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Juegos serios para enseñanza en
ingenierías: dónde, cómo y para qué
Iris Celorrio Aguilera
Manuel Freire Morán
Seminario eMadrid sobre
Juegos Serios para mejorar el
aprendizaje y la enseñanza de
la programación
7 de octubre de 2022
2
Índice
01
03
04
02
Introducción
Juegos serios en
Ingenierías
Un juego serio para
telecomunicaciones
Conclusiones
2
3
Introducción
01
Juegos serios en ingenierías vs programación
Juegos en enseñanza de ingenierías
Juegos vs simulaciones
4
Juegos serios en ingenierías vs. programación
● Programación como disciplina técnica
○ Aspectos comunes con otras disciplinas /
ingenierías
● Ingeniería del Software
○ Mucho más que programación
○ Objetivo de una mayoría de juegos serios
en ingeniería
5
Juegos serios en ingenierías vs. programación
# trabajos buscando por “serious games” + “engineering” 2018-22; detalles más adelante
6
Juegos serios en enseñanza de ingenierías
● Fuerte componente práctico
● Altas tasas de abandono
(comparado con carreras menos técnicas)
● Juegos serios permiten
○ Emular prácticas de forma situada
○ Motivar alumnos
○ Evaluar conocimientos
7
Juegos y simulaciones
Hauge & Riedel (2012)
Physics Immersive Environment. Price, C. B. (2007)
8
Lost in Space. A. Serrano, 2015.
Lost In Space
9
Juegos serios
en ingenierías
02
El estudio
Las conclusiones
Ingeniería del software
10
Estudio sobre juegos serios en ingeniería
● No publicado todavía
● Búsqueda por “serious games” +
engineering en ACM, IEEE, Scopus +7
● 5 últimos años (2017-22)
● Ámbito educativo universitario / estudiantes
de grado
● Sólo videojuegos existentes usados por
alumnos de ingenierías.
11
Estudios por fuente
Number of studies identified by search
47 were retained after applying all inclusion/exclusion criteria
12
Objetivos del estudio
RQ1. What are the main domain areas in which digital SGs in engineering for
higher education are being created and developed?
RQ2. What kind of educational goals and learning content do they pursue?
RQ3. How is its game design approach in order to link learning and fun?
RQ4. What are their principal game techniques and mechanics?
+ Assessments for motivation / performance?
+ Role of teachers / instructors during gameplay?
+ Main platforms & technologies in use?
13
RQ1. Dónde y RQ2. para qué
23 de 47 (~ 50%) de resultados clasificables como relacionados con computación y software
14
Juegos sobre Computer Science & Software Eng. (I)
Back to Penelope Estimación del esfuerzo a través del método de medición COSMIC / H+SS
BakeRE Especificación y análisis de requisitos de ingeniería / HS
CENGO Lenguaje de programación C / HS
Classutopia Diseño de modelos conceptuales de diagramas de clase / HS
Code Review (CRSG) Prácticas de revisión de código de software / HS
Ethics Game Ética de ingeniería de software / SS
FLIGBY Desarrollo de habilidades de inteligencia emocional / SS
GidgetML Programación y depuración de computadoras. / HS
GSD-Aware Consciencia de los problemas de desarrollo de software global (GSD) y habilidades de resolución / SS
NN- Ibrahim Z. et al Toma de requisitos / SS
Object Oriented serious game (OOsg) Conceptos básicos de programación orientada a objetos (OOP) / HS
ProDec Procesos de gestión de proyectos / HS
PY-RATE ADVENTURES Conceptos básicos de programación con Python / HS
15
Juegos sobre CS & SE (II)
Refactor4Green Código sospechoso (code smells) y refactorización. Concienciación sobre la sostenibilidad del software / H+SS
Requengin Fundamentos de estándares en sistemas e ingeniería de software, e identificación de requisitos / H+SS
RLGame Ecosystem Implementación de algoritmos de IA (inteligencia artificial) con servicios basados en red / HS
Ruby Warrior Habilidades de programación en Ruby / HS
Scrum vr Metodología scrum / H+SS
Serious refactoring game Refactorización de software / HS
SimScrumF Metodología scrum / H+SS
Temple of Treasures Sistemas de control de acceso y ciberseguridad / HS
UniCauca Aprende - Ing. Sistemas Conceptos básicos de programación / HS
Warehouse game Desarrollo de software / HS
16
Juegos para aprender CS & SE
● Muy pocos directamente relacionados con “aprender a programar”
● 9 de 23 tocan “soft skills” - más que en otras ingenierías
● Muchos tocan aspectos especialmente candentes
○ Especificación de requisitos
○ Scrum / colaboración
○ Depuración
○ Seguridad
○ Implementación de algoritmos IA
17
Hard vs Soft Skills
● HS = Hard Skills /
Conocimientos
● SS = Soft Skills /
Habilidades
interpersonales
● H+SS = Ambas
18
RQs 3 y 4: cómo
● 57% de los juegos estudiados no hacen referencia a aspecto de diversión
● Aquellos que sí enlazan argumentan…
○ Uso de narrativa fantástica para aumentar inmersión del jugador.
