Educação Ambietal e Gamificação: Uma proposta de objeto de aprendizagem gamificado para conscientização da reciclagem

Fábio J. Parreira 1Doutor em Engenharia Elétrica, UFU, Processamento da Informação, Uberlândia, MG, Brasil, fabiojparreira@gmail.com
Vania R. Ulbricht 2Doutora em Engenharia de Produção, UFSC, Engenharia e Gestão do Conhecimento, Florianópolis, SC, Brasil, vrulbricht@gmail.com
Renan P. Binda 3Doutorando em Engenharia de Produção, UFSC, Mídia e Conhecimento, Florianópolis, SC, Brasil, renanbinda1@gmail.com

Resumo: Este artigo aborda o desenvolvimento de um aplicativo de objetos de aprendizagem gamificado, para apoiar os processos educacionais referentes a educação ambiental, com a finalidade de conscientizar sobre a importância da reciclagem. A proposta possui dois momentos, no primeiro, composto pelos desafios I, II e III. Neles, as atividades serão realizadas em cenários virtuais e em sala de aula. No segundo, composto pelo desafio IV, as atividades serão realizadas extraclasse, no pátio da escola. A pesquisa foi desenvolvida a partir dos conceitos de gamificação e aspectos estéticos no projeto de games, visando estimular o engajamento e a motivação dos estudantes A validação terá apoio das escolas do ensino fundamental, utilizando a taxa de engajamento, modelo ARCS e estudo longitudinal, que envolve a aplicação de questionários compostos por variáveis de natureza objetiva, descritiva e afirmativa.

Palavras-chave: Educação ambiental; gamificação; Objeto de aprendizagem.

Introdução

Os recursos naturais são considerados um grande patrimônio da sociedade, logo, a Educação Ambiental (EA), desde a sua regulamentação como Política Nacional de Educação Ambiental(PNEA), vem se tornando uma prática social, voltada a preservação dos recursos naturais. Neste contexto, cabe a escola oferecer os meios para que os estudantes possam criar uma consciência comprometida com o meio ambiente. Para isso é preciso trabalhar as questões ambientais, promover ações de integração, divulgação e discussão das atividades desenvolvidas, além de elaborar uma política ambiental para a escola. Embora a conscientização ambiental seja uma tarefa complexa, pois nela influenciam múltiplos fatores como os culturais, econômicos, sociais e institucionais (RUSCHEINSKY, 2009), os professores precisam transformar os hábitos, mobilizando os estudantes para formação da consciência ambiental.

Diversas metodologias foram apresentadas para ministrar este conteúdo nas escolas, por exemplo, a metodologia participava e dialógica que fortalece o papel político da escola, ao envolver as bases da comunidade. Outra estratégia trabalha com a união entre sustentabilidade e gestão participativa através da abordagem metodológica conhecida como Aprendizagem Social (JACOBI, 2009). Por fim, a gamificação se apresenta como opção metodológica promissora para trabalhar os conteúdos da EA nas escolas.

Este trabalho propõe uma plataforma para apoiar os processos educacionais referentes a educação ambiental, no tangente a conscientização da importância da reciclagem, utilizando os conceitos de gamificação e elementos de design de jogo, visando criar um aplicativo que estimule o interesse e a atenção dos estudantes dentro e fora da sala de aula e ao mesmo tempo possa incentivar a continuação do aprendizado. Entretanto, não é objetivo deste trabalho que o estudante apenas se sinta em um jogo, ou entre em uma disputa por notoriedade e status, mas sim, causar uma mudança de comportamento dos estudantes, motivando ao estudo e busca por conhecimento fora da sala de aula. O artigo apresenta um breve aporte teórico sobre as áreas envolvidas (educação ambiental, gamificação e Objetos de Aprendizagem), a análise da modelagem do OA gamificado e as considerações finais.

Aporte Teórico

Nesta seção serão apresentados os princípios teóricos necessários a compressão desta pesquisa, tais como: Educação Ambiental, Gamificação e Objeto de Aprendizagem.

A sociedade mundial começou a se preocupar com o meio ambiente durante a revolução industrial, que se espalhou por grande parte do planeta durante todo o século XIX. Inúmeras indústrias exigiam enorme demanda por matéria prima, ocasionando uma degradação massiva do ambiente. Com o surgimento dos movimentos ambientalistas, no século XX, a educação ambiental foi reconhecida como estratégia minimizadora dos problemas ambientais (SILVA, 2014).

