Formigas em Grafo: Um Jogo Educacional para Apoio ao Ensino e Aprendizagem dos Algoritmos de Busca em Largura e Busca em Profundidade

Abstract

Na Ciência da Computação, quando é necessário considerar um conjunto de objetos e as relações entre pares desses objetos é possível utilizar uma estrutura de dados conhecida como grafo. Por se tratar de uma estrutura abstrata, a aprendizagem da teoria de grafos e o entendimento de seus algoritmos é algo complexo. Diante disso, este trabalho tem como objetivo desenvolver, avaliar e apresentar um jogo educacional chamado Formigas em Grafo. O intuito do jogo é facilitar o entendimento do comportamento dos algoritmos de busca em profundidade e largura, por meio da prática em um ambiente concreto. O jogo desenvolvido foi avaliado segundo o PAJED (Programa de Avaliação de Jogos Digitais Educacionais) e obteve resultados que indicam um alto potencial de aprendizado.

AutoML e transferência de aprendizado por reforço entre problemas de otimização combinatória

“…O Aprendizado por Reforc ¸o (AR) baseia-se no método de tentativas e erros [21]. Dessa forma, o agente deve se adaptar ao ambiente em que foi colocado.…”

“…Os problemas de Otimizac ¸ão Combinatória tem como objetivo maximizar ou minimizar uma func ¸ão objetivo que é definida em um determinado domínio finito que classifica a soluc ¸ão do problema como ótima [21], [28]. Sucintamente, estes problemas podem ser caracterizados da seguinte maneira [21], [29], [30]:…”

Busca em largura e profundidade aplicado a jogos educativos: estudo de caso no projeto do jogo Graph Defender

“…Entre os jogos voltados ao ensino de conceitos de grafos podemos citar o Formigas em Grafos [Santos and Ferreira 2021] no qual visa propor uma experiência lúdica e interativa na qual o objetivo do jogo é alimentar um formigueiro utilizando os conceitos de busca em largura e busca em profundidade.…”

“…Para o ensino de grafos e os conceitos associados à essa estrutura de dados, poucos jogos abordam tais conceitos [Figueiredo andFIGUEIREDO 2011, Santos andFerreira 2021]. Ainda assim, este conceito é amplo e diversas abordagens podem ser utilizada em jogos e metodologias diferentes de ensino.…”

Aplicando learning design na ludificação de percurso em grafos: uma jornada de aprendizagem

“…A partir dele, é possível delimitar quem é o público-alvo, qual o tema abordado e o conteúdo específico a ser trabalhado. Por exemplo, observa-se que em disciplinas que tratam sobre Teoria dos Grafos -presentes em cursos superiores de graduac ¸ão -, há uma dificuldade de aprendizagem por parte dos estudantes, cuja compreensão dos conteúdos é complexa e não trivial [Figueiredo andFigueiro 2011, Santos andFerreira 2021]. Desta forma, identificouse o problema de aprendizagem (complexidade dos conteúdos em Teoria dos Grafos) e o público-alvo (estudantes de cursos de graduac ¸ão em Computac ¸ão).…”