Evolución del proceso de desarrollo de videojuegos en la Iniciativa

VII Jornadas Iberoamericanas de Ingeniería del Software e Ingeniería del Conocimiento
Evolución del proceso de desarrollo de videojuegos en la Iniciativa
Académica EDUMÓVIL
Gabriel Gerónimo-Castillo, Carlos Alberto Fernández-y-Fernández, Ricardo Ruiz-Rodríguez
Instituto de Electrónica y Computación
Universidad Tecnológica de la Mixteca
Carretera a Acatlima Km. 2.5, 69000, Huajuapan de León, Oax., México
{gcgero, caff, rruiz}@mixteco.utm.mx
Resumen
La Iniciativa Académica EDUMÓVIL tiene la finalidad de incorporar los dispositivos móviles en el proceso de
enseñanza-aprendizaje para apoyar la educación básica en México. Para esto, se han creado videojuegos
educativos siguiendo las metodologías UCD y GUP, pero se propone la creación de nuevos videojuegos siguiendo
un proceso que se ha denominado GDP (Game Development Process). GDP se encuentra formado inicialmente
por cinco etapas: recopilación de requerimientos, desarrollo del concepto, especificación del juego, producción e
hito del juego. Así mismo, el proceso define e incorpora una serie de actividades y artefactos para cada una de las
etapas. Dicho proceso se ha derivado en buena parte de la experiencia en el desarrollo de videojuegos de
EDUMÓVIL y ante la ausencia de un proceso específico consolidado para el desarrollo de videojuegos en
general, y de videojuegos educativos en particular.
Palabras Claves: EDUMÓVIL, educación, ingeniería de procesos, videojuegos, usabilidad.
Abstract
The EDUMÓVIL Academic Initiative attempts to integrate mobile devices in the teaching-learning process in
order to assist the basic education in México. For this reason, a set of educational videogames have been
developed following processes such as UCD and GUP, but now we propose a tailored process called the Game
Development Process (GDP) to build the next generation of games in the initiative. The GDP is based on five
stages: requirements gathering, concept development, game specification, production and game milestone.
Furthermore, this process defines and includes a set of activities and artifacts for each stage. The GDP is
considerably derived from the EDUMÓVIL experience in the creation of games, in view of the lack of a particular
and consolidated process to develop games and, more specifically, educational games.
1. Introducción
En el presente trabajo, se describe una iniciativa
académica denominada EDUMÓVIL, la cual
pretende en esencia ser un auxiliar de la enseñanza a
través de la incorporación de la tecnología móvil en
las aulas de nivel básico en México y en este sentido,
se realiza una breve descripción de la iniciativa, de
las tareas realizadas para la identificación de la
problemática, y de la labor desempeñada en su
solución.
La Iniciativa Académica EDUMÓVIL, se había
basado en sus inicios en los procesos Game Waterfall
process, el Game Unified Process (GUP) [1], y el
proceso user-centered design (UCD) [2]. En el Game
Waterfall Process se identifican diez categorías:
concepción, especificación del juego, biblia del arte y
de
la
historia,
especificaciones
técnicas,
construcción, pruebas del sistema QA, pruebas del
juego, pruebas alfa, pruebas beta, y liberación final.
Por otro lado el GUP es una mezcla entre el proceso
Waterfall, el Rational Unified Process [3] y el Agile
Software development [4]. Pero algo que adolecen
estos procesos es tomar en consideración las
recomendaciones propuestas por los estudiantes, algo
análogo a un diseño centrado en el estudiante [5].
Otro punto muy importante a tomar en consideración
para los desarrollos donde los dispositivos moviles y
el computo ubicuo juega un rol fundamental es el
contexto [6]. Para EDUMÓVIL el contexto es un
elemento crítico dado que las herramientas que la
forman serán incorporadas en la vida académica y
cotidiana de los estudiantes. Tomando como base los
procesos antes mencionados y aunado a la
experiencia adquirida en EDUMÓVIL, se propone el
uso de GDP (Game Development Process) para el
desarrollo de los videojuegos. En las secciones
siguientes se presenta la iniciativa, las herramientas
que la conforman actualmente y, las razones y
características de la propuesta GDP.
