Towards building an affective educational game framework: a proof of concept
Creators: name: Κατμάδα, Αικατερίνη Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Βιοανάδραση
Προσαρμοστικά ηλεκτρονικά παιχνίδια
Παιχνιδοκεντρική μάθηση
Biofeedback
Adaptive computer games
Game-based learning

description: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας ήταν η δημιουργία ενός διαδικτυακού διδιάστατου (2D) παιχνιδιού, το οποίο θα προσαρμόζεται δυναμικά ανάλογα με τη ψυχολογική κατάσταση του παίκτη, όπως υποδεικνύεται από συγκεκριμένες μετρήσεις. Οι μετρήσεις αυτές συλλέγονται και ταξινομούνται χρησιμοποιώντας μια συσκευή βιοανάδρασης για αναγνώριση συναισθημάτων, και αποτελούνται από αγωγιμότητα και θερμοκρασία δέρματος, καθώς και καρδιακό ρυθμό. Η προσαρμογή κάποιων στοιχείων του παιχνιδιού έχει ως στόχο την αύξηση της συμμεετοχής των παικτών, κάνοντας το παιχνίδι πιο απαιτητικό όταν νιώθουν ότι βαριούνται ή όταν αγχώνονται. Εκτός από την πρώτη έκδοση ενός παιχνιδιού, δημιουργήθηκε επίσης ένα REST Web API, το οποίο υλοποιεί πολλές συναρτήσεις για την αποθήκευση και την ανανέωση των μετρήσεων των παικτών στη βάση δεδομένων. Επιπλέον, δημιουργήθηκε μια ιστοσελίδα με διαγράμματα που απεικονίζουν τα επίπεδα άγχους των παικτών κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού. Έτσι, στην παρούσα εργασία προτείνεται ένα εύκολα επεκτάσιμο framework για τη δημιουργία εκπαιδευτικών ηλεκτρονικών παιχνιδιών που προσαρμόζονται βάσει της ψυχολογικής κατάστασης του παίκτη. Στο πρώτο μέρος της διπλωματικής εργασίας παρουσιάζεται αναλυτικά το πεδίο του affective computing, καθώς και θέματα που άπτονται τη συμμετοχή χρήστη (user engagement). Επιπλέον, περιγράφονται συνοπτικά οι εφαρμογές του affective computing στη μάθηση, καθώς και στα ηλεκτρονικά παιχνίδια. Ακολουθεί μια περιεκτική επισκόπηση εκπαιδευτικών παιχνιδιών, affective παιχνιδιών, αλλά και λογισμικών για τη δημιουργία ηλεκτρονικών παιχνιδιών που μελετήθηκαν πριν τη δημιουργία της συγκεκριμένης εργασίας. Έπειτα, υπάρχει αναλυτική παρουσίαση της συνολικής αρχιτεκτονικής του συστήματος αλλά και των επιμέρους στοιχείων, και, τέλος, παρατίθενται προτάσεις για μελλοντική ανάπτυξη και έρευνα.
description: The purpose of the following thesis was the creation of an online two-dimensional (2D) game that would adapt dynamically according to the psychological state of the players, as indicated by certain psycho-physiological measures of the subjects. The particular measurements are collected using a bio-feedback device for emotion recognition, and they consist of skin conductance, skin temperature, and heart rate. The adaptation of some elements of the game aims to increase the engagement of the players by making the game more challenging when they are feeling bored or nervous. Apart from a prototype of the game, A REST Web API that implements many functions for storing and updating the measurements of the players in the database was also developed. Moreover, a website with line charts depicting the levels of anxiety of the players during game play, was also created. Therefore, an easily extensible framework for the creation of educational games that adapt based on the affective state of the player is being proposed in the particular thesis. In the first section of the thesis, affective computing, as well as several aspects pertinent to user engagement are being thoroughly presented. Furthermore, several applications of affective computing in learning and gaming is being described in brief. Afterwards, there is a concise review of educational games, affective games, as well as game engines that were considered for the development of the particular project. Next, there is a detailed presentation of the whole system architecture and its components, and, lastly, there are suggestions for future development and research.