APPLICATION OF GAMES AND THEIR COMPONENTS IN E-LEARNING

ПРИМЕНЕНИЕ ИГР И ИХ КОМПОНЕНТОВ В ЭЛЕКТРОННОМ ОБУЧЕНИИ

Научная статья

Гревцов К.Ю.^1, *, Кадеева О.Е.², Сырицына В.Н.³

¹ ORCID: 0000-0002-3719-0106;

² ORCID: 0000-0001-8498-7305;

³ ORCID: 0000-0003-0138-6534;

^{1, 2, 3} Дальневосточный федеральный университет, Уссурийск, Россия

* Корреспондирующий автор (kirillgrevcov[at]gmail.com)

Аннотация

В этой статье описывается использование серьезной игры как инструмента для ознакомления детей с дополнительными учебными материалами и улучшения их знаний и навыков. Эти игры отличаются от традиционных игр тем, что предназначены не для развлечения. В этой статье рассматриваются различные категории серьезных игр и их цели обучения, а также ключевые характеристики, необходимые для создания успешной игры. Исходя из этих требований, мы разработали набор утилит для создания и представления различных типов образовательных ресурсов, которые могут включать в себя элементы игр. Наши компоненты могут быть интегрированы в любую среду электронного обучения и поддерживать контент по различным предметам. Они могут служить строительными блоками для сложных сценариев обучения, включая, помимо прочего, 3D-моделирование, а также повышать вовлеченность за счет добавления игровых элементов.

Ключевые слова: серьезные игры, электронное обучение, Электронное образование, геймификация.

APPLICATION OF GAMES AND THEIR COMPONENTS IN E-LEARNING

Research article

Grevtsov K.Yu.^1, *, Kadeeva O.E.², Syritsyna V.N.³

¹ ORCID: 0000-0002-3719-0106;

² ORCID: 0000-0001-8498-7305;

³ ORCID: 0000-0003-0138-6534;

^{1, 2, 3} Far Eastern Federal University, Ussuriysk, Russia

* Corresponding author (kirillgrevcov[at]gmail.com)

Abstract

The current article describes using serious games as a tool to introduce children to additional learning materials and improve their knowledge and skills. These games differ from traditional games in that they are not intended for entertainment. This article examines various categories of serious games and their learning goals as well as the key characteristics needed to create a successful game of this type. Based on these requirements, the authors introduce an original set of utilities for creating and presenting various types of educational resources, which may include elements of games. These components can be integrated into any e-learning environment and support content in various subjects. They can serve as building blocks for complex learning scenarios, including, but not limited to, 3D modeling, as well as increase engagement by adding game elements.

Keywords: Serious games, e-learning, e-education, gamification.

Введение

В последние пару лет наблюдаем бурное развитие информационных технологий и серьезных игр. В то время как традиционные игры создаются для развлечения детей, серьезные игры предназначены для другой цели - во многих случаях для образования [1]. Эти забавные инструменты используются для облегчения обучения, позволяя игрокам совершенствовать свои знания и практиковать свои навыки путем постепенного решения различных внутриигровых задач. Термин “серьезная игра” был введен в сферу вычислительной техники в 2002 году, когда Дэвид Рейески и Бен Сойер начали инициативу "Серьезная игра" с единственной целью донести эту деятельность до широкой общественности [2]. Определение обычной игры включает контекст с общепринятыми правилами, которые направляют участников к заранее определенным целям. Игра состоит из действий, которые приводят игроков к принятию различных решений между двумя или более независимыми альтернативами, чтобы они могли достичь определенных результатов в этом ограниченном контексте.

Серьезные игры — это симуляции реальных событий и процессов, которые приводят к решению проблем. Они тоже могут быть интересными, даже если их основная цель-образование или улучшение некоторого опыта. Они ориентированы, в основном, на учащихся и могут быть использованы в дополнение к традиционному учебному процессу.

В следующем разделе нашей статьи мы представим основные преимущества использования серьезных игр в электронном обучении и укажем ключевые требования к таким приложениям. В третьей части мы представляем разработанный нами набор инструментов и компонентов, которые могут быть интегрированы в новые и существующие платформы для внедрения геймификации в учебный процесс. Эти инструменты могут представлять контент из различных предметов и областей.

Серьезные игры для обучения

Являясь интегрированным инструментом дополнительного образования, серьезные игры играют важную роль в учебном процессе и помогают учащимся сосредоточиться на данном предмете. Воспринимаемая полезность, простота использования и четкие цели являются критериями удовлетворенности и эффективности серьезных игр. Когда учащиеся четко понимают цели и легко используют элементы управления игрой, они готовы сосредоточиться на реальном содержании [3].

