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Solar system game in education
Dongzhou Fang
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Informatik
Betreuer*in
Helmut Hlavacs
DOI
10.25365/thesis.78835
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-15699.35854.263774-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In den letzten Jahren hat sich Game-Based Learning (GBL) als leistungsstarkes Instrument zur Verbesserung von Lernprozessen erwiesen, indem es Interaktivität, Engagement und Wissenserwerb miteinander verbindet. Die vorliegende Arbeit präsentiert die Entwicklung eines edukativen Spiels über unser Sonnensystem, das wissenschaftliche Genauigkeit mit spannendem Gameplay kombiniert. Ziel des Projekts ist es, eine interaktive Lernumgebung zu schaffen, in der die Spielenden viele Fakten über die Planeten unseres Sonnensystems lernen und dabei in einem Actionspiel in strategischen Missionen die Ressourcen des Sonnensystems verteidigen. Die hier präsentierte Forschung untersucht die zentralen Aspekte des Designs des Spiels, einschließlich Spielmechaniken, virtueller Umgebungen und wissenschaftlicher Simulationen. Durch die Nutzung realer astronomischer Daten bietet das Spiel eine genaue Darstellung von Himmelskörpern, Planetenatmosphären und Orbitalmechanik. Darüber hinaus sorgt die Integration erzählgetriebener Missionen dafür, dass das Lernen in das unterhaltsame Spielerlebnis eingebettet ist, anstatt davon getrennt zu sein. Die Entwicklung des Spiels zielt darauf ab, die folgenden Forschungsfragen zu beantworten: (i) Wie kann eine realistische Spielumgebung geschaffen werden? (ii) Wie lässt sich astronomisches Wissen effektiv in ein Spiel integrieren? (iii) Wie kann ein Gleichgewicht zwischen wissenschaftlicher Genauigkeit und Spielbarkeit erreicht werden? (iv) Kann dieses Spiel das Verständnis und Interesse der Spielenden am Wissen über das Sonnensystem verbessern? (v) Wie kann die Wirkung des Spiels auf die Lernergebnisse gemessen werden? Zur Beantwortung dieser Forschungsfragen wurde das Spiel auf Grundlage realer astronomischer Datensätze und benutzerzentrierten Designs entwickelt. Eine Kombination aus realistischen Simulationen, aufgabenbasiertem Storytelling und explorativem Gameplay ermöglichte die Integration von Bildungsinhalten in motivierende Spielmechaniken. Durch Leistungstests und eine Nutzerbefragung wurde die Wirkung des Spiels auf den Wissenszuwachs und das Interesse an Planetenwissenschaft untersucht. Die Evaluation zeigt, dass das Spiel das konzeptionelle Verständnis der Lernenden für räumliche Beziehungen und planetare Eigenschaften des Sonnensystems signifikant verbessert und gleichzeitig Motivation und Engagement steigert. Insgesamt demonstriert das Spiel die Wirksamkeit von Game-Based Learning bei der Vermittlung komplexer wissenschaftlicher Inhalte und liefert wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Entwicklung von Lernspielen im MINT-Bereich.
Abstract
(Englisch)
In recent years, game-based learning (GBL) has emerged as a powerful tool for enhancing education by integrating interactivity, engagement, and knowledge acquisition. This thesis presents the development of an educational game focused on the solar system, combining scientific accuracy with immersive gameplay. The project aims to create an interactive learning environment where players explore planetary science while defending the solar system's resources through strategic missions. This research examines key aspects of educational game design, including game mechanics, virtual environments, and scientific simulations. By leveraging real-world astronomical data, the game provides an accurate representation of celestial bodies, planetary atmospheres, and orbital mechanics. Additionally, the integration of narrative-driven missions ensures that learning is embedded within engaging gameplay rather than being separate from it. The study also addresses challenges in balancing scientific accuracy with user engagement, optimizing the game's interface for effective information delivery, and evaluating its educational impact through user testing. The results demonstrate the potential of serious games to enhance STEM education by making complex scientific concepts more accessible and enjoyable. This research contributes to the growing field of digital education, showcasing how interactive technologies can transform learning experiences in astronomy and beyond. The development of this game aims to address the following research questions: (i) How to create a realistic game environment? (ii) How can astronomical knowledge be effectively conveyed within a game environment? (iii) How can a balance be struck between scientific accuracy and game playability? (iv) Can this game enhance players' understanding and interest in solar system knowledge? (v) How can the impact of the game on learning outcomes be assessed? To address the research questions, the game was developed based on the real astronomical datasets, user-centered design. A combination of realistic simulations, tasks with a storyline, and exploratory gameplay allowed the integration of educational content into engaging game mechanics. Through performance testing and a user questionnaire, we evaluated the game's impact on users' knowledge acquisition and interest in planetary science. The evaluation indicates that the game significantly enhances learners' conceptual understanding of spatial relationships and planetary characteristics about the solar system, while also increasing engagement and motivation. The balance between scientific accuracy and gameplay was achieved through simplified but realistic simulations and carefully designed missions. Overall, the game demonstrates the effectiveness of game-based learning in delivering complex scientific knowledge and offers valuable insights for future educational game development in STEM education.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Spiel Spielbasiertes Lernen GBL Sonnensystem Lernspiel Serious Game Astronomiespiel
Schlagwörter
(Englisch)
Game Game based learning GBL solar system educational game serious game astronomy game
Autor*innen
Dongzhou Fang
Haupttitel (Englisch)
Solar system game in education
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
xi, 70 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Helmut Hlavacs
Klassifikation
54 Informatik > 54.00 Informatik. Allgemeines
AC Nummer
AC17595172
Utheses ID
76571
Studienkennzahl
UA | 066 | 921 | |