STEM+C 教育中的认知参与：基于 fNIRS 的严肃游戏对图结构学习影响研究
人机交互
2025-06-13 v3
摘要
对于教育类严肃游戏，理解不同学习方法影响认知过程的有效性仍是一项重大挑战。本研究探讨严肃游戏对图结构学习的影响。为此，我们通过功能近红外光谱（fNIRS）评估基于氧合血红蛋白水平的认知过程有效性，比较了自研的基于游戏的学习（GBL）与基于视频的学习（VBL）方法。我们开展了一项 2×1 被试间初步研究，含十二名参与者，涉及两种条件：游戏与视频。两组接收等同的图基本结构相关内容，会话时长相当。游戏组与基于测验的游戏交互，而视频组观看预录视频。采用 fNIRS 捕获前额叶皮层脑信号，参与者完成前后问卷以记录用户体验与知识收获。研究中我们注意到 GBL 组氧合血红蛋白平均水准更高，提示潜在的增强认知参与。结果显示外侧前额叶皮层（LPFC）在学习期间有更强血流动力学活动。此外，知识收获分析显示 GBL 组相较 VBL 组平均分数提高。尽管因参与者差异与样本量未观察到统计显著变化，本初步工作有助于理解 GBL 与 VBL 如何影响认知过程，为改进教学设计与教育游戏开发提供见解。此外，它强调了进一步探究 GBL 对认知参与与学习成果影响的必要性。
引用
@article{arxiv.2307.13637,
title = {Cognitive Engagement for STEM+C Education: Investigating Serious Game Impact on Graph Structure Learning with fNIRS},
author = {Shayla Sharmin and Reza Koiler and Rifat Sadik and Arpan Bhattacharjee and Priyanka Raju Patre and Pinar Kullu and Charles Hohensee and Nancy Getchell and Roghayeh Leila Barmaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.13637},
year = {2025}
}
备注
19 pages, 9 figures