XR serious game platform to promote behaviour change

• Tipo: Tese
• Data: 2023-07-21

Autores

Nuno Filipe Amaral Oliveira (Autor) FEUP

Tese

XR serious game platform to promote behaviour change

Mestrado

Dissertação

Classificação Científica

FOS: Ciências da engenharia e tecnologias > Engenharia electrotécnica, electrónica e informática

Instituições Associadas

MOG - MOG Technologies, S.A.

Outras Informações

Resumo (PT): Interfaces cérebro-computador (BCI) são uma tecnologia crescente em popularidade que conseguem monitorizar a atividade cerebral passivamente e traduzi-las em ações. A utilização desta tecnologia juntamente com aplicações de Realidade Estendida (XR) está ainda na sua fase inicial e, embora promissora, ainda não foi testada. O uso correto de XR em ambientes educacionais pode ter um papel importante em desenvolver pensamento critico, capacidades de resolução de problemas e pode ainda ajudar na integração social dos estudantes. Nesta dissertação, propomos criar um jogo sério para mudança comportamental em ambiente educacional. Com uma cuidada consideração do conhecimento existente sobre mecânicas e desenho de jogos, estratégias de persuasão e tecnologia imersiva relativa às suas vantagens e desvantagens, o jogo será pedagógico, enquanto estimula o desenvolvimento cognitivo geral de crianças. Os objetivos de mudança comportamental da aplicação são o aumento da atenção e motivação aquando a aprendizagem, aumento da comunicação social e integração social, tudo enquanto facilita a aquisição de conhecimento. A plataforma servirá também como uma ferramenta útil para educadores, mostrando \emph{analytics} de aprendizagem, através das quais podem melhor entender o processo de aprendizagem de cada estudante e os seus resultados. A aplicação será mais tarde introduzida num ambiente BCI para monitorizar a atividade cerebral, os padrões cognitivos associados à mudança comportamental e para usar tecnologia háptica. Para que um software como este seja criado, será primeiro necessário estudar as principais metodologias lúdicas e XR na existente base de conhecimento cientifico sobre jogos criados para semelhantes motivos persuasivos e educacionais. Para além disso, o papel das diferentes tecnologias imersivas e das soluções de \emph{analytics} de aprendizagem devem ser investigadas. Jogos sérios tiram partido de várias vantagens cognitivas associadas a videojogos e são capazes de superar métodos tradicionais de instrução em termos de motivação, resultados de aprendizagem comportamental, obtenção e retenção de conhecimentos. A tecnologia XR, quando usada num ambiente educacional, é responsável por aumentar o interesse e motivação dos alunos, aumentando também os rácios de aprendizagem e a duração da retenção dos conhecimentos. As \emph{analytics} de aprendizagem podem ser úteis para várias partes interessadas (jogadores, professores e investigadores) e tem um papel essencial para complementar algumas mecânicas de jogo e no entendimento dos comportamentos de aprendizagem. O jogo resultante desta proposta será inspirado no clássico jogo 'Batalha Naval'. O jogo será desenhado para ser usado num ambiente educacional e estenderá um tabuleiro físico recorrente a tecnologia de Realidade Aumentada. O principal componente do jogo será a representação de batalhas navais históricas, onde os jogadores se irão enfrentar com modelos de barcos que se assemelham às suas contrapartes do mundo natural.

Abstract (EN): Brain-computer interfaces (BCI) are a growing technology that can passively monitor brain activity, translating it into actions. The use of this technology, together with Extended Reality (XR) applications, is yet in its initial stage, and although promising, it is still untested. The correct use of XR in educational environments can play a significant role in developing critical thinking and problem-solving abilities and even help the social integration of learners. In this dissertation, we propose to create a serious game application for behaviour change in an educational environment. With careful consideration of existing knowledge on game mechanics, game design, persuasive strategies and immersive technology regarding their advantages and disadvantages, the game will be pedagogic while stimulating the general cognitive development of children. The application's behaviour change goals are boosting attention and motivation when learning, and increasing social communication and integration, all while facilitating knowledge acquisition. The platform will also present itself as a very relevant tool for educators by displaying learning analytics, through which they can better understand each learner's learning process and results. The application is to be later incorporated into a BCI environment for monitoring brain activity, the evolving cognitive patterns associated with behaviour change and using haptic technology for learning purposes. For such a piece of software to be created, we first need to study the central XR and ludic methodologies in the existing knowledge base for games created for similar educational and persuasive motivations. Furthermore, the role of different immersive technologies, and learning analytics solutions also require investigation. Serious games take advantage of several cognitive advantages inherent to video games and can outperform traditional instructional methods in terms of motivation, behaviour learning and knowledge retention outcomes. XR technology in a learning environment is highly responsible for raising learners' interest and motivation, increasing learning rates and knowledge retention duration. Learning analytics can be helpful to various stakeholders of serious educational games (players, teachers and researchers) and have an essential role in complementing some game mechanics and understanding the players' learning behaviours. The resulting game will be heavily inspired by the classic board game 'Battleship'. The game will be designed towards educational usage and extend a physical board through Augmented Reality technology. The game's main mechanic will be representations of historic naval battles where players will face each other with ship models that resemble their natural-world counterparts.

Idioma: Inglês

Nº de páginas: 120