[논문 리뷰] Evaluation of Game Templates to support Programming Activities in Schools

Bernadette Spieler, Christian Schindler외 5명|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 11.

Educational Games and Gamification참고 문헌 5인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 중학교 교육에서 프로그래밍 교육을 지원하기 위해 Pocket Code 앱에 통합된 게임 템플릿을 평가한다. 유니버설 디자인 포 럎닝(Ubversal Design for Learning, UDL) 기반으로, 모험, 퀴즈 등의 주제 통합형 게임 프레임워크를 제공하여 학생들이 앱 메커니즘보다 교육과정에 부합하는 문제 해결에 집중할 수 있도록 돕는다. 사용자 경험(UX) 테스트 결과, 게임을 처음부터 만들 때보다 참여도와 학습 효율성이 향상됨을 확인하였다.

ABSTRACT

Game creation challenges in schools potentially provide engaging, goal-oriented, and interactive experiences in classes; thereby supporting the transfer of knowledge for learning in a fun and pedagogic manner. A key element of the ongoing European project No One Left Behind (NOLB) is to integrate a game-making teaching framework (GMTF) into the educational app Pocket Code. Pocket Code allows learners to create programs in a visual Lego-style way to facilitate learning how to code at secondary high schools. The concept of the NOLB GMTF is based on principles of the Universal Design for Learning (UDL) model. This framework provides a coherent approach to learning and teaching by integrating leisure oriented gaming methods into multi-discipline curricula. One output of this framework is the integration of game-based methods via game templates that refer to didactical scenarios that include a refined set of genres, assets, rules, challenges, and strategies. These templates allows: 1) teachers to start with a well-structured program, and 2) pupils to add content and adjust the code to integrate their own ideas. During the project game genres such as adventure, action, and quiz, as well as rewards or victory point mechanisms, have been embedded into different subjects, e.g., science, mathematics, and arts. The insights gained during the class hours were used to generate 13 game templates, which are integrated in Create@School (a new version of the Pocket Code app which targets schools). To test the efficiency of these templates, user experience (UX) tests were conducted during classes to compare games created by pupils who used templates and those who started to create a game from scratch. Preliminary results showed that these templates allow learners to focus on subject-relevant problem solving activities rather than on understanding the functionality of the app.

연구 동기 및 목표

• 중등 교육에 적합한 유니버설 디자인 포 럄닝(Ubversal Design for Learning, UDL) 원칙에 기반한 게임 제작 교육 프레임워크(GMTF)를 개발하기 위해.
• Create@School 앱에 과학, 수학, 예술 등 다양한 교과에 맞는 13개의 주제별 게임 템플릿(예: 모험, 퀴즈, 액션)을 설계하고 통합하여 다중 교과 프로그래밍 활동을 지원하기 위해.
• 게임 템플릿 사용이 시스템 기능과 관련된 인지 부하를 줄여 프로그래밍 수업에서 학생의 참여도와 학습 성과를 향상시키는지 평가하기 위해.
• 실제 교실 환경에서 템플릿 기반과 처음부터 게임을 만드는 방식을 비교하여 학습 효율성과 사용자 경험을 분석하기 위해.
• 과학, 수학, 예술 교육 과정과 융합할 수 있는 구조적이고 목표 중심의 프로그래밍 활동을 교사가 효과적으로 제공할 수 있도록 지원하기 위해.

제안 방법

• GMTF는 게임 기반 학습에서 참여, 표현, 행동/표현의 다각적 수단을 강조하는 UDL 원칙에 기반하여 개발되었다.
• 13개의 게임 템플릿이 제작되었으며, 과학, 수학, 예술 등의 교과에 맞게 특정 장르, 규칙, 과제, 자산 및 보상 메커니즘을 통합하였다.
• 템플릿은 Pocket Code의 시각적 프로그래밍 앱을 학교용으로 개조한 Create@School에 통합되었다.
• 실제 교실 환경에서 사용자 경험(UX) 테스트를 실시하여 템플릿 기반과 자유형 게임 제작 간의 학생 성과 및 참여도를 비교하였다.
• 프로그래밍 작업에 소요된 시간, 과목 내용에 대한 집중도, 인지된 학습 성과 등의 데이터를 수집하였다.
• 학생과 교사의 정성적 및 정량적 피드백을 활용하여 템플릿의 사용성과 교육적 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중등 교육에서 시각적 프로그래밍 도구를 학습하는 데 관련된 인지 부하가 게임 템플릿을 통해 어느 정도 감소하는가?
• RQ2 게임 템플릿은 프로그래밍 활동 중 학생의 참여도와 과목 중심의 내용에 대한 집중도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 템플릿을 사용하는 학생들과 처음부터 게임을 만드는 학생들 간의 학습 효율성은 어떻게 비교되는가?
• RQ4 교사들은 다중 교과 과정에서 게임 템플릿의 사용성과 통합 가능성에 대해 어떻게 평가하는가?
• RQ5 게임 템플릿은 프로그래밍 교육에서 유니버설 디자인 포 럄닝(UDL) 원칙을 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• 템플릿을 사용한 학생들은 앱 기능 학습에 더 적은 시간을 할애하고, 교육과정에 부합하는 문제 해결에 더 많은 시간을 투자하였다.
• 템플릿은 과학적 원리나 수학 개념과 같은 교육과정 내용에 더 깊이 몰입할 수 있도록 구조화되고 커스터마이징 가능한 기반을 제공함으로써 학습자들이 교과 내용에 더 효과적으로 접근할 수 있도록 했다.
• 사용자 경험 테스트 결과, 처음부터 시작하는 학생들에 비해 템플릿을 사용한 학생들이 더 높은 참여도와 더 쉬운 사용성을 인지하였다.
• 교사들은 템플릿 덕분에 수업 계획 수립이 간소화되었고, 과학, 수학, 예술 등의 교과에 프로그래밍을 보다 효과적으로 통합할 수 있었다고 보고하였다.
• 모험, 액션, 퀴즈 등의 장르를 포함한 13개의 템플릿은 다양한 교육적 맥락과 연령대에 걸쳐 높은 적응성을 보였다.
• 초기 결과에 따르면, 게임 템플릿은 과목 내용과 저수준의 프로그래밍 메커니즘을 분리함으로써 학습 효율성을 향상시킨다.