2. Iniciativa Académica EDUMÓVIL
La Iniciativa Académica EDUMÓVIL fue puesta
en marcha en el 2003 en la Universidad Tecnológica
de la Mixteca [7], al ver el surgimiento de las nuevas
tendencias informáticas, y los problemas que
presentan los niños en el aprendizaje. Este proyecto
está enfocado al desarrollo de aplicaciones
educativas para mejorar el proceso de enseñanzaaprendizaje de los niños de nivel básico a través de la
incorporación de tecnología móvil en el aula. A partir
de marzo del 2007 la fundación Motorola, al analizar
los primeros resultados del proyecto, ha financiado
esta iniciativa con la finalidad de que se incorporen
los teléfonos celulares a la educación de los niños.
2.1. Obtención de requerimientos: Detección
de problemas de aprendizaje
Para poder identificar
los problemas de
aprendizaje que presentan los niños, así como sus
preferencias de colores y personajes se realizaron
encuestas de tipo personal con cuestionarios
estructurados, y se aplicaron en las escuelas
primarias del municipio de Huajuapan de León en
Oaxaca, México.
Para la detección de los ejes de matemáticas
donde los niños presentan dificultad de aprendizaje
se
realizaron
encuestas
(http://www.utm.mx/gitae/encuestas.html) en las
escuelas primarias de Huajuapan de León, Oaxaca,
México, cuya población es de 27 escuelas, de las
cuales se encuestó a 24 de ellas, y a un promedio de
27 profesores por grado. Con estas encuestas se
detecto que de los ejes enfocados a matemáticas de
primer grado el eje que presenta mayor dificultad de
aprendizaje es tratamiento de la información. Para
los grados de segundo, tercero y sexto grado se notó
que el eje donde los niños presentan mayor dificultad
de aprendizaje son los números, sus relaciones y sus
operaciones y para quinto grado el eje es proceso de
cambio.
colores, del que mas le gusta al que menos le gusta
usando números del 1 al 9. En la segunda fase se les
pedía que identificaran la emoción que creían que
representaba cada expresión facial mostrada en el
dibujo de un niño o una niña. En la tercera fase se les
pedía a los niños que relacionaran las expresiones
faciales con el color que desearan.
Un ejemplo de los resultados de las encuestas son
los recabados a los niños de segundo grado de la
escuela primaria General Lázaro Cárdenas que
muestran que sus colores preferidos son: en primer
lugar el color rojo, en segundo lugar el azul y en
tercer lugar hay un empate entre el azul y naranja; ya
que el azul fue elegido como segundo se consideró el
naranja. Los resultados de las niñas muestran que en
primer lugar se encuentra el color rosa, en segundo
lugar el amarillo y en tercer lugar violeta.
Basándonos en estos resultados se diseñaron los
escenarios para el juego “El Recreo” orientado para
los niños de segundo grado.
2.3. Pruebas de Usabilidad
Para la elección del tipo de dispositivo móvil a
utilizar se realizaron pruebas de usabilidad en
nuestro laboratorio, el cual fue previamente
acondicionado para brindar al niño un ambiente
agradable de trabajo (Figura 1). En el desarrollo del
proceso de evaluación de la usabilidad de los PDAs
se notaron las siguientes fases: romper el hielo,
introducción al entorno de trabajo, elección y uso,
libertad de elección, realización de la tarea [9]. Para
las pruebas de usabilidad y aceptación intervinieron
10 niños (5 niñas y 5 niños) de primer grado de
primaria, entre las edades de 6 y 7 años, y los PDAs
utilizados fueron los modelos: Zire 22, Zire 71, Zire
72, Zire 31, y Tungsten T5.
2.2. Preferencia de colores
Para elegir los colores utilizados en el diseño de
las interfaces de los videojuegos se realizaron
encuestas
de
preferencias
de
colores
(http://www.utm.mx/gitae/colores.html) con los
niños y niñas de las escuelas primarias de nuestro
municipio (Huajuapan de León, Oaxaca, México).
Cabe señalar que junto con los colores se mostraron
personajes con las expresiones faciales básicas [8]
para poder relacionar los colores con dichas
emociones. Las encuestas consistían de tres fases, en
la primer se le pedía a los niños que ordenaran los
Figura 1. Acondicionamiento del laboratorio para niños
menores de 8 años.