Последние исследования в области серьезных игр показывают, что существуют специфические факторы, влияющие на процесс обучения - продакшн, реализм, искусственный интеллект и адаптивность, взаимодействие, обратная связь и разбор полетов. Производство описывает конечный продукт серьезных игр. Реализм — это степень, в которой серьезные игры соответствуют ожиданиям пользователей. Искусственный интеллект и адаптивность включают в себя любые алгоритмы, которые улучшают пользовательский опыт, удовлетворяя индивидуальные потребности. Взаимодействие в серьезной игре включает в себя общение пользователя с игрой, другими пользователями или преподавателем. Обратная связь и разбор полетов — это средства оценки и анализа игрового опыта и контента. Разработчики серьезных игр должны учитывать все эти факторы и интегрировать их в свои игры, чтобы принести учащимся наилучший опыт и максимальные результаты [4]. Серьезные игры могут быть использованы для эффективного повышения познавательных способностей и улучшения результата обучения. Они помогают учащимся достичь своих академических целей и поощряют их участие в учебной деятельности. Обучение, основанное на играх, доказало свою эффективность в социокультурном обучении благодаря их когнитивному и мотивационному эффектам [5].

До сих пор не существует единой классификации серьезных игр, но были выделены следующие основные категории - Игровое обучение, Геймификация обучения, Организационно-динамические игры, Имитационные игры и Edutainment. Игровое обучение использует видео-и электронные игры для обучения. Основная цель этих игр-объединить реализацию учебных целей и развлечения, предлагаемые игроку.

Геймификация обучения интегрирует игровые элементы и приемы в процесс электронного обучения. Это образовательный подход для мотивации учащихся к получению знаний интересным способом. Его главная цель-повысить удовлетворенность и вовлеченность учащихся, заинтересовать их и вдохновить на дальнейшее изучение данных ресурсов. Собственно игровые элементы и приемы, используемые в процессе электронного обучения, заимствованы из существующих настольных и/или компьютерных игр. Одним из таких элементов является сюжет - в электронных играх игроки проходят через заранее определенную серию событий, а в электронном обучении ученики следуют плану, заданному преподавателем [6]. В таблице 1 приведены еще несколько приемов компьютерных игр, введенных в электронное обучение.

 

Таблица 1 – Игровые элементы и приемы в электронном обучении

Элементы и приемы игры	Приложения в электронных и настольных играх	Приложения в электронном обучении
Сюжет	Прохождение предопределенной последовательности событий	Учащиеся следуют плану, установленному преподавателем
Правила	Список правил игры	Требования и инструкции для слушателей по курсу
Открытие	Поиск скрытых объектов	Включение дополнительных учебных материалов (требующих дополнительных знаний)
Интерактивность	Развивает дополнительный потенциал игрока различными интерактивными действиями	Практика различных взаимодействий улучшает знания и понимание
Отзывы	Ответ из игры, подтверждающий определенные действия и прогресс	Использование значков, наград или баллов для демонстрации того, что развитие было обнаружено
Временные ограничения	Воссоздание экстремальных ситуаций	Установление временных ограничений для тестов и заданий
Нежелание проигрывать	Проигрыш более мотивирует чем победа	Стимулирование учащихся через ранжирование победителей (лучших учеников)
Повторение игры (уровень)	Предоставление возможности улучшить последние результаты	Предрасположенность к повторному изучению учебного материала
Продолжение игры	Предоставление возможности продолжить игру после перерыва	Продолжение обучения с точки было остановлено

 

Организационно-динамические игры стимулируют образование трех различных уровней в организациях - индивидуального поведения, группового поведения и культурной динамики. Эта группа серьезных игр предназначена для конкретной цели личностного развития и формирования характера в сложных организационных ситуациях, таких как управление изменениями, инновации и межкультурные команды.

Имитационные игры способствуют приобретению определенных навыков путем переживания реальных ситуаций и вымышленных историй в искусственной среде. Обучение в этой группе серьезных игр позволяет учащимся решать задачи и участвовать в моделируемых реальных сценариях.

Edutainment, сокращенно от educational entertainment, включает в себя контент, который обучает и развлекает одновременно. Он используется различными типами организаций для трансляции образовательной информации через телевидение, радио и другие средства массовой информации. В большинстве случаев основной целью содержания является обучение, но оно имеет второстепенную развлекательную ценность.

Все серьезные игры имеют несколько общих характеристик, ключевых для их успешного применения. Первый-это вид деятельности, выполняемый игроком в рамках игры. Игрок посылает ответ или какой-то общий вклад в игру, используя свои физические, физиологические или умственные способности.

