PEGAM - a personalized gamification design model for programming language e-courses

  • PEGAM - Personalisiertes Gamification-Design-Modell für E-Kurse in Programmiersprachen

Žarić, Nađa; Schroeder, Ulrik (Thesis advisor); Klemke, Roland (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Diese Dissertation befasst sich mit der geringen akademischen Beteiligung und dem geringen Engagement als Probleme, die häufig mit dem Verbleib der Studierenden in Online-Lernkursen für Programmiersprachen zusammenhängen. Die Probleme wurden in der Fachgruppe Informatik der RWTH Aachen identifiziert, obwohl hohe Abbrecherquoten ein wachsendes Problem im Informatikstudium weltweit sind. Ein Lösungsansatz, der häufig zur Adressierung der vorgenannten Probleme verwendet wird, sind Gamification- und Personalisierungstechniken: Gamification ist ein Prozess der Anwendung von Spiel-Design-Prinzipien in ernsthaften Kontexten (z.B. Lernen), während Personalisierung sich auf die Anpassung des Kontexts an die Bedürfnisse und Eigenschaften der Nutzer bezieht. In dieser Arbeit werden die beiden Techniken im personalisierten Gamification-Modell (PeGaM) kombiniert, das zur Gestaltung eines Online-Lernkurses für Programmiersprachen entwickelt wurde. PeGaM basiert theoretisch auf den Prinzipien der Gamified Learning Theory und der Lerntendenztheorie. Lerntendenzen definieren die Vorlieben der Lernenden für eine bestimmte Form des Verhaltens, und diese Verhaltensweisen werden als mögliche Moderatoren des Gamification-Erfolgs angesehen. Moderatoren sind ein Konzept, das in der Gamified Learning Theory erklärt wird, und beziehen sich auf Variablen, die die Auswirkungen von Gamification auf die angestrebten Ergebnisse beeinflussen können. Der Gamification-Erfolg ist ein Indikator für das Ausmaß, in dem sich Studierende so verhalten, dass sie erfolgreich lernen. Das konzeptionelle Modell von PeGaM ist ein iterativer Prozess, bei dem Lerntendenzen genutzt werden, um Studierende zu identifizieren, von denen angenommen wird, dass sie bestimmte Aktivitäten vermeiden. Gamification wird dann in Aktivitäten integriert, die als "wahrscheinlich zu vermeiden" erkannt werden, um ein spezifisches lernbezogenes Verhalten zu erzeugen, das für ein bestimmtes Lernergebnis verantwortlich ist. Das PeGaM-Modell umfasst fünf konzeptionelle Schritte und 19 Gestaltungsprinzipien, die für die Gamification in Lernumgebungen zur Förderung des Engagements und der Beteiligung der Studierenden erforderlich sind. In der Praxis wurde PeGaM in einem JavaScript-Einführungskurs mit Bachelor-Studenten der Informatik an der RWTH Aachen eingesetzt. Die Untersuchungen orientierten sich an den Prinzipien des Design-Based Research-Ansatzes. Mit Hilfe dieses Ansatzes wurde PeGaM in drei iterativen Zyklen erstellt, evaluiert und überarbeitet. Der erste Zyklus hatte einen explorativen Charakter, umfasste eine Kontroll- und eine Untersuchungsgruppe und umfasste 124 Teilnehmende. Der zweite und dritte Zyklus waren experimentelle Studien, bei denen 69, d. h. 171 Teilnehmende nach dem Zufallsprinzip auf eine Kontrollgruppe und zwei Untersuchungsgruppen verteilt wurden. Bei den drei Interventionen wurden verschiedene Methoden eingesetzt, um die akademische Beteiligung der Studierenden (ein Maß für das Online-Verhalten der Studierenden im Kurs, das anhand von Aktivitätsprotokollen erfasst wurde), das Engagement (quantitativ bewertet anhand eines Fragebogens, der zur Messung des Verhaltens, des emotionalen und des kognitiven Engagements erstellt wurde) und die Spielerfahrung (quantitatives Maß für die Erfahrungen der Studierenden mit dem System mit Gamification) zu erfassen. Darüber hinaus wurden unterstützende Daten durch halbstrukturierte Interviews und offene Fragestellungen gesammelt. Die empirischen Ergebnisse zeigten, dass Gamification mit PeGaM zu den Lernergebnissen beiträgt und dass der Erfolg von Gamification von der Anwendbarkeit der Spielelemente auf die Präferenzen der Lernenden und die Lernaktivitäten abhängt. Fallübergreifende Vergleiche unterstützten die Anwendung der PeGaM-Designprinzipien und zeigten ihr Potenzial auf. Auch wenn die moderierende Rolle der Lerntendenzen nur in begrenztem Maße bestätigt werden konnte, zeigte die Studie, dass die Gamification von Lernaktivitäten, die von den Lernenden wahrscheinlich gemieden werden, ihre Teilnahme erhöhen kann - allerdings muss sie sorgfältig konzipiert sein. Am bedeutsamsten ist, dass Gamification im Bildungsbereich das Lernverhalten unterstützen und verbessern kann, aber relevante und sinnvolle Lernaktivitäten in Kombination mit sorgfältig durchdachten Belohnungs-, Kooperations- und Feedbackmechanismen erfordert. Die Studie liefert praktische und theoretische Einblicke, zeigt aber auch Herausforderungen und Grenzen auf, die mit personalisierter Gamification verbunden sind, und bietet somit Anregungen für weitere Untersuchungen.

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