Learning Operating Systems with Educational Games: A Systematic Mapping of the Literature

Vítor Hugo S. de Camargo; Maurílio M. Campano Junior; Felippe Fernandes da Silva; Linnyer Beatrys Ruiz Aylon

doi:10.5753/jis.2025.5611

Authors

Vítor Hugo S. de Camargo State University of Maringá https://orcid.org/0009-0000-3431-556X
Maurílio M. Campano Junior State University of Maringá https://orcid.org/0000-0001-5272-9248
Felippe Fernandes da Silva State University of Maringá https://orcid.org/0009-0005-4576-2839
Linnyer Beatrys Ruiz Aylon State University of Maringá https://orcid.org/0000-0002-4456-6829

DOI:

https://doi.org/10.5753/jis.2025.5611

Keywords:

Educational games, Operating systems, Systematic mapping

Abstract

Background: Teaching Operating Systems (OS) is challenging due to the complexity of its concepts, requiring both theoretical understanding and practical application. Educational games have emerged as an engaging strategy to enhance learning, making abstract topics more interactive and accessible. Purpose: This study aims to systematically map the literature on educational games used for OS teaching, identifying their main characteristics, covered concepts, and effectiveness. The search was conducted in Google Scholar, IEEE Xplore, SciELO Portal, and CAPES Journals, targeting articles published between 2014 and 2024. Methods: The selected studies were analyzed according to research questions related to game content, effectiveness, challenges, and integration into teaching. Results: Sixteen educational games were identified, addressing 20 OS concepts. Process management and scheduling were the most covered topics, while mutual exclusion, critical sections, and virtual memory were less explored. All games were tested with students, showing positive learning outcomes. Challenges included errors, accessibility issues, and curricular integration. Conclusion: Educational games enhance engagement and learning in OS courses, but there is a need to develop more games covering underrepresented topics and improve their integration into curricula.

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References

AbdelAziz, M. A., ElBakry, H. M., Riad, A. E.-D. M., and Senouy, M. B. (2020). The impact of using virtual reality on student’s motivation for operating systems course learning. Journal of E-Learning and Knowledge Society, 16(2):25–33. DOI: https://doi.org/10.20368/1971-8829/1135076.

Battistella, P. and von Wangenheim, C. G. (2016). Games for teaching computing in higher education–a systematic review. IEEE Technology and Engineering Education, 9(1):8–30.

Cameron, M. (2023). Parallel Islands: A Diversity Aware Tool For Parallel Computing Education. PhD thesis, Virginia Tech. Tese de Doutorado.

Christopher, W. A., Procter, S. J., and Anderson, T. E. (1993). The nachos instructional operating system. In USENIX Winter, pages 481–488.

Clementino, E. G., da Silva, T. R., da Silva Aranha, E. H., and dos Santos, F. G. (2022). Jogos não digitais para ensino de computação–um mapeamento sistemático. In Anais do XXXIII Simpósio Brasileiro de Informática na Educação, pages 540–550. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/sbie.2022.225240.

Costa, L. D. (2009). O que os jogos de entretenimento têm que os jogos educativos não têm. In VIII Brazilian Symposium on Games and Digital Entertainment, pages 8–10.

Coulouris, G., Dollimore, J., Kindberg, T., and Blair, G. (2013). Sistemas Distribuídos-: Conceitos e Projeto. Bookman Editora.

Cruz, E. H., Foleiss, J. H., Assunção, G. P., and Gonçalves, R. A. (2008). Ferramenta de simulação de processador para ensino de graduação e pesquisa científica. Anais SULCOMP, 4.

da Silva, F. F. and Aylon, L. B. R. (2022). Mannakdt: Uma abordagem prática para aprendizagem multimodal e multidimensional da educação 5.0. In Anais Estendidos do XXVIII Simpósio Brasileiro de Sistemas Multimídia e Web, pages 115–118. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/webmediaestendido.2022.227227.

de Barros Costa, E. and Rocha, H. J. B. (2018). Programação numa abordagem de aprendizagem baseada em resolução de problemas e jogos: um mapeamento sistemático. SBC–Proceedings of SBGames.

de Camargo, V. H. S., Campano Junior, M. M., Silva, F. F., and Aylon, L. (2024). Mapeamento sistemático de jogos educativos voltados para o ensino de sistemas operacionais. In Anais Estendidos do XXIII Simpósio Brasileiro de Jogos e Entretenimento Digital, pages 1200–1211, Manaus, AM, Brasil. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/sbgames.2024.240929.

de Jesus Santos, A. P., da Conceição, D. P., das Virgens Santos, E., and de Araujo Cirqueira, L. (2020). Arena deadlock: Uso de atividades lúdicas na educação de nível superior. Brazilian Journal of Development, 6(3):14579–14589.

