PEACH: um modelo de avaliação de interfaces de jogos educacionais baseado em princípios cognitivos

dc.contributor.advisor-co1Pires, Fernanda Gabriela de Sousa
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1513105922120587eng
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-8180-9850eng
dc.contributor.advisor-co2Bastos, Marcela Sávia Picanço Pessoa
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8158921311848193eng
dc.contributor.advisor-co2orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3064-5585eng
dc.contributor.advisor1Harada, Elaine
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6553721651836761eng
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-2884-9359eng
dc.contributor.referee1Falcão, Taciana Pontual da Rocha
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5706959249737319eng
dc.contributor.referee1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-2775-4913eng
dc.contributor.referee2Berssanette, João Henrique
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4957636385989608eng
dc.contributor.referee2orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7622-3003eng
dc.creatorSouza, Jeniffer Macena de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1585673927757260eng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0004-7163-629Xeng
dc.date.issued2025-12-18
dc.description.abstractEducational games have become relevant tools for supporting the learning of subject-matter content by integrating cognitive, affective, behavioral, and sociocultural elements. However, their evaluation still faces challenges, particularly in identifying aspects that may generate cognitive overload during interaction. In this context, this dissertation proposes PEACH (Prototype Evaluation Analysis for Cognitive Heuristics), a model designed to evaluate the interfaces of educational games during their prototyping phases. The model comprises three dimensions: educational game design, multimedia learning, and interface design, and is grounded in Cognitive Load Theory (CLT), the Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML), and interaction design guidelines. The research adopted the Design Science Research (DSR) methodology, which was structured in four stages: (i) a systematic literature mapping highlighted the predominance of evaluations conducted at the end of development, mainly through self-report questionnaires such as NASA-TLX. It also identified four types of measures reported in the literature: subjective measures, focused on the perception of mental effort; behavioral measures, which record interactions such as response time and error frequency; performance measures, which verify accuracy, progression, and dropout rate; and physiological measures, which analyze signals such as pupil dilation, heart rate, and brain activity. These findings show that, although there is a diversity of methods, there is little integration among them and little direct relationship with game design and interface elements; (ii) based on these findings, an instrument grounded in CTML was developed and validated to examine the visual and textual organization of interfaces; (iii) the analysis of Educational Game Design Documents (EGDDs) from two games and validation with experts consolidated the dimensions of game design and interaction design, with item refinements, scale standardization, and the inclusion of a field for visual evidence. Part of these results has already been published in scientific papers that examine how design decisions can affect players’ understanding and experience. In addition to the construction and conceptual validation, (iv) the model was applied to three educational games. The evaluations revealed recurring issues, including the use of verbal–visual redundancies without consideration of accessibility goals or cognitive reinforcement, inadequate information organization, inconsistencies in progression, unclear tutorials, and interaction points that require greater cognitive effort. The questionnaire responses were analyzed quantitatively, with the calculation of scores by item, measures by dimension, and the generation of per-game dashboards, which facilitated the visualization of performance in each PEACH dimension and the localization of these issues in the interfaces. Semi-structured interviews with developers contributed to refining the model’s criteria and to understanding how it is used in the prototyping process of educational games. In summary, the results show that PEACH can support design revisions still in the prototyping phase and, in future work, be combined with approaches to learning analytics in digital educational games.eng
dc.description.resumoOs jogos educacionais têm se consolidado como ferramentas relevantes de apoio à aprendizagem de conteúdos, ao integrarem elementos cognitivos, afetivos, comportamentais e socioculturais. No entanto, sua avaliação ainda enfrenta desafios, especialmente quanto à identificação de aspectos que podem gerar sobrecarga cognitiva durante a interação. Diante disso, esta dissertação propõe o PEACH (Prototype Evaluation Analysis for Cognitive Heuristics), um modelo voltado à avaliação de interfaces de jogos educacionais em fases de prototipagem. O modelo contempla três dimensões: game design educacional, aprendizagem multimídia e design de interface, sendo fundamentado na Teoria da Carga Cognitiva (TCC) e na Teoria Cognitiva da Aprendizagem Multimídia (TCAM), além de diretrizes de design de interação. A pesquisa adotou a metodologia Design Science Research (DSR), que foi estruturada em quatro etapas: (i) o mapeamento sistemático da literatura ressaltou a predominância de avaliações realizadas ao final do desenvolvimento, principalmente por meio de questionários de autorrelato como o NASA-TLX. Também identificou quatro tipos de medidas aplicadas na literatura: subjetivas, voltadas à percepção do esforço mental; comportamentais, que registram interações como tempo de resposta e frequência de erros; de desempenho, que verificam acertos, progressão e taxa de abandono; e fisiológicas, que analisam sinais como dilatação pupilar, frequência cardíaca e atividade cerebral. Esses achados mostram que, embora exista diversidade de métodos, há pouca integração entre eles e pouca relação direta com elementos de game design e de interface; (ii) a partir desses achados, elaborou-se e validou-se um instrumento fundamentado na TCAM para verificar a organização visual e textual das interfaces; (iii) a análise de Educational Game Design Documents (EGDDs) de dois jogos e a validação com especialistas consolidaram as dimensões de game design e de design de interação, com ajustes de itens, padronização de escala e inclusão de campo para evidências visuais. Parte desses resultados já foi divulgada em publicações científicas que analisaram como as decisões de design podem afetar a compreensão e a experiência dos jogadores. Além da construção e validação conceitual, (iv) o modelo foi aplicado em três jogos educacionais. As avaliações indicaram problemas recorrentes, como redundâncias verbal–visuais usadas, por exemplo, sem considerar objetivos de acessibilidade ou reforço cognitivo, organização inadequada de informações, incoerências de progressão, falta de clareza em tutoriais e pontos de interação associados a maior esforço cognitivo. As respostas do formulário foram analisadas quantitativamente, com cálculo de scores por item, medidas por dimensão e geração de dashboards por jogo, o que facilitou a visualização do desempenho em cada dimensão do PEACH e a localização desses problemas nas interfaces. As entrevistas semiestruturadas com desenvolvedores contribuíram para ajustes nos critérios do modelo e para compreender como ele é utilizado no processo de prototipagem dos jogos educacionais. Em suma, os resultados mostram que o PEACH pode apoiar revisões de design ainda na fase de prototipagem e, em trabalhos futuros, ser combinado com abordagens de análise de dados da aprendizagem em jogos educacionais digitais.eng
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superioreng
dc.description.sponsorshipFAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonaseng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationSOUZA, Jeniffer Macena de. PEACH: um modelo de avaliação de interfaces de jogos educacionais baseado em princípios cognitivos. 2025. 226 f. Dissertação (Mestrado em Informática) – Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2025.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11430
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Computaçãoeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Informáticaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectJogos educacionaispor
dc.subjectDesign de interfacepor
dc.subjectCarga cognitivapor
dc.subjectAprendizagem multimídiapor
dc.subjectAvaliaçãopor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAOeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS HUMANAS: EDUCACAO: ENSINO-APRENDIZAGEMeng
dc.subject.otherJogos educativospor
dc.subject.otherAprendizagem baseada em jogospor
dc.subject.otherInterfaces de usuario (Sistema de computador)por
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/91284/DISS_JenifferSouza_PPGI.pdf.jpg*
dc.titlePEACH: um modelo de avaliação de interfaces de jogos educacionais baseado em princípios cognitivoseng
dc.typeDissertaçãoeng

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