Games als leermiddel

Studie bewijst effectiviteit van Minelabs

De tabel van Mendeljev ontdekken in een educatieve game? Het kan in Minelabs, een uitbreiding op de razend populaire videogame Minecraft. En nog beter: het werkt écht. Een experiment van AP Hogeschool toont aan dat Minelabs o.a. de kennis van covalente bindingen significant verbetert én dat leerlingen positief staan tegenover de game als leermiddel.

Educatieve games zijn trending

Educatieve games: ze zijn een populaire trend in het onderwijs, maar hoe kun je vaststellen wat leerlingen tijdens het spelen daadwerkelijk leren en ervaren? De impact meten die een educatieve game heeft op leerlingen blijft een uitdaging. Binnen het onderzoeksproject GLaDoS (Game-based Learning and Development of Skills) buigen kenniscentra Onderzoek Levenslang Leren en Innoveren en Media, Design en IT zich over deze vraag. 

Hoe meten?

We onderzoeken hoe educatieve games effectief kunnen bijdragen aan leerresultaten. Om spelontwikkelaars hierin te ondersteunen ontwikkelen we een praktijkmodel: een interactieve gids die de impact van educatieve games meetbaar maakt en praktische tips aanlevert om te verbeteren. Dit model biedt ontwikkelaars handvaten om bewustere ontwerpkeuzes te maken en helpt hen bij de meting en evaluatie van educatieve impact doorheen de verschillende ontwikkelingsfases.

Praktijkmodel

Het praktijkmodel wordt opgebouwd uit praktijkgerichte en academische literatuur en verrijkt met inzichten uit interviews met 16 Vlaamse en Nederlandse ontwikkelaars van educatieve games. Door deze literatuur en veldinzichten samen te brengen, formuleren we een model dat de relatie tussen essentiële gamekenmerken (zoals doelen en regels, spelbesturing, feedback over voortgang, uitdagingen, sociale interacties, verhaallijnen, enzovoort), gebruikerservaring en leren in kaart brengt. Daarnaast maken we een overzicht van hoe de elementen uit het model precies kunnen worden gemeten, bijvoorbeeld aan de hand van vragenlijsten en lichaamsreacties. 

Testfase in PITO Stabroek

In september 2024 testten we ons model voor het eerst met de educatieve game Minelabs, waarbij 32 leerlingen uit het derde en vijfde jaar secundair onderwijs van PITO Stabroek deelnamen. In deze eerste validatiestudie onderzochten we experimenteel hoe spelervaring en spelbetrokkenheid invloed hebben op leerwinst en percepties van leren bij leerlingen. De resultaten van deze studie helpen om het model verder te verfijnen en bieden concrete aanbevelingen voor ontwerpers die de impact van hun games willen vergroten.

De test met Minelabs

Het eerste experiment waarin het praktijkmodel werd getest, richtte zich op de impact van de educatieve game Minelabs. Minelabs is een Smart Education @ Schools-project uitgevoerd door UAntwerpen, PITO Stabroek en GO! KLA met steun van de Vlaamse Overheid en IMEC. 

De game is een uitbreiding op Minecraft en biedt een interactieve en speelse manier voor leerlingen uit het secundair onderwijs om belangrijke chemische en natuurkundige concepten aan te leren. Binnen de virtuele Minecraft-wereld bouwen de leerlingen atomen en moleculen en experimenteren ze met onderwerpen zoals covalente bindingen, atoombouw, stofeigenschappen, Coulombkracht, elementaire deeltjes en radioactiviteit. Deze aanpak stelt hen in staat om theoretische kennis praktisch toe te passen en concepten beter te begrijpen door middel van hands-on activiteiten in een veilige digitale omgeving.

Voorafgaand aan het spel vulden de leerlingen een vragenlijst in over hun voorkennis en achtergrondkenmerken. Na het spelen van Minelabs werd hun ervaring met de game en hun kennis opnieuw getest. Zo werd het effect van de game op zowel de leerwinst als de percepties van leren, spelervaring en spelbetrokkenheid van de leerlingen in kaart gebracht.