○ Aplicación de conceptos prácticos para aterrizar conceptos abstractos
○ Equilibrio entre entretenimiento y aprendizaje
○ Aprendizaje para mantener la diversión
○ Duración de sesiones controlada, para evitar fatiga
○ Evitar preguntas repetitivas, triviales, o saltos grandes en dificultad
19
Extras: evaluaciones
● En general, usando cuestionarios cualitativos o texto libre para medir
○ Satisfacción
○ Motivación
○ Experiencia de usuario (UX)
● Y cuestionarios pre-post para medir efectividad
● Minoría usa analíticas, en general dando pocos detalles de cómo
20
Extras: roles de profesores / instructores
● En general, profesores como guías
○ Explican actividad en sesión inicial
○ Asistencia técnica / dudas durante el juego
○ Debate final
● En un caso notable, controlando
avatares en el propio juego
21
● 45% no especifican nada
● 28% Unity 3D
● Restantes: otros entornos o aplicaciones web
Extras: plataformas y tecnologías
22
Discusión
● RQ1: Mayoría de juegos enfocados a Computer Science / Software
Engineering (~ 50%)
● RQ2: El 60% de los SGs para carreras de ingeniería tienen como objetivo
entrenar hard skills, 15% soft skills y el 25% hard+soft skills.
● RQ3:
○ Muchos juegos tipo RPG (Role Playing Game)
○ Simulaciones en mundos reales (equipamiento, labs, fábricas…)
● RQ4:
○ Storytelling, inmersión de jugadores
○ Perspectiva en 1ª persona
○ Elementos de juego
23
Un juego serio para
telecomunicaciones
03
Selectividad en Frecuencia
Tecnología
Estudio
24
Selectividad en Frecuencia, un juego serio para
telecomunicaciones
25
Diseño e implementación
Integrando software externo en un juego serio
26
Engineering tools
Game
2
6
27
Mecánicas
¿Existe selectividad en frecuencia?
28
Resultados
• Comparing pre- and post-tests, most
students increased their scores after
playing the game.
• Total change (post-pre) has been
included in the labels.
• All but one student (s5) improved their
scores.
29
Analítica (usando xAPI-SG)
30
Evolución
Motor de juego
(sobre Unity)
Narrativa +
Ejercicios
Cálculos en
la nube
(Octave / …)
Tipos de ej
Tipos de ej
Tipos de ej
Analítica
31
Conclusiones
04
Ingeniería y programación
32
SGs en ingeniería:
¿qué nos dicen sobre SGs para aprender a programar?
● Programar es sólo una parte de la ingeniería del software;
importante también comunicar, depurar, gestionar, refactorizar…
● Mucha experiencia y variedad de SGs educativos en ámbito software
○ Más que en otras ingenierías
○ Interesante ver cómo argumentan relación entre aprendizaje y diversión
○ En general, estructura de RPGs sobre simulaciones más o menos realistas de entornos de
aplicación
● Grado de rigor en evaluaciones varía mucho
○ Y es posible sacar mucho más jugo a las analíticas:
pocos asocian comportamiento en el juego con efectividad del mismo
33
33
¡Gracias!