Другим критерием является модальность, используемая для передачи информации от компьютера к людям, участвующим в игре. Он включает в себя визуальные, слуховые и тактильные сенсоры для восприятия элементов игры, непосредственно связанных с ее целями.

Следующий критерий-стиль взаимодействия. Он определяет, взаимодействует ли игрок с игрой с помощью традиционных интерфейсов, таких как клавиатура, мышь и джойстик, или с помощью других типов интеллектуальных устройств, таких как интерфейс мозга, взгляд глаз, отслеживание движений и осязаемые интерфейсы.

Фундаментальной характеристикой серьезных игр является цифровая среда, которая может быть комбинацией нескольких критериев. Он может быть отображен либо в 2D, 3D, либо в их комбинации. Это может быть виртуальная реальность - полностью искусственная среда или смешанная реальность, которая показывает виртуальные объекты в реальном видеопотоке. Окружающая среда также может позволить игроку определить свое текущее местоположение в ней, или это может остаться полностью скрытым. В некоторые игры играют в онлайн-среде, через компьютерную сеть, такую как Интернет, в то время как другие используются локально. Социальное присутствие окружающей среды определяет, может ли играть в игры только один игрок или несколько игроков, взаимодействующих друг с другом.

Последней характеристикой серьезных игр является их область применения - которая описывает различные области применения, такие как образование, культурное и историческое наследие, межличностное общение и другие.

Программные компоненты развивающих игр

Чтобы повысить вовлеченность и усвоение знаний, а также улучшить процесс обучения, был использован набор компонентов для создания и представления образовательных мини-игр в новых и существующих системах электронного обучения. Компоненты игры упакованы в виде JavaScript-виджетов, соответствующих последним стандартам HTML5, что сделает их пригодными для встраивания в веб и мобильные приложения. Созданные модули будут являться универсальными инструментами в двух аспектах во - первых, их можно использовать для рендеринга мини-игр в любой области и тематике. Во-вторых, они могут быть интегрированы в приложения, написанные на разных языках и платформах и имеющие различные типы пользовательских интерфейсов-от традиционных UIS до иммерсивных 3D-виртуальных сред. Компоненты позволяют создавать три типа интерактивных презентаций, которые могут быть использованы для оценки знаний детей в любой области - игры на сопоставление, упорядочение и выбор.

Рис. 1 – Пример компонента симуляции физического процесса

 

На рис. 1 показан пример использования компонента симуляции физического процесса, интегрированного в онлайн-обучающую среду для детей. В качестве дополнительного учебного материала в содержании используются физические явления распределения веса и установления баланса. Это помогает детям развивать и закреплять свои знания, а также повышать свою осведомленность об окружающем мире. Такие игры учат детей познанию и развитию через практические эксперименты, представляя информацию по-новому, увлекательно, опираясь на инновационные интерактивные технологии [7]. Помимо совершенствования своих знаний в определенной области, серьезные игры активно вовлекают учащихся и вдохновляют их на творческое мышление [8].

Разработанные компоненты также могут быть интегрированы в 3D-платформы. Так, последние разработки в области 3D-и игровых технологий для настольных и мобильных веб-браузеров позволили интерактивно визуализировать и моделировать реалистичные сценарии поведения физических объектов в пространстве [9]. Наши компоненты могут быть легко интегрированы в такие среды, чтобы повысить внимание к определенным темам, а также проверить знания пользователей.

Другие области, где представленные виджеты могут помочь, — это мелкая моторика и концентрация внимания детей. В мини-играх используется функция перетаскивания, которая развивает мелкую моторику, зрительные, пространственные и мыслительные навыки. Использование физических усилий для выполнения упражнения стимулирует обучение более успешно, чем только чтение или слушание, и конечный результат лучше при использовании таких технологий и устройств. Тот факт, что компоненты являются универсальными и могут быть использованы для любой области обучения, делает их более гибкими и ценными для различных сценариев обучения.

