A inteligˆencia artificial pode ser descrita como uma sub ´area destinada a estudar a implementac¸˜ao da computac¸˜ao aplicada a um sistema que imitem elementos do comportamento humano, como por exemplo, adaptac¸˜ao, deduc¸˜ao, aprendizado, capacidade de resolver problemas que neces-sitem de uma Consciˆencia do contexto (MELIONES; PLAS, 2017). Para Russell e Norvig (2016), a inteligˆencia artificial basicamente pode ser organizada em quatro categorias. Sistemas que pensam ou agem como humanos e sistemas que pensam ou agem racionalmente. Cada tipo possui uma abordagem diferente de para tentar resolver problemas que a computac¸˜ao tradicional n˜ao conseguiria resolver (RUSSELL; NORVIG, 2016).
A ´area de jogos digitais utiliza t´ecnicas de inteligˆencia artificial para diversas finalidades. A inteligˆencia artificial ir´a permitir que o jogo simule o comportamento de advers´arios humanos.
Isso ´e necess´ario para criar competic¸˜ao e gerar desafios que estimulem o jogador a continuar jogando. Entretanto, a utilizac¸˜ao de inteligˆencia artificial requer um estudo de qual t´ecnica
´e a mais apropriada para o jogo proposto. As t´ecnicas podem ser separadas em categorias, como, por exemplo, movimentac¸˜ao denon-player character(NPCs), planejamento, interac¸˜ao e ambiente (LECKY-THOMPSON, 2008).
As t´ecnicas de movimentac¸˜ao, servem para permitir que NPCs consigam se mover pelo cen´ario do jogo sem a atuac¸˜ao humana e de forma que simulem um comportamento inteligente.
A categoria de t´ecnicas de planejamento, por sua vez, pode ser dividida em duas partes, uma parte ´e respons´avel pelo motor de estrat´egia e ´e utilizado para atingir determinado objetivo.
Outra parte ´e respons´avel pelo planejamento considerando as restric¸˜oes de movimentac¸˜ao. As t´ecnicas de planejamento, possuem trˆes ´areas de atuac¸˜ao, a de planejamento imediato, que possui um comportamento reacion´ario ao jogo. O planejamento t´atico, que divide o objetivo
Figura 6: M´aquina de Estado finita de um n´ıvel do jogoPac-Man(BOURG; SEEMANN, 2004, p. 36, Traduzido)
principal em sub-objetivos. Por ´ultimo existe o planejamento estrat´egico, que ´e respons´avel pela estrat´egia a longo prazo do jogo.
Outra categoria de t´ecnica de inteligˆencia artificial utilizada em jogos ´e a de interac¸˜ao, essas t´ecnicas s˜ao complexas e possuem diversos desafios, porque envolve todos os mecanismo de interac¸˜ao entre o jogador e o jogo. A ´ultima categoria de t´ecnica de IA, ´e a categoria ambiental e serve para ajudar a simular ambientes de forma realista. Essas t´ecnicas geralmente s˜ao utilizadas em jogos de simulac¸˜ao e jogos sandbox, como por exemplo, SimCity, RollerCoster Tycoon (LECKY-THOMPSON, 2008).
Uma t´ecnica de inteligˆencia artificial utilizada em jogos digitais ´e a m´aquina de estados finita, que pode ser descrita como m´aquina abstrata que pode possuir um ou mais estados pr´e-determinados. A m´aquina tamb´em possui os crit´erios pr´e-estabelecidos que determinam quando haver´a mudanc¸a de um estado para outro. O comportamento da m´aquina de estado ´e sempre determinado pelo estado ativo no momento (BOURG; SEEMANN, 2004). Um exemplo de jogo que utilizou essa t´ecnica foi oPac-man. Os fantasmas desse jogo tinham trˆes estados, andar livremente, cac¸ar o jogador ou fugir do jogador. Cada um desses estados era ativado dependendo do que acontecia no jogo. Eles comec¸avam no estado de andar pelo labirinto livremente e se o jogador entra-se no campo de vis˜ao do fantasma o motor de inteligˆencia artificial iria mudar para o estado de cac¸ar o jogador. Nesse estado o fantasma passa a perseguir o jogador, caso o jogador pegue umPower-UP, bolas azuis espalhados pelo labirinto, o motor de inteligˆencia
artificial iria mudar os fantasmas para o estado de fugir do jogador (BOURG; SEEMANN, 2004). A figura 6 mostra os estados e as poss´ıveis transic¸˜oes entre cada estado.
