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.
[41] Jaap J A Denissen, Rinie Geenen, Marcel Aken, Samuel Gosling, and Je Potter. Development and
validation of a dutch translation of the big ve inventory (b). Journal of personality assessment,
90:152{7, 04 2008.
[42] Yuan Jia, Yikun Liu, Xing Yu, and Stephen Voida. Designing leaderboards for gamication: Perceived
dierences based on user ranking, application domain, and personality traits. In Proceedings of the
2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, pages 1949{1960. ACM, 2017.
[43] Yuan Jia, Bin Xu, Yamini Karanam, and Stephen Voida. Personality-targeted gamication: A survey
study on personality traits and motivational aordances. In Proceedings of the 2016 CHI Conference
on Human Factors in Computing Systems, CHI '16, pages 2001{2013, New York, NY, USA, 2016.
ACM.
[44] Oliver P John, Laura P Naumann, and Christopher J Soto. Paradigm shift to the integrative big ve
trait taxonomy. Handbook of personality: Theory and research, 3(2):114{158, 2008.
[45] Oliver P John, Sanjay Srivastava, et al. The big ve trait taxonomy: History, measurement, and
theoretical perspectives. Handbook of personality: Theory and research, 2(1999):102{138, 1999.
[46] Jesper Juul. Half-real: Video games between real rules and ctional worlds. MIT press, 2011.
[47] Sander Kamstra. De invloed van een autonomie ondersteunende leeromgeving op de intrinsieke
motivatie en gepercipieerde autonomie van leerlingen in het voortgezet onderwijs. Master's thesis,
Open Universiteit, 2015.
[48] Sean HK Kang. Spaced repetition promotes ecient and eective learning: policy implications for
instruction. Policy Insights from the Behavioral and Brain Sciences, 3(1):12{19, 2016.
[49] Yamini Karanam, Leslie Filko, Lindsay Kaser, Hanan Alotaibi, Elham Makhsoom, and Stephen
Voida. Motivational aordances and personality types in personal informatics. In Proceedings of
the 2014 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing: Adjunct
Publication, UbiComp '14 Adjunct, pages 79{82, New York, NY, USA, 2014. ACM.
[50] Richard N Landers, Kristina N Bauer, and Rachel C Callan. Gamication of task performance with
leaderboards: A goal setting experiment. Computers in Human Behavior, 71:508{515, 2017.
[51] Pascal Lessel, Maximilian Altmeyer, and Antonio Kruger. Users as game designers: Analyzing
gamication concepts in a "bottom-up"setting. In Proceedings of the 22Nd International Academic
Mindtrek Conference, Mindtrek '18, pages 1{10, New York, NY, USA, 2018. ACM.
[52] James R Lewis. Multipoint scales: Mean and median dierences and observed signicance levels.
International Journal of Human-Computer Interaction, 5(4):383{392, 1993.
[53] Wei Li, Tovi Grossman, and George Fitzmaurice. Gamicad: a gamied tutorial system for rst time
autocad users. In Proceedings of the 25th annual ACM symposium on User interface software and
technology, pages 103{112. ACM, 2012.
[54] Christian E Lopez and Conrad S Tucker. The eects of player type on performance: A gamication
case study. Computers in Human Behavior, 91:333{345, 2019.
[55] Andrzej Marczewski. 52 gamication mechanics and elements. https://www.gamified.uk/
user-types/gamification-mechanics-elements/. Online, mei 2019.
[56] Andrzej Marczewski. Gamication mechanics and elements. Even Ninja Monkeys Like to Play:
Gamication, Game Thinking & Motivational Design, pages 165{177, 2015.
[57] Andrzej Marczewski. User types. Even Ninja Monkeys Like to Play: Gamication, Game Thinking
and Motivational Design, 1:65{80, 2015.
[58] Andrzej Marczewski. The paradox of play. https://www.gamified.uk/2017/05/10/
the-play-paradox/, 2017. Online, mei 2019.
[59] Andrzej Marczewski. Analogue vs digital gamication. https://www.gamified.uk/2019/04/26/
analogue-vs-digital-gamification/, 2019. Online, mei 2019.
[60] Janaki Mythily Kumar and Mario Herger. Gamication at work: Designing engaging business
software, chapter 6: Mechanics. https://www.interaction-design.org/literature/book/
gamification-at-work-designing-engaging-business-software/chapter-6-58-mechanics.
Online, mei 2019.
[61] Lennart E. Nacke, Chris Bateman, and Regan L. Mandryk. Brainhex: Preliminary results from a
neurobiological gamer typology survey. In Junia Coutinho Anacleto, Sidney Fels, Nicholas Graham,
Bill Kapralos, Magy Saif El-Nasr, and Kevin Stanley, editors, Entertainment Computing { ICEC
2011, pages 288{293, Berlin, Heidelberg, 2011. Springer Berlin Heidelberg.
[62] Lennart E Nacke, Chris Bateman, and Regan L Mandryk. Brainhex: A neurobiological gamer
typology survey. Entertainment computing, 5(1):55{62, 2014.
[63] Lennart E. Nacke and Sebastian Deterding. The maturing of gamication research. Computers in
Human Behavior, 2017 2017.
[64] Jakob Nielsen. Usability engineering. Elsevier, 1994.
[65] Oded Nov and Ofer Arazy. Personality-targeted design: Theory, experimental procedure, and
preliminary results. In Proceedings of the 2013 Conference on Computer Supported Cooperative Work,
CSCW '13, pages 977{984, New York, NY, USA, 2013. ACM.
