Este documento describe una propuesta para utilizar la programación de videojuegos serios para favorecer el aprendizaje de la modelación matemática de sistemas físicos en estudiantes de ingeniería. Se propone crear un micromundo de aprendizaje que incluya un motor de videojuegos, conceptos de modelación y física, y actividades guiadas y de diseño para que los estudiantes construyan de forma colaborativa un videojuego serio que incorpore dichos conceptos. El objetivo es que a través de esta experiencia los estudiantes pued

1. DISEÑO Y PROGRAMACIÓN DE SERIOUS
GAMES A PARTIR DE LA MODELACIÓN DE
SISTEMAS FÍSICOS.
Angel Pretelín Ricárdez
Profesor Investigador / Titular A
Instituto Politécnico Nacional / UPIITA /
México
DevHOUR 2013
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2. AGENDA
 La propuesta
 Motivación
 Marco teórico
 Algunos antecedentes
 Lo que pretendemos hacer
 El micromundo de aprendizaje
 Metodología a seguir
 Resultados esperados
 Referencias
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3. LA PROPUESTA…
En este trabajo de investigación pretendemos
mostrar como la programación de videojuegos
(juegos serios) puede favorecer el aprendizaje de la
modelación matemática de sistemas físicos en
estudiantes de ingeniería.
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4. MOTIVACIONES
 Utilizar la tecnología como elemento mediador en
la construcción de aprendizaje matemático.
 Buscar un elemento mediador robusto que genere
compromiso y motivación en quien va construir
(estudiante).
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5. MARCO TEÓRICO
 Construccionismo,
 Micromundos de aprendizaje
 Juegos Serios (SG)
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6. MARCO TEÓRICO
 Sobre el construccionismo…
 “El construccionismo… tiene la misma connotación
del constructivismo, del aprendizaje como
"creación de estructuras de conocimiento",
independientemente de las circunstancias del
aprendizaje. Luego agrega la idea de que esto
ocurre en forma especialmente oportuna en un
contexto donde la persona que aprende está
comprometida conscientemente para construir
una entidad pública, ya sea un castillo de arena en
la playa o una teoría del universo” (Papert & Harel,
1991) 6
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7. MARCO TEÓRICO
 Sobre los micromundos…
 Una definición dada por Hoyles & Noss (1987) es
que “un micromundo se concibe como una serie de
situaciones materiales, personas, sentimientos,
relaciones, objetos —entre otros— que pueden
agruparse en componentes”.
 Y proponen que un micromundo involucra los
siguientes cuatro componentes: componente
pedagógica, componente estudiante,
componente técnica y componente contextual,
interactuando entre sí. 7
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8. MARCO TEÓRICO
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 Los cuatro componentes del micromundo
se definen de la siguiente manera:
 El componente del estudiante: Que
involucra los entendimientos y
concepciones parciales existentes que el
alumno trae consigo a la situación
didáctica.
 El componente técnico: Formado por el
software o lenguaje de programación y un
conjunto de herramientas que proveen un
sistema de representaciones para la
comprensión de una estructura
matemática o campo conceptual.
 El componente pedagógico: Todas las
intervenciones didácticas que se llevan a
cabo durante las actividades de
programación, así como el material
didáctico que se utilice.
 El componente contextual: El entorno

9. MARCO TEÓRICO
 Sobre los SG…
 (Juul, 2005; Prensky, 2001; Salen & Zimmerman, 2004;
Salen & Zimmerman, 2006; Suits, 2005)
 “Un juego es la representación estética de un conflicto
artificial inmerso en una historia, delimitado por reglas
aceptadas previamente por los jugadores, donde éstos
compiten para la consecución de una meta, a través del
manejo de recursos y la toma de decisiones, cuyas
consecuencias opcionales y negociables, los llevaran a
resultados cuantificables” (Pretelin-Ricardez & Mora,
2010; p. 196)
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10. MARCO TEÓRICO
 Sobre los SG…
 (Klopfer, Osterweil & Salen, 2009; Michael &
Sande, 2006; Raybourn & Bos, 2005; Zyda, 2005):
 “Un SG es un juego en el cual la parte pedagógica
está embebida y subordinada a la historia, e
imbuye el aprendizaje de las ciencias en forma de
habilidades y competencias desde el contexto de
una profesión en particular” (Pretelin-Ricardez &
Mora, 2010; p. 196)
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11. MARCO TEÓRICO
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Videojuego serio (Serious Game) (Zida, 2005, p. 26)