manuel.freire@fdi.ucm.es
icelor01@ucm.es

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2022_10_07 «Juegos serios para enseñanza en ingenierías: dónde, cómo y para qué»

  • 1. 1 Juegos serios para enseñanza en ingenierías: dónde, cómo y para qué Iris Celorrio Aguilera Manuel Freire Morán Seminario eMadrid sobre Juegos Serios para mejorar el aprendizaje y la enseñanza de la programación 7 de octubre de 2022
  • 2. 2 Índice 01 03 04 02 Introducción Juegos serios en Ingenierías Un juego serio para telecomunicaciones Conclusiones 2
  • 3. 3 Introducción 01 Juegos serios en ingenierías vs programación Juegos en enseñanza de ingenierías Juegos vs simulaciones
  • 4. 4 Juegos serios en ingenierías vs. programación ● Programación como disciplina técnica ○ Aspectos comunes con otras disciplinas / ingenierías ● Ingeniería del Software ○ Mucho más que programación ○ Objetivo de una mayoría de juegos serios en ingeniería
  • 5. 5 Juegos serios en ingenierías vs. programación # trabajos buscando por “serious games” + “engineering” 2018-22; detalles más adelante
  • 6. 6 Juegos serios en enseñanza de ingenierías ● Fuerte componente práctico ● Altas tasas de abandono (comparado con carreras menos técnicas) ● Juegos serios permiten ○ Emular prácticas de forma situada ○ Motivar alumnos ○ Evaluar conocimientos
  • 7. 7 Juegos y simulaciones Hauge & Riedel (2012) Physics Immersive Environment. Price, C. B. (2007)
  • 8. 8 Lost in Space. A. Serrano, 2015. Lost In Space
  • 9. 9 Juegos serios en ingenierías 02 El estudio Las conclusiones Ingeniería del software
  • 10. 10 Estudio sobre juegos serios en ingeniería ● No publicado todavía ● Búsqueda por “serious games” + engineering en ACM, IEEE, Scopus +7 ● 5 últimos años (2017-22) ● Ámbito educativo universitario / estudiantes de grado ● Sólo videojuegos existentes usados por alumnos de ingenierías.
  • 11. 11 Estudios por fuente Number of studies identified by search 47 were retained after applying all inclusion/exclusion criteria
  • 12. 12 Objetivos del estudio RQ1. What are the main domain areas in which digital SGs in engineering for higher education are being created and developed? RQ2. What kind of educational goals and learning content do they pursue? RQ3. How is its game design approach in order to link learning and fun? RQ4. What are their principal game techniques and mechanics? + Assessments for motivation / performance? + Role of teachers / instructors during gameplay? + Main platforms & technologies in use?
  • 13. 13 RQ1. Dónde y RQ2. para qué 23 de 47 (~ 50%) de resultados clasificables como relacionados con computación y software
  • 14. 14 Juegos sobre Computer Science & Software Eng. (I) Back to Penelope Estimación del esfuerzo a través del método de medición COSMIC / H+SS BakeRE Especificación y análisis de requisitos de ingeniería / HS CENGO Lenguaje de programación C / HS Classutopia Diseño de modelos conceptuales de diagramas de clase / HS Code Review (CRSG) Prácticas de revisión de código de software / HS Ethics Game Ética de ingeniería de software / SS FLIGBY Desarrollo de habilidades de inteligencia emocional / SS GidgetML Programación y depuración de computadoras. / HS GSD-Aware Consciencia de los problemas de desarrollo de software global (GSD) y habilidades de resolución / SS NN- Ibrahim Z. et al Toma de requisitos / SS Object Oriented serious game (OOsg) Conceptos básicos de programación orientada a objetos (OOP) / HS ProDec Procesos de gestión de proyectos / HS PY-RATE ADVENTURES Conceptos básicos de programación con Python / HS