Cap´ıtulo 3
M ´ USICA E ASPECTOS PEDAG ´ OGICOS
Med (1996) afirma que a m´usica ´e uma arte, que utiliza a combinac¸˜ao de sons e silˆencios, respeitando uma ordem e equil´ıbrio em um intervalo de tempo. Para o autor, as principais partes da m´usica s˜ao melodia, harmonia, ritmo e contraponto. A melodia ´e um conjunto de sons ordenados sucessivamente em uma ordem l´ogica. J´a a harmonia ´e o conjunto de sons ordenados simultaneamente. O ritmo ´e a combinac¸˜ao da ordem e proporc¸˜ao dos sons da melodia e harmonia. Por ´ultimo, o contraponto ´e a combinac¸˜ao de melodias colocadas em uma ordem sincronicamente.
Para Med (1996), o som ´e a percepc¸˜ao causada no ouvido pelas vibrac¸˜oes geradas pela movimentac¸˜ao de corpos el´asticos. A vibrac¸˜ao faz com que o ar se movimente em ondas que s˜ao transmitidas em todas as direc¸˜oes. Quando essas ondas alcanc¸am o sistema auditivo de uma pessoa, faz com que a membrana do t´ımpano vibre. Essas vibrac¸˜oes s˜ao convertidas para impulsos nervosos e decodificadas pelo c´erebro. Podem existir dois tipos de vibrac¸˜oes, os regulares, que possuem altura definida, tamb´em conhecidos como sons musicais, e os sons irregulares que n˜ao disp˜oem de uma altura definida. Ambos os tipos de vibrac¸˜oes s˜ao utilizados na m´usica. Os instrumentos mel´odicos e harmˆonicos produzem sons com vibrac¸˜oes regulares e os de percuss˜ao geram sons irregulares. Os dois tipos de sons possuem propriedades que permitem o ouvinte identificar a origem do som.
As principais propriedades s˜ao altura, durac¸˜ao, intensidade e timbre. De acordo com o autor Med (1996), altura ´e a qualidade do som mais importante e ela ´e caracterizada pela velocidade da vibrac¸˜ao. Dessa forma, vibrac¸˜oes mais r´apidas geram sons mais agudos. Conforme diminui-se a velocidade o som ficar´a mais grave. J´a a durac¸˜ao ´e o total de tempo em que o som est´a sendo produzido e intensidade ´e a quantidade de forc¸a ou volume sonoro gerado pelo emissor
do som. O timbre ´e a qualidade do som, por meio dele ´e poss´ıvel identificar a fonte emissora do som. A intensidade dos sons harmˆonicos, que s˜ao produzidos junto com os sons principais, determina qual ser´a o timbre. A mistura de instrumentos com timbres diferentes caracteriza a instrumentac¸˜ao. Todas essas caracter´ısticas mencionadas est˜ao presentes nos sons musicais.
O som, desde que seja regular, pode ser representado por uma forma gr´afica. Esse processo
´e denominado notac¸˜ao musical. As caracter´ısticas citadas acima podem ser representadas do seguinte modo. A altura de um som pode ser representada pela posic¸˜ao da nota no pentagrama e pela clave utilizada. Com relac¸˜ao a durac¸˜ao, o som ´e retratado conforme o andamento e tamb´em pelo s´ımbolo gr´afico da nota. J´a para indicar a intensidade do som s˜ao utilizados sinais de dinˆamica. Por fim, a indicac¸˜ao de qual instrumento ou voz utilizar serve para a representac¸˜ao do timbre.
