DOI: https://doi.org/10.1186/s40594-024-00521-3
تاريخ النشر: 2025-01-06
المؤلف: Margarita Ortiz‐Rojas وآخرون
الموضوع الرئيسي: الألعاب التعليمية وت gamification
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة آثار استخدام نظام الترتيب القائم على الألعاب على أداء التعلم لـ 175 طالبًا جامعيًا مسجلين في دورة حساب التفاضل والتكامل. تستخدم البحث نهجًا مختلطًا، يجمع بين تصميم شبه تجريبي قبل الاختبار وبعده مع مقابلات نوعية. تشير النتائج إلى أن الطلاب في البيئة الم gamified أظهروا تحسينًا ملحوظًا في أداء التعلم مقارنة بمجموعة التحكم، مما يدل على حجم تأثير كبير. ومع ذلك، لم تجد الدراسة أي تأثير كبير للعب على الكفاءة الذاتية أو الدافع الذاتي، حيث اقترحت البيانات النوعية أن الطلاب اعتبروا نظام الترتيب بشكل أساسي وسيلة للتنافس الذاتي بدلاً من مصدر للدافع الداخلي.
تتحدى النتائج الافتراض القائل بأن اللعب يعزز بشكل جوهري الجوانب التحفيزية مثل الكفاءة الذاتية والاستقلالية. إن غياب التأثيرات الوسيطة من هذه المتغيرات يعني أن العوامل الخارجية قد تلعب دورًا أكبر في التأثير على نتائج الأداء. وبالتالي، تؤكد الدراسة على ضرورة التصميم والتنفيذ الدقيقين للبيئات التعليمية الم gamified. بينما يمكن أن تؤثر أنظمة الترتيب بشكل إيجابي على أداء التعلم، فإن تأثيرها على دافع الطلاب معقد ويعتمد على السياق، مما يشير إلى أن نهجًا مخصصًا ضروري لتحقيق فعالية اللعب في التعليم في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الطلب المتزايد عالميًا على محترفي العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، مما يدفع الجامعات إلى تعزيز مشاركة الطلاب والاحتفاظ بهم وأدائهم في هذه المجالات. يُقترح أن يكون اللعب، الذي يُعرف بأنه دمج عناصر اللعبة في سياقات غير الألعاب، استراتيجية تعليمية قابلة للتطبيق لتعزيز نتائج التعلم في تخصصات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. ومع ذلك، تركز الأبحاث الحالية بشكل أساسي على علوم الكمبيوتر والهندسة، مما يترك مجالات أخرى مثل الرياضيات والعلوم غير مستكشفة. يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى التحقيق في التفاعل بين عناصر تصميم اللعب والمتغيرات الوسيطة، مثل الدافع الذاتي والكفاءة الذاتية، مع مراعاة الجنس وخبرة الألعاب كمتغيرات مشتركة.
تناقش هذه القسم أيضًا أهمية المتغيرات الخلفية في تنفيذ اللعب. تم الإشارة إلى الفروق بين الجنسين في الأداء الأكاديمي المتعلقة باللعب، مع وجود نتائج تشير إلى أن النساء قد يؤدين بشكل أفضل في البيئات الم gamified عند توفير التغذية الراجعة. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن الخبرة السابقة في الألعاب تؤثر بشكل إيجابي على استعداد الطلاب للمشاركة في التعليم الم gamified. تهدف الدراسة إلى معالجة هذه الفجوات من خلال استخدام نهج بحث مختلط لتحليل آثار اللعب على أداء التعلم في فصل حساب التفاضل والتكامل، وبالتالي المساهمة في فهم أكثر دقة لكيفية تفاعل هذه العوامل ضمن التعليم في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.
الطرق
توضح قسم المنهجية النهج المنظم المستخدم في البحث للتحقيق في الفرضيات المحددة. استخدمت الدراسة مزيجًا من الطرق الكمية والنوعية، بما في ذلك التحليلات الإحصائية ودراسات الحالة، لضمان فهم شامل للظواهر قيد التحقيق. شملت جمع البيانات استبيانات وتجارب، مع التركيز على الحصول على قياسات موثوقة وصحيحة.
تم إجراء التحليلات الإحصائية باستخدام أدوات البرمجيات لتقييم العلاقات بين المتغيرات، باستخدام تقنيات مثل تحليل الانحدار وتحليل التباين. بالإضافة إلى ذلك، تم تحليل البيانات النوعية من خلال الترميز الموضوعي لتحديد الأنماط والرؤى التي قد تتجاهلها الطرق الكمية. سمح هذا النهج المختلط بتثليث البيانات، مما يعزز قوة النتائج ويوفر تفسيرًا أكثر دقة للنتائج.
