Abstract
Dit artikel beschrijft de kracht van Serious Gaming om een praktische noot toe te voegen aan de behoorlijk theoretisch aangelegen stabiliteitskunde voor het Lectoraat Maritieme Innovatieve Technieken.
Beschreven wordt de onderbouwing waarom Serious Gaming een goede match is voor stabiliteitsleer, het ontwerpproces, de verschillende iteraties en de bevinding daaruit. Aansluitend suggesties en discussie over de vervolgontwikkeling en het toepassen van het spel in het curriculum voor de opleiding Maritieme Techniek.
Serious Gaming geeft de student de mogelijkheid om in een interactieve leeromgeving te kunnen experimenteren en praktisch kennis te maken met de elementen waaruit stabiliteitsleer bestaat.
Introductie
Vanuit het Lectoraat Maritieme Innovatieve Technieken te NHL Stenden Hogeschool, onder leiding van Dr. Ir. Herbert Koelman, is de vraag uitgesproken voor de ontwikkeling van een intuïtieve manier voor studenten om kennis te maken met stabiliteitsleer door middel van interactieve ervaring. Deze interventie zou toepasbaar zijn voor onder andere de opleiding Maritieme Techniek (HBO).
De huidige manier van lesgeven start bij de theorie en werkt vanuit daar naar de praktijk. De wens is er om af te stappen van stoffige formules en rekenmethodes en eerst te gaan naar het proefondervindelijk beleven.
Centraal staat dus het creëren van inzicht in de belangrijkste elementen van stabiliteitsleer op een interactieve manier. Door gebruik te maken van Serious Gaming kan er een praktische basis gelegd worden als voorbereiding op het theoretische.
Serious Gaming?
Een voorgaand onderzoek naar de leerstijlen van de Maritieme Techniek studenten toonde een duidelijke voorkeur voor ‘actief experimenteren’ (Voerman 2020). Waar de huidige manier van lesgeven de student een individueel en theoretisch leertraject laat doorlopen biedt Serious Gaming de kans tot een juist collaboratieve praktijkgerichte leerervaring.
De kracht van Serious Gaming zit onder andere in het aanbieden van ervaringsgerichte leerervaringen. Waarbij het onderwerp niet per se direct te koppelen hoeft te zijn naar de werkelijkheid, immers wordt er gebruik gemaakt van transfer om die vertaling te maken van het metaforische naar de realiteit.
De studenten kunnen op hun eigen termen inzicht krijgen in de praktijkgerichte kant van de materie door vrijelijk te kunnen experimenteren ondersteund door een facilitator die de ervaring in de juiste context plaatst en transfer mogelijk maakt.
Supporting Theories
Bepaalde rekenmethodes vanuit stabiliteitsleer zullen ten grondslag liggen van het ontwikkelde spel. Echter is het doel om inzicht te creëren in de praktische aspecten en niet in hoe de resultaten berekend zijn. Bijvoorbeeld de GZ-curve, een grafische benadering van de zelf corrigerende krachten van een scheepsvorm en configuratie, waarvan het kunnen interpreteren er van een indruk geeft van stabiliteit zonder de achterliggende rekenmethode te hoeven begrijpen. Het was dus niet het doel om een soort ‘mere learning’ ervaring te creëren waar, verweven tussen leuke ervaringen in, traditionele rekenformules behandeld worden. Stabiliteitselementen die naar voren komen in het spel zijn onder ander: GZ-curve, invloed van belading, verplaatsen van gewicht, systeemzwaartepunt, effecten van verschillende scheepsvormen en externe invloeden.
Om een aansluitende en motiverende interventiestrategie te ontwikkelen voor de spelers liggen er een aantal principes ten grondslag.
Het gebruik van gaming als introductie bij technische opleidingen voor eerstejaars geeft positieve effecten op zowel de motivatie als kennisontwikkeling. Zo ontwikkelen de studenten zelf een visie op het onderwerp dat gaandeweg de opleiding wordt bijgeschaafd en opgepoetst. De notie dat verkeerd aangeleerd is later lastig te corrigeren is een misvatting en hier niet van toepassing, het gaat immers om een introductie en een vertaling naar de werkelijkheid vindt plaats tijdens de ervaring (Braghirolli, Ribeiro, Weise & Pizzolato 2016).