  • 15. 15 Juegos sobre CS & SE (II) Refactor4Green Código sospechoso (code smells) y refactorización. Concienciación sobre la sostenibilidad del software / H+SS Requengin Fundamentos de estándares en sistemas e ingeniería de software, e identificación de requisitos / H+SS RLGame Ecosystem Implementación de algoritmos de IA (inteligencia artificial) con servicios basados en red / HS Ruby Warrior Habilidades de programación en Ruby / HS Scrum vr Metodología scrum / H+SS Serious refactoring game Refactorización de software / HS SimScrumF Metodología scrum / H+SS Temple of Treasures Sistemas de control de acceso y ciberseguridad / HS UniCauca Aprende - Ing. Sistemas Conceptos básicos de programación / HS Warehouse game Desarrollo de software / HS
  • 16. 16 Juegos para aprender CS & SE ● Muy pocos directamente relacionados con “aprender a programar” ● 9 de 23 tocan “soft skills” - más que en otras ingenierías ● Muchos tocan aspectos especialmente candentes ○ Especificación de requisitos ○ Scrum / colaboración ○ Depuración ○ Seguridad ○ Implementación de algoritmos IA
  • 17. 17 Hard vs Soft Skills ● HS = Hard Skills / Conocimientos ● SS = Soft Skills / Habilidades interpersonales ● H+SS = Ambas
  • 18. 18 RQs 3 y 4: cómo ● 57% de los juegos estudiados no hacen referencia a aspecto de diversión ● Aquellos que sí enlazan argumentan… ○ Uso de narrativa fantástica para aumentar inmersión del jugador. ○ Aplicación de conceptos prácticos para aterrizar conceptos abstractos ○ Equilibrio entre entretenimiento y aprendizaje ○ Aprendizaje para mantener la diversión ○ Duración de sesiones controlada, para evitar fatiga ○ Evitar preguntas repetitivas, triviales, o saltos grandes en dificultad
  • 19. 19 Extras: evaluaciones ● En general, usando cuestionarios cualitativos o texto libre para medir ○ Satisfacción ○ Motivación ○ Experiencia de usuario (UX) ● Y cuestionarios pre-post para medir efectividad ● Minoría usa analíticas, en general dando pocos detalles de cómo
  • 20. 20 Extras: roles de profesores / instructores ● En general, profesores como guías ○ Explican actividad en sesión inicial ○ Asistencia técnica / dudas durante el juego ○ Debate final ● En un caso notable, controlando avatares en el propio juego
  • 21. 21 ● 45% no especifican nada ● 28% Unity 3D ● Restantes: otros entornos o aplicaciones web Extras: plataformas y tecnologías
  • 22. 22 Discusión ● RQ1: Mayoría de juegos enfocados a Computer Science / Software Engineering (~ 50%) ● RQ2: El 60% de los SGs para carreras de ingeniería tienen como objetivo entrenar hard skills, 15% soft skills y el 25% hard+soft skills. ● RQ3: ○ Muchos juegos tipo RPG (Role Playing Game) ○ Simulaciones en mundos reales (equipamiento, labs, fábricas…) ● RQ4: ○ Storytelling, inmersión de jugadores ○ Perspectiva en 1ª persona ○ Elementos de juego
  • 23. 23 Un juego serio para telecomunicaciones 03 Selectividad en Frecuencia Tecnología Estudio
  • 24. 24 Selectividad en Frecuencia, un juego serio para telecomunicaciones
  • 25. 25 Diseño e implementación Integrando software externo en un juego serio
  • 28. 28 Resultados • Comparing pre- and post-tests, most students increased their scores after playing the game. • Total change (post-pre) has been included in the labels. • All but one student (s5) improved their scores.
  • 30. 30 Evolución Motor de juego (sobre Unity) Narrativa + Ejercicios Cálculos en la nube (Octave / …) Tipos de ej Tipos de ej Tipos de ej Analítica
  • 32. 32 SGs en ingeniería: ¿qué nos dicen sobre SGs para aprender a programar? ● Programar es sólo una parte de la ingeniería del software; importante también comunicar, depurar, gestionar, refactorizar… ● Mucha experiencia y variedad de SGs educativos en ámbito software ○ Más que en otras ingenierías ○ Interesante ver cómo argumentan relación entre aprendizaje y diversión ○ En general, estructura de RPGs sobre simulaciones más o menos realistas de entornos de aplicación ● Grado de rigor en evaluaciones varía mucho ○ Y es posible sacar mucho más jugo a las analíticas: pocos asocian comportamiento en el juego con efectividad del mismo