النتائج
تشير النتائج إلى تحسين كبير في أداء التعلم للطلاب في حالة اللعب مقارنة بحالة التحكم، مع حجم تأثير ملحوظ (Cohen’s d = 0.84). على وجه التحديد، حقق الطلاب في المجموعة التجريبية متوسط درجة قدره $M = 25.31$ (SD = 8.98) مقابل $M = 18.06$ (SD = 8.50) في مجموعة التحكم، مدعومًا بنموذج مختلط خطي يفسر 83.50% من التباين في أداء التعلم. كشف النموذج عن تأثيرات رئيسية كبيرة لكل من الحالة (β = 3.70، p < 0.001) والوقت (β = 21.69، p < 0.0001)، إلى جانب تأثير تفاعلي كبير (β = 7.25، p < 0.001)، مما يؤكد الفرضية 1 (H1). من ناحية أخرى، لم يتم دعم الفرضية 2 (H2)، حيث لم يتم العثور على اختلافات كبيرة في الدافع الذاتي أو الكفاءة الذاتية بين الحالتين. اقترحت التغذية الراجعة النوعية أنه بينما شعر الطلاب بإحساس بالكفاءة، لم يدركوا الاستقلالية في البيئة الم gamified، حيث تم اعتبار المنافسة ضارة لدافعهم. علاوة على ذلك، أشارت تحليل الوساطة إلى أن لا الدافع الذاتي ولا الكفاءة الذاتية وسّطا بشكل كبير العلاقة بين الحالة وأداء التعلم. على الرغم من ذلك، تم تأكيد تأثير مباشر للحالة الم gamified على أداء التعلم (c': β = 0.32، p < 0.001)، مما يشير إلى أن فوائد اللعب على نتائج التعلم كانت كبيرة ومستقلة عن هذه العوامل التحفيزية، وبالتالي تدعم جزئيًا الفرضية 3 (H3).
المناقشة
تتناول قسم المناقشة في ورقة البحث الإطار المفاهيمي والنظري المحيط باللعب، خاصة في سياق التعليم العالي في الرياضيات. يُعرف اللعب بأنه دمج عناصر تصميم اللعبة، مثل الشارات وأنظمة الترتيب، في بيئات غير الألعاب، مما يعزز مشاركة الطلاب ونتائج التعلم. تبني الدراسة على التصنيفات السابقة لعناصر اللعب—الديناميات، والميكانيكا، والمكونات—وتؤكد على أهمية تفاعلها لتعزيز تجربة اللعب. من الجدير بالذكر أن البحث يبرز أنه بينما أظهر اللعب آثارًا إيجابية على أداء التعلم والدافع، فإن العديد من الدراسات الحالية تتجاهل المتغيرات الوسيطة، التي تعتبر حاسمة لفهم تعقيدات هذه العلاقات.
تشير النتائج إلى أن اللعب، وخاصة من خلال استخدام أنظمة الترتيب، يعزز بشكل كبير أداء التعلم ويعزز الدافع الذاتي والكفاءة الذاتية بين الطلاب. تستخدم الدراسة نظرية تحديد الذات لاستكشاف كيفية تلبية البيئات الم gamified للاحتياجات النفسية، مما يعزز الدافع الداخلي. علاوة على ذلك، تؤكد على دور الكفاءة الذاتية في تحقيق الأهداف الأكاديمية وتقترح أن عناصر اللعب يمكن أن توفر تغذية راجعة قيمة، مما يعزز ثقة الطلاب في قدراتهم. تحدد البحث أيضًا الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف للاختلافات الفردية، مثل الجنس وخبرة الألعاب، في سياق فعالية اللعب. بشكل عام، تساهم الدراسة في فهم تأثير اللعب على التعلم في التعليم الرياضي، مقترحة نموذجًا نظريًا يدمج هذه الديناميات والمتغيرات الوسيطة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s40594-024-00521-3
Publication Date: 2025-01-06
Author(s): Margarita Ortiz‐Rojas et al.
Primary Topic: Educational Games and Gamification
Overview
This study explores the effects of leaderboard-based gamification on the learning performance of 175 university students enrolled in a calculus course. The research employs a mixed-method approach, combining a pretest-posttest quasi-experimental design with qualitative interviews. The findings indicate that students in the gamified environment exhibited significantly improved learning performance compared to a control group, demonstrating a large effect size. However, the study found no significant impact of gamification on self-efficacy or autonomous motivation, as qualitative data suggested that students viewed the leaderboard primarily as a means of self-competition rather than a source of intrinsic motivation.