Het Serious Gaming lemniscaat (de Rooij, et al) en Experiential Learning (Kolb 1984) geven een aantal basisprincipes voor het ontwerp van de interventiestrategie. Hoewel Kolb verschillende leerstijlen aankaart (Doener, Dromer, Denker, Beslisser) is vooral de opvatting interessant dat een optimale leermethode alle aspecten aan bod laat komen: planning, experiencing, reflecting en abstract conceptualisation.
Veilig kunnen falen bij experimenteren, directe feedback, keuzevrijheid en onderhandelbare regels zijn een aantal voorbeelden om een motiverende gaming ervaring te ontwerpen (Provence, 2020). De facilitator zal de spelers te assisteren en niet te dirigeren en een observerende rol aan te nemen en de spelers de ruimte te geven om zelf te kunnen experimenteren en te discussiëren (Estes 2004).
Een goede collaboratieve gaming ervaring is in hoge mate interactief en biedt ruimte voor eigen invulling (Dillenbourg 1999). Het biedt een platform voor een doorlopende poging om een gezamenlijk conceptueel model van stabiliteitsleer te vormen (Roschelle & Teasley 1995). Een competitief element zorgt voor een motiverende factor in kleine groepen zonder een te grote impact op de cognitieve lading op de spelers (Nebel, Schneider & Rey 2016).
Deze theorieën hebben als basis gediend bij het ontwerpproces. Ze zijn de onderbouwing voor de ontwerpkeuzes die gemaakt zijn.
Design
Aan de hand van de bovenstaande theorieën, gesprekken met MT-professionals en studenten, en verscheidene artikelen en frameworks vanuit het Lectoraat Serious Gaming (Kuipers, Wensler, Wielens, et al) zijn een aantal design vereisten opgesteld waaronder primaire en secundaire doelen, de materie om te behandelen, de volgorde waar dit in gebeurt, het type spel, hoe vaak het gespeeld dient te worden, de groepsgrootte, de rollen van de spelers, et cetera. Maar ook banale zaken als hoeveel ruimte heeft de interventiestrategie nodig, welke faciliteiten zijn vereist en welke fysieke elementen zijn benodigd.
Aan de hand van het Design Research Framework (Kuipers 2019) is er iteratief te werk gegaan. De kracht van iteratief ontwerpen is om vrij snel te kunnen achterhalen of een idee blijft plakken, door bijvoorbeeld gebruik te maken van paper prototyping, en prototypes continu aan te passen zodat ze beter aansluiten bij het uiteindelijke doel waar ze voor gemaakt zijn. Het proces van verschillende dingen proberen en ook te falen zijn juist belangrijke onderdelen van het ontwerpproces. Hierom zijn er verschillende prototypes ontwikkeld, getest en continu aangepast. Zo is er gewerkt richting een goed aansluitende interventiestrategie.
De verworven feedback met nuttige toevoegingen voor het ontwerp zijn verwerkt in opvolgende iteraties.
Ter illustratie wordt in het kort stil gestaan bij het proces en de leermomenten daaruit, wat heeft geleid tot het uiteindelijke prototype.
Figuur 1 – GZ-curve als poortsleutel
Een vroeg prototype maakte gebruik van de GZ-curve als een soort sleutel object. Meerdere spelers bemannen een enkel vlot waar op hun avatars (digitale alter-ego’s in het spel) vrijelijk kunnen rondlopen. Gezamenlijk creëren de spelers de corresponderende GZ-curve om de poort naar de volgende sectie te kunnen openen. Het verplaatsende gewicht van de avatars heeft direct invloed op de GZ-curve maar ook het zwaartepunt van het vlot. Denk bij dit prototype bijvoorbeeld aan een spelshow waar de spelers een pose moeten aannemen om verder te kunnen.
Figuur 2 – Hole in the Wall (Fox / Cartoon Network)
Echter bleek dit prototype te beperkt – er was geringe invloed mogelijk op de GZ-curve, compartimentaliseerde het prototype het probleem, leek het niet erg aan te slaan en was er weinig fun. Hoewel vervolgens de toevoeging van directe invloed op de koers, gewichten op verschillende hoogtes, het verzamelen van items en vermijden van obstakels een verbetering gaf bleek het niet een dusdanig verbeterde ervaring dat besloten was om de aandacht te verleggen naar een ander prototype.
Misschien waande het zich te veel als een soort puzzelspel wat niet per se aansluit bij de doelgroep die een actievere spelvoorkeur (Voerman 2020).