No Brasil a regulamentação da Política Nacional de Educação Ambiental(PNEA), foi instituída pela Lei nº 9.795 de 27 de abril de 1999, Art. 1o, que define a Educação Ambiental(EA) como um processo em que o indivíduo e o coletivo constroem valores sociais, conhecimento, habilidade, atitudes e consequências voltadas para a educação do meio ambiente (BRASIL, 1999). Neste sentido, Lopes, Bispo e Carvalho(2009) afirmam que a educação ambiental é transformadora de valores e atitudes dos seres humanos, cambiando para melhorar os hábitos rotineiros, oferecendo conhecimento para conscientização ao meio em que vivemos, pensando no equilíbrio e na melhoria de qualidade de vida da sociedade.

Visto a importância do tema, a PNEA, Art. 2o relata que a educação ambiental é “[...] um componente essencial e permanente da educação nacional, devendo estar presente, de forma articulada, em todos os níveis e modalidades do processo educativo, em caráter formal e não formal” (BRASIL, 1999).

Nesse sentido, com a finalidade de constatar a expansão das discussões ambientais nas instituições de ensino, em 2001 o Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (Inep), incluiu uma questão no Censo Escolar: 4Pesquisa elaborada pela Secad/Coordenação Geral de Educação Ambiental e Coordenação-Geral de Estudos e Avaliação; Inep – Coordenação-Geral de Estatísticas Especiais; Anped – GT de educação ambiental. Consultoria IETS – Instituto de Estudos do Trabalho e Sociedade. “a escola faz educação ambiental?”. Já em 2004 concluiu-se que 94% das escolas do ensino fundamental, diziam praticar a EA, seja por meio da inserção temática no currículo em projetos ou até mesmo em disciplina específica.

Para inserir a EA nos currículos escolas são empregadas diversas metodologias, uma metodologia participava e dialógica, que trabalha, por exemplo, os temas de gestão ambiental participativa, tratando da distribuição de água, contaminação e escassez (JACOBI, 2009). Outra estratégia metodológica é o “aprender junto para compartilhar”, através da reflexão crítica, que trata principalmente da participação coletiva e do diálogo entre os atores envolvidos (CRAPS, 2003). Por fim, a gamificação se apresenta como opção metodológica alternativa para incentivar a participação dos alunos nos conteúdos que envolvem a EA(BUSARELLO; ULBRICHT; FADEL, 2014).

De acordo com Zichermann e Cunningham (2011) a gamificação inicialmente foi utilizada em marketing e aplicações para web, com a finalidade de motivar, engajar e fidelizar clientes e usuários. Atualmente ela se tornou um fenômeno emergente, em diversas áreas do conhecimento, dentre elas a educação.

No cenário dos jogos, no qual a gamificação é derivada, o Brasil apresenta um aumento considerável no número de jogadores, por isso, a teoria de jogos vem sendo amplamente debatida por áreas como a educação, a psicologia e a comunicação. Neste sentido, ela constitui-se como possibilidade para impulsionar a aprendizagem, a partir da utilização de artefatos que contemplam o desafio, o prazer e o entretenimento.

O sucesso da gamificação está na utilização de elementos tradicionais dos jogos, como narrativa, sistema de feedback, sistema de recompensas, conflito, cooperação, competição, objetivos e regras, níveis, tentativa e erro, diversão, interação e a interatividade. Todos estes elementos têm a finalidade de obter um alto nível de engajamento e motivação dos participantes.

Geralmente a gamificação é definida como sendo uma estratégia que usa de elementos de jogos e suas mecânicas em situações que normalmente não são consideradas jogos (SCHLEMMER, 2014). No contexto educacional a gamificação corresponde ao uso dos elementos dos jogos para proporcionar o engajamento dos alunos, a motivação nas ações, e a promoção da aprendizagem e resolução de problemas (KAPP, 2012).

Ao aplicar a gamificação no processo de ensino, seja em sala de aula ou em Objetos de Aprendizagem (OAs), faz-se necessário deixar bem claro as estratégias para fomentar o aprendizado, como a distribuição das pontuações nas atividades, apresentar feedback e encorajar a colaboração. Contribuindo no desenvolvimento de artefatos gamificados, Vianna et al. (2013) destaca quatro características da mecânica dos jogos essenciais na gamificação:

• a) Meta – Refere-se as atividades realizadas pelos jogadores, como a conclusão dos desafios em uma tarefa ou vencer adversários.
• b) Regras - Define as funcionalidades do jogo, fornecendo ao jogar as possibilidades de ações no cenário.
• c) Feedback - retorna informações sobre os acertos/erros do jogar, mostrando o progresso de acordo com as tarefas realizadas.
• d) Participação voluntária - o jogador tem de estar de acordo com as metas, regras e o modelo de feedback proposto.

