Τρισδιάστατοι δυνητικοί κόσμοι ως περιβάλλοντα βιωματικής και συνεργατικής μάθησης

Abstract

This thesis focuses on the design, creation and evaluation of game based educational applications and the assessment of their effectiveness and efficiency in the educational process. Although the use of digital games in the form of Game Based Learning (GBL) is not something new, either in education or in the digital games industry, recent approaches such as gamification and serious games have appeared, as modern proposals in the fields of learning and education. The current study is the first to utilize the synthesis of virtual worlds technology with content gamification and digital game elements within the Greek national curriculum for secondary education in the fields of Biology and Computer Science. This synthesis has formed the field of Virtual Gamified Learning. The main research hypothesis is whether the use and effect of collaborative and playful features of the virtual environment compared to conventional teaching methods, can contribute to the achievement of learning objectives and increase student performance. Three groups of high school students were compared in the study: the Conventional Class (CC), the Virtual Class (VC) and the Control Group (CG). Virtual worlds software was utilized and a blended learning environment was developed which integrates content gamification and elements of digital games. The research was carried out in two stages. Initially the pilot study, in which a playful activity was designed in the subject of computer architecture. During the pilot study important data was collected regarding the design and playability of the environment. The second stage was the main research where an integrated digital game was designed, in which the subjects of Biology and Computer Science were approached in a cross-curricular manner. Data analysis did not show a statistically significant difference in the overall learning outcome, however there were significant indications for improvement of performance which were positively correlated with the enthusiasm of the participants. Statistically significant difference was found in the way the digital environment had an impact on students memorization and recall knowledge, as well as on individual performance of students who were familiar with digital games. Virtual Gamified Learning has the potential to enhance the teaching of subjects in the national curriculum for secondary education and to improve the learning outcomes on condition that an appropriate design is followed.

Η συγκεκριμένη διατριβή, εστιάζει στη σχεδίαση, δημιουργία και αξιολόγηση παιγνιωδών ψηφιακών εφαρμογών καθώς και στην αποτίμηση της αποτελεσματικότητας και της αποδοτικότητας τους στην εκπαιδευτική διαδικασία. Η αξιοποίηση των ψηφιακών παιχνιδιών με τον όρο Μάθηση Βασισμένη σε Ψηφιακά Παιχνίδια (ΜΒΨΠ) δεν είναι κάτι νέο, τόσο στο χώρο της εκπαίδευσης όσο και στη βιομηχανία ψηφιακών παιχνιδιών. Ωστόσο τελευταία εμφανίζονται προσεγγίσεις όπως η παιγνιοποίηση (gamification) και τα παιχνίδια σοβαρού σκοπού (serious games), που αποτελούν σύγχρονες προτάσεις στο χώρο της εκπαίδευσης και της μάθησης. Στην τρέχουσα έρευνα αξιοποιείται για πρώτη φορά συνδυαστικά η τεχνολογία των δυνητικών κόσμων, με στοιχεία παιγνιοποίησης περιεχομένου και στοιχεία ψηφιακού παιχνιδιού, σε μαθησιακό περιεχόμενο προερχόμενο από το Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, στα γνωστικά αντικείμενα της Βιολογίας και της Πληροφορικής. Ο συνδυασμός των Δυνητικών Κόσμων (ΔΚ) και της παιγνιοποίησης με σκοπό τη μάθηση ορίζει το πεδίο της Δυνητικής Παιγνιοποιημένης Μάθησης - ΔΠΜ (Virtual Gamified Learning - VGL). Τo βασικό ερευνητικό ερώτημα που τίθεται είναι αν η αξιοποίηση και η επίδραση των συνεργατικών και παιγνιωδών χαρακτηριστικών του ψηφιακού περιβάλλοντος συγκριτικά με συμβατικές μεθόδους διδασκαλίας συμβάλλουν στην επίτευξη μαθησιακών στόχων και στην αύξηση των επιδόσεων των μαθητών. Συγκρίθηκαν τρείς ομάδες μαθητών: η Συμβατική Τάξη (ΣΤ), η Δυνητική Τάξη (ΔΤ) και η Ομάδα ελέγχου (ΟΕ). Αξιοποιήθηκαν τεχνολογίες λογισμικού όπως οι ΔΚ και σχεδιάστηκε ένα περιβάλλον μικτής μάθησης (blended learning) το οποίο ενσωματώνει στοιχεία παιγνιοποίησης και στοιχεία από ψηφιακά παιχνίδια. Η έρευνα υλοποιήθηκε σε δύο στάδια. Αρχικά η πιλοτική έρευνα, για την οποία σχεδιάστηκε μια παιγνιώδης δραστηριότητα στο γνωστικό αντικείμενο της αρχιτεκτονικής των Η/Υ και συλλέχθηκαν σημαντικά στοιχεία σε θέματα σχεδιασμού και παιγνιότητας (playability) του περιβάλλοντος. Το δεύτερο στάδιο αφορά την κύρια έρευνα όπου σχεδιάστηκε ένα ολοκληρωμένο ψηφιακό παιχνίδι, μέσα από το οποίο με διαθεματικό τρόπο προσεγγίστηκαν τα γνωστικά αντικείμενα της Βιολογίας και της Πληροφορικής. Από την ανάλυση των δεδομένων δεν προέκυψε στατιστικώς σημαντική διαφορά στο συνολικό μαθησιακό αποτέλεσμα, ωστόσο καταγράφηκαν σημαντικές ενδείξεις για τη βελτίωση των επιδόσεων που σχετίζονται θετικά με τον ενθουσιασμό των συμμετεχόντων. Στατιστικώς σημαντική διαφορά προέκυψε στον τρόπο που το ψηφιακό περιβάλλον επέδρασε στην απομνημόνευση και την ανάκληση γνώσεων, όπως και στις εξατομικευμένες επιδόσεις των μαθητών που είναι εξοικειωμένοι με τα ψηφιακά παιχνίδια. Η Δυνητική Παιγνιοποιημένη Μάθηση συνιστά μια μαθησιακή προσέγγιση με δυνατότητες να υποστηρίξει τα μαθήματα του αναλυτικού προγράμματος σπουδών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης και υπό σχεδιαστικές προϋποθέσεις, να βελτιώσει το μαθησιακό αποτέλεσμα.