Figura 7: Exemplo de partitura, modificado pelo autor(VALERIO et al., 2005, p. 55) A notac¸˜ao musical foi criada para facilitar a transmiss˜ao e reproduc¸˜ao das m´usicas, que anteriormente eram feitas somente pelo som. A notac¸˜ao musical ocidental surgiu a partir dos s´ımbolos taquigr´aficos, inventado pelo povo grego. Por´em, nesse sistema a altura da nota n˜ao era grafada. Somente mostrava de forma simples como era a melodia. Com o tempo, houve a necessidade de criar uma forma de representar as alturas das notas. Guido d’Arezzo (992-1050) sugeriu a criac¸˜ao de um sistema contendo quatro linhas chamado de tetragrama. Posteriormente, foi adicionado mais uma linha e deu-se o nome de pentagrama. Nesse sistema, as notas mais graves s˜ao colocadas na parte inferior e as notas agudas na parte superior. Guido d’Arezzo, para representar os sons utilizados na m´usica, sugeriu a utilizac¸˜ao de setes notas, d´o, r´e, mi, f´a, sol, l´a e si. Essas notas sempre se repetem nessa ordem.
Ao utilizar um pentagrama ´e poss´ıvel mostrar se uma nota ´e mais aguda ou grave em relac¸˜ao
a outra nota. Todavia, essa ´e uma forma relativa, para poder nomear as notas ´e necess´ario atribuir o nome a pelo menos uma delas. Para essa finalidade, foi criado o sinal da clave. Ele
´e adicionado no in´ıcio do pentagrama e possui um nome e a nota que estiver na mesma linha da clave receber´a o seu nome. A partir dessa nota ´e poss´ıvel nomear todas as outras notas respeitando a ordem das notas mencionadas anteriormente. Toda pauta obrigatoriamente possui uma clave no in´ıcio dela. Existem trˆes claves: a de Sol, F´a e D´o. As mais utilizadas s˜ao as claves de Sol, utilizada para grafar notas agudas e a de F´a, que ´e utilizada para notas mais graves (MED, 1996).
A partir de uma notac¸˜ao musical, o processo de reproduzir a m´usica, desde que a pessoa seja alfabetizada musicalmente ´e mecˆanico. Contudo, o processo contr´ario nem sempre ´e t˜ao trivial. O m´etodo de ouvir os sons e com base nisso identificar as notas, melodias harmonias e ritmos ´e complexo e exige um trabalho de pedagogia musical (PACHECO, 2007).
O estudo de pedagogia musical, nos ´ultimos tempos, passou por mudanc¸as. Essas transfor-mac¸˜oes foram desencadeadas por educadores que passaram a buscar o ensino por meio das experiˆencias pr´evias dos alunos e levando em conta a individualidade de cada estudante. A pri-meira gerac¸˜ao desses educadores surgiu no in´ıcio do s´eculo XX e tem como expoentes ´ Emile-Henry Jaques Dalcroze, Carl Orff, Zolt´an Kod´aly, Edgar Willems e Maurice Martenot. Jaques Dalcroze baseou o seu estudo sobre pedagogia musical na integrac¸˜ao entre escutar, tocar e es-crever. Ele tamb´em desenvolveu um sistema de educac¸˜ao em que os elementos musicais s˜ao estudados utilizando movimentos corporais, esse m´etodo ficou conhecido comR´ıtmica. K´odaly definiu que para o aprendizado musical deve-se comec¸ar pela voz e isso permite trabalhar em grupos. Ele tamb´em utiliza o Manossolfa, sistema que integra sinais manuais com as notas musicais. Isso faz com que o aluno interprete os sinais e produza sons com a voz. O estudo de K´odaly ´e fundamentado na alfabetizac¸˜ao da linguagem musical. Outro educador reconhecido pelos seus estudos foi Carl Orff, seu trabalho ´e focado nas escolas (ORFF; DUBAN, 1996). Ele procura trabalhar os aspectos de criac¸˜ao musical com seus alunos. Ele tamb´em criou diversos instrumentos de percuss˜ao. A Obra de Orff serve como uma base te´orica para o desenvolvi-mento do ensino musical nas escolas. Com a evoluc¸˜ao da pedagogia musical, notou-se que o ensino estava intrinsecamente ligado `a psicologia e tratando-se de ensino musical infantil deve-se levar em conta os aspectos cognitivos em cada etapa da infˆancia. Educadores fundamentam-se nos estudos de Jean Piaget (MACHADO, 2014).