Las tareas incluyeron: preferencia de primera
vista, interacción con el hardware usando el stylus y
uso de una aplicación de dibujo. Se capturaron las
dificultades que los niños presentaban en la
interacción vía observaciones y las preferencias
usando la escala de Kunin ( Figura 2).
Las observaciones que se recabaron en las pruebas
fueron [10]:
Las niñas presenta cierta dificultad en el uso
de botones, en contraste, los niños presentan
una mayor habilidad en el uso de estos.
Los niños utilizan el stylus de manera más
brusca al señalar o elegir los elementos de la
pantalla, mientras que las niñas son usuarios
más cuidadosos para su uso.
El uso del dispositivo es mucho más
sencillo para los niños que han tenido
contacto con videojuegos, dado que se
observó que es mucho más ágil un niño en
su manera de tomar el dispositivo.
Si el dispositivo es de mayor peso, el niño o
necesita ayuda para sostenerlo o lo coloca
en el suelo o busca otra forma de adaptarse
a su uso.
7
6,1
6
5
4,9
5
5
4,9
4
3
2.
3.
4.
5.
primaria, orientada para el eje tratamiento de la
información.
El Recreo [8]. Juego educativo de matemáticas
para los niños de segundo año de primaria,
orientado para el eje los números, sus relaciones
y sus operaciones.
El Zoológico. Juego educativo de matemáticas
para los niños de tercer año de primaria,
orientado para el eje los números, sus relaciones
y sus operaciones (actualmente este juego se
encuentra en pruebas internas).
¿Quién se come a quién? [12]. Juego educativo
colaborativo para los niños de tercero a quinto
grado de primaria, que cubre temas de
ecosistema en el área de ciencias naturales.
Leo [13]. Un visualizador de cuentos que se
puede aplicar en la materia de español.
Todas estas aplicaciones han sido probadas por
los niños en el laboratorio de usabilidad de nuestra
institución. En dichas pruebas se observa y se analiza
el comportamiento del niño en el uso de la
aplicación, permitiendo una retroalimentación para
su mejora. Estas herramientas pueden se obtenidas en
la página del Grupo de Investigación de Tecnologías
Aplicadas
a
la
Enseñanza
(GITAE)
(http://www.utm.mx/gitae/).
3.1. Observa y Aprende
2
1
Zire 22
Tungsten T5
Zire 31
Zire 71
Zire 72
Figura 2. Promedio del estado de ánimo de los niños con
los PDAs.
Al finalizar las pruebas se puede concluir que los
niños que cursan el primer grado de educación básica
son usuarios factibles para el uso de los PDAs, y
además siempre están dispuestos a explorar y ayudar.
Los dispositivos que más prefirieron fueron: la Z22
por su color y su diseño ergonómico. Preguntando
por la preferencia para jugar, los niños se decidieron
para la Tungsten T5 mencionando que es por el
tamaño de su pantalla.
Para iniciar con la segunda etapa, que es la
incorporación de los teléfonos celulares, se realizarán
pruebas de usabilidad y aceptación con los modelos
Motorola, A1200, E6, A1000 y M1000, dado que son
los modelos que tienen entrada de datos touchscreen.
3. Las herramientas
EDUMÓVIL
actuales
En el área de Matemáticas, se ha detectado que
los niños de primer grado de nuestra región presentan
mayor dificultad de aprendizaje en el eje tratamiento
de la información. En este eje la Secretaría de
Educación Pública de México (SEP) propone
actividades en las cuales se desarrolla en los niños la
capacidad para resolver problemas y tratar con la
información. Para lograr esto, plantea que los niños
analicen y seleccionen información mostrada a través
de textos, imágenes u otros medios. Así como
representar e identificar información a través de
gráficas y tablas. Basándonos en estas actividades se
desarrollo Observa y Aprende (Figura 3).
en
EDUMÓVIL tiene desarrolladas hasta el
momento las siguientes herramientas:
1. Observa y Aprende [11]. Un juego educativo de
matemáticas para los niños de primer año de
Figura 3. Observa y Aprende: Pantalla de inicio.
