Serious games have the potential to add value to the teaching and learning environment but are currently not used to its full potential in the Computer Science class. Many reasons why serious games are not used are debated in the literature and a particular problem identified from the literature is that educators find it difficult to select appropriate serious games for use in the classroom environment. The research philosophy adopted for this study included the Critical Social Theory paradigm and action research as the research method. The five phases of the action research process, namely diagnosing, action planning, action taking, evaluating and specifying learning were used to provide educators with a useful model to help with the selection of serious games for the Computer Science class. During the diagnosing phase, the problem for this study was identified and a questionnaire was used to determine educators‘ perceptions of serious games that confirmed the problem identified during the literature survey. During the action planning phase the evaluation of three serious game selection models, namely the four-dimensional framework, the RETAIN model and the Magic Bullet model were planned. Participants were provided with a checklist in the form of tables so that they could familiarise themselves with the models. During the action taking phase participants evaluated the four-dimensional framework, the RETAIN model and the Magic Bullet model using the checklists and examples provided to them. During the evaluation phase the three different models were evaluated by the participants and a questionnaire was used to gather data. The data were analysed and results were reported. A major problem was identified and it was decided to initiate a second cycle of the action research process. This time participants were provided with serious games and in a joint effort of the participants the problem was addressed. During the second cycle the problems identified in the first cycle was resolved. Finally this study is concluded with a reflection on all the research questions identified, a report on the findings, recommendations and a discussion of the limitations of the research project. / MSc (Computer Science)--North-West University, Vaal Triangle Campus, 2015

New approaches are needed to improve outcomes for safety training in hazardous industries. In this dissertation, following a detailed needs assessment and field studies of training in the mining industry, I will develop and validate a new approach for safety training that couples advancements in "serious games" with user interaction techniques to enhance training workflows. This approach is two-fold. First, the training content, practices, and outcomes are illustrated through non-linear stories with consequence-driven game play in a realistic, "sandbox" world. Second, the conventional game interfaces are extended using emerging natural user interfaces and complexity management techniques to improve the usability of complex data sets common in the application domain. MineSAFE, a custom-built platform to create serious games for training in mine safety, has been developed to enable the proposed approach. Several games that were created with this platform, including Harry's Hard Choices, will be presented. I will also discuss usability studies that have been carried out in realistic training situations to evaluate the user acceptance of the serious games approach for mine safety training. These studies suggest a high level of acceptance among domain users. Finally, I discuss workspace-level extensions to elevate serious games into an Augmented Virtual Reality, where gestures and tangible interaction drive the gaming experience. Although this work focuses on training for the mining industry, my hope is that the insights and technologies provided here will be transferable to other domains where safety, emergency response, and complicated information play a major role in shaping training outcomes.

A utilização de jogos sérios em muitas atividades, incluindo casos de saúde, como o processo de reabilitação motora, tem demonstrado resultados satisfatórios que encorajam o desenvolvimento de novas aplicações neste cenário. Jogos podem tornar tais atividades mais interessantes e divertidas para os pacientes, como também auxiliar as etapas do processo de reabilitação. Nestas aplicações, estratégias que visam a manutenção do nível de motivação do usuário durante a utilização são muito importantes. Assim, esta pesquisa investiga a adaptação de contexto em jogos sérios com a utilização de técnicas de Computação Afetiva. A proposta consiste em um framework que torna mais baixo ao programador o custo de implementação da adaptação afetiva em jogos e permite que o fisioterapeuta configure as adaptações que serão executadas no jogo conforme o perfil dos pacientes. Com o intuito de verificar a viabilidade da proposta, dois jogos para reabilitação motora e uma versão do framework foram implementados, permitindo a realização de experimentos com programadores, fisioterapeutas e pacientes. Os resultados obtidos permitem concluir que a abordagem proposta tende a proporcionar grande impacto social e tecnológico / The use of serious games in many activities, including health cases, like the motor rehabilitation process, has demonstrated results that encourage the development of new applications in this scenario. These activities can be more interesting and funnier by using games, as well as help the patients to execute the steps of the rehabilitation process. In these applications, strategies to maintain the user\'s motivation level during the game are very important. Thus, in this research, we investigated the context adaptation on serious games using techniques of Affective Computing. The proposal consists of a framework that makes the cost of implementing affective adaptation in games lower to programmers and allows the physiotherapists to configure the adaptations that will be executed in the game, according to the profile of the patients. In order to verify the feasibility of the proposal, two games for motor rehabilitation and a version of the framework were implemented, allowing the realization of experiments with programmers, physiotherapists, and patients. The results obtained allow us to conclude that the proposed approach tends to provide great social and technological impact

