Concepción de un motor de juegos serios emergentes para aulas inteligentes

Abstract

El objetivo principal de la presente tesis es realizar el diseño conceptual de un Motor de Juego Serio Emergente (MJSE), el cual permite que los usuarios desarrollen habilidades utilizando videojuegos que se adapten al tema de la clase que se está dando en un Salón de Clases Inteligentes (SaCI). El manuscrito se divide en tres fases: la primera hace explícita la posibilidad de surgimiento en un juego serio a partir del manejo coordinado de la trama o escenas del juego, adaptada al contexto educativo específico donde se está utilizando. Para ello se ha propuesto el sistema adaptativo de trama, este componente se basa en un algoritmo de optimización de colonia de hormigas que cambia las tramas en el juego para seguir el tema deseado en el aula inteligente. La segunda fase propone un sistema adaptativo de parámetros para juegos serios emergentes, que permite la emergencia de propiedades en un videojuego, con el fin de adaptarlo al contexto educativo en el que se está utilizando. En particular, se basa en el uso de algoritmos culturales, que establece un proceso de aprendizaje para modificar sus parámetros, colocando el juego serio al nivel de dificultad que los alumnos puedan jugarlo y aprender de él. En una tercera y última fase se desarrolló un sistema adaptativo de estrategias para juegos serios emergentes, el cual gestiona los movimientos del personaje principal o avatar mediante un sistema clasificador difuso utilizando algoritmos genéticos. En esta tesis, las tres fases son probadas en un SaCI, de tal manera que permita la adaptación del JSE a los estudiantes que lo estén usando en sus procesos de enseñanza-aprendizaje.

The main objective of this thesis is to carry out the conceptual design of an emerging serious game (ESG) engine, which allows users to develop skills using video games that adapt to the theme of the class that is being given in a Smart Classroom (SaCI). This project is divided into three phases: the first makes explicit the possibility of a serious game arising from the coordinated management of the plot or scenes of the game, adapted to the specific educational context where it is being used. This component is based on an ant colony optimization algorithm that changes the plots in the game to follow the desired theme in the smart classroom. The second phase is an adaptive system of parameters for emerging serious games, which allows the emergence of properties in a video game, in order to adapt it to the educational context in which it is being used. In particular, it is based on the use of cultural algorithms, which establishes a learning process to modify its parameters, placing the serious game at a level of difficulty that students can play and learn from it. In a third and final phase, an adaptive strategy system for serious emerging games is developed, which manages the movements of the main character or avatar through a fuzzy classifier system using genetic algorithms. In this thesis, the three phases are tested in a SaCI, in such a way that it allows the adaptation of the ESG to the students that are using it in their teaching-learning processes.