3.2. ¿Quién se come a quién?
“¿Quién se come a quién?” es un juego
colaborativo que simula un ecosistema que consta de
una población (de lobos y conejos) y un medio
ambiente (Figura 4), basado en los ejercicios
propuestos en el libro de texto gratuito de Ciencias
Naturales de cuarto grado. El juego está formado por
una aplicación servidora y aplicaciones clientes que
se pueden instalar en 6 dispositivos para formar una
piconet. Dicho juego puede ser utilizado en los
grados de tercero a quinto como auxiliar en los temas
donde el niño aprenda el comportamiento de un
ecosistema y su crecimiento poblacional. Para el
juego el profesor o alguno de los niños inicia el
ecosistema con un conjunto de lobos (depredador) y
conejos (presas) en el dispositivo que es utilizado
como el servidor. Iniciado el juego los niños en sus
dispositivos deben seleccionar un lobo o un conejo,
decidir entre los jugadores si debe esconder al conejo
o dejar que se lo coma el lobo para poder tener el
ecosistema en equilibrio. Se hace notar que en cierto
período de tiempo los conejos se reproducen y si el
lobo no come se muere. Las pruebas de usabilidad
del juego se realizaron en una escuela primaria de la
localidad, y en nuestro laboratorio, utilizando los
dispositivos Lifedrive y Tungsten T5.
Las actividades en el juego son las siguientes:
• Operación incorrecta. Se le muestran al
jugador tres operaciones, de las cuales una
está resuelta de manera incorrecta y se le
pide al jugador elegir la incorrecta.
• Reventar Globos. Se le muestran al jugador
doce globos, cada uno con un número
diferente y se le pide al jugador que los
reviente para alcanzar cierta suma.
• La Carrera. En esta actividad se le muestra
al jugador una operación y cuatro posibles
respuestas, sólo una es la correcta y el
objetivo del niño es contestar lo más rápido
posible para avanzar y llegar a la meta antes
que su oponente, ya que este avanza
continuamente hacia la meta.
• Agrupar monedas. Se le muestran al jugador
monedas con valores de diez, cinco y uno
respectivamente y se le pide al jugador
arrastrar monedas al contenedor para
alcanzar cierta suma.
• Fuera de tiempo. En esta actividad se le
muestra al jugador una operación y un
teclado numérico, el objetivo del jugador es
contestar la operación correctamente ya que
la actividad tiene un contador en la parte
superior
que
esta
disminuyendo
continuamente, si el niño contesta
correctamente se le suman tres segundos al
contador pero si contesta mal, se le restan
cinco segundos al contador.
Figura 4. ¿Quién se come a quién?: Escenario y
personajes
3.3. El Recreo
En el juego “El Recreo” (Figura 5) se encuentran
diferentes actividades que puede elegir el jugador,
cada una le sumará puntos y lo recompensara con
una estrella. La meta del jugador será obtener la
estrella de oro en todas las actividades para terminar
el juego. Cada una de las actividades genera números
aleatorios para las operaciones basados en el nivel de
dificultad seleccionado por el jugador. Los colores y
personajes mostrados en la pantalla de cada actividad
dependen del personaje seleccionado por el niño al
inicio del juego.
Figura 5. El Recreo: Pantalla de Inicio.
3.4. El Zoológico
El juego “El Zoológico” (Figura 6) trata
actividades relacionadas con el eje los números, sus
relaciones y sus operaciones de tercer grado de
primaria. El juego pone en práctica las habilidades de
multiplicación de los niños, utilizando números de
dos dígitos, cuenta con las siguientes actividades:
Los changuitos. En esta actividad se le
pregunta a los niños cuantos plátanos
necesitan darle a los changuitos si ellos comen
una cierta cantidad.
La jirafa. Se le pide resuelva multiplicaciones
contra reloj, dado que sino la jirafa se escapa
de su jaula.
El heladero. Se le pide cuente cuántos helados
ha vendido un heladero, utilizando la
multiplicación por el número de filas y
columnas.
La foca. Se le pide al jugador elija cuál es el
resultado correcto de una multiplicación y se
le muestran varios números como posibles
respuestas.
