Games, simulations, and visual metaphors in education: antagonism between enjoyment and learning

Abstract

The purpose of this study was to investigate the influence of game‐like activities on adult learning during a computer‐based simulation. This research also studied the use of visual metaphors as graphic organizers to help make the underlying science principles explicit without interfering with the interactive nature of the simulation. A total of 70 university students participated in the quantitative phase of the study. They interacted with a simple computer simulation that modeled the relationship between acceleration and velocity using a discovery‐based approach. No formal instruction on the science concepts was given. Participants had control over the acceleration of a computer‐animated ball. In the quantitative phase of the study, four simulation conditions were studied comprising two levels of two factors: Gaming Context (Yes, No) and Visual Metaphor (Yes, No). Results from the quantitative phase showed that although participants reported greater levels of enjoyment when the game was included, the game actually interfered with participants’ explicit learning of the science principles. No effect for the visual metaphor was found. However, the use of the game in tandem with the metaphor resulted in increased levels of tacit learning, as evidenced by greater scores on a special gaming task used for evaluation at the end of the session. In the qualitative phase, four additional participants were interviewed as they interacted with a version of the software which allowed each of the conditions to be switched on and off. Qualitative results demonstrated that the visual metaphor became a very important tool for participants. Also, the qualitative sessions uncovered patterns of interaction while playing the game that might explain why the game interfered with learning. These results are important given the recent increase in interest in gaming among educators. Jeux, simulation et métaphores visuelles en éducation:l’opposition plaisir/apprentissage Le but de la présente étude était d’examiner l’influence des activités ludiques sur l’apprentissage chez les adultes au cours d’une simulation sur ordinateur. La recherche a également porté sur l’emploi des métaphores visuelles comme organisateurs graphiques pour aider à expliciter les principes scientifiques sous‐jacents sans altérer le caractère interactif de la simulation. Un total de 70 étudiants universitaires ont participé à la phase quantitative de l’étude. Ils ont été en interaction avec une simulation simple sur ordinateur qui reproduisait la relation entre l’accélération et la vitesse en utilisant un mode d’approche fondé sur la découverte. On n’avait donné aucun enseignement conventionnel sur les concepts scientifiques. Les participants pouvaient contrôler l’accélération d’une boule animée par ordinateur. Pour la phase quantitative de l’étude, on a étudié quatre conditions de simulation composées de deux niveaux de deux facteurs: Contexte de Jeu (Oui ou Non), et Métaphore visuelle (Oui, Non). Les résultats de la phase quantitative ont montré que les participants signalaient que le jeu gênait en fait leur apprentissage explicite des principes scientifiques, ceci en dépit du plaisir accru qu’ils ressentaient quand il y avait jeu. Aucun effet n’a été observé en ce qui concerne la métaphore visuelle. Toutefois l’usage du jeu en association avec la métaphore a eu pour résultat un accroissement du niveau de l’apprentissage tacite, comme le révèlent des notes plus élevées au cours d’un exercice ludique spécial utilisé comme instrument d’évaluation à la fin de la session. Dans la phase qualitative on a interrogé quatre autres participants pendant qu’ils étaient en interaction avec une version du logiciel qui permettait de mettre en service ou d’arrêter chacune des conditions de simulation. Les résultats qualitatifs ont montré que la métaphore visuelle devenait un outil important pour les participants. Les sessions qualitatives ont également fait apparaître des schémas d’interaction au cours du jeu qui pourraient expliquer pourquoi le jeu gênait l’apprentisage. Ces résultats sont importants étant donné l’intérêt croissant que les éducateurs portent aux jeux. Spiele, Simulationen und visuelle Metaphern in der Erziehung: Der Antagonismus zwischen Lust und Lernen Mit dieser Studie soll der Einfluss