Além das mecânicas supracitadas, grande parte das pesquisas que abordam os conceitos de OAs gamificados estabelecem alguma forma de recompensa para o jogador, tais como medalhas, níveis, quadros de liderança, metas e pontos.

A utilização de OAs constituem uma proposta recente no cenário educacional brasileiro, embora surgiram em meados da década de 2000, já foram realizadas diversas pesquisas e lançados inúmeros conceitos sobre a temática. Atualmente os OAs são considerados elementos importantes para a educação, pois eles surgem como recursos catalizadores da reestruturação de práticas pedagógicas, possibilitando o surgimento de novas formas de refletir sobre o uso da informação, comunicação e interação (CARNEIRO; SILVEIRA, 2014).

O termo OAs é utilizado para descrever materiais didáticos desenvolvidos para apoio aos processos de ensino e aprendizagem. Embora não haja uma definição consensual sobre OAs, eles são frequentemente definidos como sendo qualquer entidade, digital ou não digital, que pode ser utilizado, reutilizado ou referenciado para a aprendizagem, educação ou treinamento (IEEE, 2003). Em se tratando dos digitais correspondem a imagens, vídeos, páginas web, animações ou simulações. Já os não digitais são: cartaz, maquete, canção, ato teatral, apostila, livro ou até mesmo um jornal.

Os objetos são considerados de aprendizagem, independentemente de ser digital ou não digital, quando eles trazem informações sobre a construção do conhecimento, explicitam os seus objetivos pedagógicos e estejam estruturados de tal forma que possam ser reutilizados e recombinados com outros objetos de aprendizagem. Neste sentido, pode-se usar como recurso didático um só objeto de aprendizagem, bem como este objeto pode ser agregado a outros objetos de aprendizagem relacionados ao mesmo conteúdo (assunto), formando um novo objeto de aprendizagem (PARREIRA; FALKEMBACH; SILVEIRA,2018).

Estado da Arte

A seguir apresentam-se alguns trabalhos relacionados ao OA gamificado desenvolvido neste trabalho: "EDUCAÇÃO AMBIENTAL E GAMIFICAÇÃO: Uma proposta de objeto de aprendizagem gamificado para conscientização da reciclagem", sendo estes o Coletando e Reciclique.

É possível encontrar diferentes trabalhos desenvolvidos na área de reciclagem, como a proposta deste trabalho foi a desenvolver um OA, fez-se necessário observar algumas características na hora da seleção, tais como: tema a ser trabalhado, o nível de dificuldade de acordo com a faixa etária da criança, interface motivadora, estímulo à interação e curiosidade, características que podem estimular o educando, fazendo com que o mesmo tenha vontade em jogar e aprender ao mesmo tempo. A partir destas características foram selecionados os trabalhos apresentados abaixo.

Segundo Andrade (Andrade et. al. 2012), o jogo Coletando surgiu a partir da necessidade de produzir materiais lúdicos para facilitar o aprendizado sobre a Educação Ambiental. Coletando é um jogo desenvolvido para dispositivos móveis, que utiliza a função touch screen, disponível em smartphones, celulares e tablets, promovendo uma maior interação do jogador ao jogar algum objeto na lixeira, pois o touch screen permite arrastar os objetos. A Figura 1 apresenta os personagens básicos do jogo, que são as diferentes latas de coleta seletiva do lixo.

O jogo acontece em um ambiente simulando uma usina de reciclagem, onde não havia coleta seletiva, o que poluía o ar e impossibilitava a reutilização dos materiais recicláveis. Neste contexto, o jogo surgiu para propor que o usuário faça a coleta seletiva dos materiais de maneira correta, tendo como desafios a velocidade da esteira e o tempo limite de cada tarefa. A cada novo nível uma nova lixeira explicativa é exibida na tela, detalhando a finalidade de cada lixeira. A cada acerto do material nas lixeiras corretas o jogador ganha uma ferramenta, a qual lhe fornece acesso a tutoriais para construir novos objetos feitos por ele com a reutilização do lixo, motivando o aluno a conseguir um bom número de ferramentas, criar objetos e permanecer no jogo. A Figura 2 apresenta a interface com a esteira e diferentes objetos para reciclagem. O jogo foi desenvolvido com a ferramenta Construct 25Editor de jogos 2D desenvolvido pela Scirra Ltda..

O jogo Reciclique tem, como objetivo, a assimilação da coleta seletiva do lixo, por meio das cores que são associadas a um tipo de resíduo sólido ou material orgânico. O jogo foi desenvolvido por meio do Game Maker, software utilizado para o desenvolvimento de jogos (BRAZÃO et al., 2010).