De acordo com Piaget (2007), a infˆancia de uma crianc¸a pode ser separada em quatro fases
e cada uma delas possui um per´ıodo pr´e-determinado. Machado (2014) resumiu as quatros fases cognitivas da infˆancia, desenvolvida por Jean Piaget, da seguinte forma. A primeira fase ´e conhecida como per´ıodo sens´orio-motor, que comec¸a no nascimento e prolonga-se at´e dois anos de idade. Ela inclui a explorac¸˜ao do ambiente, o ato de imitar, a centralizac¸˜ao do pr´oprio corpo e movimentos como agarrar, sugar, bater, chutar e atirar. A segunda fase que consiste dos dois aos sete anos ´e conhecida como a fase pr´e-operat´orio, tamb´em chamada de primeira infˆancia. Nesse per´ıodo ir´a surgir a linguagem e isso far´a com que a ´area intelectual, afetiva, e social sofram alterac¸˜oes. Nessa fase ir´a surgir a inteligˆencia simb´olica, o pensamento egocˆentrico, noc¸˜ao de irreversibilidade, uma evoluc¸˜ao no racioc´ınio permitindo a aceitar uma mesma explicac¸˜ao a situac¸˜oes parecidas. Outro aspecto importante que surge nesse momento ´e o animismo, que ´e a pr´atica de dar caracter´ısticas humanas a objetos inanimados. Em seguida dessa fase, a crianc¸a ir´a entrar em um n´ıvel conhecido como operat´orio concreto, que ocorre dos sete aos onze anos.
E nessa fase que a crianc¸a comec¸a o aprendizado sistem´atico e adquire autonomia pessoal e´ tamb´em consegue trabalhar em grupo. Al´em disso, a crianc¸a adquire a capacidade logica e de associac¸˜ao. O egocentrismo da fase anterior se dissolve e a crianc¸a comec¸a a entender volumes, comprimentos e massas. A ´ultima fase ´e chamada de operat´orio formal e ocorre aos 12 anos. Nessa ´ultima etapa, os pensamentos l´ogicos e sistem´aticos est˜ao mais maduros.
A crianc¸a tamb´em comec¸a a desenvolver o pensamento abstrato. Nesse per´ıodo a troca de conhecimento se intensifica e a crianc¸a adquire uma personalidade. Piaget (2007) afirma que existem v´arios n´ıveis de socializac¸˜ao e que inicia-se no nascimento e vai at´e a ´ultima fase e o desenvolvimento da crianc¸a est´a relacionada ao meio em que ela vive, com as pessoas no qual ela troca experiˆencias.
Machado (2014), em sua tese baseando-se em Piaget, diz que em cada n´ıvel existe uma alterac¸˜ao no comportamento e a crianc¸a aprende e responde de forma diferente em relac¸˜ao com o ambiente em que vive. Ela tamb´em cita uma pesquisa de Le˜ao (2008) sobre cognic¸˜ao musical em que o resultado demonstrou que nem todos os alunos possuindo a mesma idade alcanc¸am o mesmo n´ıvel de progresso e o grau de progresso est´a ligado diretamente `as influˆencias socio-culturais e do ambiente em que vivem. Al´em disso, a metodologia do ensino musical deve ser conduzida por meio de um processo criativo (MACHADO, 2014). Tamb´em ´e necess´ario que o aluno reserve um tempo para a pr´atica musical com o intuito de aumentar a sua musicalidade e t´ecnica musical.
De acordo com a pesquisa de Ericsson, Krampe e Tesch-R¨omer (1993) a quantidade de horas
utilizadas na pr´atica musical n˜ao garante a excelˆencia na execuc¸˜ao. Para os autores a pr´atica deve ser acompanhada de fatores como motivac¸˜ao, total concentrac¸˜ao na atividade, feedback, al´em disso, a pr´atica deve possuir um objetivo claro que o praticante consiga alcanc¸ar. Esses fatores s˜ao importantes para otimizar a qualidade da pr´atica a fim de aumentar a habilidade naquela execuc¸˜ao. Ainda, segundo os autores a pr´atica deliberada pode ser aplicada nos mais diversos tipos diferentes de atividades, como esporte, m´usica, jogos entre outros.