The results challenge the assumption that gamification inherently enhances motivational aspects such as self-efficacy and autonomy. The absence of mediating effects from these variables implies that external factors may play a more substantial role in influencing performance outcomes. Consequently, the study underscores the necessity for careful design and implementation of gamified educational environments. While leaderboards can positively affect learning performance, their influence on student motivation is complex and context-dependent, suggesting that a tailored approach is essential for effective gamification in STEM education.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the increasing global demand for STEM professionals, prompting universities to enhance student engagement, retention, and performance in these fields. Gamification, defined as the integration of game elements into non-game contexts, is proposed as a viable instructional strategy to boost learning outcomes in STEM disciplines. However, existing research predominantly focuses on Computer Science and Engineering, leaving other areas like Mathematics and Science underexplored. The authors emphasize the need to investigate the interplay between gamification design elements and mediating variables, such as autonomous motivation and self-efficacy, while also considering gender and gaming experience as co-variables.
The section further discusses the significance of background variables in gamification implementation. Gender differences in academic performance related to gamification are noted, with findings indicating that women may perform better in gamified environments when provided with feedback. Additionally, prior gaming experience appears to positively influence students’ willingness to engage in gamified instruction. The study aims to address these gaps by employing a mixed-method research approach to analyze the effects of gamification on learning performance in a calculus class, thereby contributing to a more nuanced understanding of how these factors interact within STEM education.
Methods
The methodology section outlines the systematic approach employed in the research to investigate the specified hypotheses. The study utilized a combination of quantitative and qualitative methods, including statistical analyses and case studies, to ensure a comprehensive understanding of the phenomena under investigation. Data collection involved surveys and experiments, with a focus on obtaining reliable and valid measurements.
The statistical analyses were conducted using software tools to evaluate the relationships between variables, employing techniques such as regression analysis and ANOVA. Additionally, qualitative data were analyzed through thematic coding to identify patterns and insights that quantitative methods might overlook. This mixed-methods approach allowed for triangulation of data, enhancing the robustness of the findings and providing a more nuanced interpretation of the results.
Results
The results indicate a significant enhancement in learning performance for students in a gamified condition compared to a control condition, with a notable effect size (Cohen’s d = 0.84). Specifically, students in the experimental group achieved a mean score of $M = 25.31$ (SD = 8.98) versus $M = 18.06$ (SD = 8.50) in the control group, supported by a linear mixed model that explained 83.50% of the variance in learning performance. The model revealed significant main effects for both condition (β = 3.70, p < 0.001) and time (β = 21.69, p < 0.0001), alongside a significant interaction effect (β = 7.25, p < 0.001), confirming Hypothesis 1 (H1). Conversely, Hypothesis 2 (H2) was not supported, as no significant differences were found in autonomous motivation or self-efficacy between conditions. Qualitative feedback suggested that while students felt a sense of competence, they did not perceive autonomy in the gamified setting, with competition being viewed as detrimental to their motivation. Furthermore, mediation analysis indicated that neither autonomous motivation nor self-efficacy significantly mediated the relationship between condition and learning performance. Despite this, a direct effect of the gamified condition on learning performance was confirmed (c': β = 0.32, p < 0.001), suggesting that the benefits of gamification on learning outcomes were substantial and independent of these motivational factors, thus partially supporting Hypothesis 3 (H3).
Discussion
The discussion section of the research paper elaborates on the conceptual and theoretical framework surrounding gamification, particularly in the context of mathematics higher education. Gamification is defined as the integration of game design elements, such as badges and leaderboards, into non-game settings, enhancing student engagement and learning outcomes. The study builds on previous classifications of gamification elements—dynamics, mechanics, and components—and emphasizes the importance of their interaction to foster a gamified experience. Notably, the research highlights that while gamification has shown positive effects on learning performance and motivation, many existing studies overlook mediating variables, which are crucial for understanding the complexities of these relationships.
The findings indicate that gamification, particularly through the use of leaderboards, significantly enhances learning performance and fosters autonomous motivation and self-efficacy among students. The study employs Self-Determination Theory to explore how gamified environments can satisfy psychological needs, thereby promoting intrinsic motivation. Furthermore, it underscores the role of self-efficacy in achieving academic goals and suggests that gamification elements can provide valuable feedback, enhancing students’ confidence in their abilities. The research also identifies the need for further exploration of individual differences, such as gender and gaming experience, in the context of gamification’s effectiveness. Overall, the study contributes to the understanding of gamification’s impact on learning in mathematics education, proposing a theoretical model that incorporates these dynamics and mediating variables.