Vorteile einer spielbasierten kognitiven Schnittstelle – von Wirkmechanismen und neuronalen Korrelaten zur neuropsychologischen Rehabilitation
Projektbeschreibung
Digitale Lernspiele können aus psychologischer Perspektive als kognitive Schnittstelle zwischen Individuum und den Wissensinhalten einer digitalen Umgebung bezeichnet werden. Solche spiel-basierten Lernumgebungen zielen darauf ab traditionelle pädagogische Ansätze zu erweitern und zu verbessern. Dies ist besonders bei wissensintensiven Aktivitäten/Lernprozessen, wie bei numerischer oder mathematischer Kognition, vielversprechend. Weil numerische und mathematische Fähigkeiten auch in hohem Maße alltagsrelevant sind, verfolgt das aktuelle Projekt das Ziel, Vorteil und Nutzen einer adaptiven, spiel-basierten Lernumgebung zur Förderung von konzeptuellem Wissen über Zahlen zu untersuchen.
Lernumgebungen dieser Art machen sich Interaktions-, Informationsdesign und fein abgestimmte Mechanismen zu Nutze, um die Aufmerksamkeit und Motivation der Anwender aufrechtzuerhalten. Man kann entsprechend von einem hochfunktionalen Medium für Wissensinhalte ausgehen. Um ein besseres Verständnis für das Potential und die Einsatzmöglichkeiten dieses speziellen Formats der Wissensvermittlung zu erlangen untersuchen wir den Lernprozess auf unterschiedlichen Ebenen: (i) kognitive Verarbeitung: Zentraler Indikator dafür, ob spiel-basierte den nicht-spiel-basierten kognitiven Schnittstellen überlegen sind, ist die erzielte Lernleistung. (ii) emotionale Verarbeitung: wir werden untersuchen, ob auf Spielmechaniken basierendes Lernen einen Vorteil darin bietet, positive Emotionen hervorzurufen und ob diese in der Konsequenz zur Steigerung der Lernleistung führen. (iii) neurofunktionelle Verarbeitung: die Analyse hirnfunktioneller Grundlagen spiel-basierter Lernumgebungen bzw. ihrer belohnenden Komponente dient weiterführend dazu, den Ursprung deren positiver Wirkmechanismen zu präzisieren. Abschließend gehen wir der eher anwendungsorientierteren Frage nach, ob eine spiel-basierte kognitive Schnittstelle bei einer älteren neuropsychologischen Patientengruppe zum Einsatz kommen bzw. inwiefern diese von einer solchen Schnittstelle profitieren kann. Dieses Projekt adressiert also nicht nur die Analyse detaillierter psychologische Prozesse sowie neurofunktioneller Grundlagen in Bezug auf den Lernerfolg via „Game-based learning“, sondern evaluiert diesen Ansatz darüber hinaus noch in Bezug auf eine neue Zielgruppe.
Projektbeteiligte
- Dr. Manuel Ninaus, IWM
- Prof. Dr. Dr. Hans-Otto Karnath, Zentrum für Neurologie, Abteilung Kognitive Neurologie, Hertie-Institut für klinische Hirnforschung, Universität Tübingen
- Dr. Dr. Elise Klein, IWM
- Prof. Dr. Korbinian Moeller, IWM
- Simon Greipl, IWM
- Dr. Kristian Kiili, Tampere University of Technology, Finland
Publikationen
Greipl, S., Moeller, K., Kiili, K., & Ninaus, M. (2019). Lifelong Learning with a Digital Math Game: Performance and Basic Experience Differences Across Age. In A. Liapis et al. (Ed.), Proceedings of Games and Learning Alliance conference (GALA 2019) - Lecture Notes in Computer Science (pp. 301-311). Springer.
https://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-34350-7_29Greipl, S., Moeller, K., Ninaus, M. (in press). Potential and Limits of Game-Based Learning.
International Journal of Technology Enhanced Learning.
Greipl, S., Ninaus, M., Bauer, D., Kiili, K., & Moeller, K. (2019). A fun-accuracy trade-off in game-based learning. In
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https://doi.org/10.1007/978-3-030-11548-7_15Kiili, K., Koskinen, A., & Ninaus, M. (2019). Intrinsic integration in rational number games – A systematic literature review. In J. Koivisto & J. Hamari (Eds.),
Proceedings of the 3rd International GamiFIN Conference (pp. 35–46). Pori: CEUR Workshop Proceedings.
http://ceur-ws.org/Vol-2359/paper4.pdfKiili, K., Lindstedt, A., & Ninaus, M. (2018). Exploring characteristics of students ’ emotions , flow and motivation in a math game competition. In J. Koivisto & J. Hamari (Eds.),
Proceedings of the 2nd International GamiFIN Conference (pp. 20–29). Pori: CEUR Workshop Proceedings.
http://ceur-ws.org/Vol-2186/paper3.pdf Kiili, K., Moeller, K., & Ninaus, M. (2018). Evaluating the effectiveness of a game-based rational number training - In-game metrics as learning indicators.