Het experiment met Minelabs toont aan dat de game effectief is in het verbeteren van de kennis van leerlingen over covalente bindingen, zeker bij leerlingen zonder eerdere voorkennis. De meeste leerlingen vonden het leuk om met de game te leren en gaven aan dat ze spelenderwijs meer zelfvertrouwen kregen in hun kennis van de lesstof.

Minelabs werd bovendien positief beoordeeld op spelervaring en spelbetrokkenheid: de leerlingen waardeerden het gebruiksgemak en de aantrekkelijke vormgeving van de game, en voelden zich sterk betrokken en gemotiveerd om meer te ontdekken.

PITO Stabroek, de school waar Minelabs getest werd, staat eveneens positief tegenover de educatieve game en ziet het als een waardevolle toevoeging aan hun wetenschapslessen. De school benadrukt dat de game abstracte leerstof over chemie en fysica op een visuele en herkenbare manier overbrengt, wat de betrokkenheid en het begrip van leerlingen vergroot. Directeur Daniëlle Segers waardeert vooral hoe Minelabs helpt om complexe wetenschappelijke concepten toegankelijker te maken en het leerproces te verrijken, waardoor de lessen aantrekkelijker worden.

Enkele resultaten in de kijker

Betreft leerwinst

• Minelabs verbeterde significant de kennis van leerlingen over covalente bindingen.
• De leerlingen uit het derde jaar secundair onderwijs, zonder voorkennis, lieten een grotere verbetering zien dan leerlingen met voorkennis uit het vijfde jaar secundair onderwijs. 
• De game was vooral effectief in het onthouden, begrijpen, toepassen en analyseren van de geleerde kennis over covalente bindingen. Dit betekent dat leerlingen door de game beter in staat waren om basiskennis te onthouden, concepten te begrijpen, hun kennis in andere situaties toe te passen, en hun kennis te analyseren. Bij complexere taken, zoals evalueren en creëren, was de impact van de game minder groot. 

Betreft percepties van leren

• De leerlingen stonden over het algemeen positief tegenover het gebruik van de game als leermiddel en dachten dat studeren aan de hand van de game een goed idee was.  Een belangrijke bevinding is dat deze positieve attitude grotendeels toe te schrijven is aan hoe makkelijk ze de besturing van de game vonden. Dit wijst op het belang van gebruiksvriendelijke bediening om een positieve leerervaring te bevorderen. 
• De meeste leerlingen hadden het gevoel echt iets te hebben geleerd door middel van de Minelabs game. Dit resultaat werd sterk voorspeld door betekenisgeving en feedback over vooruitgang in het spel, wat betekent dat deze elementen cruciaal waren voor een positieve leerervaring. 
• Deze bevindingen versterken het idee dat Minelabs niet alleen objectief het leren ondersteunt, maar ook subjectief als een nuttige en motiverende leerervaring wordt gezien.

Betreft spelervaring en spelbetrokkenheid

• De game werd hoog gewaardeerd op plezier, audiovisuele aantrekkelijkheid, duidelijkheid van doelen en regels en de opgewekte nieuwsgierigheid. 
• De game werd ook goed gewaardeerd op autonomie, gemak van controle, betekenisgeving, uitdaging, en voortgangsfeedback, wat erop wijst dat leerlingen het gevoel hadden zelfstandig beslissingen te kunnen nemen, dat de game gemakkelijk te bedienen was en dat ze de game als inhoudelijk nuttig, passend uitdagend en voldoende ondersteunend in hun leerproces ervaarden. 
• De game scoorde iets lager, maar nog steeds positief, op het gevoel van meesterschap, volledige betrokkenheid (flow) en onderdompeling in de gamewereld. Dit suggereert dat de leerlingen de spelervaring aangenaam vonden, maar zich nog niet geheel competent voelden tijdens het spelen en nog niet volledig opgingen in de game.
• Het gevoel van verbondenheid met anderen tijdens het spelen scoorde het laagst, wat suggereert dat de sociale interactie tijdens het spelen van de game in de klascontext minder aanwezig was.

Toekomstige toepassingen 

Dit experiment biedt waardevolle inzichten over de impact van Minelabs en hoe de educatieve game nog verder geoptimaliseerd kan worden. De test met Minelabs was een eerste experiment in een reeks van studies om het praktijkmodel te verfijnen. Het model wordt nog verder uitgetest en toegepast in andere contexten van educatieve games.