DeLozier, C. and Shey, J. (2023). Using visual programming games to study novice programmers. International Journal of Serious Games, 10(2):115–136. DOI: https://doi.org/10.17083/ijsg.v10i2.577.

Falkembach, G. A. M., Geller, M., and Silveira, S. R. (2006). Desenvolvimento de jogos educativos digitais utilizando a ferramenta de autoria multimídia: um estudo de caso com o toolbook instructor. Revista Novas Tecnologias na Educação, 4(1).

Figueiredo, R. T., dos Santos, V. M. L., and Ramos, J. L. C. (2020). Speed schedule-jogo para auxílio no estudo das políticas de escalonamento em sistemas operacionais. Informática na educação: teoria & prática, 23(1 Jan/Abr).

Freitas, G. M. B. d. (2023). Simulador de gerência de processos para sistemas operacionais. Trabalho de Conclusão de Curso - Bacharel em Sistemas de Informação. Universidade Federal de Uberlândia - Faculdade de Computação.

Fukao, A. T., Colanzi, T. E., Martimiano, L. A., and Feltrim, V. D. (2023). Estudo sobre evasão nos cursos de computação da universidade estadual de maringá. In Anais do III Simpósio Brasileiro de Educação em Computação, pages 86–96. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/educomp.2023.228209.

Gadelha, R. N., de Azevedo, R. R., de Oliveira, H. T., Neves, T. D., Souza, C. C., and da Silva, E. L. (2010). Os simulator: Um simulador de sistema de arquivos para apoiar o ensino/aprendizagem de sistemas operacionais. In Brazilian Symposium on Computers in Education (Simpósio Brasileiro de Informática na Educação-SBIE), volume 1.

Haddad, F., Filho, W. R., Ramos, V., Corrêa, C., and Peres, L. (2024). Mapeamento sistemático da literatura de jogos educacionais destinados ao ensino e aprendizagem de engenharia de software: uma análise do estado da arte. In Anais do XXIII Simpósio Brasileiro de Jogos e Entretenimento Digital, pages 1256–1269, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/sbgames.2024.241082.

Hilton, M. L. and Honey, M. A. (2011). Learning science through computer games and simulations. National Academies Press.

Jones, D. and Newman, A. (2001). Rcos. java: A simulated operating system with animations. Teaching package 1.

Julio, J., Campano Junior, M. M., Aylon, L., Fonseca, K., and Emmendörfer, L. (2024). Jogos educativos para estruturas de dados: Um mapeamento sistemático. In Anais do XXIII Simpósio Brasileiro de Jogos e Entretenimento Digital, pages 1186–1199, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/sbgames.2024.240933.

Kioki, E. Y., Santiago, P. P., and Soares, A. C. (2008). Um simulador didático como ferramenta de apoio ao ensino da disciplina de sistemas operacionais. INICIA, 37:40.

Kitchenham, B. and Brereton, P. (2013). A systematic review of systematic review process research in software engineering. Information and software technology, 55(12):2049–2075.

Kurose, J. and Ross, K. (2010). Computer networks: A top down approach featuring the internet. Peorsoim Addison Wesley.

Luccas, M. d. S. (2019). Jogos educacionais para ensino em sistemas operacionais. Universidade de São Paulo - Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação.

Machado, F. B. and Maia, L. P. (2000). Fundamentos de sistemas operacionais. Grupo Gen-LTC.

Machado, F. B. and Maia, L. P. (2004). Arquitetura de sistemas operacionais, volume 4. LTC.

Maia, L. P. (2001). Sosim: Simulador para o ensino de sistemas operacionais. Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Maziero, C. A. (2002). Reflexões sobre o ensino prático de sistemas operacionais. In Anais do X Workshop sobre Educação em Computação (WEI2002).

Medeiros, T. R., Souza, C. C., de Sousa, T. D., NS, R., Gadelha, E. L. d. S., and Júnior, J. B. D. (2011). Io simulator: Um simulador de dispositivos de entrada e saída para auxiliar o ensino de sistemas operacionais. In Workshop de Educação e Informática. XXXI Congresso da Sociedade Brasileira de Computação, pages 1647–1655. SBC.

Moran, J. (2018). Metodologias ativas para uma aprendizagem mais profunda. Metodologias ativas para uma educação inovadora: uma abordagem teórico-prática. Porto Alegre: Penso, pages 02–25.

Murphie, B. and Hansen, M. (2018). Teaching concurrency in a modern manner, flipped classroom or game-based learning. Department of Computer Science and Media Technology. Malmö universitet/Teknik och samhälle.

Oliveira, R. A. and Souza, A. C. d. S. (2015). Swso-simulador web de sistemas operacionais. Análise e Desenvolvimento de Sistemas. Instituto Federal da Bahia.

Pascotini, M. T. (2018). Proposta de um modelo para criação de jogos educativos. Master’s thesis, Centro de Artes e Letras. Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).