Orientador: José Remo Ferreira Brega / Resumo: Atualmente, existem os chamados jogos sérios que foram desenvolvidos para servirem, não só para diversão, mas também como ferramenta de aprendizagem sobre a temática saúde e auxiliarem em tratamentos médicos. Em busca de uma metodologia para o desenvolvimento dessa ferramenta, foi realizada uma Revisão Sistemática da Literatura para determinar a eficácia dos jogos sérios na área da saúde, por meio da utilização de técnicas e especificações para o desenvolvimento dos jogos. Também é verificada a utilização da Realidade Virtual como ferramenta para proporcionar imersão e interatividade entre jogo e jogador. Com base nisso, é apresentado um jogo sério cujo nome é Kimotopia, e que foi especificado, implementado, testado e avaliado. O jogo é destinado à crianças com câncer e contém características que auxiliam os jogadores no ganho de conhecimento sobre sua condição e os procedimentos médicos necessários. O jogo é composto por dois módulos principais que auxiliarão na aplicação das técnicas e especificações: módulo aplicador e módulo jogador. Além disso, o jogo foi estruturado sobre um módulo de rede responsável por uma conexão local e um banco de dados para armazenamento de informações sobre os jogadores. Para o conhecimento e a aprendizagem, o jogo foi estruturado em três fases que remetem às atividades cotidianas no ambiente hospitalar. São elas: medicação, alimentação e higiene. Assim, a finalidade é mostrar aos jogadores a importância dessas atividades no tratamento da doença... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

"Video games are more popular now than they have ever been, and the video game industry is on the verge of hitting its Golden Age (Diver, 2015). In 2015 alone, the video game industry is predicted to reach $91 billion in sales revenue (Nunnely, 2015). Video games have become a key element in today’s youth culture (Seel, 2001; Aarsand, 2007; Gee, 2007). With such a successful and culturally relevant medium at their disposal, pedagogues can use this form of entertainment as a gateway medium for educational instruction. This paper describes the progressive integration of technology in music education as well as the implications of using a non-traditional method of educational instruction through a video game. Focusing specifically on the instruction of music theory, several methods of instruction are examined. Past studies using video games as a medium to convey instruction are further examined. The development of an educational music theory video game is explored along with several development tools in its design. A randomized controlled trial was conducted in an undergraduate classroom where participants completed a series of activities using either the music theory video game prototype or a simulated method book application. The data suggests a significant improvement in each skill topic when using the video game and compares similarly to the simulated method book application."

A motivação é um conceito poderoso e que pode ter grandes influências, positivas ou negativas, no aprendizado de alunos. Todavia, encontrar nas mais variadas salas de aula alunos que se encontram desmotivados com a experiência de aprendizado é uma ocorrência comum, que pode estar associada a fatores das mais diferentes origens. Dentre estas, nos atemos aqui a explorar o foco tradicional das escolas em aulas expositivas com cópia mecânica de conteúdo, uma prática que é frequentemente apontada por pesquisadores por seu impacto indesejável na motivação dos alunos. Fato que se deve a sua grande distância do paradigma das tecnologias digitais, familiar à atual geração de estudantes e parte constante de seus cotidianos. Consequentemente, por entendermos que a integração adequada dessas tecnologias sala de aula possui alto potencial para motivar os alunos, proporcionando-lhes maior envolvimento com o conteúdo e as atividades propostas para ele, buscamos trazer para mais perto da sala de aula uma tecnologia digital com alto grau natural de interação e envolvimento: a tecnologia dos videogames. Dentro deste contexto, descrevemos e avaliamos neste trabalho uma abordagem para o desenvolvimento de um jogo educacional (Serious Game) centrado nos personagens míticos do Folclore Brasileiro, a fim de apresentar estes seres e suas histórias aos alunos. Aumentando seu conhecimento e sua valorização por um tema da cultura nacional que é normalmente negligenciado. Para tanto, construímos um ambiente de jogo que mescla modelos e heurísticas motivacionais ao seu próprio processo de desenvolvimento. O que proporciona aos alunos um ambiente atrativo, capaz de mantê-los atentos e envolvidos à medida que os direciona a exploração de um mundo de jogo que os ensina um conteúdo que, de acordo com professores das turmas de testagem de nossa pesquisa, carecem de material didático de qualquer tipo. / Motivation is a powerful concept, greatly capable of influencing, in a positive or negative manner, the ways of students’ learning. However, to find through the most different classrooms students who are unmotivated with their learning experience is far from uncommon. The reasons for this and its origins are very numerous, but we attain ourselves here to approaching the traditional focus schools place on the use of lectures with the mechanical copy of its contents by students. A practice often pointed by researches for its unwanted impact on the motivation of students due to its distance from the paradigm of digital technologies, which is so familiar to the present generation of students and, a constant part of their daily lives. Consequently, as we understand that the proper integration of these technologies to classrooms has great potential in motivating students – for allowing higher levels of involvement with the subject and its tasks –; we intend to bring classrooms closer to a technology with inherent high levels of interactions and engagement: the videogames. Within this context, we describe and assess in this work an approach to develop educational games ( Serious Games) centered on the mythical characters of Brazilian folklore, as a way to disclose these beings and their tales to students. Enhancing their knowledge and valuing for a theme of national culture that is often neglected. For that, we built a game environment that mixes motivational heuristics and models to its own development process. In turn, this gives students an attractive environment, able to keep them aware and involved at the same time that directs their exploring of a game world that, according to the teachers of the testing groups of this research, lacks all sorts of teaching materials.