12. ALGUNOS ANTECEDENTES
 Trabajos de Yasmin B. Kafai y colaboradores (ver
Kafai & Resnick, 1996; Kafai, Franke, Ching &
Shih, 1998; Kafai, 2006)
 Sientan los fundamentos y la estructura del
“aprendizaje basado en el diseño y
programación de juegos” y su relación con el
construccionismo.
 Dichos trabajos se refieren a videojuegos (no
serios) y el nivel escolar de los estudiantes es:
Preescolar, primaria, secundaria o preparatoria.
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13. ALGUNOS ANTECEDENTES
 “El diseñar juegos proporciona una situación que
combina naturalmente problemas teórico-prácticos
así como la reflexión de esta relación, además de
que proporciona oportunidades para el debate, la
reflexión y la colaboración dentro de un contexto
significativo” (Kafai et al., 1998; p. 180)
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14. ALGUNOS ANTECEDENTES
 Baytak & Land (2010)
 Un caso de estudio hecho con niños en donde
interviene el diseño y programación de videojuegos
para que los niños reflejen el entendimiento que
tiene sobre conceptos de nutrición.
 Holbert, Penney & Wilensky (2010).
 Es un ensayo sobre las consideraciones que se
deben de tener si se quiere implementar
construccionismo en el diseño y programación de
juegos de acción.
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15. LO QUE PRETENDEMOS HACER
 Intentamos dar respuesta a preguntas como las
siguientes:
 ¿Cómo poner en práctica el paradigma del
construccionismo para enriquecer el aprendizaje de
los alumnos, utilizando como elemento mediador
un motor de videojuegos?
 ¿Cómo se construye o se transforma el concepto
de modelación y simulación en el estudiante a
través del uso de motores de videojuegos y la
creación de un juego serio?
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16. EL MICROMUNDO DE APRENDIZAJE
 El componente técnico
 Software, programa o programas en el cual se enfoca la atención del
estudiante sobre una idea o proceso específico:
 Motor de videojuegos Game Maker Studio
 Lenguaje unificado de modelado (UML)
 Physics engine
 Recursos prediseñados para la creación de personajes, escenarios, música y
sonidos.
 Se pretende que a través de cada uno de estos elementos se pueda
hacer la mediación adecuada para que el alumno construya de manera
estructurada el conocimiento matemático.
 La idea general es que los elementos que conforman el componente
técnico sean herramientas “abiertas”, como se describe en Sacristán
Rock (2003), es decir (re)construibles y modificables por los
estudiantes.
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17. EL MICROMUNDO DE APRENDIZAJE
 El componente estudiante
 Este componente engloba aspectos cognitivos y
afectivos
 Conocimientos previos
 Historia de los participantes
 En este caso, los participantes (estudiantes) del
nivel superior (de la UPIITA-IPN), los cuales
tendrán conocimientos heterogéneos sobre
matemáticas, modelación de sistemas físicos y
programación.
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18. EL MICROMUNDO DE APRENDIZAJE
 El componente contextual
 Situaciones sociales y culturales en las cuales las actividades
de programación toman lugar, afectando el aprendizaje del
estudiante (Hoyles & Noss, 1987).
 El objetivo es conformar cuatro equipos de tres participantes
(estudiantes), que tengan diferentes niveles de conocimiento
o competencias buscando de esta forma heterogeneidad para
propiciar el intercambio de ideas a través de distintos niveles
de comprensión.
 También se quiere que cada equipo trabaje principalmente en
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una sola computadora, para favorecer el intercambio de ideas
y el aprendizaje colaborativo. 18

19. EL MICROMUNDO DE APRENDIZAJE
 El componente pedagógico
 Estructurar la investigación y exploración de los conceptos incorporados en el
componente técnico, para enfocar la reflexión sobre aspectos particulares, sugerir
el orden productivo de las operaciones, indicar los puntos de partida útiles, y
provocar relaciones con otras actividades. El aspecto físico del componente
pedagógico puede incluir un profesor (que puede ser tan joven como el
estudiante, libros, posters, etc.) (Hoyles & Noss, 1987; p. 588)
 Este componente estará conformado por:
 la secuencia mostrada más adelante (Metodología a seguir),
 el diseño pedagógico del videojuego,
 manuales para el profesor (Guía) y para el participante (Estudiante)
 así como bibliografía adicional recomendada para lecturas futuras.
 El diseño pedagógico del videojuego serio estará basado en el GAM (Game
Achievement Model) de (Amory & Seagram, 2003) como una forma de estructurar
lo que se quiere enseñar a través del juego. Los manuales para el profesor y
participantes se crearon para dotarles de un instrumento concreto para poder
seguir la secuencia didáctica; asimismo la bibliografía adicional servirá de
complemento a lo expuesto por el profesor.
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20. EL GAM (GAME ACHIEVEMENT MODEL)
a)
b)
c)
Figura 3.7 GAM para el SG cuaderno de notas.
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21. METODOLOGÍA A SEGUIR
 Cada equipo trabaja en una computadora que le
sirve para diseñar y programar un videojuego serio
a partir de los conceptos de modelación
matemática de sistemas físicos que se le enseñen.
 Algunas de las actividades desarrolladas en la
secuencia de aprendizaje se presenta a
continuación:
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22. METODOLOGÍA A SEGUIR
1. Explicar, de manera general, la propuesta a los participantes.
2. Exploración de conocimientos previos de los participantes.
3. Explicación de la filosofía de micromundos computacionales a los participantes.
4. Explicación del motor de programación de videojuegos a través de un ejemplo.
5. Explicación de conceptos de modelación matemática de sistemas físicos.
6. Relación de conceptos con comandos o instrucciones del physics engine.
7. Análisis de los conceptos matemáticos utilizados en el ejemplo propuesto para el videojuego serio.
8. Programación guiada de un videojuego serio a través del motor de videojuegos donde se utilicen las relaciones anteriores.
9. Explicación de lo que es un juego serio y lo qué no es un juego serio.
10. Explicación de la metodología de diseño de un videojuego serio, para contrastar si la construcción del “juego serio” cumplió con lo que se
abordará aquí.
11. Diseño por parte de los participantes de un videojuego serio, poniendo en práctica lo aprendido.
12. Programación de un videojuego serio por parte de los participantes.
13. Presentación, análisis y discusión de los videojuegos serios construidos.
14. Cierre.
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23. RESULTADOS ESPERADO
 Se pretende entonces que los participantes experimenten con el
uso de motores de videojuegos en el micromundo de
aprendizaje, y a partir de esta experiencia puedan entender esta
propuesta, y cómo puede la misma ser implementada para
impactar en la construcción de aprendizaje significativo en torno
al concepto de modelación matemática de sistemas físicos.
 La interacción de los componentes del micromundo de
aprendizaje que se propone, pretende favorecer la exploración y
la construcción de aprendizaje relacionado con la modelación
matemática de sistemas físicos.
 Una idea fundamental que se busca también es que el
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participante no sólo construya, sino que se establezca un
método estructurado para que la construcción de lo concreto se
haga eficiente y por consecuencia suceda lo mismo con lo
abstracto, todo esto favorecido por la relación adecuada de cada
uno de los componentes del micromundo de aprendizaje. 23

