Undervisning af computational maker-færdigheder gennem spil

De tidlige stadier af at undervise maker færdigheder, såsom digital fremstilling, involverer typisk simple øvelser som laserskæring eller 3D-print af grundlæggende former og objekter. I vores hyperforbundne, hyperstimulerede verden kan denne læringsaktivitet føles en smule undervældende - en følelse, der forårsagede Dishita Turakhia, en MIT Ph.D. studerende i elektroteknik og datalogi og en affilieret af Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL), for at genskabe læringspipelinen i jagten på at holde eleverne interesserede, inspirerede og bemyndigede. Sammen med kolleger, herunder MIT-professor Stefanie Mueller, har Turakhia siden udviklet et nyt system til at undervise i beregningsfremstilling, der lader børn fremstille deres yndlingsfigurer direkte fra digitale spil.

Spørgsmål:Hvad er nogle af de måder, hvorpå vi kan genforestille små børns undervisning i maker-færdigheder?

A:En af nøglefaktorerne i undervisning i færdigheder til små børn er at holde dem engagerede, interesserede og inspirerede. Så vi udfordrede os selv til at genforestille os, hvordan digital fremstilling kan introduceres og undervises i unge elever på en legende og sjov måde.

Vi designede en ny tilgang, hvor vi kombinerede undervisning i fremstilling med at spille videospil. Børn spiller allerede et utal af videospil, der har utallige digitale objekter og karakterer, som spillerne engagerer sig i. Så vi tænkte for os selv, hvad nu hvis børnene, mens de spiller disse spil og interagerer med de digitale objekter og karakterer, kan fremstille dem til at interagere med dem i den fysiske verden og lære fremstillings- og fremstillingsfærdigheder undervejs?

Overvej et eksempel, hvor en ung elev spiller spillet "Pokémon Let's Go", og hver gang de fanger en ny Pokémon, modtager de også fabrikationsfilerne til at lave en fysisk Pokémon, som de kan tilføje til deres samleobjekt. Eller forestil dig, at når et barn, der spiller spillet "Legend of Zelda", anskaffer sig en af ​​de sjældneste ting, Biggorons sværd, kan hun fremstille en fysisk version af det sjældne sværd og bruge det som en spilcontroller. Nu er disse unge elever i stand til at spille deres yndlings-engagerende spil og fremstille spilobjekter, som de kan have personlige forbindelser med - samtidig med at de får viden om digital fremstilling, såsom værktøjsindstillinger og materialespecifikationer, undervejs.

Implementering af denne vision om at undervise i fremstilling gennem spil kommer dog med sine to hovedudfordringer. Den første udfordring er at konvertere eksisterende digitale spil til fabrikationsspil uden åben adgang til spillets kildekode. Den anden udfordring er at generere fremstillingsfiler af de ønskede spilobjekter uden adgang til spillets lagre eller aktivfiler. I vores arbejde adresserede vi begge disse udfordringer ved at bruge computervisionsalgoritmer til objektdetektering, segmentering og udtrækning og byggede et værktøjssæt kaldet FabO.

FabO-værktøjssættet giver undervisere mulighed for at vælge vigtige øjeblikke inden for eksisterende spil – for eksempel at fange Pokémons eller erhverve Biggorons sværd – og mærke dem som fabrikationsbegivenheder. Når elever spiller disse spil, overvåger FabO deres gameplay og søger efter de mærkede fabrikationsbegivenheder. Når de støder på en fabrikationsbegivenhed, genererer FabO automatisk fabrikationsfilerne for spilobjekterne i begivenheden og giver eleverne besked. Eleverne kan fremstille objekterne ud fra deres personlige gameplay under eller efter deres spil.

Denne idé om at designe fabrikationsspil til læring kan personliggøre læringsoplevelsen for maker-færdigheder for unge elever på en engagerende og meningsfuld måde ved at bringe spilobjekter fra deres gameplay ind i den fysiske verden.

Sp:Hvilken nytte har det at udvide gameplayet tilbage til den fysiske verden?

