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Tiago Gomes 
  
Tiago Abade 
  
José Creissac Campos 
email: jose.campos@di.uminho.pt
  
Michael Douglas Harrison 
  
José Luís Silva 
email: silva@irit.fr
  
Palavras -Chave 
  
Jogos Sérios 
  
Asma 
  
  
  
  
  
  
  

Introduc ¸ão

Os Jogos Sérios (traduc ¸ão literal do termo inglês, Serious Games) baseiam-se no facto de que jogar pode significar aprendizagem e não apenas puro entretenimento. Ou seja, de que os jogos podem ser utilizados para instruir e formar, para além de proporcionarem momentos lúdicos. Mike Zyda [Zyda 05] define um Jogo Sério como uma competic ¸ão mental, jogada com um computador de acordo com regras específicas, que usa entretenimento para promover treino, educac ¸ão, saúde, políticas públicas e objetivos de comunicac ¸ão estratégicos. No entanto, a utilizac ¸ão de jogos para fins educativos, de treino, etc. é muito anterior à popularizac ¸ão do computador como meio de jogo (ver, por exemplo, [Abt 70]).

A educac ¸ão para a saúde é uma das áreas em que a utilizac ¸ão de jogos sérios se tem mostrado útil. Isto é especialmente verdade no caso de populac ¸ão jovem e quando se recorre a ambientes virtuais [ Mouaheb 12].

Considerando o exposto acima, este artigo explora a utilizac ¸ão de uma infraestrutura de prototipagem de ambientes ubíquos (a plataforma APEX [Silva 10]) para o desenvolvimento rápido de jogos sérios. O objectivo é aproveitar as facilidades que a plataforma fornece em termos de criac ¸ão de ambientes virtuais e da definic ¸ão de comportamentos nesses ambientes, para suportar o desenvolvimento expedito de jogos. Em concreto, descreve-se a criac ¸ão de um jogo que aborda os problemas enfrentados por crianc ¸as com asma e a forma de os contornar.

A asma é uma doenc ¸a crónica e existem procedimentos específicos para evitar o aparecimento de crises. O objectivo do jogo é transmitir conhecimentos sobre esses procedimentos a crianc ¸as do ensino básico. Nesta primeira fase, o objectivo principal do trabalho foi validar o conceito: a utilizac ¸ão da plataforma APEX como suporte ao desenvolvimento de jogos sérios. O estado do projecto e os ensinamentos dele retirados são descritos neste artigo.

O artigo está organizado do seguinte modo: na Secc ¸ão 2 é feita uma breve apresentac ¸ão da plataforma APEX, a plataforma utilizada para o desenvolvimento do projecto; na Secc ¸ão 3 é descrito o jogo desenvolvido; na Secc ¸ão 4 é descrito um estudo realizado para validar o jogo e discutidas as conclusões dele retiradas; na Secc ¸ão 5 apresenta-se uma reformulac ¸ão do jogo em func ¸ão dos resultados do estudo e das conclusões obtidas; finalmente, na Secc ¸ão 6 são apresentadas as conclusões do trabalho realizado e apontadores para trabalho futuro.

A plataforma APEX

A plataforma APEX (rApid Prototyping for user EXperience) [Silva 10] foi originalmente concebida e desenvolvida para a prototipagem rápida de ambientes de computac ¸ão ubíqua (espac ¸os tecnologicamente enriquecidos com dispositivos como sensores, écrans públicos e dispositivos móveis). Através dela pretende-se suportar a simulac ¸ão e análise dos ambientes ubíquos, desde cedo no A plataforma é formada por um conjunto de componentes que fornecem suporte à prototipagem a diferentes níveis. Os quatro componentes principais são (ver arquitectura lógica da plataforma na Figura 1): 

O Jogo

Tal como referido inicialmente, neste artigo apresentamos a plataforma APEX como uma ferramenta para desenvolvimento ágil de Jogos Sérios no contexto de simulac ¸ões em ambientes virtuais (cf. [de Freitas 08]). Para ilustrar esta abordagem, foi utilizado um exemplo relacionado com asma. O objectivo principal do jogo é melhorar o conhecimento das crianc ¸as, principalmente as que sofrem de algum tipo de doenc ¸a respiratória, acerca da asma, de modo a aumentar a sua qualidade de vida.