von spieleartigen Aktivitäten auf das Lernen Erwachsener im Rahmen einer computergestützten Simulation erforscht werden, ebenso wie der Gebrauch visueller Metaphern als graphische Organisatoren beim Erkennen der zugrunde liegenden wissenschaftlichen Prinzipien ohne Beeinflussung der interaktiven Natur der Simulation. An der quantitativen Phase dieser Untersuchung nahmen insgesamt 70 Universitätsstudenten teil. Sie interagierten mit einer einfachen Computersimulation, die die Beziehung zwischen Beschleunigung und Geschwindigkeit in einem auf “Entdeckendem‐Lernen” basierten Ansatz nachbildete. Zum wissenschaftlichen Konzept wurde keine formelle Einweisung gegeben. Die Teilnehmer konnten die Beschleunigung eines Balls über einen Rechner steuern. Im quantitativen Teil der Studie wurden vier Simulationsbedingungen, die zwei Ebenen zweier Faktoren einschlossen, untersucht: Spiele‐Zusammenhang (Ja, Nein) und Visuelle Metapher (Ja, Nein). Die Ergebnisse der quantitativen Phase zeigten, dass, obwohl Teilnehmer bei Einbeziehung des Spiels über einen höheren Grad an Vergnügen berichteten, das Spiel tatsächlich eindeutig das Erkennen der wissenschaftlichen Prinzipien beeinträchtigte. Für die “visual metapher” wurde keine Wirkung festgestellt. Allerdings erbrachte die gemeinsame Nutzung von Spiel und Metapher ein erhöhtes Maß an Hintergrund‐Lernen, was durch bessere Ergebnisse bei einer speziellen Spiel‐Aufgabe, die am Ende der Sitzung zur Evaluation eingesetzt wird, erkennbar wurde. In der qualitativen Phase wurden vier zusätzliche Teilnehmer befragt, die mit einer Version der Software arbeiten konnten, die es ermöglichte, jede der Bedingungen ein‐ und aus‐ zuschalten. Die qualitativen Ergebnisse zeigten, dass die “visuellen Metaphern” zu einem sehr wichtigen Werkzeug für die Teilnehmer geworden waren. Die qualitativen Sitzungen enthüllten auch Interaktionen während des Spiels, die auch erklären helfen können, warum das Spiel das Lernen behinderte. Gerade das seit kurzem gewachsene Interesse an Spielen bei Erziehern zeigt, wie wichtig die Ergebnisse sind. Juegos, simulación y metáforas visuales en educación: la oposición placer versus el aprendizage El propósito del presente estudio era una investigación sobre la influencia de las actividades lúdicas sobre el aprendizaje de los adultos durante una simulación basada en el ordenador. La investigación se concentró también en el uso de metáforas visuales como organizadoras gráficas para hacer explícitos los principios científicos subyacentes sin impedir el carácter interactivo de la simulación. Un total de 70 estudiantes universitarios participaron en la fase cuantitativa de la investigación. Estaban en interacción con una simulación simple sobre ordenador que reproducía la relación entre aceleramiento y velocidad a través de una metodología basada en el descubrimiento. No hubo instrucción formal sobre los conceptos científicos. Los participantes podían controlar el aceleramiento de una bola animada por ordenador. En la fase cuantitativa de la investigación, se estudió cuatro ambientes de simulación cada uno incluyendo dos niveles de dos factores: Contexto de juego (Si/No) y Metáfora Visual (Si/No). Los resultados de la fase cuantitativa indicaron que, aunque los participantes disfrutaron más cuando el juego estaba incluído, en realidad ese mismo juego impedía el aprendizaje explícito de los principios científicos por parte de los participantes. No se encontró ningun efecto para la metáfora visual. Sín embargo el uso del juego en asociación con la metáfora tuvo como resultado un crecimiento de los niveles del aprendizaje tácito, como lo evidenciarón los resultados más altos en una tarea lúdica especial utilizada para evaluación al final de la sesión. En la fase cualitativa, se entrevisto con cuatro participantes adicionales cuando estaban interactuando con una versión del logical que permitía la conexión/desconexión de cada una de las condiciones de simulación. Los resultados cualitativos han demonstrado que la metáfora visual podía convertirse en una herramienta muy importante para los participantes. Al mismo tiempo las sesiones cualitativas revelaron esquemas de interacción durante el juego propio que podrían explicar porque el juego era un obstáculo para el aprendizaje. Esos resultados y observaciones tienen cierta relevancia si se toma en cuenta el creciente interés en los juegos por parte de los educadores.