Обсуждение

В данной статье описали несколько ключевых характеристик серьезных игр, которые делают их пригодными для активизации процесса обучения детей. Существуют различные преимущества использования серьезных игр в среде электронного обучения, среди которых: повышение удовольствия и удовольствия от учебной деятельности, интерактивная визуализация учебных ресурсов, мотивированное повторение учебного процесса для улучшения усвоения знаний и навыков, а также практика в средах, имитирующих реальный мир. Мы также представили несколько компонентов, созданных нами для интеграции мини-игр в веб-платформы и внедрения геймификации в учебный процесс. Эти инструменты добавляются в несколько образовательных сред, включая виртуальную 3D-среду, и наши следующие планы заключаются в том, чтобы завершить интеграцию и разработать новые типы компонентов с аналогичной функциональностью.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Nazry Mood and learning in navigation-based serious games / N. Nazry, M. Nazrina, D. M. Romano // Computers in Human Behavior, vol. 73, pp. 596–604, 2017.
2. De Gloria A. Serious Games for education and training / A. De Gloria, F. Bellotti, R. Berta, // International Journal of Serious Games, vol. 1, no 1. 2014
3. Wang Let them play: the impact of mechanics and dynamics of a serious game on student perceptions of learning engagement / Y. Wang, P. Rajan, C. S. Sankar, P. K. Raju // IEEE Transactions on Learning Technologies, vol. 10, no. 4, pp. 514–525, 2017
4. Cheng M.-T. Is immersion of any value? Whether, and to what extent, game immersion experience during serious gaming affects science learning / M.-T. Cheng, Y.-W. Lin, H.-C. She, P.-C. Kuo // British Journal of Educational Technology, vol. 48, no. 2, pp. 246–263, 2017
5. Wouters A meta-analysis of the cognitive and motivational effects of serious games / Wouters P., C. van Nimwegen, H. van Oostendorp, and E. D. van Der Spek // Journal of Educational Psychology, vol. 105, no. 2, pp. 249–265, 2013
6. Gachkova M. Gamification Approaches in e-Learning / M. Gachkova, E. Somova.Plovdiv University, Bulgaria, 2018.
7. Физика. 7-11 классы. Нестандартные уроки. Внеурочные мероприятия. – М.: Учитель, 2007. – 116с.
8. Гревцов К.Ю. Виртуальные лаборатории и интерактивные симуляторы: назначение и возможности на уроках естественнонаучного цикла / К.Ю. Гревцов, О.Е. Кадеева // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. 2020. – № 12 (190). С. 45-47.
9. Бердышев С.Н. Увлекательная физика. Интересные факты, занимательные задачи, фокусы, игры / С.Н. Бердышев. – М.: Академия Развития, 2010. – 288с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Nazry Mood and learning in navigation-based serious games / N. Nazry, M. Nazrina, D. M. Romano // Computers in Human Behavior, vol. 73, pp. 596–604, 2017.
2. De Gloria A. Serious Games for education and training / A. De Gloria, F. Bellotti, R. Berta, // International Journal of Serious Games, vol. 1, no 1. 2014
3. Wang Let them play: the impact of mechanics and dynamics of a serious game on student perceptions of learning engagement / Y. Wang, P. Rajan, C. S. Sankar, P. K. Raju // IEEE Transactions on Learning Technologies, vol. 10, no. 4, pp. 514–525, 2017
4. Cheng M.-T. Is immersion of any value? Whether, and to what extent, game immersion experience during serious gaming affects science learning / M.-T. Cheng, Y.-W. Lin, H.-C. She, P.-C. Kuo // British Journal of Educational Technology, vol. 48, no. 2, pp. 246–263, 2017.
5. Wouters A meta-analysis of the cognitive and motivational effects of serious games / Wouters P., C. van Nimwegen, H. van Oostendorp, and E. D. van Der Spek // Journal of Educational Psychology, vol. 105, no. 2, pp. 249–265, 2013
6. Gachkova M. Gamification Approaches in e-Learning / M. Gachkova, E. Somova.Plovdiv University, Bulgaria, 2018.
7. 7-11 klassy. Nestandartnye uroki. Vneurochnye meroprijatija [Physics. grades 7-11. Non-standard lessons. Extracurricular activities]. - M.: Teacher, 2007 – - 116 p. [in Russian]
8. Grevtsov K. Yu. Virtual'nye laboratorii i interaktivnye simuljatory: naznachenie i vozmozhnosti na urokah estestvennonauchnogo cikla [Virtual laboratories and interactive simulators: purpose and opportunities at the lessons of the natural science cycle] / K. Yu. Grevtsov, O. E. Kadeeva // Uchenye zapiski universiteta im. P.F. Lesgafta [Scientific notes of the P. F. Lesgaft University]. 2020. - No. 12 (190). pp. 45-47. [in Russian]
9. Berdyshev S. N. Uvlekatel'naja fizika. Interesnye fakty, zanimatel'nye zadachi, fokusy, igry [Fascinating physics. Interesting facts, entertaining tasks, tricks, games] / S. N. Berdyshev. - M.: Academy of Development, 2010. - 288 p. [in Russian]