Design and implementation techniques for location-based learning games

Abstract

Over the past few years the use of computer-supported games for learning purposes has reported many educational benefits in terms of students’ motivation and engagement towards learning. However, the comprehensive integration of Game-Based Learning (GBL) environments in formal learning settings is still a challenge that shapes several interdisciplinary research problems in the domain of GBL. A main problem is that for games to be relevant in formal education they need to be aligned with the curriculum and adapted to teachers’ requirements depending on their particular educational situations. An approach to face this problem is to formulate GBL technologies that enable teachers to design meaningful games for their scenarios. This thesis contributes to this approach in GBL.

In particular, the thesis focuses on location-based learning games. These games are relevant to create contextualized learning activities in which physical objects and spaces are virtually augmented with interactive digital objects. The thesis’ standpoint is that for teachers to be involved in the definition of location-based games, their constituting design elements need to be of feasible customization by teachers while, at the same time, enable rich learning activities. From the premise that the structural design of location-based learning games is often inspired by board games, the thesis proposes a puzzle board metaphor and a template based on the metaphor as techniques for the design of location-based learning games. The thesis also contributes with a model for the computational representation of the games and a set of implementation guidelines. The design and implementation techniques are applied and evaluated in a set of case studies at different scales involving a total of 36 teachers and 253 students.

A lo largo de los últimos años, el uso de juegos computacionales para el aprendizaje ha aportado diversos beneficios educativos relacionados, principalmente, con la motivación y el interés de los estudiantes hacia el aprendizaje. Sin embargo, la adopción de entornos de aprendizaje basados en juegos (también conocidos como Game-Based Learning ó GBL en inglés) en contextos educativos formales todavía es un reto que conlleva varios problemas de investigación interdisciplinares dentro del dominio del GBL. Uno de los problemas principales es que para que los juegos sean relevantes en la educación formal, tienen que estar alineados con el curriculum y adaptados a los requisitos de los profesores dependiendo de sus situaciones educativas particulares. Una solución para afrontar este problema consiste en el desarrollo de tecnologías basadas en el GBL que permitan a los profesores diseñar juegos significativos para sus escenarios. Esta tesis contribuye a este enfoque en el GBL.

En particular, esta tesis se centra en los juegos de aprendizaje ubicuos. Estos juegos son relevantes porque permiten crear actividades de aprendizaje contextualizadas en las que objetos y espacios físicos son virtualmente aumentados con objetos digitales interactivos. El punto de partida de esta tesis considera que, para que los profesores se involucren en el diseño de juegos de aprendizaje ubicuos, los elementos de diseño que componen este tipo de juegos tienen que poder ser personalizados por los profesores mientras que, al mismo tiempo, deben permitir la creación de actividades de aprendizaje enriquecidas. Considerando la premisa de que el diseño estructural de juegos de aprendizaje ubicuos a menudo está inspirado en “juegos de tablero”, esta tesis propone una metáfora de “tablero de puzzles” junto con un conjunto de plantillas basadas en dicha metáfora como técnicas para el diseño de juegos de aprendizaje ubicuos. Esta tesis, además, contribuye con un modelo para la representación computacional de estos juegos y una serie de guías de implementación. Tanto las técnicas de diseño como las de implementación se han utilizado y evaluado en un conjunto de estudios de caso a diferentes escalas en los que han participado un total de 35 profesores y 253 estudiantes.

Al llarg dels últims anys, l’ús de jocs computacionals per a l’aprenentatge ha aportat diversos beneficis educatius relacionats, principalment, amb la motivació i l’interès dels estudiants cap a l’aprenentatge. No obstant això, la adopció d'entorns d'aprenentatge basats en jocs (també coneguts com Game-Based Learning o GBL en anglès) en contextos educatius formals encara és un repte que comporta diversos problemes de recerca interdisciplinaris dins del domini del GBL. Un dels problemes principals és que perquè els jocs siguin rellevants en l'educació formal, han d'estar alineats amb el currículum i adaptats als requisits dels professors depenent de les seves situacions educatives particulars. Una solució per afrontar aquest problema consisteix en el desenvolupament de tecnologies basades en el GBL que permetin als professors dissenyar jocs significatius per als seus escenaris. Aquesta tesi contribueix a aquest enfocament en el GBL.

En particular, aquesta tesi se centra en els jocs d’aprenentatge ubics. Aquests jocs són rellevants perquè permeten crear activitats d’aprenentatges contextualitzades en les quals objectes i espais físics són virtualment augmentats amb objectes digitals interactius. El punt de partida d’aquesta tesi considera que, perquè els professors s’involucrin en el disseny de jocs d’aprenentatge ubics, els elements de disseny que componen aquest tipus de jocs han de poder ser personalitzats pels professors mentre que, al mateix temps, permetre la creació d’activitats d’aprenentatge enriquides. Considerant la premissa que el disseny estructural de jocs d’aprenentatge ubics sovint està inspirat en “jocs de tauler”, aquesta tesi proposa una metàfora de “tauler de puzles” juntament amb un conjunt de plantilles basades en aquesta metàfora com a tècniques per al disseny de jocs d’aprenentatge ubics. Aquesta tesi, a més, contribueix amb un model per a la representació computacional d’aquests jocs i una sèrie de guies d’implementació. Tant les tècniques de disseny com les d’implementació s’han utilitzat i avaluat en un conjunt d’estudis de cas a diverses escales en els quals han participat un total de 35 professors i 253 estudiants.