O problema da asma

A asma (ver [Akinbami 02] para uma análise da doenc ¸a no contexto infantil) é uma doenc ¸a inflamatória crónica ao nível das vias aéreas caraterizada por sintomas variáveis e recorrentes, obstruc ¸ão reversível do fluxo aéreo e broncoespasmo. Os sintomas mais comuns incluem chiado, tosse, aperto no peito e falta de ar.

A asma é uma doenc ¸a hereditária. Em grande parte dos casos detectados, existe já um antecedente familiar que apresenta algum tipo de doenc ¸a respiratória.

Os ataques de asma podem ser provocados por inúmeras causas, de entre as quais, as mais comuns são a ingestão de substâncias durante a alimentac ¸ão ou medicac ¸ão e a inalac ¸ão de determinadas substâncias ao respirar, tais como o pólen, o fumo, o pelo de animais ou o pó.

Grande parte das substâncias causadoras de crises de asma está diretamente relacionada com a existência abundante de ácaros (ver Figura 2). Essas espécies, encontram-se Figura 2. Ácaros em nossas casas Figura 3. Casa do jogo da asma muito frequentemente em nossas casas. Objetos como estofos de tecido, cortinas ou roupas, podem acumular grandes comunidades de ácaros e causar reac ¸ões indesejadas em indivíduos com algum tipo de doenc ¸a respiratória. Existem diversos procedimentos para evitar que os factores causadores de crises de asma aparec ¸am em nossas casas, contudo esses procedimentos nem sempre são levados em conta, grande parte das vezes, por falta de divulgac ¸ão dos mesmos.

Os pais e, principalmente, as crianc ¸as, necessitam de apoio para identificarem os causadores de ataques de asma e a forma como devem proceder para os evitar. Instituic ¸ões governamentais e não governamentais desenvolveram listas de tarefas (cf. [EPA 04]) com o intuito de instruírem as pessoas sobre como devem proceder perante o problema da asma. Contudo, essas listas não se tem revelado a forma mais apropriada de incentivar as crianc ¸as a aprenderem a combater a asma, apresentando uma eficácia limitada.

Descric ¸ão do Jogo

O jogo descrito neste artigo pretende transmitir aos jogadores informac ¸ão sobre alguns dos procedimentos básicos a tomar em casa para evitar os factores causadores de ataques de asma. A utilizac ¸ão de ambientes imersivos permite aos utilizadores do jogo situarem-se num ambiente familiar e identificarem situac ¸ões do quotidiano, associando assim Após ser construída, a casa foi enriquecida com objetos típicos de uma habitac ¸ão e, o que é mais importante, com objetos relacionados com alguns dos principais fatores causadores de crises de asma. O objectivo foi permitir que os jogadores pudessem facilmente associar os fatores causadores de asma, presentes no ambiente virtual, a situac ¸ões reais que acontecem em suas casas. Os objectos utilizados foram obtidos a partir de bibliotecas disponíveis on-line (por exemplo, o Google 3D Warehouse 4 ).

No total, nove diferentes tipos de objectos, representativos de potenciais causas de ataques de asma, foram colocados na casa. São eles:

• animais domésticos (um cão e um gato -ver Figura 4)

• roupa suja abandonada no chão (ver Figura 5)

• lareiras (fumo)

• bonecos de peluche 4 Google 3D Warehouse: http://sketchup.google.com/ 3dwarehouse/ (visitado pela última vez em 11/07/2013).

• paredes com bolor (humidades)

• cortinas

• cobertores

• produtos de limpeza

• tapetes

Junto a cada um destes objectos foi colocado uma personagem (ver Figuras 4 e 5). Estas personagens foram adicionados para funcionarem como facilitadores de aprendizagem. Elas encarregam-se de fornecer informac ¸ões relevantes e colocar as questões associadas ao factor causador presente junto delas. A título de exemplo, as questões relativas aos produtos de limpeza e à roupa suja (ver Figura 5 5 ) são, respectivamente:

• "Produtos de limpeza com odores intensos como os que são usados muitas vezes na limpeza das casas de banho, podem provocar crises de asma no asmático. Quais dos seguintes passos devem ser seguidos para evitar crises de asma relacionadas com esses produtos?"

