[論文レビュー] Evaluation of Game Templates to support Programming Activities in Schools

Bernadette Spieler, Christian Schindler+5 more|arXiv (Cornell University)|May 11, 2018

Educational Games and Gamification参考文献 5被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、中学校におけるプログラミング教育を支援する目的で、Pocket Codeアプリに統合されたゲームテンプレートの評価を実施している。ユニバーサル・デザイン・フォー・ラーニング（UDL）に基づき、アドベンチャー、クイズなどの分野統合型ゲームフレームワークを提供するテンプレートは、アプリのメカニクスに注力するのではなく、学習課程に整合した問題解決に集中できるように支援する。UXテストの結果、テンプレートを使用した場合、ゲームをゼロから作成する場合と比較して、参加意識の向上と学習効率の向上が確認された。

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.

研究の動機と目的

• 中学校教育に適した、ユニバーサル・デザイン・フォー・ラーニング（UDL）の原則に整合するゲーム作成教育フレームワーク（GMTF）の開発。
• 科学、数学、芸術などの教科に特化した13種類のゲームテンプレート（例：アドベンチャー、クイズ、アクション）を設計・開発し、Create@Schoolアプリに統合して、教科横断的プログラミング活動を支援すること。
• ゲームテンプレートの使用が、アプリ機能に関する認知的負荷を軽減することで、プログラミング教育における生徒の参加意識と学習効果を向上させるかどうかを評価すること。
• 教室環境において、テンプレートを使用する生徒とゼロからゲームを作成する生徒との間で、学習効率とユーザーエクスペリエンスを比較すること。
• 科学、数学、芸術の学習課程と統合可能な、構造的で目標指向のプログラミング活動を教師が効果的に行えるように支援すること。

提案手法

• GMTFは、ゲームベースの学習における、複数の参加の手段、情報表現の手段、行動・表現の手段を重視するUDLの原則に基づいて開発された。
• 13種類のゲームテンプレートが作成され、それぞれが科学、数学、芸術などの教科に特化したジャンル、ルール、挑戦要素、アセット、報酬メカニズムを統合している。
• テンプレートは、Pocket Codeの学校向け版であるCreate@Schoolに統合された。
• 実際の教室環境でユーザーエクスペリエンス（UX）テストを実施し、テンプレートベースと自由なゲーム作成の両方の方法における生徒のパフォーマンスと参加意識を比較した。
• プログラミングタスクに費やした時間、教科内容への注力、および学習成果の主観的評価に関するデータを収集した。
• 生徒および教員からの定性的および定量的フィードバックを用いて、テンプレートの使いやすさと教育的影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲームテンプレートは、中学校教育における視覚的プログラミングツールの習得に伴う認知的負荷をどの程度軽減するか？
• RQ2 ゲームテンプレートは、プログラミング活動中の生徒の参加意識および教科固有の内容への注力にどのように影響するか？
• RQ3 ゲームテンプレートを使用する生徒とゼロからゲームを作成する生徒との間で、学習効率にどのような差が生じるか？
• RQ4 教員は、教科横断的学習課程において、ゲームテンプレートの使いやすさと統合可能性をどのように評価しているか？
• RQ5 ゲームテンプレートは、プログラミング教育におけるユニバーサル・デザイン・フォー・ラーニング（UDL）の原則をどのように支援するか？

主な発見

• ゲームテンプレートを使用した生徒は、アプリの機能習得に費やす時間が著しく短く、教科に特化した問題解決に注力する時間が長くなった。
• テンプレートは、構造的ではあるがカスタマイズ可能な基盤を提供することで、学習者が数学的概念や科学的原則といった教科内容に深く関与できるようにした。
• UXテストの結果、ゼロから始める生徒と比較して、テンプレートを使用した生徒は参加意識が高く、使いやすさの認識も優れていた。
• 教員は、テンプレートのおかげで授業計画が簡素化され、科学、数学、芸術などの教科にプログラミングをより効果的に統合できるようになったと報告した。
• アドベンチャー、アクション、クイズなどのジャンルをカバーする13のテンプレートは、さまざまな教育的文脈や年齢層に強く適応可能であることが示された。
• 予備的な結果では、ゲームテンプレートが、教科内容と低レベルのプログラミングメカニクスを分離することで、学習効率を向上させていることが示唆された。