24. REFERENCIAS
 Batik, A., Land, S. M. (2010). A case study of educational game design by kids and for kids. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2(2), p. 5242-
5246
 Holbert, N., Penney, L.,& Wilensky, U. (2010). Bringing Constructionism to Action Gameplay. In J. Clayson & I. Kalas (Eds.), Proceedings of the
Constructionism 2010 Conference. Paris, France, Aug 10-14.
 Hoyles, C. & Noss, R. (1987). Synthesizing mathematical conceptions and their formalization through the construction of a Logo-base school mathematics
curriculum. International Journal of Mathematics education in science and technology. Vol. 18. No. 4. pp. 581-595
 Juul, J. (2005). Half-Real: Video Games between Real Rules and Fictional Worlds. Massachusetts: MIT Press.
 Kafai, Y. B. (2006). Playing and making games for learning: Instructionist and constructionist perspectives for game studies. Games and Culture, 1(1), 36-
40.
 Kafai, Y. B., Franke, M., Ching, C., & Shih, J. (1998). Game design as an interactive learning environment fostering students’ and teachers’ mathematical
inquiry. International Journal of Computers for Mathematical Learning, 3(2), 149–184.
 Kafai, Y., & Resnick, M. (1996). Constructionism in practice: Designing, thinking, and learning in a digital world. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum.
 Kebritchi, M. & Atsusi, "2c" H. (2008). Examining the pedagogical foundations of modern educational computer games. Elsevier: Computers & Education.
Volume 51, Issue 4, pp. 1729-1743.
 Klopfer, E., Osterweil, S., & Salen, K. (2009). Moving learning games forward. Obstacles opportunities & openness. Accesado: 30 de Marzo de 2012, de
http://education.mit.edu/papers/MovingLearningGamesForward_EdArcade.pdf.
 Michael, D. & Sande C. (2006). Serious Game Games That Educate, Train And Inform. Boston, MA: Thomson Course Technology.
 Papert, S. & Harel, I. (1991). Situating Constructionism. In I. Harel & S. Papert (ed.) Constructionism. Ablex Publishing Corporation. accesada: 01 de enero
de 2012. papert.org: http://www.papert.org/articles/SituatingConstructionism.html
 Prensky, M. (2001). Digital Game-Based Learning. Minnesota: Paragon House.
 Pretelin-Ricardez, A. & Mora, C.(2010). The Serious Games in the teaching-learning process in physics: What are they? What has been done? Where do
they go?. En International Conference GIREP-ICPE-MPTL 2010 - Teaching and learning Physics today: Challenges? Benefits?. 22 - 27 August 2010. Oral
Communication. Book of Abstracts GIREP-ICPE-MPTL 2010. URCA - Reims. Reims, France, pp 196.
 Raybourn, E. M. & Bos, N. (2005). Design and evaluation challenges of serious games. En ACM Conference on Human Factors in Computing Systems. 2-
7 April 2005. Proceedings of CHI 2005, Portland, Oregon, USA: ACM Press, pp. 2049-2050.
 Salen, K. & Zimmerman, E. (2004). Rules of play: Game design fundamentals. Cambridge, MA: MIT Press.
 Salen, K. & Zimmerman, E. (2006). The Game Design Reader: A Rules of Play Anthology. Massachusetts: MIT Press.
 Suits, B. (2005). The Grasshopper: Games, Life and Utopia. USA: Broadview Press.
 Zyda, M. (2005). From visual simulation to virtual reality to games. IEEE Computer, vol 38, pp. 25-32.
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