Figura 6. El Zoológico: Pantalla de inicio.
3.5. LEO
El visualizador de cuentos LEO es una aplicación
que busca apoyar el proceso de aprendizaje de la
lectura comprensiva. Permitiendo a los niños leer
cuentos de una manera divertida, fácil e innovadora.
Los resultados de las pruebas (Figura 7) revelaron
que el visualizador de cuentos podría servir de ayuda
a los niños para aprender a leer, y a los que ya saben
leer les aporta una forma más entretenida y novedosa
de realizar sus lecturas. Todos los niños coincidieron
en que prefieren leer en una PDA que en un libro
porque les parece sencillo y divertido, dado que en
vez de cambiar de hoja en un libro pueden usar
botones para realizar esta acción. El visualizador
aporta un módulo que permite realizar evaluaciones
sobre la comprensión lectora del niño para que
después el profesor pueda analizar estos resultados.
Se puede crear y almacenar todo un libro de lecturas
de algún grado en particular en una tarjeta de
memoria SD, mismo que puede ser transferido
fácilmente entre PDAs.
Figura 7. Prueba de usabilidad de LEO.
4. Desarrollo de videojuegos
El desarrollo de videojuegos orientados a la
enseñanza-aprendizaje implica al menos, todo lo
descrito en las primeras secciones, esto es, la
identificación de la problemática, la investigación de
campo para la obtención de requerimientos
contextuales a través de encuestas, etc. Sin embargo,
la parte técnica del desarrollo de videojuegos, se ha
basado hasta ahora en diferentes propuestas y
metodologías, entre las que se encuentran GUP y
UCD principalmente.
Por otro lado, las características mismas de la
Iniciativa Académica EDUMÓVIL, llevaron al grupo
de trabajo GITAE (Grupo de Investigación de
Tecnologías Aplicadas a la Enseñanza) a replantear y
cuestionarse acerca de si los enfoques antes
mencionados representan la mejor alternativa
metodológica para el desarrollo de videojuegos
educativos. Aunque GUP se centra en la parte de
desarrollo de videojuegos, no considera la parte
didáctica por un lado, y no es propiamente un
proceso de desarrollo de software formalmente
constituido o avalado; carece de publicaciones
formales o reportes técnicos demostrando su uso,
aunque no por ello deja de ser y contener elementos
interesantes y útiles. Mientras que UCD, aunque sí es
un proceso formal y ampliamente difundido,
tampoco incorpora elementos didácticos.
En base a lo anterior, se propuso un proceso de
desarrollo de software ad hoc a las necesidades
particulares del desarrollo de videojuegos educativos,
que incorporara los elementos y características más
importantes no sólo de GUP y UCD, sino de un
espectro más amplio de guías, procesos y
metodologías relacionadas con el desarrollo de
videojuegos. A este proceso, inicialmente presentado
en [14], se le ha denominado GDP (Game
Development Process).
4.2. GDP, una propuesta
En general, el desarrollo de un juego en nuestros
días es más complicado que hace una década.
Actualmente los videojuegos enfrentan mayores
problemas relacionados con el tamaño del proyecto,
la complejidad y los requerimientos altamente de
dominio específico [15]. Un factor de complejidad
adicional es que existen diferentes tipos de
videojuegos (e.g., basados en web, para dispositivos
móviles, educativos, etc.). Por este motivo nuestro
propósito es enfocar el proceso únicamente en
pequeños y medianos desarrollos de videojuegos.
Actualmente es ampliamente aceptado que los
procesos de desarrollo de software deben de ser
iterativos. Nuestro proceso no es la excepción. La
Figura 8 muestra como actividades las fases en una
vista general del proceso.
El desarrollo de videojuegos se enriquece
enormemente del proceso iterativo al recibir
retroalimentación en cada uno de los ciclos llevados
a cabo. Nuestro proceso enfatiza además que cada
etapa puede implicar un retorno a la etapa anterior en
caso de ser necesario. Este flujo en el proceso es
similar al ciclo de vida de la fuente (Fountain
lifecycle) propuesto por Henderson-Seller y Edward
[16] y usado, por ejemplo, en el método Discovery
[17, 18], el cual es un proceso orientado a objetos
para el desarrollo de aplicaciones de mediano
tamaño. El ciclo de vida de la fuente es definido
como incremental, iterativo y paralelo, donde cada
actividad del proceso es desarrollada y entregada
incrementalmente y, si errores son detectados o
cambios son solicitados, es posible regresar a las
actividades y actualizarlas.