Esta dissertação investiga os efeitos da imersão física em jogos sérios com propósitos de aprendizado perceptivo. O principal objetivo é identificar um conjunto de orientações de design para ajudar desenvolvedores a escolher o nível apropriado de imersão a ser usado em jogos sérios a fim de assegurar que o jogo seja efetivo e confortável para os usuários. A hipótese principal é que altos níveis de imersão melhoram os resultados dos jogos sérios, mas níveis de imersão moderados também podem ser adequados com a vantagem de que causa menos mal-estar nos usuários. Nós organizamos uma revisão da literatura para melhor entender como a imersão física está sendo usada atualmente em jogos sérios, como a efetividade tem sido avaliada, e como a imersão afeta os resultados do jogo e a usabilidade. Então, nós conduzimos dois estudos de usuário empíricos para investigar os efeitos da fidelidade de display, interação e locomoção na percepção dos usuários e retenção de conhecimento. Para os experimentos, nós adaptamos um jogo sério previamente desenvolvido para análise de percepção de riscos, e desenvolvemos um novo jogo para educar trabalhadores sobre procedimentos de segurança que precisam ser seguidos durante instalações elétricas na linha de manutenção elétrica. Os resultados mostraram que, em geral, a fidelidade de display tem impacto na percepção de riscos quando procurando por riscos que não são óbvios. Alta fidelidade de display tem melhor desempenho na identificação de riscos complexos. A fidelidade de locomoção e interação não apresentou diferenças significantes no aprendizado perceptivo. Alta fidelidade também apresentou maior workload, mas nas mesmas condições a corretividade das tarefas foi maior e os participantes lembraram dos procedimentos tanto no pós-teste quanto no teste de retenção. Portanto, a retenção de conhecimento não foi afetada pelo workload introduzido pela técnica interativa. A partir destes experimentos, nós elaboramos e discutimos um conjunto de orientações de design que podem ser considerados para a escolha do nível apropriado de imersão física para ser usado no desenvolvimento de novos jogos sérios. / Nowadays, several application areas are adopting serious games as an ethical, safe and low-cost alternative to performing dangerous tasks, such as training of firefighters, and for medical surgeries. The employment of Virtual Reality in serious games helps to provide virtual environments much more realistic and better immersive experiences to the user. However, some VR systems can still cause sickness symptoms, such as nausea and headaches, and some of them can be expensive, such as CAVEs. This thesis investigates the effects of physical immersion on serious games with perceptual learning purposes. Its main goal is to identify a set of design guidelines to help developers on choosing the appropriate level of immersion to be used in serious games in order to assure it is effective and comfortable for users. The main hypothesis is that higher levels of immersion improve serious games outcomes, but moderate immersion may be also adequate with the advantage of causing less simulation sickness on users. We organized a survey of the literature to better understand how physical immersion is being currently used on serious games, how its effectiveness has been assessed, and how immersion impacts on the game outcomes and usability. Then, we conducted two empirical user studies looking for investigating the effects of the display, interaction and locomotion fidelity on users’ perception and knowledge retention. For the experiments, we adapted a serious game previously developed for risk assessment and developed a new one to educate workers in electricity-line maintenance on safety procedures that need to be followed during electric installations. Results showed that, in general, display fidelity has an effect on risk perception when searching for non-obvious risks. Higher display fidelity has better performance on complex risks identification. Interaction and locomotion fidelity did not show a significant difference in perceptual learning. Naturalness also presented higher workload, but in the same conditions the correctness of tasks was high and subjects recall the procedures in both post- and retention-test. Therefore, knowledge retention is not impacted by the workload imposed by the interactive technique. From these experiments, we elaborated and discussed a set of design guidelines that can be considered for the choice of the appropriate physical immersion to be used on the development of new serious games.

