos enseñados Lenguajes de programaci ón Ico no s vis ua les Blo qu es de cód igo Otras representaciones Sec ue nci a de co ma nd os Va ria bl es Co nd ici on al es Bu cle s Re cu rsi ón Fu nci on es PO O Programming Hero Python; HTML El código aparece en texto plano formateado.        Grasshopper JavaScript       Code Hero Java; C# El código puede mostrarse en pantallas del entorno 3D.     CodeCombat Python; JavaScript; Coffee Script; C++ (con suscripción) El código aparece en texto plano formateado.       Duolingo Light Bot     KIBO   El código se representa por secuencias de bloques físicos.    BeBlocky JavaScript (Blockly)     Scratch JR      SpriteBox Swift; Java     CodeSpark Academy    May's Journey Javascript Texto plano     Blockly Games Blockly JavaScript      Dragon Architect Blockly      129 Hacking ético -Identificación de patrones. El jugador debe identificar cómo se combinan las distintas tarjetas entre sí. Debe llegar por sí mismo a la conclusión de que el color azul significa “suma” y el rojo “resta”. Además, también deberá relacionar el ancho de las bandas de colores con la cantidad que representan, ya que una banda azul de ancho 3 combinada con una banda roja de grosor 2 dan una banda azul de ancho 1 (+3 + -2 = +1). El ancho de cada banda puede tomar valores en el rango [-4, 4]. El número de bandas por tarjeta aumenta con el nivel de dificultad del puzle siendo 4 en el primero, 5 en el segundo y 6 en el tercero. Además desde el segundo nivel, pasan a ser 3 las tarjetas que forman la solución en lugar de las 2 del primer nivel. Dificultad FÁCIL MEDIA DIFÍCIL No. de bandas 4 5 6 No. de tarjetas solución 2 3 3 - Depuración. Para conseguir que el jugador tenga realimentación y vea el resultado que va obteniendo al combinar tarjetas, hay una tarjeta “Resultado” que muestra dicho progreso. Con esta realimentación visual, mediante prueba y error, el jugador debe ser capaz de identificar los patrones mencionados anteriormente y poder llegar a obtener las relaciones que se buscan. - En los siguientes niveles de dificultad se introducen más columnas a las tarjetas y un mayor número de tarjetas que forman la solución. Se busca que el jugador entienda que descomponer la búsqueda de 130 la solución en grupos de tarjetas o incluso en segmentos concretos facilita la obtención de la solución correcta. - Se dan situaciones en las que alguna de las tarjetas puede no formar parte de la solución porque al combinar ciertas secciones con las de las demás tarjetas, la columna resultante es diferente a la de la solución. En la imagen se ve que la tercera tarjeta, aunque se combine con otra, nunca va a poder formar parte de la solución. El jugador puede ignorar la información innecesaria y no tener en cuenta estas tarjetas para la solución. También ocurre en el caso contrario, que claramente una de las tarjetas tenga que formar parte de la solución porque es la única que produce una sección correcta. Teniendo esto en cuenta, el jugador deberá diseñar el algoritmo que combine las tarjetas de la forma adecuada para llegar al resultado buscado. - El algoritmo a seguir es el siguiente: - Analizar la solución que se pide y las tarjetas dadas. - Descomponer la solución en en grupos de tarjetas o de segmentos. - Emparejar tarjetas que den la solución o que se acerque a ella. - Utilizar la tarjeta resultado (la de depuración) como una tarjeta más y combinarla con una tercera tarjeta dando el resultado final. 131 Formas y colores -Abstracción. El jugador debe averiguar qué relación existe entre la secuencia numérica mostrada y las formas geométricas con colores que se pueden introducir. De esta forma, tiene que eliminar mentalmente la información irrelevante (por ejemplo, la posición de los botones o los colores de las formas geométricas) y darse cuenta de que la relación que le llevará a la solución es nº secuencia = nº de lados - 2 o bien nº de lados = nº secuencia + 2. - Depuración. El jugador puede ver en todo momento la solución que está escribiendo y compararla con la secuencia de números (que es la solución objetivo que tiene que lograr). Además, por si se equivoca, dispone de un botón “Reset” para borrar la solución que estaba planteando y empezar de nuevo. - En las diferentes dificultades se añaden más elementos a la secuencia, se cambia el orden y se alteran los diferentes botones. Dificultad FÁCIL MEDIA DIFÍCIL Longitud Secuencia 6 8 10 Orden aleatorio No Sí Sï Formas irregulares No No Sí - El algoritmo al que tiene que llegar el jugador es: - Recorrer la secuencia de números y repetir por cada uno los siguientes pasos: - Coger el número y sumarle dos. 132 - Pulsar la forma geométrica con el número de lados igual al resultado del paso anterior. Laberinto de números -Abstracción. Al jugador se le presentan dos tableros, uno con colores y otro con números. El jugador solo tiene en cuenta los números que le interesan para conseguir el código, ignorando completamente el resto. - El diseño del algoritmo no debe realizarlo el jugador, si no que se le da en forma de lista de pasos. Aun así, el jugador debe de ser capaz de entender el funcionamiento de dicho algoritmo y saber aplicarlo para conseguir la solución del puzle. - Al aumentar los niveles de dificultad aumentan tanto la longitud de la secuencia a introducir así como el tamaño de la