A pr´atica deliberada consiste em exerc´ıcios repetitivos consolidados de forma metodol´ogica com objetivo de aprimorar o desempenho individual do aluno. A pesquisa de Ward et al. (2004) afirma tamb´em que a pr´atica deliberada ´e diferente das pr´aticas que ocorrem em ambiente de trabalho ou umaperformanceem uma competic¸˜ao, pois nesses casos os indiv´ıduos est˜ao sobre press˜ao e o seu foco n˜ao est´a no aprendizado, que diminui a efetividade da pr´atica. Outro ponto importante levantado por Ericsson, Krampe e Tesch-R¨omer (1993) e destacado por Ward et al. (2004) ´e que n˜ao existe idade ideal para as pessoas poderem usufruir dos benef´ıcios da pr´atica deliberada. Para os alunos conseguirem tirar o m´aximo proveito da pr´atica deliberada ´e necess´ario um elevado esforc¸o de concentrac¸˜ao e mental. Os autores afirmam tamb´em que um dos benef´ıcios da pr´atica deliberada ´e a otimizac¸˜ao do tempo necess´ario para alcanc¸ar o objetivo daquele treinamento. Ou seja, ao fazer uma pr´atica que utiliza uma metodologia bem definida e que a pessoa esteja motivada, concentrada e que tenha um feedback para conseguir analisar as suas falhas e que incorpore essas pr´aticas em seus h´abitos di´arios, a pessoa ir´a precisar de menos tempo para alcanc¸ar o seu objetivo (WARD et al., 2004).
Outro ponto importante levantado ´e referente ao talento sendo que os autores Ericsson, Krampe e Tesch-R¨omer (1993) refutam a ideia de que para uma pessoa ser tornar uma referˆencia e alcance o dom´ınio, ela precisa nascer com um talento para aquilo, ou seja, a pessoa precisa ser geneticamente pr´e-disposta para poder conseguir alcanc¸ar esse dom´ınio. Para os autores, com a pr´atica deliberada ´e poss´ıvel que qualquer pessoa consiga alcanc¸ar esse objetivo desde que ela dedica-se aquela pr´atica.
Inclusive, Koster (2013) coloca que, jogos digitais podem ser considerados como uma ferra-menta de pr´atica deliberada, pois s˜ao necess´arias muitas repetic¸˜oes para o jogador obter sucesso e ele possui umfeedbackdinˆamico e com base nisso ele consegue criar novas estrat´egias para superar as suas carˆencias e obter sucesso em completar os seus objetivos. E quanto mais horas investidas naquele jogo, maior ser´a a habilidade do jogador.
Cap´ıtulo 4
MATERIAIS E M ´ ETODOS
Este trabalho possui como caracter´ıstica ser uma pesquisa de natureza explorat´oria-descritiva e qualitativa. A sua base foi sustentada em uma revis˜ao bibliogr´afica sobre o tema. Para Gil (2010), uma pesquisa explorat´oria serve para propiciar ao pesquisador uma familiaridade com o problema, tornando-o expl´ıcito e ajudando na construc¸˜ao de hip´oteses, possui como principal resultado o aprimoramento das ideias sobre o assunto. O objetivo deste trabalho ´e a construc¸˜ao de um jogo utilizando Realidade Aumentada baseado nas pesquisas de Sacashima (2011) para a musicalizac¸˜ao infantil (TRUGILLO, 2014). Trata-se de uma pesquisa explorat´oria de raz˜ao pr´atica, aplicando os conceitos de jogos digitais e ensino de m´usica (LAKATOS; MARCONI, 2005).