• "Roupas sujas deixadas no chão podem ser um causador duma crise asmática. Quais dos seguintes passos devem ser seguidos para evitar crises de asma relacionadas com esses objectos?"

Como se pode verificar as questões dizem respeito à forma como se deve proceder para evitar o factor causador de asma em causa. Para cada questão são apresentadas quatro possíveis respostas. Dessas, apenas duas, no máximo, estão correctas. O jogador deve identificar as respostas correctas a partir de um conjunto de 

Animais Domésticos

Os animais de estimac ¸ão como os cães e os gatos podem ser causadores de crises de asma. Quais dos seguintes passos devem ser seguidos para evitar crises de asma relacionadas com esses animais? 1. Manter os animais desse tipo dentro de casa.

2. Se possível, manter os animais fora de casa.

3. Deixar o animal livremente percorrer a casa. 4. Se não for possível manter os animais fora de casa, mante-los pelo menos longe do local de dormida dos asmáticos.

Respostas:

• 1 e 3

• 2 e 4

• 1

• 4 Figura 6. Informac ¸ão e perguntas sobre Animais Dom ésticos versões diferentes do jogo, fazendo apenas ligeiros ajustes a este nível. Com efeito, o jogo é de fácil configurac ¸ão. Novos factores causadores de asma, e perguntas a eles associadas, podem ser adicionados a partir do visualizador do ambiente.

Avaliac ¸ão do Jogo

O estudo realizado com o jogo da asma teve como objectivo principal avaliar a capacidade de ambientes virtuais, como o descrito, funcionarem como jogos sérios, potenciando a aprendizagem por parte de crianc ¸as no final do primeiro ciclo de escolaridade. Para tal, o estudo foi formulado de modo a abordar questões relacionadas com a usabilidade do ambiente e com a satisfac ¸ão dos utilizadores perante o mesmo.

O estudo de usabilidade

Face ao referido acima, o público alvo da avaliac ¸ão, foi um grupo de crianc ¸as com idades compreendidas entre os 9 e os 10 anos a frequentar o quarto ano do 1 o ciclo do ensino básico. Maioritariamente, as crianc ¸as escolhidas não tinham qualquer problema respiratório, contudo a aprendizagem adquirida no jogo pode, mesmo assim, vir a ser útil.

Por exemplo, em caso de prestac ¸ão de auxílio a outras pessoas. Visto que todos as crianc ¸as estavam na posse de um computador pessoal, com caraterísticas e capacidades suficientes para interagir com o ambiente virtual criado, foram utilizadas as suas máquinas para o estudo. O processo iniciou-se com a preparac ¸ão de 

Resultados do estudo

Os resultados da caracterizac ¸ão dos jogadores mostram que do total de 18 crianc ¸as que utilizaram o jogo e responderam ao questionário, 11 crianc ¸as eram do sexo masculino e 7 do feminino. Nenhuma das crianc ¸as tinha experiência prévia de servidores aplicacionais 3D, mas 12 afirmaram ter experiência em jogos de computador.

A reacc ¸ão das crianc ¸as ao jogo foi bastante positiva. Segundo os dados recolhidos dos questionários preenchidos, Relativamente à utilidade, os dados recolhidos mostram que neste aspecto o jogo também teve resultados muito positivos, tendo 12 crianc ¸as afirmado que ficaram a perceber melhor o que é a asma depois de jogarem, e o mesmo número ter considerado que após a realizac ¸ão do jogo se sente capaz de ajudar mais as pessoas com problemas respiratórios. 14 crianc ¸as afirmaram ainda saber agora (após o jogo) como proceder em suas casas para evitar problemas respiratórios. Contudo, o aspecto com mais impacto, no que diz respeito à utilidade, foi o facto de 100% das crianc ¸as que realizaram a experiência afirmarem pretender aplicar os conhecimentos obtidos em suas casas. Os resultados da secc ¸ão de utilidade podem ser consultados em mais detalhe na Figura 8.

No que diz respeito à aprendizagem, apenas 2 das crianc ¸as que jogaram consideraram as perguntas do jogo difíceis, o que revela que jogo é bastante acessível e pode ser aplicado com resultados positivos a uma grande parte da comunidade. Para além disso, 15 das 18 crianc ¸as que participaram na experiência afirmaram ter aprendido algo sobre as doenc ¸as respiratórias.