Figuur 3 – Het River Cruise Prototype
Een aantal concepten waren ontworpen die in een eerder stadium de revue al niet gepasseerd zijn omdat deze uiteindelijk niet voldeden aan de gestelde designeisen, te gecompartimentaliseerd te werk gingen of te gericht waren op logica.
Een soort Tetris/Snake spel waar het gaat om het goed plaatsen van verschillende soorten lading van gewicht en vorm. Ook dit spel was erg gericht op logica, een soort puzzelspel.
Of een bouw-het-zelf-vlot Zeeslag, waarbij twee teams tegen elkaar een vlot ontwerpen en door het plaatsen van gewichten het andere team probeert te laten zinken. Hoewel de spelers elkaars vlot niet zien maken ze gebruik van de GZ-curve van het andere team en de invloed die plaatsen van de gewichten daarop heeft. Zo kunnen ze ruwweg de vorm achterhalen en hoe je deze het beste kan laten zinken.
Het kunnen uitproberen van deze concepten en prototypes vereiste een andere manier van berekeningen maken om de stabiliteitsgegevens te genereren. Voorheen werd gebruik gemaakt van vooraf berekende gegevens, wat nu vervangen werd met een real-time model waardoor sneller en gemakkelijker geïtereerd kon worden. Dit betekende dat er veel meer ruimte ontstond voor experimenteren voor zowel de ontwerpers als voor de uiteindelijke spelers.
In dit ontwerpproces zijn veel verschillende concepten en prototypes overwogen. De leermomenten hieruit, zoals de val om een passief puzzelspel te ontwikkelen, en de positieve elementen, zoals dynamica en spelervrijheid, zijn meegenomen in het ontwikkelproces van het uiteindelijke prototype.
Race It Until You Make It
Deze bijvangsten vloeide over in het uiteindelijke prototype. Wat is ontstaan vanuit het idee dat meerdere spelers tegen elkaar racen in zelf samengestelde schepen à la Mario Kart. De spelers kunnen daar hun kart aanpassen en invloed uitoefenen op eigenschappen zoals: snelheid, acceleratie, wendbaarheid, gewicht en grip. Dit heeft overeenkomsten met eigenschappen binnen scheepsontwerp, zoals bijvoorbeeld: snelheid, wendbaarheid en beladingsvermogen. Op een vergelijkbare manier zouden spelers hun schepen kunnen samenstellen, bijvoorbeeld door een andere scheepsvorm te kiezen, en zo de effecten kunnen zien maar juist ook ervaren in een race.
Figuur 4 – Mario Kart 8 (IGN, Nintendo)
De spelers (2-4) besturen hun eigen boten en leggen een parcours af in de vorm van een competitieve race. Dit prototype biedt plaats voor al de vereiste stabiliteitselementen en de vorm van meerdere races biedt een goed raamwerk om opbouwend complexiteit te introduceren aan de spelers.
Door de directe manier van besturen is het voor de spelers snel duidelijk wat voor invloed de verschillende stabiliteitselementen hebben. Een bepaald schip zal meer willen rollen dan anderen, de één is sneller of draait beter. Door dynamisch de stabiliteitsgegevens te kunnen veranderen is er ruimte om te experimenteren en verschillende configuraties te proberen. Tijdens een race kunnen scheepsconfiguraties veranderen: een schip krijgt een extra drijver, veranderd de positie van de kajuit, krijgt het een mast, et cetera.
Waar de eerste iteraties van dit prototype zich vooral richtte op verschillende scheepsvormen is het uiteindelijke prototype een samensmelting geworden van de andere ideeën.
Door de modulaire opbouw van meerdere races worden nieuwe elementen stapsgewijs geïntroduceerd, zoals het direct beïnvloeden van het zwaartepunt door het verzamelen van munten tijdens de race. Deze verlagen het zwaartepunt waardoor het schip stabieler is. Deze munten zijn echter ook jouw boost-brandstof en zijn dus in te ruilen voor een tijdelijke boost in snelheid. Met als tegenhanger dat je zwaartepunt dus weer hoger komt te liggen en je instabieler bent.
Een instabiel schip kan alsnog varen maar wanneer er externe invloeden bij komen kijken zoals hoge golven of scherpe bochten wordt snel duidelijk wanneer er een verkeerde keuze is gemaakt. Spelers zullen niet afgestraft worden voor het experimenteren en krijgen als ze kapseizen een verlaging van hun zwaartepunt om met een stabielere configuratie verder te kunnen.