A pesquisa ser´a exposta em trˆes etapas. Na primeira parte, foi feita uma revis˜ao da literatura, focando na construc¸˜ao de jogos baseando-se nas pesquisas de Michael e Chen (2006) voltados para educac¸˜ao e pedagogia musical infantil utilizando como sustentac¸˜ao a investigac¸˜ao de Ma-chado (2014) com foco na musicalizac¸˜ao (LE ˜AO, 2008). Com base nesse levantamento foram estudados jogos dispon´ıveis na Play Storepara identificar elementos positivos e negativos dos jogos. Esse levantamento bibliogr´afico forneceu o arcabouc¸o te´orico para as pr´oximas etapas.
Na etapa seguinte, foi constru´ıdo um jogo que utiliza Realidade Aumentada que possa divertir os jogadores e que ao mesmo tempo eles consigam aprender baseado nos estudos do Koster (2013). Por ´ultimo, foi feito uma an´alise minuciosa dos resultados obtidos com a validac¸˜ao do jogo.
Na terceira etapa, foram feitos testes e avaliac¸˜oes com alunos volunt´arios que atendam o perfil proposto da pesquisa. Nessa fase foram desenvolvidos question´arios que possam ajudar no mapeamento do perfil psicol´ogico do jogador. Nessa etapa, tamb´em foram feitas entrevistas
com os alunos e com os professores, para avaliar o alcance dos objetivos. Com o conjunto de dados levantados pelogame analytics junto com as informac¸˜oes obtidas das entrevistas e res-postas dos question´arios ser´a apresentada uma discuss˜ao fundamentada nos conceitos de jogos educacionais que elenque as vantagens e desvantagens da implementac¸˜ao do jogo proposto.
N˜ao existe um protocolo para guiar a construc¸˜ao de umserious game. Rodrigues (2015) sugere uma abordagem em que se reduz a complexidade do planejamento de serious game, focando no p´ublico-alvo e estabelecendo objetivos bem delimitados. A autora tamb´em afirma que ´e fundamental o planejamento pedag´ogico e a definic¸˜ao do roteiro do jogo planejando os desafios e feedbacks. Nesse estudo o fator mais importante e que deve ser levado em conta dentre de todas as etapas do desenvolvimento ´e o perfil do p´ublico-alvo. A escolha do grupo-alvo foi definida como sendo crianc¸as que est˜ao na chamada terceira infˆancia que possui uma faixa et´aria de 7 a 12 anos e est´a fundamentada na teoria de Piaget (2007) e nos parˆametros curriculares nacionais Nacionais (1997). A escolha dessa faixa et´aria ocorreu devido a uma maior capacidade de as crianc¸as conseguirem abstrair conceitos mais complexos de matem´atica, que s˜ao fundamentais para a alfabetizac¸˜ao musical.
Com o p´ublico-alvo estabelecido foi necess´ario construir uma narrac¸˜ao que leve em considerac¸˜ao, aspectos psicol´ogicos caracter´ısticos dessa faixa et´aria para poder prover uma imers˜ao no jogo com base nas investigac¸˜oes de Mota e Marinho (2014). A narrac¸˜ao deve fazer com que o joga-dor se sinta parte da hist´oria e motive-o a realizar os desafios alcanc¸ando os objetivos.
Para guiar o desenvolvimento do jogo, foram utilizados alguns fundamentos da engenharia desoftwarecomo requisitos funcionais, n˜ao funcionais, casos de uso e diagramasUML(Unified Modeling Language). O jogo respeitou os seguintes requisitos funcionais: divers˜ao, usabilidade amig´avel, interac¸˜ao, ludicidade e desafio. Assim, busca-se permitir que o usu´ario se autentique com uma conta que identifique-o, para que o jogador volte aos n´ıveis anteriores, al´em de instituir
Para guiar o desenvolvimento do jogo, foram utilizados alguns fundamentos da engenharia desoftwarecomo requisitos funcionais, n˜ao funcionais, casos de uso e diagramasUML(Unified Modeling Language). O jogo respeitou os seguintes requisitos funcionais: divers˜ao, usabilidade amig´avel, interac¸˜ao, ludicidade e desafio. Assim, busca-se permitir que o usu´ario se autentique com uma conta que identifique-o, para que o jogador volte aos n´ıveis anteriores, al´em de instituir