Em termos de satisfac ¸ão dos jogadores, os dados mostram que esse aspecto foi também muito positivo. 14 dos jogadores que participaram na experiência recomendariam o jogo a outras pessoas, sendo que nenhum dos restantes nega a recomendac ¸ão.

Apesar destes factos, nenhum dos alunos conseguiu terminar o jogo no tempo previsto. Das observac ¸ões efectuadas durante o período de jogo, concluiu-se que determinadas características do ambiente virtual, assim como o livre acesso a algumas opc ¸ões de configurac ¸ão do servidor de ambientes virtuais, contribuíram bastante para a dispersão dos jogadores em relac ¸ão ao objectivo do jogo. Na verdade, muitas crianc ¸as interessaram-se mais em explorar o ambiente e em interagir com os restantes jogadores presentes no ambiente virtual (conversando, empurrando), do que em procurar terminar o jogo respondendo a todas 1. Tal como é típico no tipo de ambiente virtual utilizado, o ambiente de jogo estava localizado numa ilha, verificou-se que um dos principais factores de distracc ¸ão era existir a possibilidade de os avatares entrarem na água, sendo então possível explorar o fundo do mar (ver Figura 9).

2. O facto dos jogadores poderem voar foi também um factor com muita influência, no que diz respeito à distracc ¸ão durante o jogo.

3. Um outro aspecto que diminuiu o foco no jogo foi a capacidade de criar novos objetos no mundo virtual, bem como a de alterar ou remover os objectos pré--existentes.

4. O chat foi outra característica do OpenSimulator que foi possível observar ter contribuído para a falta de foco no objectivo do jogo durante o teste.

Reformulac ¸ão do jogo

Tal como referido acima, durante a realizac ¸ão do estudo verificou-se que alguns dos objectos de decorac ¸ão utilizados no ambiente virtual, bem como alguns dos aspectos inerentes ao servidor de ambientes virtuais utilizado, contribuíram para alguma dispersão em termos do objectivo que se pretendia que o público alvo atingisse no final da experiência. Assim, com o intuito de focar mais os utilizadores na aprendizagem da prevenc ¸ão dos sintomas provocados pela asma, foi realizada uma reformulac ¸ão do ambiente de jogo. Foi criada uma segunda versão do ambiente na tentativa de colmatar as falhas verificadas, a este nível, durante a primeira experiência.

Uma vez que se verificou que uma das principais causas de distrac ¸ão foi o facto de todo o ambiente estar rodeado por água, existindo a possibilidade de os avatares entrarem e navegarem nela, na segunda versão do ambiente foram construídos obstáculos transparentes nas zonas de limite entre a terra e a água, de forma a restringir a área útil de jogo à zona terrestre. Contudo os utilizadores tinham ainda a possibilidade de entrar na zona aquática ativando a func ¸ão de voo para ultrapassar os obstáculos construídos. Visto ter-se verificado que esta funcionalidade foi também um dos principais factores de distracc ¸ão, ao nível das capacidades do ambiente virtual, a possibilidade de voar foi desativada na segunda versão do ambiente. Com as duas alterac ¸ões referidas foi possível evitar quer a entrada na água, quer a distrac ¸ão provocada pela funcionalidade de voo.

Um outro aspecto que diminuiu a eficácia do jogo foi a capacidade de criac ¸ão de novos objectos no mundo virtual, bem como a de alterac ¸ão/remoc ¸ão dos existentes. Na experiência inicial, um número significativo de jogadores perdeu uma boa percentagem do tempo com estas funcionalidades a alterar o ambiente utilizado. Para evitar estes factores de distrac ¸ão, as funcionalidades de construc ¸ão e edic ¸ão no ambiente foram bloqueadas na segunda versão do ambiente do jogo, para todos os utilizadores com privilégios normais.

O chat de mensagens instantâneas foi também uma das caraterísticas do OpenSimulator que contribuiu para a distrac ¸ão dos jogadores durante a primeira experiência. Apesar de se ter verificado este facto, o chat não pôde ser desactivado na versão seguinte do ambiente, uma vez que este é utilizado durante o jogo para dar início à contagem de respostas corretas e incorretas de cada jogador.