A:Det er et godt spørgsmål! Da vi først havde bygget vores FabO-værktøjssæt, fokuserede vores næste forskningsforespørgsel på netop dette spørgsmål:Givet muligheden for at bringe de digitale objekter ind i den fysiske verden, på hvilke måder kunne oplevelsen af ​​begge dele – læring og spil – udvides?

For at løse dette spørgsmål gennemførte vi en eksplorativ undersøgelse, hvor vi inviterede deltagerne til at bruge FabO og konvertere eksisterende videospil efter eget valg til fabrikationsspil. Derefter analyserede vi egenskaberne af 47 fabrikerede objekter fra 33 forskellige spil, som deltagerne valgte at modificere til fabrikationsspil ved hjælp af FabO. Vores analyse viste, at denne idé ikke kun tillod os at fusionere de to verdener af virtuel spil og håndgribelig interaktion gennem opdigtede objekter, men også tillod skabelsen af ​​objekter, som eleverne har personlige associationer og betydninger knyttet til. Med andre ord tillod denne idé enhver elev at bringe objekter, der er unikke for deres virtuelle spiloplevelse, ind i den håndgribelige verden, noget som et tidsstempel for deres gameplay-bevægelse.

Denne personalisering gav mulighed for at tilføje endnu et lag af personlig historiefortælling til deres læringsoplevelse. For eksempel ville flere elever, der spiller spillet "PokémonLet'sGo", lære de samme færdigheder inden for digital fremstilling, men hvert fremstillet objekt er unikt baseret på deres gameplay!

Gennem vores analyse identificerede vi fem almindelige kategorier eller måder, hvorpå eleverne tilknyttede betydninger og personlige associationer til de objekter, der var fremstillet ud fra deres gameplay – genstande af stolthed, objekter for kreativt selvudtryk, objekter af ressourcer, objekter, der er nyttige til at udvide gameplayet til den fysiske verden og genstande af fælles oplevelse. Den sidste kategori af delt oplevelse er særligt unik for multiplayer-spil, hvor disse objekter er forbundet med de delte øjeblikke af gameplay, som f.eks. kollektive sejre eller holdtab. Så i tilfælde af multiplayer-spil bliver endnu en dimension af social forbindelse og delt læringsoplevelse knyttet til objekterne fremstillet af deres fælles gameplay.

Sp:Hvordan kunne du se et system som FabO blive brugt i Metaverse eller med Roblox?

A:Vi ser augmented reality som en naturlig forlængelse af vores systemapplikation. Løftet om virtuelle universer som Metaverse og Omniverse, især AR [augmented reality] miljøerne, er, at de kan understøtte læring gennem den sømløse sammensmeltning af den digitale og fysiske verden. Denne sømløse integration af det fysiske og det virtuelle er især spilskiftende (ordspil beregnet!) for at lære maker færdigheder på grund af færdighedernes fysiske karakter.

Med et system som FabO kan oplevelsen af ​​leg og læring integreres yderligere på en fordybende måde. Så forestil dig en ung elev, der spiller AR-spillet "PokémonGo", fanger en Pokémon i en virtuel verden og bliver derefter transporteret ind i et virtuelt fremstillingslaboratorium for at træne i, hvordan man bruger de digitale fremstillingsværktøjer, såsom laserskærer og 3D-printer, til at fremstille deres unikke Pokémon. Once she completes her training, she can confidently fabricate the physical version of her Pokémon. This physical object can be brought back into the AR world for a more interactive gameplay experience—for example, during the Pokémon battles.

Furthermore, because FabO allows any user (such as an educator) to design the fabrication events for another user (such as a learner), this feature can be extended for several interesting social gaming experiences, especially for platforms like Roblox. For example, an educator could design co-making puzzles for her class of young learners where each learner fabricates their gameplay object, which is a piece of a larger puzzle that the entire class builds together.

Another scenario in which social gaming can have an interesting intersection with FabO is where users embed fabrication events for each other inside the same game. So even though players could be playing the same game, depending on whose "FabO version" they play, the fabrication events and objects could widely vary, and thus the experience of learning fabrication could be unique.

We therefore think that there are several exciting avenues in which applications for a system like FabO could be expanded and we are excited to pursue these directions in our research. + Udforsk yderligere

Sony, Lego to put $2 bn into Epic Games metaverse effort

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.