Figura 8. Actividades generales del GDP.
La Figura 9 muestra las subactividades
inicialmente identificadas para cada una de las fases
del proceso. Las evaluaciones hasta el momento
identificadas se mencionan más adelante. Cada fase
incluye actividades de evaluación por lo que estas
son aplicadas durante todo el proceso con el objetivo
de incrementar la calidad desde etapas tempranas del
desarrollo.
A continuación se enlistan las actividades
identificadas hasta el momento para cada una de las
fases del proceso.
• Recopilación de requerimientos
o Analizar y entender las dificultades de
aprendizaje
o Analizar y entender los datos
recolectados
o Definir
los
requerimientos
no
funcionales
o Generar/revisar el plan del proyecto
o Evaluación: Validación formal de
requerimientos funcionales
• Desarrollo del concepto
o Analizar y seleccionar soluciones
alternativas
o Definir la temática, el guión del juego y
los personajes principales
o Identificar metas didácticas
• Especificación del juego
o Producir bocetos y prototipos
o Especificar personajes y diseño general
del juego
o Definir especificaciones técnicas y de
pruebas
o Definir métricas didácticas
o Definir el diagrama de navegación
o Evaluación: Pruebas del Mago de Oz
[19]
o Realizar un análisis de estimación con
puntos de función
• Producción
o Identificar componentes reutilizables
o Implementación/mejora
de
las
interfaces y funcionalidades del juego
o Evaluación: Pruebas unitarias de
integración y de usabilidad
o Administrar versiones de componentes
y módulos
• Hito del juego
o Definir/redefinir políticas de uso
o Actualizar base de conocimientos
(componentes y documentación)
o Generar
reporte
de
productos
terminados, en proceso y defectuosos
En este sentido, se tienen identificadas algunas
otras actividades relacionadas con la evaluación y
partes y con otras actividades que se tienen que
considerar, pero todavía se está trabajando en la
identificación de la fase más conveniente:
• Recorrido cognitivo (cognitive walkthrough)
• Técnica de pensar en voz alta (Think aloud
protocol) [20]
• Incorporación de guías y métricas de diseño de
interfaces
Adicionalmente a estos aspectos se pretende
adoptar la ideología propuesta en [21] del diseño
centrado en el jugador, donde el diseño y la
tecnología deben estar al servicio de la experiencia
del jugador.
5. Conclusiones
El presente trabajo muestra la perspectiva general,
y algunos avances de la Iniciativa Académica
EDUMÓVIL
que,
aunque
alentadores
y
significativos, necesitan reforzarse con un uso más
amplio, exhaustivo y difundido de las herramientas
mostradas. Hasta el momento se tienen cubiertos sólo
algunos ejes de enseñanza y dentro de cada eje sólo
algunos subtemas, por lo que el camino a recorrer es
aún muy largo.
Consideramos que la evaluación del aspecto
educativo es una meta a mediano plazo, dado que
hasta ahora las aplicaciones han sido probadas en el
laboratorio y por un pequeño número de niños, por lo
que la comprobación de las metas didácticas es una
labor de campo que se debe cubrir en una escuela
piloto. Por otro lado, la propuesta GDP esta siendo
utilizado para apoyar el desarrollo de nuevas
herramientas, a partir de los cuales se espera tener
retroalimentación relevante. De igual forma, el
proceso será aplicado en el proyectos de semestre en
la materia de Ingeniería de Software en la
Universidad Tecnológica de la Mixteca.
6. Agradecimientos
Agradecemos a la Fundación Motorola por el
apoyo financiero al proyecto Iniciativa Académica
EDUMÓVIL, y su aportación de equipos para los
nuevos desarrollos. Así como a las escuelas
primarias del municipio de Huajuapan de León,
Oaxaca, México por su colaboración en la
adquisición de requerimientos.
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Figura 9. Sub-actividades del proceso.