Eindelijk gemotiveerd wiskunde oefenen!

Dat wiskunde kampt met een imagoprobleem, is een publiek geheim. Leerkrachten op middelbare scholen snakken naar flexibele hulpmiddelen die leerlingen motiveren om wiskunde-oefeningen te maken. Educatieve uitgeverijen proberen steeds vaker de interesse bij jongeren aan te wakkeren met digitale leeromgevingen en zoeken volop naar motiverende technieken. Een mogelijke strategie om leerlingen extra te stimuleren is gamification. Daarbij zetten ontwikkelaars van applicaties spelelementen in die karakteristiek zijn voor het ontwerpen van games. Onderzoek in het domein van de mens-machine-interactie wijst uit dat gamification succesvol kan zijn in onderwijs, online sociale netwerken, gezondheid, crowdsourcing, duurzaamheid, marketing, toerisme … Tot voor kort vielen online wiskunde-leerplatformen echter uit de boot.

Jeroen Ooge (KU Leuven) pikte met zijn masterproef in op de recentste wetenschappelijke evoluties omtrent gamification. Hij ontwikkelde Wiski (www.wiski.be): het eerste gratis online leerplatform dat met gepersonaliseerde gamification jongeren wil motiveren om wiskunde-oefeningen op te lossen. Gelet op de testgroep, was het belangrijk dat de ethische commissie van KU Leuven het project integraal goedkeurde. Voor de studie gingen 401 leerlingen uit de tweede en derde graad ASO van vijf verschillende scholen minstens één lesuur aan de slag met Wiski.

Gamification is geen spielerei

Spelgericht denken inspireerde doorheen de geschiedenis veel toepassingen die het comfort van mensen verbeterden of saaie activiteiten aantrekkelijker maakten. Gegamifiede applicaties (denk aan Duolingo en Swarm) zijn geen volwaardige games, maar bevatten spelelementen die de gebruikerservaring en -betrokkenheid bevorderen. Concrete voorbeelden van zulke elementen zijn: beloningen verzamelen, voortgang vergelijken met die van anderen, interageren met andere gebruikers, opgaan in een verhaal of thema …

Sinds de jaren 2000 voert de industrie een ware gamification-wedloop. Ontwikkelaars passen gamification vaak toe in de vorm van beloningssystemen met punten, badges en klassementen. Helaas wegen ze niet altijd af of die techniek een toegevoegde waarde is voor hun toepassing. Veel mensen zien gamification daardoor louter als synoniem voor opgesmukte spelletjes. Wiski wil daar verandering in brengen.

Nood aan gepersonaliseerde gamification

Onderzoekers pleiten voor het aanpassen van gamification aan de specifieke context van een toepassing en aan de individuele voorkeuren van eindgebruikers. Met een persoonlijke aanpak kunnen eindgebruikers zich betrokkener voelen bij een applicatie of gemotiveerder zijn om die te gebruiken. Dat is een interessante opportuniteit voor het educatief domein.

Gamification personaliseren is mogelijk door te voorspellen welke spelelementen passen bij een eindgebruiker. Voorspellingen kunnen gebaseerd zijn op gebruikersprofielen, die opgesteld zijn met behulp van (psychologische) modellen voor persoonlijkheid of spelerstype. Recent stelden onderzoekers een alternatief theoretisch plan voor dat gamification personaliseert aan de hand van aanbevelingssystemen. Jeroen Ooge testte die aanpak voor het eerst in de praktijk met zijn leerplatform Wiski.

Wiskunde oefenen met gepersonaliseerde gamification

Op Wiski kunnen jongeren vrij en onbeperkt online de wiskundeleerstof inoefenen van het algemeen secundair onderwijs. De website bevat ruim 2000 kwalitatieve meerkeuze-oefeningen over 79 onderwerpen, die werden aangeleverd door uitgeverij die Keure. Oefensessies bestaan typisch uit vijf meerkeuzevragen over een specifiek thema en geven de leerlingen onmiddellijk feedback op hun antwoorden.

Wiski bevat acht motivationele strategieën en spelelementen, die Jeroen nauwgezet selecteerde en implementeerde op basis van de vakliteratuur over gamification, de wiskundig-educatieve context en de doelgroep. Concreet kunnen leerlingen: punten verdienen door oefeningen te maken; hun voortgang onderling vergelijken in een punten- en oefeningenklassement; anderen helpen met moeilijke opgaves; verborgen verrassingen verzamelen; zichzelf uitdagen met gemengde oefeningenreeksen; motiverende feedback krijgen bij het beantwoorden van opgaves; en een day streak opbouwen (zoals bij het bekende Snapchat). Jeroen bedacht een aanbevelingssysteem dat leerlingen enkel de gamification-functionaliteiten aanraadt die passen bij hun individuele voorkeuren, persoonlijkheid en spelerstype.

Werkt gepersonaliseerde gamification motiverender?

Maar zijn jongeren wel gemotiveerder wanneer de gamification op Wiski aangepast is aan hun persoonlijke voorkeuren? Jeroen deed een gerandomiseerd onderzoek met controlegroep: ongeveer de helft van de leerlingen kreeg willekeurige spelelementen te zien, terwijl bij de andere helft de gamification gepersonaliseerd was. Tegelijkertijd verzamelde hij gegevens over hoe vaak leerlingen interageerden met spelelementen.

Aan het einde van het experiment bleken er statistisch amper motivationele verschillen tussen de twee groepen. Jongeren lijken op korte termijn dus niet noodzakelijk gemotiveerder wanneer gamification gepersonaliseerd is in educatieve applicaties zoals Wiski. Sommige leerlingen gaven tijdens het onderzoek echter aan dat ze liever spelelementen hadden gezien die afgestemd waren op hun voorkeuren. Dat doet vermoeden dat gamification personaliseren wél een impact kan hebben op langere termijn. Leerlingen maakten ook een motivationeel onderscheid tussen het punten- en het oefeningenklassement, wat het belang aantoont van hoe spelelementen zoals rankings worden ingevuld in gegamifiede applicaties.

Wiski en de uitdagingen in het onderwijs

Het onderwijs staat voor gigantische uitdagingen: wiskunde aantrekkelijker maken en educatieve methodes mee laten evolueren met de moderne technologische ontwikkelingen. Gamification is een veelbelovende techniek om leerlingen extra te motiveren, maar wordt zelden of nooit ingezet in wiskunde-studiecontexten. Wiski is de eerste succesvolle digitale leeromgeving voor wiskunde met gepersonaliseerde gamification. Leerkrachten en leerlingen reageerden bijzonder enthousiast op het online leerplatform. Leraren vonden Wiski een tijdbesparend, flexibel hulpmiddel dat ze willen blijven gebruiken, voornamelijk met leerlingen die leerstof moeten opfrissen. Leerlingen prezen de verrassende combinatie van wiskunde en gamification. Ze suggereerden verscheidene uitbreidingsmogelijkheden voor de website, onder andere: hints bij de opgaves, uitgewerkte voorbeelden met tussenstappen en oefeningenreeksen met verschillende moeilijkheidsgraad.

Het onderzoek van Jeroen Ooge op Wiski komt tegemoet aan de vraag naar empirische resultaten over gegamifiede educatieve applicaties. Meer langetermijnstudies met jongeren over gepersonaliseerde gamification blijven echter cruciaal: leerlingen moeten steeds vaker zelfstandig leren (denk aan flip-the-classroom) en hebben daarom behoefte aan motiverende oefenomgevingen op maat. Wiski is een beloftevolle stap in die richting en helpt wiskunde tegelijkertijd af van haar stoffige reputatie.