A Tool for Artificial Intelligence Teaching Using Computer Games

A queda do interesse por parte de novos universitários, para cursos de ciência da computação em várias universidades do mundo [55, 68], é um sinal para começarmos a pensar se um dos motivos dessa queda tem relação com a forma pela qual o ensino de computação está sendo conduzido. Nessa linha, perguntamos se existem maneiras de tornar o ensino de computação mais interativo e motivante para os alunos da nova geração, os quais cresceram no meio de uma das categorias mais complexas de software existentes hoje: os jogos de computador [10]. Esses softwares ficam cada vez mais interativos, complexos e ricos em detalhe com o passar do tempo. Conforme será exposto, por meio do estudo de algumas iniciativas de pesquisadores nesse sentido, o ensino de ciência da computação pode se tornar mais interessante e rico com a utilização de jogos de computador como recurso didático, para capturar a atenção dessa nova geração de estudantes. Com base nesse resultado, vamos focar nossa contribuição no ensino de lógica em cadeiras de Inteligência Artificial (IA), uma área de concentração da Ciência da Computação. Apresentamos uma ferramenta que chamamos de Odin, para construir e visualizar especificações executáveis de IA, por meio da linguagem PROLOG, em ambientes tridimensionais de jogos de computador. Entendemos que essa ferramenta pode ser utilizada como um recurso didático em cursos de lógica para alunos em nível de graduação. Como principal benefício, o aluno tem a possibilidade de explorar, observar e interagir com os resultados de seu trabalho. Essa possibilidade de visualização é o que parece reter a atenção do aluno, de acordo com pesquisadores na área. Disponibilizamos dois cenários de uso: O labirinto e o Mundo de Wumpus, dois cenários que juntos podem ser utilizados para cobrir uma boa parte da carga didática de um curso de lógica para graduação. Outros cenários podem ser desenvolvidos posteriormente por meio de extensão do framework composto por classes C++. A ferramenta foi utilizada em duas cadeiras de inteligência artificial no Instituto de Matemática e Estatística, da Universidade de são Paulo. Consideramos que a recepção da ferramenta por parte dos alunos foi positiva.The interest in Computer Science related courses is dropping considerably as reported by various universities around the world. Among the factors that are causing this scenario to take place, one could certainly be the way Computer Science courses are being taught. With that in mind, we have asked if there are ways to teach Computer Science in a more engaging and interactive manner, so as to appeal to the new generation of students that grew in constant touch with one of the most complex and sophisticated categories of existing software, the interactive 3D computer games. This category of software is growing more intricate, complex and rich in detail day by day. And students seem to love it. The literature review presented in the course of this work will show that the use of computer games in teaching, especially in computer science courses, can be an effective way of providing an engaging, interactive and visually rich learning environment for students of the new generation. With this basis, our key contributions focus on the teaching of logic in Artificial Intelligence(AI) related courses, an important area within the Computer Science Curriculum. We propose a tool called Odin, for building executable specifications of AI, using the PROLOG language, in the form of interactive 3D computer games. We understand that this tool can be used as a didactic resource for undergraduate logic courses. The main benefit is that it enables the student to explore, observe and interact with the result of his own designs, which is what seems to capture the students attention, according to researchers in the field. We provide two scenarios: the labyrinth problem and the Wumpus World problem. Scenarios that combined can cover a large part of an undergraduate logic course Syllabus. The tool is extensible so that more scenarios can be added, by extending the framework composed of C++ classes. The tool was used in two graduate AI courses, in the Statistic and Mathematics Institute of the University of S~ao Paulo. We consider that the reception of the tool by the students was positive