Een latere race voegt extra complexiteit toe door het introduceren van belading. Op het achterdek van het schip bevindt zich het laadruim waar de speler een positie kan kiezen om de volgende lading neer te zetten. Tijdens de race pikken ze lading op uit het water en moeten ze dus gaan na denken over het type lading en wat voor effect dat heeft op onder andere het zwaartepunt. Op deze manier kunnen de spelers zien wat voor invloed gewicht en positie van lading heeft. Relatief simpele kratten worden opgepikt maar ook een breed frame met een grote metalen bal erin dat verschuift aan de hand van de rol van het schip, wat bewegende lading of vrij bewegende vloeistoffen ruwweg simuleert.
Dit prototype behandeld alle ontwerpeisen zoals die zijn opgesteld en door de modulaire structuur ervan kan hier goed op verder gebouwd worden.
Figuur 5 – Race Prototype
Figuur 6 – Race Prototype met hoge belading
Facilitatie en de kunst van het loslaten
De vorm van de interventiestrategie is dat een groep spelers (2-4) gezamenlijk verschillende races doorlopen. Elke race met een eigen karakter: andere scheepsvormen, nieuwe stabiliteitselementen spelen een rol, toevoeging van belading, et cetera.
Tijdens een race is het de taak van facilitator om te observeren of de spelers de juiste conclusies trekken. Naast dat hoe goed ze het doen tijdens een race een indicator is, is vooral de verbale communicatie belangrijk. Het is zaak dat de spelers zich uitdrukken. Zien ze de koppeling tussen de informatie gepresenteerd wordt en de invloeden van deze binnen het spel?
Volgens de principes van onder andere experiential learning en Fail to Learn is er een handleiding samengesteld voor de facilitator waarin, naast hoe de interventie op te zetten en uit te voeren, ook aandacht uitgaat naar de manier waarop de juiste omgeving kan worden gecreëerd voor de spelers om te experimenteren.
Discussie en Vervolg
De reacties op het prototype waren erg positief zowel in de sfeer van leuke motiverende ervaring als dat het een tool is gebleken waarmee inzicht verkregen kan worden tot de basiselementen van stabiliteit. Het is een ervaring dat bespreekpunten als het ware genereert waar tijdens en na races over gediscussieerd en gereflecteerd kan worden. De taak ligt dan ook bij de facilitator om met de aangereikte tools deze momenten en de interventie als geheel in goede banen te leiden.
Serious Gaming als introductie voor stabiliteitsleer lijkt een goede match te zijn. Het draagt bij aan het inzicht creëren in deze complexe materie en biedt een praktische toevoeging aan het theoretische onderwijs. Aan de hand van experiential learning hebben de studenten met deze interventiestrategie een veilige omgeving waarin zij goed kunnen falen om de basisprincipes van stabiliteit te leren kennen.
De ontwikkeling van deze Serious Game is nog niet ten einde. De modulaire natuur van het ontwerp nodigt uit om verdere races uit te werken, meer scheepsvormen, andere soorten lading, meer omgevingsinvloeden en dus meer variatie.
Een nieuw semester staat na de zomer op de planning en daar staan nieuwe kersverse eerste jaars MT studenten klaar om deze Serious Game verder mee te ontwikkelen en verder in de praktijk te brengen.
Deze Serious Game is verder ook onderwerp van discussie in het komende artikel van Geus-Moussault en Kooij over de verdere toepassing van dergelijke concepten in het maritieme onderwijs. Daarnaast zal het zich goed lenen om breder ingezet te worden bij onder andere Maritieme Techniek opleidingen in zowel het MBO als het WO.
Bronnen
Voerman, E.J. (2020). Serious Game voor Maritiem Onderwijs. NHL Stenden Hogeschool.
de Rooij S., et al. Serious Gaming Lemniscaat. NHL Stenden Hogeschool.
Dillenbourg P. (1999). Collaborative-learning: Cognitive and Computational Approaches. Elsevier Sciene & Technology Books. ISBN13: 9780080430737.
Kuipers D., & Wensler I., & Wielens J. et al. Verschillende frameworks en tools nuttig voor het designproces. Zie meesterproef voor verdere informatie.