Using psychophysiological measures to assess learners’ cognitive and affective states in a theory-based gamified MOOC

Abstract

Η τρέχουσα βιβλιογραφία για τα Μαζικά Ανοικτά Διαδικτυακά Μαθήματα (Massive Open Online Courses-MOOCs) εστιάζει στην υιοθέτηση τεχνικών παιχνιδοποίησης (gamification) για την αντιμετώπιση του υψηλού ποσοστού εκπαιδευόμενων που εγκαταλείπουν το μάθημα πριν αυτό ολοκληρωθεί (dropout). Η χρήση της παιχνιδοποίησης, στο πλαίσιο των MOOCs, στοχεύει κυρίως στην ενίσχυση της εμπλοκής (engagement) των εκπαιδευόμενων στο μάθημα. Σε αυτήν την κατεύθυνση, τα αποτελέσματα πρόσφατων βιβλιογραφικών επισκοπήσεων αναδεικνύουν την ανάγκη να προχωρήσουμε πέρα από την απλή εφαρμογή στοιχείων παιχνιδιού στα ψηφιακά εκπαιδευτικά περιβάλλοντα και να ακολουθήσουμε θεωρίες σχεδίασης κινήτρων για τη σχεδίαση μιας αποτελεσματικής παιχνιδοποίησης. Η παρούσα διατριβή εστιάζει στη σχεδίαση παιχνιδοποιημένων δραστηριοτήτων για MOOCs οι οποίες δημιουργούν ομαλές καμπύλες μάθησης για τους εκπαιδευόμενους. Επιπλέον, αξιολογείται η επίδρασή της προτεινόμενης σχεδίασης με τη χρήση ψυχοφυσιολογικών μετρήσεων. Η διατριβή εξετάζει αν η σχεδίαση και ενσωμάτωση ενός στοιχείου των παιχνιδιών και συγκεκριμένα του στοιχείου της εξέλιξης (player’s progression) μπορεί να επηρεάσει τη γνωστική και συναισθηματική κατάσταση των εκπαιδευόμενων σε ένα MOOC. Η σχεδίαση της παιχνιδοποιημένης δραστηριότητας που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, βασίστηκε στη θεωρία goal-setting και στην αναθεωρημένη ταξινομία του Bloom. Για την εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της προτεινόμενης παρέμβασης, διεξήχθη εμπειρική μελέτη στην πλατφόρμα Coursity με δείγμα πενήντα οκτώ (58) συμμετέχοντες, ηλικίας 19 έως 46 ετών. Χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (ΗΕΓ) για την αντικειμενική αξιολόγηση της γνωστικής και συναισθηματικής κατάστασης των συμμετεχόντων, εξάγοντας ένα σύνολο από φασματικά χαρακτηριστικά. Συγκεκριμένα, καταγράφθηκε η εγκεφαλική δραστηριότητα των συμμετεχόντων σε δύο διαφορετικές συνθήκες, κατάσταση ηρεμίας-αναφοράς (baseline condition) και κατάσταση έργου (task condition). Υπολογίστηκαν οι απόλυτες και σχετικές τιμές ισχύος σε τέσσερις φασματικές περιοχές του ΗΕΓ σήματος, θήτα (θ), άλφα (α), βήτα (β), low βήτα (low βeta). Επίσης, υπολογίστηκαν λόγοι αυτών των τιμών, όπως η εμπλοκή σε ένα έργο (task engagement) με βάση τον τύπο β/(α+θ), ο λόγος θ/low_β που σχετίζεται με τον έλεγχο προσοχής (attention ratio), ο γνωστικός φόρτος (workload) ως θ/α, η συναισθηματική διέγερση ως (arousal) β/α και το συναισθηματικό σθένος (valence) ως αF4/βF4 – αF3/βF3. Επιπρόσθετα, χορηγήθηκε στους συμμετέχοντες ένα ερωτηματολόγιο ώστε να γίνει αξιολόγηση της αντιληπτής εμπλοκής των συμμετεχόντων (perceived engagement) στη δραστηριότητα. Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής έδειξαν ότι η προτεινόμενη παρέμβαση παιχνιδοποίησης δεν είχε στατιστικά σημαντική επίδραση στη γνωστική και συναισθηματική κατάσταση των συμμετεχόντων. Επιπλέον, η συναισθηματική διέγερση (arousal) των συμμετεχόντων αυξήθηκε σημαντικά κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας (task condition) και για τις δύο πειραματικές ομάδες συγκρινόμενη με τις τιμές του διαστήματος αναφοράς (baseline condition). Ο γνωστικός φόρτος των συμμετεχόντων της πειραματικής ομάδας αυξήθηκε σημαντικά μεταξύ των δύο συνθηκών. Τα αποτελέσματα αναφορικά με την αντιληπτή εμπλοκή των συμμετεχόντων έδειξαν ότι δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων, κάτι το οποίο επιβεβαιώνουν και τα αποτελέσματα από τα νευρολογικά δεδομένα. Η παρούσα έρευνα συνεισφέρει στο πεδίο της σχεδίασης της παιχνιδοποιημένων δραστηριοτήτων για MOOCs οι οποίες βασίζονται σε θεωρίες σχεδίασης κινήτρων καθώς χρησιμοποιεί την θεωρία goal-setting ως θεωρητικό πλαίσιο. Η συγκεκριμένη θεωρία δεν έχει αξιοποιηθεί μέχρι στιγμής στο πεδίο των MOOCs. Η έρευνα παρουσιάζει ψυχοφυσιολογικές μετρήσεις για την αξιολόγηση της παιχνιδοποιημένης μαθησιακής δραστηριότητας ενός MOOC και συμπεραίνει αναφορικά με τη δυνητική συνεισφορά αυτών στη σχεδίαση της παιχνιδοποίησης. Τέλος, η παρούσα έρευνα υποστηρίζει ότι η εγκεφαλογραφία έχει τη δυνατότητα να ενημερώνει τους σχεδιαστές των MOOCs για τη σχεδίαση περισσότερο ελκυστικών μαθημάτων το οποίο μπορεί να βοηθήσει στη μείωση του ποσοστού εγκατάλειψης στα MOOCs.