Computers & Education, 120, 13–28.
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Computers & Education, 142.
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https://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-71940-5_1 Ninaus, M., Moeller, K., McMullen, J., & Kiili, K. (2017). Acceptance of Game-Based Learning and Intrinsic Motivation as Predictors for Learning Success and Flow Experience.
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https://dx.doi.org/10.17083/ijsg.v4i3.176 Konferenzbeiträge
Greipl, S., Kiili, K., Bieck, S. M., Moeller, K., & Ninaus, M. (2018). Effectiveness and benefits of game-based training for rational number understanding.
36th European Workshop of Cognitive Neuropsychology. Bressanone, Italy. [Talk]
Greipl, S., Kiili, K., Lindstedt, A., Moeller, K., Klein, E., Karnath, HO., & Ninaus, M. (2018). Quantifying emotions in a game-based vs a non-games-based learning task.
2nd VECTOR Workshop on Virtual Environments: Current TOpics in psychological Research. Tübingen. [Talk]
Greipl, S., Kiili, K., Moeller, K., Klein, E., Karnath, H. O., Ninaus, M. (2018). Increased emotional engagement in game-based learning.
European Association for Research on Learning and Instruction (EARLI). Special Interest Group (SIG) 8: Motivation and Emotion - 16th International Conference on Motivation (ICM 2018). Aarhus, Dänemark. [Talk]
Greipl, S., Moeller, K., Kiili, K., & Ninaus, M. (2019, December). Lifelong Learning with a Digital Math Game: Performance and Basic Experience Differences Across Age.
Games and Learning Alliance conference, Athens, Greece. [Talk]
Ninaus, M. (2019, October). Game-based learning of rational numbers – Digitial games as learn and research tool,
UMIT – Private University for Health Sciences, Medical Informatics and Technology, Tirol, Austria. [Invited talk]
Ninaus, M. (2019, February). Semideus - A game-based Rational Number Engine.
Charles University, Prague, Czech Republic. [Invited talk]
Ninaus, M. (2018). Emotional engagement in game-based learning. Invited talk held at the
International Summit on Serious Health Games, London, United Kingdom. [Keynote]
Ninaus, M., Greipl, S., Kiili, K., & Moeller, K. (2019, May). Increased emotional engagement in game-based math learning.
International Symposium on Dyslexia & Dyscalculia: Digital Diagnostics, Intervention, and Game-Based Learning. Munich, Germany. [Poster]
Ninaus, M., Greipl, S., Kiili, K., & Moeller, K. (2018). Game-based training of rational number knowledge.
Workshop on Integrating Educational and Cognitive Perspectives on Mathematics. Tübingen. [Talk]
Ninaus, M., Greipl, S., Kiili, K., & Moeller, K. (2018). Increased emotional engagement in game-based math learning.
International Symposium on Dyslexia & Dyscalculia: Digital Diagnostics, Intervention, and Game-Based Learning. Munich, Germany. [Poster]
Ninaus, M., Greipl, S., Kiili, K., Lindstedt, A., Klein, E., Karnath, HO, & Moeller, K. (2019). Increased emotional arousal in game-based learning.
18th Biennial EARLI Conference for Research on Learning and Instruction, Aachen, Germany. [Talk]
Ninaus, M., & Moeller, K., (2018). Semideus - A game-based approach on rational number learning: From Design to Implementation. Invited talk held at the
Behavioural Science Institute, Nijmegen, Netherlands. [Talk]
Ninaus, M., Kiili, K., Moeller, K., & Kober, S. (2019) Same, but different - Investigating effects of gamification on NLE performance using eye-tracking.
2nd Mathematical Cognition and Learning Society (MCLS) conference, Ottawa, Canada. [Talk]
Ninaus, M., Kiili, K., Siegler, R. S., Moeller, K. (2017, December). Data-driven design decisions to improve game-based learning of fractions.
International Games and Learning Alliance conference. GALA 2017. Lissabon, Portugal. [Talk]