Technological framework for supporting digital game-based learning

Abstract

The present work introduces a technological framework for supporting Digital Game-Based Learning (DGBL) aiming on the one hand, to facilitate the adoption of DGBL in education and on the other hand, to conduct research studies in order to provide further insights regarding the impact of DGBL on several aspects that require more empirical evidence. The technological framework is comprised of a web platform for administrating flexible games, a framework for designing, deploying and evaluating games in education and two flexible games. The web platform is an online administration tool that can be connected to flexible games. The educators can utilize the particular platform as an authoring environment to customize the content of quiz games. Therefore, they are able to bypass the obstacle of the disagreement between game content and concrete curriculum requirements as well as the need to create a game from scratch. In the context of this dissertation, we developed two flexible games that are interoperable with the web platform. The connection of the platform with the games is based on an Application Programming Interface (API) developed for generalizing the utilization of the platform. Any game engine that supports the HTTP protocol for data transfers can be connected to the platform. Apart from the creation of the web platform for administrating flexible games we also introduced a framework that combines rules for designing, as well as implementing and evaluating digital games in education. The particular framework was developed through case studies we conducted in several educational domains and settings. The web platform along with the flexible games and the framework can catalyze the adoption of DGBL in education as they help educators to overcome several hindrances. Moreover, they gave us the opportunity to contribute further insights to the existing literature in several subjects, which were in need of additional evidence. Utilizing the technological framework, we conducted four research studies focusing on the impact of DGBL on students’ attitude, collaboration skills, learning outcome, test anxiety, and exam performance. The infrastructure we had available helped us conduct long-term activities, providing this way evidence that was missing from the literature. Additionally, we were able to investigate new areas of research, such as game-based assessment. The results of the studies were positive building up to the outcomes of previous studies regarding the promising impact of DGBL on education. Moreover, the studies revealed the effectiveness of the technological framework we introduced on facilitating the realization of game-based educational activities. Overall, the teachers and the students that participated in the studies showed great interest on the incorporation of games into the educational process.

Η παρούσα διατριβή παρουσιάζει ένα τεχνολογικό πλαίσιο για την υποστήριξη της παιχνιδοκεντρικής μάθησης αποσκοπώντας αφενός, να διευκολύνει την υιοθέτηση της παιχνιδοκεντρικής μάθησης στην εκπαίδευση και αφετέρου, την πραγματοποίηση ερευνητικών δραστηριοτήτων με σκοπό την παροχή επιπλέον πληροφοριών σχετικά με τον αντίκτυπο της παιχνιδοκεντρικής μάθησης σε θέματα που χρήζουν περαιτέρω μελέτης. Το τεχνολογικό πλαίσιο αποτελείται από μια διαδικτυακή πλατφόρμα για τη διαχείριση ευέλικτων παιχνιδιών, ένα πλαίσιο για το σχεδιασμό, την εφαρμογή και την αξιολόγηση ηλεκτρονικών παιχνιδιών στην εκπαίδευση και δύο ευέλικτα παιχνίδια. Η διαδικτυακή πλατφόρμα είναι ένα διαχειριστικό εργαλείο το οποίο μπορεί να συνδεθεί με ευέλικτα παιχνίδια. Οι εκπαιδευτικοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη συγκεκριμένη πλατφόρμα ως περιβάλλον διαχείρισης για να προσαρμόσουν το περιεχόμενο παιχνιδιών τύπου κουίζ. Ως εκ τούτου, είναι σε θέση να παρακάμψουν το εμπόδιο της ασυμφωνίας μεταξύ του περιεχομένου των παιχνιδιών και των απαιτήσεων των προγραμμάτων σπουδών, καθώς και την ανάγκη να δημιουργηθεί ένα παιχνίδι από την αρχή. Στο πλαίσιο αυτής της διατριβής, αναπτύχθηκαν δύο παιχνίδια που συνδέονται με τη διαδικτυακή πλατφόρμα και μπορούν να διαφοροποιηθούν στη σχεδίαση και το περιεχόμενό τους μέσω αυτής. Η σύνδεση της πλατφόρμας με τα παιχνίδια βασίζεται σε μία διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογών που υλοποιήθηκε με στόχο τη γενικευμένη αξιοποίηση της πλατφόρμας. Οποιαδήποτε μηχανή παιχνιδιών που υποστηρίζει το πρωτόκολλο HTTP για μεταφορές δεδομένων μπορεί να συνδεθεί με την πλατφόρμα. Πέρα από τη δημιουργία της πλατφόρμας για τη διαχείριση ευέλικτων παιχνιδιών, αναπτύχθηκε και ένα θεωρητικό πλαίσιο που αποτελεί μεθοδολογία για το σχεδιασμό, την εφαρμογή και την αξιολόγηση ηλεκτρονικών παιχνιδιών στην εκπαίδευση. Το συγκεκριμένο πλαίσιο δημιουργήθηκε μέσα από ερευνητικές δραστηριότητες που διεξήχθησαν σε διάφορους εκπαιδευτικούς τομείς και περιβάλλοντα. Η διαδικτυακή πλατφόρμα σε συνδυασμό με τα ευέλικτα παιχνίδια και το θεωρητικό πλαίσιο μπορούν να καταλύσουν την υιοθέτηση της παιχνιδοκεντρικής μάθησης στην εκπαίδευση καθώς βοηθούν τους εκπαιδευτικούς να ξεπεράσουν πολλά εμπόδια. Επιπροσθέτως, διευκόλυναν την επιπλέον συμβολή στην υπάρχουσα βιβλιογραφία σε διάφορα θέματα, τα οποία χρειάζονταν περαιτέρω διερεύνηση. Αξιοποιώντας το τεχνολογικό πλαίσιο, διεξήχθησαν τέσσερις έρευνες που εστίασαν στην επίδραση της παιχνιδοκεντρικής μάθησης στη στάση των μαθητών, στις δεξιότητες συνεργασίας, στην εκμάθηση, καθώς και στο άγχος και την επίδοση σε συνθήκες εξέτασης. Η διαθέσιμη υποδομή βοήθησε στην πραγματοποίηση μακροπρόθεσμων ερευνητικών δραστηριοτήτων οι οποίες έλειπαν από την υπάρχουσα βιβλιογραφία. Επιπλέον, το τεχνολογικό πλαίσιο προσέφερε τη δυνατότητα εξέτασης νέων ερευνητικών πεδίων όπως η παιχνιδοκεντρική αξιολόγηση. Τα αποτελέσματα των ερευνητικών μελετών ήταν θετικά και συμβάδισαν με τα αποτελέσματα από προηγούμενες μελέτες σχετικά με την πολλά υποσχόμενη επίδραση της παιχνιδοκεντρικής μάθησης στην εκπαίδευση. Επιπλέον, οι μελέτες επιβεβαίωσαν την αποτελεσματικότητα του τεχνολογικού πλαισίου στη διευκόλυνση της υλοποίησης παιχνιδοκεντρικών εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων. Συνολικά, οι εκπαιδευτικοί και οι σπουδαστές που συμμετείχαν στις μελέτες έδειξαν μεγάλο ενδιαφέρον για την ενσωμάτωση των παιχνιδιών στην εκπαιδευτική διαδικασία.