Devido à elevada adesão dos jogadores ao jogo após a primeira utilizac ¸ão (alguns jogadores continuaram a ceder ao ambiente nos dias subsequentes ao estudo, uma vez que o mesmo foi mantido disponível online) sentiu-se a necessidade de registar todos os acessos efetuados posteriormente pelos utilizadores. Este tipo de informac ¸ão pode vir a ser útil para análises efectuadas no futuro acerca da utilizac ¸ão da plataforma. Para solucionar esta questão, na segunda versão do ambiente foi criado um registo de acessos com identificac ¸ão do utilizador e etiqueta temporal.

Com estas alterac ¸ões já efectuadas, está neste momento a ser preparada uma segunda edic ¸ão do estudo.

Conclus ões

Os Jogos Sérios procuram combinar aprendizagem com entretenimento. A educac ¸ão para a saúde é uma das áreas em que esta abordagem se tem mostrado útil, em particular no caso de populac ¸ão jovem e quando se recorre a ambientes virtuais.

No contexto do projecto APEX foi desenvolvida uma abordagem ao desenvolvimento rápido de protótipos de ambientes de computac ¸ão ubíqua. Neste artigo explorou-se a utilizac ¸ão dessa abordagem para o desenvolvimento de um jogo sério. Assim, a lógica de controlo das simulac ¸ões de equipamentos de computac ¸ão ubíqua foi adaptada e utilizada para a implementac ¸ão da lógica do jogo, e os ambientes virtuais em que os protótipos são testados foram utilizados como ambiente de jogo.

Para demonstrar a viabilidade da abordagem foi desenvolvido um jogo que aborda os problemas enfrentados por crianc ¸as com asma. Pretendeu-se com o jogo transmitir conhecimentos sobre como agir perante factores causadores de ataques de asma, de modo a evitar esses mesmos ataques.

De modo a validar o conceito, foi realizado um estudo com utilizadores. Através desse estudo foi possível perceber que a abordagem utilizada teve sucesso na criac ¸ão de um ambiente de jogo que captou a atenc ¸ão das crianc ¸as. No entanto, e face ao grande interesse das crianc ¸as pelo ambiente virtual, foi também possível constatar que existia a necessidade de restringir o que os avatares podem fazer no ambiente, de modo a focar melhor os jogadores no objectivo do jogo. Face aos resultados obtidos, foi desenvolvida uma nova versão do jogo e está a ser preparada uma segunda edic ¸ão do estudo, com essa nova versão.

Em conclusão, considerando os objectivos iniciais do trabalho e os resultados obtidos, é possível afirmar que a plataforma APEX se apresenta como uma abordagem promissora para o desenvolvimento rápido de jogos sérios. Por um lado, o servidor aplicacional 3D permite criar ambientes que cativam a atenc ¸ão das crianc ¸as. Por outro, a plataforma simplifica a criac ¸ão dos ambientes. 

Agradecimentos

Figura 1 .

 1 Figura 1. Arquitectura da plataforma APEX [Silva 10]

Figura 4 .

 4 Figura 4. Animais de estimac ¸ão no quarto

Figura 7 .

 7 Figura 7. Reacc ¸ão ao jogo

Figura 8 .

 8 Figura 8. Resultados da secc ¸ão de utilidade

Figura 9 .

 9 Figura 9. Zona útil delimitada por barreiras

  Componente de comunicac ¸ão/execuc ¸ão -é o responsável pela gestão da execuc ¸ão da simulac ¸ão. Este componente gere as trocas de informac ¸ão realizadas entre todos os outros componentes da plataforma, garantindo que todos podem evoluir de forma coerente.

