增强现实促进儿童科学教育认知的严肃游戏设计
增强现实严肃游戏设计促进儿童科学教育认知：随机对照试验
背景：儿童科学教育背景下的知识建构过程对于促进早期科学素养的发展具有重要作用。 然而，由于抽象概念的存在，儿童有时难以理解科学知识。
目的：评估增强现实（AR）游戏作为教学工具增强儿童对光学科学教育理解的效果。
方法：本研究纳入36名年龄在6岁至8岁之间的健康儿童。 将受试者随机分为干预组（n=18）和对照组（n=18）。 干预措施，即20分钟的AR科学教育，包括三个游戏课程模块，而对照组则被要求通过非AR科学学习应用程序学习20分钟的相同知识。 实验前后对所有参与者进行动物视觉、色光混合、光折射等3个游戏的POE（预测-观察-解释）测试。 实验结束后还对儿童进行了内在动机量表（IMI）测试，包括兴趣享受（INT-ENJ）、感知能力（COMP）、努力重要性（EFF-IMP）和紧张压力（TEN-PRESS） 。
研究概览
详细说明
具有独立行动能力的儿童的监护人提供了参与研究的知情书面同意。 使用由不参与研究任何其他方面的研究组成员维护的随机列表，将参与者随机分配到实验组和对照组。 初步评估后，参与者的监护人收到并打开了包含小组作业的不透明密封信封。 负责评估 AR 科学教育课程成绩的评估员无法获取参与者信息或小组作业。
根据预实验的 POE 测试分数，使用 PASS 进行样本量计算。 当总体均值差为 μ1 - μ2 = 3.2- 1.0 = 2.2 且两组的标准差 (SD) 分别为 2.0 和 1.9 时，组样本大小为 18 和 18 的组样本大小达到 90.118% 的功效来拒绝均值相等的原假设，并且使用双边、双样本、等方差 t 检验，显着性水平 (a) 为 0.050。
本实验为随机对照试验，参与者被随机分为实验组和对照组。 随机数采用SAS软件分析系统计算机模拟生成，不允许随机选择实验组。 每个孩子都在一名监护人和两名实验员的陪同下接受测试。
自变量是游戏类型（“光与色”，我们设计的光科教产品和 AR 游戏）。 自变量是游戏类型（“光与色”，我们创建的光科教产品和 AR 游戏）。 实验组和对照组学生的因变量都是 POE 测试前后结果之间的差异以及孩子们玩游戏的动机。 为了创建实验的控制变量，这两个游戏都基于动物视觉、光传输和色光混合，并且两个游戏都没有老师参与。 此外，两个学生群体之间没有显着的性别或年龄差异。
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习地点
-
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Shanghai
-
Shanghai、Shanghai、中国、200140
- Dian Zhu
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 孩子
接受健康志愿者
描述
纳入标准：
- 中国本土儿童（6-8岁）
- 清晰的认知
排除标准：
- 听力和理解能力差
学习计划
研究是如何设计的？
设计细节
- 主要用途：其他
- 分配：随机化
- 介入模型：并行分配
- 屏蔽：单身的
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的：增强现实严肃游戏
测试开始前，实验者向参与者介绍了实验的基本信息。
参与者被要求完成关于光概念的认知测试，并被要求对每个问题进行 POE 测试。
实验组利用了为此研究设计的AR科普教育应用程序的三个游戏课程模块，包括“动物视觉”、“光传输”和“色光混合”。
在初次接触该游戏时，受访者有大约 10 分钟的时间来理解其机制。
实验组总学习时间限制在20分钟，测试过程在导师和实验员的监督下完成。
实验过程中，参与者没有受到任何干扰；研究人员只有在遇到困难或请求帮助时才进行干预。
试验结束后，参与者有 15 分钟的休息时间，以进行另一次 POE 测试。
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实验组利用了为此研究设计的AR科普教育应用程序的三个游戏课程模块，包括“动物视觉”、“光传输”和“色光混合”。 实验组的总学习时间限制在20分钟，测试过程在指导员和实验者的监督下完成，并记录孩子的行为特征。 实验过程中，参与者没有受到任何干扰；研究人员只有在遇到困难或请求帮助时才进行干预。 试验结束后，参与者有 15 分钟的休息时间，以进行另一次 POE 测试。 在干预之前和之后，记录每个参与者在游戏中的表现。
其他名称：
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有源比较器：非AR严肃游戏
对照组在完成预测试后使用非 AR 应用程序“Light and Color”完成相同的三个游戏课程，最多 20 分钟。对于非 AR 游戏，我们使用 Tinybop 设计的“Light and Color”为年轻艺术家和科学家提供的应用商店工具。
两款游戏在光学方面都有相同的科学教育内容（事实上，为了实验控制变量，我们在设计内容的阶段采用了与这个非 AR 应用程序相同的科学知识），因此可以进行 POE测试。
试验结束后，参与者休息 15 分钟，以完成另一项 POE 测试和 IMI 量表。
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实验组利用了为此研究设计的AR科普教育应用程序的三个游戏课程模块，包括“动物视觉”、“光传输”和“色光混合”。 实验组的总学习时间限制在20分钟，测试过程在指导员和实验者的监督下完成，并记录孩子的行为特征。 实验过程中，参与者没有受到任何干扰；研究人员只有在遇到困难或请求帮助时才进行干预。 试验结束后，参与者有 15 分钟的休息时间，以进行另一次 POE 测试。 在干预之前和之后，记录每个参与者在游戏中的表现。
其他名称：
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研究衡量的是什么？
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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POE（预测-观察-解释）测试
大体时间：30分钟
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POE（预测-观察-解释）测试通常用于科学课程，试图揭示学生对某些事件的期望以及这些预测的基本原理[19]。
用于向学生演示科学实验，有利于培养孩子的批判性思维和评估学生对科学主题的掌握程度。
然后，研究者要求学生独立确定问卷的回答及其理由后，使用基本道具材料向学生展示相关的身体事件。
最后，学生们被要求根据观察结果改变或补充他们的解释。
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30分钟
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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内在动机量表（IMI）
大体时间：30分钟
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它是在游戏条件下开发的，具有三个子量表[22]：兴趣享受（INT-ENJ）、感知能力（COMP）和努力重要性（EFF-IMP），以评估动机、享受和感知难度的感知水平的参与者。
为了调查使用 AR 的儿童的负面情绪，该研究插入了原始量表的紧张-压力部分中的问题
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30分钟
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合作者和调查者
调查人员
- 研究主任：Zhao Liu, Prof、Shanghai Jiao Tong University School of Medicine
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (实际的)
研究完成 (实际的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
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