Aftermath & The Unseen Angles: Exploring the Impact of Game-Based Learning in Trigonometry - An Empirical Study

Abstract

Matematikk blir ofte oppfattet som abstrakt og frakoblet fra virkeligheten, noe som må memoreres i stedet for å forstås. Dette kan føre til frustrasjon, kjedsomhet og manglende interesse. Samtidig tilbringer elever gjerne flere timer hver dag i en virtuell spillverden. Hvordan kan denne motivasjonen overføres til matematikk for å legge til rette for en dypere og mer forståelig læringsopplevelse?

Målet for denne studien er: Å utvikle et engasjerende og pedagogisk læringspill og evaluere effektiviteten av spillbasert læring i matematikk på videregående skole. Først ble det gjennomført et forstudie på eksisterende relevant litteratur innenfor læringsteorier, matematikk og glede av videospill. Forstudiet ble brukt til å utvikle Aftermath: en spillbasert læringsplattform om trigonometri i videregående skole, som tilrettelegger for utforskning av matematiske konsepter gjennom en interaktiv matematikkbok. Spillet ble brukt i et praktisk eksperiment med 35 elever ved norske videregående skoler.

Studien fant at spillbasert læring gir betydelige fordeler for studenter som ser på matematikk som noe som må memoreres, og gir en mer konseptuell forståelse av matematikk. De som likte matematikk hadde generelt sett en bedre spillopplevelse av Aftermath. Spillopplevelse, læringsresultater, og motivasjon viste seg å være uavhengig av kjønn. Elever som liker å spille var mindre engasjert, men drar fortsatt nytte av spillbasert læring hvis spillet er fokusert på prestasjon og belønning, og overdrevent vanskelige læringspill reduserer spillopplevelsen og læringseffektiviteten. En generell modell for å beregne spillopplevelse i matetmatiske læringsspill har blitt utviklet, kalt GEF (Game Enjoyment Factor). Forskningen antyder videre at spillbasert læring i trigonometri kan forsterke konseptuell forståelse og fungere som et nyttig repetisjonsverktøy, men også at effektiviteten som et introduksjonsverktøy ikke var entydig.

Disse funnene gir verdifull innsikt for pedagoger, spilldesignere og forskere om hvordan personlige attributter og spilldesign kan påvirke læringsresultater. Forskningen understreker potensialet til spillbasert læring for å øke studentenes engasjement og læring i matematikk.

Mathematics is often perceived as abstract and disconnected from reality, something which must be memorized rather than understood. This can lead to frustration, boredom, and disinterest. Meanwhile, students willingly spend several hours every day immersed in a virtual game world. How can this motivation be transferred into mathematics to facilitate a deeper and more comprehensible learning experience?

The research goal of this study is: To develop an engaging and educational learning game and evaluate the effectiveness of game-based learning in high school mathematics. Initially, a literature review was conducted to investigate relevant research, covering learning theories, mathematics, and enjoyment of video games. The literature review was used to develop Aftermath: a game-based learning platform about high school trigonometry, facilitating the exploration of mathematical concepts through an interactive notebook. The game was used in a practical experiment with 35 Norwegian high school students.

The study found that game-based learning significantly benefits students who view mathematics as something to be memorized, providing a more conceptual understanding of mathematics. General enjoyment of mathematics correlated with enjoyment in Aftermath. Enjoyment, learning outcomes, and motivation were found to be gender-independent. Video game players were less immersed but still benefit from game-based learning if the game is achievement and reward-focused, and overly difficult learning games reduce enjoyment and learning efficiency. A generalized model for estimating game enjoyment in mathematical learning games has been conceptualized, named the Game Enjoyment Factor (GEF). The research further suggests that game-based learning in trigonometry can effectively reinforce conceptual understanding and serve as a useful repetition tool, but its efficiency as an introduction tool was inconclusive.

These findings provide valuable insights for educators, game designers, and researchers about how personal attributes and game design can affect learning outcomes. The research emphasizes the potential of game-based learning to enhance student engagement and learning in mathematics.