[66] Rita Orji, Lennart E. Nacke, and Chrysanne Di Marco. Towards personality-driven persuasive health
games and gamied systems. In Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in
Computing Systems, CHI '17, pages 1015{1027, New York, NY, USA, 2017. ACM.
[67] Rita Orji, Gustavo F. Tondello, and Lennart E. Nacke. Personalizing persuasive strategies in gameful
systems to gamication user types. In Proceedings of the 2018 CHI Conference on Human Factors in
Computing Systems, CHI '18, pages 435:1{435:14, New York, NY, USA, 2018. ACM.
[68] Beatrice Rammstedt and Oliver P. John. Measuring personality in one minute or less: A 10-item
short version of the big ve inventory in english and german. Journal of Research in Personality,
41:203{212, 02 2007.
[69] Ute Ritterfeld, Michael Cody, and Peter Vorderer. Serious games: Mechanisms and eects. Routledge,
2009.
[70] Karen Robson, Kirk Plangger, Jan H. Kietzmann, Ian McCarthy, and Leyland Pitt. Is it all a game?
understanding the principles of gamication. Business Horizons, 58(4):411 { 420, 2015.
[71] Lilith Roggemans and Bram Spruyt. Toelatingsproef (tand) arts: een sociograsche schets van de
deelnemers en geslaagden. Brussel: Onderzoeksgroep TOR, Vakgroep Sociologie, Vrije Universiteit
Brussel (140 blz.)-TOR, 29, 2014.
[72] Michael Sailer, Jan Hense, J Mandl, and Markus Klevers. Psychological perspectives on motivation
through gamication. Interaction Design and Architecture Journal, (19):28{37, 2014.
[73] Katie Salen, Katie Salen Tekinbas, and Eric Zimmerman. Rules of play: Game design fundamentals.
MIT press, 2004.
[74] Je Sauro. Measuring usability with the system usability scale (sus). https://measuringu.com/sus/,
2011. Online, mei 2019.
[75] Katie Seaborn and Deborah I Fels. Gamication in theory and action: A survey. International
Journal of human-computer studies, 74:14{31, 2015.
[76] Alana Semuels. The internet is enabling a new kind of poorly paid hell. https://www.theatlantic.
com/business/archive/2018/01/amazon-mechanical-turk/551192/, 2018. Online, januari 2018.
[77] Carolyn Snyder. Paper prototyping: The fast and easy way to design and rene user interfaces.
Morgan Kaufmann, 2003.
[78] Alireza Souri, Shagheh Hosseinpour, and Amir Masoud Rahmani. Personality classication based on
proles of social networks' users and the ve-factor model of personality. Human-centric Computing
and Information Sciences, 8(1):24, 2018.
[79] StatWiki. Data screening. http://statwiki.kolobkreations.com/index.php?title=Data_
screening, 2017. Online, juni 2019.
[80] Bernard Suits. The Grasshopper-: Games, Life and Utopia. Broadview Press, 2014.
[81] Emily Sun, Brooke Jones, Stefano Traca, and Maarten W Bos. Leaderboard position psychology:
counterfactual thinking. In Proceedings of the 33rd Annual ACM Conference Extended Abstracts on
Human Factors in Computing Systems, pages 1217{1222. ACM, 2015.
[82] Mariusz Szyma. Who coined the term \gamication"? https://www.quora.com/
Who-coined-the-term-gamification, 2014. Online, mei 2019.
[83] TL Taylor. The assemblage of play. Games and Culture, 4(4):331{339, 2009.
[84] Gustavo F. Tondello, Alberto Mora, and Lennart E. Nacke. Elements of gameful design emerging
from user preferences. In Proceedings of the Annual Symposium on Computer-Human Interaction in
Play, CHI PLAY '17, pages 129{142, New York, NY, USA, 2017. ACM.
[85] Gustavo F. Tondello, Rita Orji, and Lennart E. Nacke. Recommender systems for personalized
gamication. In Adjunct Publication of the 25th Conference on User Modeling, Adaptation and
Personalization, UMAP '17, pages 425{430, New York, NY, USA, 2017. ACM.
[86] Gustavo F. Tondello, Rina R.Wehbe, Lisa Diamond, Marc Busch, Andrzej Marczewski, and Lennart E.
Nacke. The gamication user types hexad scale. In Proceedings of the 2016 Annual Symposium on
Computer-Human Interaction in Play, CHI PLAY '16, pages 229{243, New York, NY, USA, 2016.
ACM.
[87] Gustavo Fortes Tondello and Lennart E Nacke. Towards customizing gameful systems by gameful
design elements. In PPT@ PERSUASIVE, pages 102{110, 2018.
[88] Steven D Tripp and Barbara Bichelmeyer. Rapid prototyping: An alternative instructional design
strategy. Educational Technology Research and Development, 38(1):31{44, 1990.
[89] Miriam Walker, Leila Takayama, and James A Landay. High-delity or low-delity, paper or
computer? choosing attributes when testing web prototypes. In Proceedings of the human factors
and ergonomics society annual meeting, volume 46, pages 661{665. SAGE Publications Sage CA: Los
Angeles, CA, 2002.
[90] Kevin Werbach. (re)dening gamication: A process approach. In Anna Spagnolli, Luca Chittaro,
and Luciano Gamberini, editors, Persuasive Technology, pages 266{272, Cham, 2014. Springer
International Publishing.