A utilização de jogos sérios em muitas atividades, incluindo casos de saúde, como o processo de reabilitação motora, tem demonstrado resultados satisfatórios que encorajam o desenvolvimento de novas aplicações neste cenário. Jogos podem tornar tais atividades mais interessantes e divertidas para os pacientes, como também auxiliar as etapas do processo de reabilitação. Nestas aplicações, estratégias que visam a manutenção do nível de motivação do usuário durante a utilização são muito importantes. Assim, esta pesquisa investiga a adaptação de contexto em jogos sérios com a utilização de técnicas de Computação Afetiva. A proposta consiste em um framework que torna mais baixo ao programador o custo de implementação da adaptação afetiva em jogos e permite que o fisioterapeuta configure as adaptações que serão executadas no jogo conforme o perfil dos pacientes. Com o intuito de verificar a viabilidade da proposta, dois jogos para reabilitação motora e uma versão do framework foram implementados, permitindo a realização de experimentos com programadores, fisioterapeutas e pacientes. Os resultados obtidos permitem concluir que a abordagem proposta tende a proporcionar grande impacto social e tecnológico / The use of serious games in many activities, including health cases, like the motor rehabilitation process, has demonstrated results that encourage the development of new applications in this scenario. These activities can be more interesting and funnier by using games, as well as help the patients to execute the steps of the rehabilitation process. In these applications, strategies to maintain the user\'s motivation level during the game are very important. Thus, in this research, we investigated the context adaptation on serious games using techniques of Affective Computing. The proposal consists of a framework that makes the cost of implementing affective adaptation in games lower to programmers and allows the physiotherapists to configure the adaptations that will be executed in the game, according to the profile of the patients. In order to verify the feasibility of the proposal, two games for motor rehabilitation and a version of the framework were implemented, allowing the realization of experiments with programmers, physiotherapists, and patients. The results obtained allow us to conclude that the proposed approach tends to provide great social and technological impact

This study explores suitable applications of culturalization in the case of educational games for children, specifically in relation to the Chinese market. Culturalization, in the context of video games, are design choices and adjustments applied to a product in order to cater to the needs of different cultural environments. The characteristics of both this genre, and this target locale, determines to which aspects of the product culturalization should be applied. Using three commercial educational games as a basis for discussion, the research was conducted through a series of expert interviews with pedagogues, localizers and game researchers in China. By analyzing the data gathered through these interviews, a series of aspects to consider for culturalization was defined. These were: usage of cultural references; the branding of the product; educational utility in relation to the local school curriculum; choice of gamification design.

Detta examensarbete är en undersökning i hur riktlinjer anpassade för Serious Games-genren kan användas i utvecklingen av träningsmoment till ett simpelt kooperativt plattformspusselspel. Undersökningen baserades på en analysmodell vid namn RETAIN (Relevance, Embedding, Transfer, Adaptation, Immersion, Naturalization) vilken utvecklats specifikt för att analysera och hjälpa till vid utvecklingen av inlärningsspel. Denna modell har använts för att analysera plattformspusselspelet Braid, varefter analysen har använts som riktlinjer under utvecklingen av ett eget verk. RETAIN-modellen har även använts för att analysera det egna verket. Efter undersökningen har jag kommit fram till att RETAIN-modellen i sitt originalutförande ej lämpar sig för utveckling av träningsmoment i underhållningsspel då kraven på spel i Serious Games-genren och underhållningsspel är alltför olika.