O jogo foi dividido em 3 (três) fases, com a passagem de fases a velocidade vai aumentando e uma nova janela é aberta. Na primeira parte da Figura 3 (a), é mostrado o menu inicial do jogo, onde pode-se escolher em obter ajuda, jogar, ver pontuação ou sair do jogo. Na segunda parte(b) é apresentado as fases do jogo, no caso da figura 3-b, apresenta-se a fase inicial do jogo, onde tem-se apenas uma das janelas abertas e a personagem está recolhendo o objeto no chão, o qual deverá colocar na lixeira correta fixada no cenário do jogo.

Análise do Protótipo Desenvolvido

O objeto de aprendizagem gamificado para conscientização da reciclagem, denominado ed!ECO, foi pensado como processo educacional, associando a motivação intrínseca (emocional) e extrínseca (desafios I, II, III e IV) de cada participante, com o desígnio de melhorar o engajamento e o interesse do estudante sobre o tema reciclagem. Utilizou-se também a apresentação de feedback ao longo do processo de aprendizagem, com a finalidade de torná-lo divertido e cativante. Neste cenário, objetivando manter os padrões essenciais da mecânica dos jogos, na gamificação, utilizou-se meta, regras, feedback e a participação voluntária dos estudantes (LI; FITZMAURICE, 2012). Além disso, o OA gamificado contempla também a definição de interface, onde foram definidos os personagens e os elementos gráficos.

Ao analisar a Figura 4, que apresenta a arquitetura de alto nível do ed!ECO, observa-se que tanto o professor quanto o aluno acessam o OA na tela inicial, a diferença entre os login é que o professor tem acesso as configurações dos desafios e aos critérios de avaliação. Já os alunos acessam os desafios, dicas e recompensas. Os desafios I, II, e III necessariamente não precisam ser realizados, já o desafio IV deve ser feito. Em todos os desafios o aluno pode solicitar a apresentação de dicas e ao término são ofertadas as recompensas como prêmios, que são formas de medir o desempenho do jogador através de atribuição de pontuação.

Avançando na análise, a figura 5 apresenta as telas gráficas do ed!ECO. Ao acessar o perfil do aluno é fornecido a possibilidade de personalizar a forma de comunicação entre o OA e o estudante (cego ou com alguma deficiência visual ou surdo). Neste cenário é possível escolher uma das alternativas como libras ou audiodescrição. No ícone prêmios é possível acessar os vários prêmios que são ofertados ao longo do processo de aprendizagem. As dicas apresentam informações referentes a cada um dos desafios, podendo ser apresentadas em mídia textual ou vídeo. No ícone desafio o jogador pode iniciar em I, II, III ou IV, sendo que os desafios I, II e III são opcionais e IV obrigatório.

Inicialmente, as ações são realizadas individualmente e em sala, onde o jogador está imerso nas atividades propostas, em cenários virtuais, que são subdivididos em três desafios: I) Conceitos iniciais, II) Destinação correta dos resíduos sólidos, III) Seleção adequada das lixeiras. Posteriormente, em um segundo momento as atividades são extraclasse, em cenário real e em grupo, sendo composta pela fase IV) Desafio em ambiente externo. Em cada um dos níveis, supracitados, será abordado a conscientização da reciclagem, tendo como premissa básica a coleta seletiva de lixo. O OA proposto aborda a utilização de cinco lixeiras, sendo classificadas como: vermelha (materiais como plástico e isopor), azul (materiais como papel, papelão e cartolina), verde (apenas vidro), marrom (material derivado organicamente) e amarela (metais) (SKALEE et. al, 2017).

A seguir será detalhado cada um dos desafios propostos. No desafio I, conforme apresentado na figura 6, é apresentado os conceitos iniciais sobre educação ambiental, focando na reciclagem de resíduos sólidos, culminando na apresentação de um vídeo ou descrição textual sobre educação ambiental. Ao final é ofertado ao estudante um troféu como recompensa por finalizar o desafio.

No desafio II, de acordo com a figura 7, o estudante estará imerso em um cenário virtual, onde as possíveis dúvidas são esclarecidas por meio de informações textual. Neste desafio, ao ser apresentada uma das lixeiras, de forma aleatória, o jogador deve escolher corretamente os resíduos, sendo recompensado por cada escolha correta.

Durante o desafio III, conforme a figura 8, são acrescidas novas regras, nele as ações possuem limite de tempo para serem executadas, além de responder um questionário composto por três variáveis de natureza objetiva, referentes ao tempo médio de decomposição de cada resíduo na natureza. Nesta fase os resíduos surgem de maneira aleatória e o jogador verifica se lixeira está correta para armazená-los.