		4. Cada camada suporta um tipo específico de avaliac ¸ão:
		análise do comportamento do modelo (através do Com-
		ponente comportamental); observac ¸ão do ambiente e do
		comportamento dos utilizadores perante o mundo virtual
		(através do Componente de ambiente virtual/simulac ¸ão);
		análise de objectos reais associados ao mundo virtual, e
		da reacc ¸ão dos utilizadores em relac ¸ão a eles (através do
		Componente físico).
		Adicionalmente, os componentes podem ser combinados
		de forma a melhor servir as necessidades de análise de
		cada momento. Assim, e considerando, por exemplo, que
		se pretende incluir algum tipo de sensor num protótipo,
		este pode ter o seu comportamento modelado no Com-
		ponente comportamental, pode tê-lo programado directa-
		mente no Componente de ambiente virtual/simulac ¸ão, ou
		um sensor físico real pode ser incluído no protótipo através
		do Componente físico. Esta característica da plataforma
		abre também a possibilidade do progressivo refinamento
		do protótipo, pela gradual substituic ¸ão de modelos por dis-
		positivos físicos que implementem o comportamento pre-
		viamente modelado.
	2. Componente de ambiente virtual/simulac ¸ão -	é
	o responsável pela gestão da aparência física do
	protótipo. Este componente é baseado no Open-
	Simulator 2 , um servidor de aplicac ¸ões 3D, multi-
	plataforma e multi-utilizador. O OpenSimulator per-
	mite quer a construc ¸ão dos ambientes virtuais, quer o
	acesso dos utilizadores aos mesmos, através de visua-
	lizadores (viewers) apropriados. Por exemplo, o Cool
	VL Viewer 3 .	
	3. Componente físico -é o responsável pela gestão das
	ligac ¸ões de dispositivos externos à plataforma. Neste
	momento este componente suporta ligac ¸ões Blueto-
	oth, permitindo deste modo que dispositivos como
	smartphones sejam integrados nos protótipos.	

1. Componente comportamental -é o responsável pela gestão do comportamento do protótipo. Este componente é baseado na ferramenta CPN Tools 1 e utiliza modelos de redes de Petri coloridas (Coloured Petri Nets -CPN) [Jensen 09] para descrever o comportamento do ambiente virtual, em particular o modo como este responde às acc ¸ões do utilizador e a alterac ¸ões no ambiente (isto é, alterac ¸ões de contexto). Os modelos CPN são depois utilizados para guiar o comportamento do ambiente. Este componente suporta ainda a análise sistemática dos modelos para detectar potenciais problemas no comportamento do sistema (este aspecto não será abordado neste artigo, ver [Silva 12] para um exemplo deste tipo de análise).

  Este trabalho é financiado por Fundos FEDER através do Programa Operacional Factores de Competitividade -COMPETE e por Fundos Nacionais através da FCT -Fundac ¸ão para a Ciência e a Tecnologia no âmbito do projecto FCOMP-01-0124-FEDER-015095. Tiago Gomes e Tiago Abade são ainda financiados através de bolsas com referências BI2-2013 PTDC/EIA-EIA/116069/2009 UMINHO e BI1-2013 PTDC/EIA-EIA/116069/2009 UMINHO, respectivamente.Os autores agradecem ainda ao Agrupamento de Escolas das Taipas, e em particular à Professora Júlia Correia e seus alunos, pelo colaborac ¸ão na realizac ¸ão do testes.

CPN Tools: http://cpntools.org (visitado pela última vez em 12/07/2013)

OpenSimulator: http://opensimulator.org/ (visitado pela última vez em 11/07/2013)

Cool VL Viewer: http://sldev.free.fr (visitado pela última vez em 11/07/2013)

A Question ário

Neste anexo apresenta-se o questionário utilizado para avaliar o Jogo da Asma. O jogo ajudou-te a perceber melhor o que é a asma? 8

Achas que agora podes ajudar mais as pessoas com problemas respiratórios? 9

Vais aplicar o que aprendeste em casa? 10 Agora sabes o que fazer em casa para evitar problemas respiratórios? Facilidade de utilizac ¸ão 11 É fácil jogar? 12 É simples andar pela casa do jogo? 13 É possível jogar sem uma explicac ¸ão prévia? 14 É mais fácil responder às perguntas deste questionário que às do jogo? Aprendizagem 15 As perguntas, em geral, eram difíceis? 16 Aprendeste algo sobre as doenc ¸as respiratórias? 17 Se tivesses que fazer um teste sobre as doenc ¸as respiratórias, seria mais fácil agora? 18 Consegues explicar de que forma se deve proceder para evitar ataques de asma? Satisfac ¸ão 19 Os causadores de asma estão bem representados no jogo? 20 Foi divertido jogar o jogo da asma? 21 É aliciante, tentar descobrir todas as perguntas para terminar o jogo? 22 Identificaste facilmente o momento em que o jogo se iniciou e o momento em que terminou? 23 Recomendas o jogo a outras pessoas?