matriz. Dificultad FÁCIL MEDIA DIFÍCIL Longitud Secuencia 4 6 8 Tamaño Matriz 3x3 5x5 7x7 - El algoritmo que el jugador debe encontrar, entender y aplicar es el siguiente: - Empezar en la celda de color azul - Repetir estos pasos hasta llegar a la celda roja (incluida): 133 - Introducir el número con posición equivalente a la de la celda actual en el teclado numérico. - Realizar un salto a una celda coloreada que se encuentre en la misma fila o columna, ignorando las celdas previamente visitadas. Electricista -Identificación de patrones. El jugador debe ser capaz de identificar que al interactuar/activar una casilla, las casillas adyacentes también cambian de estado (si está apagado se enciende y viceversa). - Lograr una mayor abstracción al entender la lógica de estados. - Al incrementarse el nivel de dificultad aumentan tanto el tamaño del tablero como el número de casillas pulsadas para crear el estado inicial del tablero. Dificultad FÁCIL MEDIA DIFÍCIL Tamaño del tablero 5x5 4x4 3x3 Pulsaciones Iniciales 5 5 7 Número de estados 2 2 2 - Similar a uno de los problemas de ejemplo del bebras contest (programming lights) https://www.bebras.org/examples.html - El algoritmo a encontrar debería ser: 134 - Empezar apagando las luces que apaguen las máximas casillas adyacentes. - Interactuar con las casillas sobrantes. - Repetir los dos primeros pasos desplazando las luces encendidas a las esquinas hasta llegar a una solución. Otros aspectos del juego Gamificación Para aumentar la motivación del jugador, se ha introducido un sistema de puntuación del progreso de los usuarios en cada nivel de dificultad de cada uno de los minijuegos. Este sistema se basa en estrellas, el jugador puede obtener hasta 3 estrellas por nivel de dificultad. Cada una de las estrellas se otorgan en función de los siguientes parámetros: - La primera estrella se otorga por completar el minijuego, de esta forma el jugador siempre recibirá al menos una estrella, para animarle a continuar en el juego. - La segunda estrella se consigue si el jugador consigue resolver el puzle en un número determinado de pasos. Este número de pasos permite un pequeño margen de fallos para mantener motivado al jugador y tratar de evitar un comportamiento aleatorio. - La tercera y última estrella se entrega siempre que el jugador no haya usado pistas para resolver el problema tratando de motivar al usuario a buscar la solución sin ayuda. - El tiempo empleado no tiene ninguna influencia en las estrellas asignadas ya que se busca que el jugador reflexione, piense y se esfuerce en buscar una solución, tratando de evitar comportamientos aleatorios que podrían motivarse con una restricción de tiempo. 135 Rejugabilidad y configuración de los puzles Al tratarse de un juego planteado como una “escape room”, el acceso a los minijuegos (puzles) está restringido a una única vez por juego. Esto quiere decir que una vez que se completa un puzle, no es posible acceder a él otra vez. Se podría volver a jugar al comenzar de nuevo el juego desde cero, ya que la configuración inicial de todos los puzles se genera de forma aleatoria. De esta manera, cada partida tendrá un caso diferente de cada uno de los puzles y su solución será diferente. Por un lado, esto impide que un jugador que ya ha jugado el juego le cuente la solución a otro jugador que todavía no ha jugado. Por otro lado, dos jugadores que estén jugando simultáneamente en dos ordenadores diferentes no pueden compartir soluciones y tienen que resolver cada uno su puzle por separado. Ejecución del juego y uso de códigos Para poder acceder al juego, se requiere un código de acceso. Una vez introducido el código en la pantalla inicial del juego, hay que pulsar el botón “Start”. Estos códigos sirven para identificar las distintas sesiones de juego y poder recoger información de forma anónima. Antes de las pruebas, os proporcionaremos una lista de códigos (en un fichero PDF), para que los asignéis a vuestros alumnos. Cada alumno utilizará su código único para acceder al juego. De esta forma, podremos obtener la información de interacción sin saber quienes son los alumnos concretos a los que pertenece cada código (pseudo-anonimización en origen). La información que se recoge se fundamenta en el comportamiento del usuario. Por ejemplo, se capturan las decisiones que han tomado en algunas conversaciones, los pasos que han seguido para resolver los 136 distintos puzles, etc. En resumen, se hace un seguimiento de la sesión de juego del usuario. Por este motivo, se requiere conexión a internet y un código distinto para cada usuario. La información recogida se usará para determinar si el juego cumple el objetivo de potenciar los aspectos del pensamiento computacional esperados y para mejorar la experiencia de usuario. En ningún momento se recoge información personal del usuario ni del equipo con el que se juega. A continuación, se muestra un extracto del tipo de información que se envía al servidor de la Universidad Complutense de Madrid. 137 Anexo E Guía docente Articoding Al igual que con la Mansión Paranormal, se realizó una guía docente sobre el juego. En este caso se hace una descripción más detallada del contenido del juego, los modos de juego, las tarjetas disponibles, la progresión de niveles, la configuración del tablero, los elementos del tablero. 138