Por fim, a fase IV, conforme apresentado na figura 9, onde o cenário é externo a sala de aula, o professor da disciplina define cinco pontos e captura suas as coordenadas geográficas por meio do google maps, disponível App, deixando em cada ponto um qr-code. De posse do qr-code o App faz a leitura, e na sequência é apresentado dicas para cumprir a tarefa de reciclagem, por exemplo, a posição geográfica do próximo ponto e quais resíduos sólidos devem ser coletados.

Após a finalização de todos os desafios, os pontos são somados e ranqueados, vence o jogador que possuir maior pontuação

Considerações Finais

O tema geral pesquisado neste trabalho está alicerçado em três grandes áreas: educação ambiental, objetos de aprendizagem e gamificação. Cabe ressaltar que cada uma destas áreas se relaciona com outras questões bem mais abrangentes, para nortear a pesquisa elaborou-se a seguinte questão: Como criar um objeto de aprendizagem gamificado voltado para educação ambiental, que seja engajador e motivador, com a finalidade de desenvolver a conscientização da necessidade de reciclagem?

Para responder tal questão utilizou-se primeiramente a metodologia de Revisão Sistemática Integrativa da Literatura (RSIL), que ao final resulta na seleção de artigos pela completude e pertinência ao tema, por meio de leitura dos títulos e dos resumos, além da consulta a livros clássicos referente a questão. Em um segundo momento, utilizou-se a metodologia de pesquisa Dissertação-Projeto, com a finalidade de direcionar a implementação do protótipo. Segundo Ribeiro e Zabadal (2010), nesta metodologia o pesquisador caracteriza um determinado problema e desenvolve, então, um programa ou protótipo como prova de conceito para a solução desse problema.

Após a análise da RSIL, foi construída uma proposta que emprega algumas das mecânicas de jogos, OAs e conhecimento de educação ambiental para a modelar o OA gamificado. A escolha do OA gamificado ocorreu por conta da necessidade de alinhar os interesses dos criadores de objetos de aprendizagem, com as motivações dos usuários. Tal alinhamento é proporcionado pelo ambiente que resulta da gamificação, ou seja, da utilização dos mecanismos dos jogos, pois eles trabalham com as emoções e desejos dos estudantes, tornando uma poderosa ferramenta para o engajamento do indivíduo (ZICHERMANN, CUNNINGHAM,2 011).

O OA proposto resultará em um aplicativo que será gerado para diferentes plataformas de Sistema Operacional (Microsoft Windows, Linux e MacOs), logo, nas etapas I, II e III será utilizada a ferramenta Construct 2 e durante a implementação da etapa IV será utilizada a ferramenta NodeJS 6Interpretador, com código aberto, de código JavaScript de modo assíncrono e orientado a eventos..

Após concluir a implementação e realizar os testes, o aplicativo será validado com o apoio de três escolas a serem definidas, tendo como público alvo os estudantes do ensino fundamental que estejam cursando a 3°, 4° e 5° série, de 8 a 10 anos. Considerando que esta proposta deve ser validade de acordo com a percepção dos estudantes sobre o OA, foram inseridas três validação distintas.

Na primeira, será quantizado a natureza engajadora do OA nas etapas I, II, III e IV por meio da métrica denominada de taxa de engajamento, que ser será alicerçada no trabalho de Zotti (2014). Na segunda validação, será usado o modelo ARCS(Attention, Relevance, Confidence, Satisfaction) cuja finalidade é validar a motivação, resultando em um questionário composto por variáveis(perguntas) de natureza objetiva, abordando questões referentes a atenção, relevância, confiança e satisfação (SAVI,2011).. Por fim, para avaliar o impacto proporcionado pelo OA na aprendizagem dos estudantes, no tangente a educação ambiental, será aplicado o estudo longitudinal em um período que inicia antes da etapa I e após a etapa IV. Inicialmente será aplicado um questionário que contempla questões de ordem pessoais e sobre educação ambiental, composto por variáveis de natureza objetiva, descritiva e afirmativa. Por fim, será aplicado outro questionário envolvendo somente o tema educação ambiental. Os questionários serão compostos por variáveis de natureza objetiva, descritiva e afirmativa.

Atualmente a equipe do projeto está trabalhando no desenvolvimento das interfaces gráficas, no estudo de diferentes frameworks que serão empregados e na implementação do OA gamificado e na criação dos três protocolos de validação. Além disso, estão sendo estudadas as propostas de acessibilidade digital a serem implementada no OA destinadas aos estudantes cegos (ou com alguma deficiência visual) e surdos.

Referências

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