Popović, M., Vladimir, K., and Šilić, M. (2018). Application of social game context to teaching mutual exclusion. Automatika: časopis za automatiku, mjerenje, elektroniku, računarstvo i komunikacije, 59(2):208–219. DOI: https://doi.org/10.1080/00051144.2018.1522462.

Quirino, T. M. F., Campos, C. C. V., and Oshima, R. M. S. (2017). O uso de jogos no ensino superior como estratégia pedagógica. In Revista Tecnologias na Educação - Simpósio Nacional de Tecnologias Digitais na Educação (SNTDE), number 22.

Reis, F. P. and Costa, H. (2009). Tbc-so/web: Software educativo para aprendizagem de políoticas de escalonamento de processos e de alocação de memória em sistemas operacionais. Brazilian Symposium on Computers in Education (Simpósio Brasileiro de Informática na Educação-SBIE, UFSC, Florianópolis.

Rocha, A. R., Schineider, A., Alves, J. C., and de Abreu Silva, R. M. (2004). wxproc—um simulador de políticas de escalonamento multiplataforma. INFOCOMP Journal of Computer Science, 3(1):43–47.

Rughiniş, R. (2013). Scaffolding a technical community of students through social gaming: Lessons from a serious game evaluation. CSCL 2013 Proceedings. Volume 2: Short Papers, Panels, Posters, Demos, & Community Events.

Rutten, N., Van Joolingen, W. R., and Van Der Veen, J. T. (2012). The learning effects of computer simulations in science education. Computers & education, 58(1):136–153.

Sanches, M. H. B. (2019). Jogos de entretenimento no ciclo educacional básico: critérios de aplicação e desenvolvimento de competências e habilidades. Master’s thesis, Dissertação de mestrado (Tecnologias da inteligência e design digital). São Paulo.

Santini, L., Junior, M. C., Felinto, A., and Aylon, L. (2022). Jogos no ensino de linguagens formais e autômatos: Um mapeamento sistemático. In Anais Estendidos do XXI Simpósio Brasileiro de Jogos e Entretenimento Digital, pages 886–895, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/sbgames_estendido.2022.226064.

Santini, L. F., Santini, A. L., Campano Junior, M. M., Track, M., Assumpção, M., and Aylon, L. (2023). Jogos educativos no ensino de circuitos digitais: Um mapeamento sistemático. In Anais Estendidos do XXII Simpósio Brasileiro de Jogos e Entretenimento Digital, pages 814–825, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/sbgames_estendido.2023.234063.

Sebesta, R. W. (2018). Conceitos de Linguagens de Programação-11. Bookman Editora.

She, Y.-X., Lin, M.-H., Jong, B.-S., and Hsia, Y.-T. (2013). Using growing pet game in facebook to enhance students’ learning motivation: In operating system course. In 2013 Learning and Teaching in Computing and Engineering, pages 224–228. IEEE.

Silva, E. O., Junior, W. M. V., and Carmona, J. V. C. (2021). Webjuvia: Simulador web de apoio ao ensino de gerência de memória na disciplina de sistemas operacionais. In Anais do Simpósio Brasileiro de Educação em Computação, pages 343–351. SBC. DOI: https://doi.org/10.5753/educomp.2021.14502.

Souza, D. A. d. (2014). Protótipo de um jogo educativo para o auxilio de ensino e aprendizagem em sistemas operacionais. PhD thesis, Universidade Estadual do Piauí (UESPI)-Campus Professor Alexandre Alves de Oliveira-Parnaíba.

Tanenbaum, A. S. and Bos, H. (2015). Modern operating systems. Pearson Education.

Tanenbaum, A. S., Woodhull, A. S., et al. (1997). Operating systems: design and implementation, volume 68. Prentice Hall Englewood Cliffs.

Unity (2024). Plataforma de desenvolvimento em tempo real do unity - 3d, 2d, engine vr e ar. [link] Acessado em fevereiro 2024.

Weanquoi, P., Zhang, J., Yuan, X., Xu, J., and Jones, E. J. (2021). Learn access control concepts in a game. In 2021 IEEE Frontiers in Education Conference (FIE), pages 1–6. IEEE.

Zhang, J., Yuan, X., Johnson, J., Xu, J., and Vanamala, M. (2020). Developing and assessing a web-based interactive visualization tool to teach buffer overflow concepts. In 2020 IEEE Frontiers in Education Conference (FIE), pages 1–7. IEEE. DOI: https://doi.org/10.1109/FIE44824.2020.9274239.

Zhu, J., Alderfer, K., Furqan, A., Nebolsky, J., Char, B., Smith, B., Villareale, J., and Ontañón, S. (2019). Programming in game space: how to represent parallel programming concepts in an educational game. In Proceedings of the 14th International Conference on the Foundations of Digital Games, pages 1–10. DOI: https://doi.org/10.1145/3337722.3337749.