ゲームが学習のエンゲージメントと成果を向上させる方法

近年、テクノロジーは教育や人々の学び方を大きく変えてきたよね。学生はノートパソコンやタブレットを使って、楽しみながら動画を見たりゲームをしたりして学んでる。そのせいで、研究者たちは動画やゲームのコンテンツをもっと魅力的にして、学生が勉強に意欲を持つようにしようとしてるんだ。

よく話に出る学び方には、動画ベースの学習（VBL）とゲームベースの学習（GBL）があるよ。VBLは、学生が自分のペースで講義の録画を見られるのに対し、GBLはもっと体験的で、デジタルゲームやボードゲームを使うことが多いんだ。

脳がいろんな学び方にどう反応するかを研究することで、学生がどれだけ集中できるか、学習中に脳のどの部分が活発になるかを理解しようとしてる。いろんな学習戦略が脳にどう影響するかを知ることは大事だけど、まだこの分野は発展途上。脳信号の分析が教育方法の改善にどう役立つか、もっと研究が必要だね。

注目されているのは前頭前野で、考えることや意思決定、記憶に関与していることで知られてる。機能的近赤外分光法（fNIRS）っていう方法を使うと、このエリアの脳活動を追跡できるんだ。人が学習タスクを行っている間に脳にどれくらい酸素が流れているかの情報も得られるから、さまざまな学習方法が学生の集中度にどう影響するかを理解するのに役立つ。

今のところ、大抵の研究は特定のゲームや動画コンテンツに焦点を当ててるから、両方の方法を使っている人たちの脳活動を比較して、どっちが学習に効果的かを確かめる必要があるよね。

この研究では、ゲームと動画を使ってグラフ理論の概念を学んだときの集中度や知識の獲得がどう変わるかを探ってる。そして、両方の方法が学生の脳活動を測定することで、どっちがどうだったかを比較することを目指しているんだ。

#研究の質問

この研究は2つの主な質問を投げかけてる：

1. ゲームベースと動画ベースの学習で脳の活動はどう違うの？
2. ゲームを使った参加者と動画を使った参加者の使いやすさ、タスク負荷、知識の獲得にどんな違いがあるの？

これらの質問に答えるために、同じトピックのクイズゲームと動画を用意したんだ。参加者はゲームをプレイするグループと動画を見るグループに分けられた。研究では、fNIRSを使って両方のグループの脳信号を分析し、知識の獲得を事前と事後のテストで測定したよ。

#方法論

#実験の設定

脳信号を分析するために、参加者は学習素材をノートパソコンで使っている間、fNIRSのヘッドバンドをつけてた。fNIRSデバイスが脳データを集め、別のノートパソコンがデータ収集ソフトを管理してた。3台目のノートパソコンは、異なる学習タスクを示す信号を送ってたよ。

この研究には、12人の小さなグループが関わり、6人ずつ2つのグループに分けた。一方のグループはゲームに取り組み、もう一方は動画を見た。それぞれのグループには、グラフ理論に関連する基本概念をカバーするコンテンツが提供されたんだ。

#学習素材

学習素材には、以下の用語が含まれてた：

• グラフの定義
• 完全グラフ
• 完全グラフの辺の数え方
• ループの概念
• 有向グラフと無向グラフ
• グラフの次数
• 入次数と出次数

Unityで作られたゲームでは、参加者はさまざまな要素をドラッグ＆ドロップして、定義を読んだ後にクイズに答えるって感じだった。動画は、同じ内容をインタラクティブな要素なしでわかりやすくプレゼンしたものだったよ。

#データ収集

データは次のステップで集められた：

1. 参加者は人口統計の質問票に記入し、事前テストを受けた。
2. その後、fNIRSのヘッドバンドをつけながらゲームや動画に取り組んだ。
3. 学習活動の後、参加者は事後テストを受け、学習体験についてのアンケートに答えたよ。

#脳活動の測定

脳活動は、主に2種類のヘモグロビンを追跡することで測定された：

• 酸素化ヘモグロビン（HbO）
• 脱酸素ヘモグロビン（HbR）

これらの測定は、学習プロセス中に異なる脳の部分がどれだけ働いているかを示してる。前頭前野は、どの部分が学習タスクの間により活発だったかを確認するために分けられたよ。

#結果

#脳活動の発見

分析の結果、ゲームグループは動画グループよりも酸素化ヘモグロビンのレベルが高く、ゲーム中の方が脳がより活発だったことを示唆してる。でも、脱酸素ヘモグロビンのレベルは両方のグループで似てて、片方の方法が脳活動を増加させる一方で、もう片方は酸素の流れを減らさなかった。

特に、外側前頭前野（LPFC）は他の領域よりも多くの活動を示し、ゲーム条件では動画条件の2倍以上の神経活動があったんだ。

#知識の獲得

参加者が学んだ内容に関しては、ゲームベースの学習アプローチの方が知識の獲得が高かったよ。平均して、ゲームグループは動画グループよりも事後テストの点数が良かった。ゲームグループは約47.74%の改善を見せたけど、動画グループはそれより少なかった。

#ユーザー体験

参加者も学習体験についてフィードバックを提供したよ。システム利用性スケール（SUS）を使って、ゲームは動画よりも高い使いやすさのスコアを得たことから、ゲームの方が使いやすいと感じたみたい。

メンタルの負荷に関しては、NASAタスクリード指数が動画の方がゲームよりも要求が高いように見えた。参加者は、動画よりもゲームを使っているときの方がモチベーションや集中度が高かったと報告してたよ。

#ディスカッション

この研究は、ゲームベースの学習が動画ベースの学習よりもより良い集中度と知識の獲得につながることを示してる。ゲームをプレイした参加者は脳の活動が高く、これは通常、学習成果の向上に関連付けられることが多いんだ。

ゲームのインタラクティブな要素が脳内の酸素の流れや神経活動を増加させる要因になったかもしれなくて、実体験型の活動が学習を強化するって考えをサポートしてる。参加者のフィードバックもこの考えを強化するもので、ゲームの方が楽しくてやる気が出るって言ってたよ。

結果から、ゲームベースの学習方法は一部の教育現場でより効果的かもしれないってことがわかるね。これが教育者に、もっとインタラクティブな要素を自分の授業に取り入れようって促すかもしれない。

#今後の研究

今後の研究では、どの特定のゲーム機能が学習を強化するのか、そしてそれを効果的に実装する方法を探ることができるよ。大規模なサンプルや異なる年齢層を含むことで、いろんなデモグラフィックにおける影響を理解するための幅広い理解が得られるかもしれない。

さらに、学習素材を拡張現実（AR）や仮想現実（VR）などのテクノロジーに組み込むことで、学習者にとってさらに魅力的な体験を提供できるかもしれない。これらのプラットフォームは、学習をもっと楽しく、効果的にする没入型の環境を提供する可能性があるんだ。

要するに、この研究はゲームを使った学習が学生の集中度や知識の獲得に役立つことを示してるよ。今後の研究とテクノロジーの進歩により、教育システムがもっと効果的になるために革新的な方法を取り入れることができるかもしれないね。