3D visualization of learning management systems with gamification techniques to increase motivation of students.

Abstract

This thesis presents the design and development of a 3D gamified environment for the Open e-Class Learning Management System (LMS), aiming to enhance student motivation and engagement in e-learning. E-learning, a pivotal aspect of modern education, leverages various technologies to provide accessible and flexible learning experiences. However, maintaining student interest and active participation remains a challenge in digital learning environments. To address this, the thesis explores the integration of game-based learning into LMS, capitalizing on the engaging nature of video games to create an immersive educational experience. The core concept revolves around visualizing the Open e-Class LMS in a 3D environment, where students can navigate and interact with various LMS tools through a user-friendly interface. The implementation involves two main components: the front end, developed using the Unity3D game engine, and the back end, comprising a REST API for communication with the LMS database, developed with Spring Boot framework. A significant feature of this project is the creation of dynamic environments within the game. These elements serve as interactive spaces for learners, offering a novel approach to accessing and engaging with course materials. The thesis demonstrates that by blending 3D visualization with gamification techniques like badges, leaderboards and score, it is possible to transform traditional LMS interfaces into more engaging and interactive learning platforms. Additionally, transforming traditional exercises into game-like activities can improve motivation and satisfaction of the learning session. This approach not only makes learning more enjoyable but also promotes active learning, thereby potentially improving educational outcomes. The project sets a precedent for future innovations in e-learning, illustrating the vast potential of integrating immersive and interactive elements in educational platforms to cater to the evolving needs of digital learners.

Αυτή η διατριβή παρουσιάζει τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός τρισδιάστατου παιχνιδοποιημένου περιβάλλοντος για το Σύστημα Διαχείρισης Μάθησης Open e-Class, με στόχο την ενίσχυση των κινήτρων των μαθητών και την συμμετοχή τους στην ηλεκτρονική μάθηση. Η ηλεκτρονική μάθηση, είναι μία βασική πτυχή της σύγχρονης εκπαίδευσης, αξιοποιεί διάφορες τεχνολογίες για να παρέχει προσβάσιμες και ευέλικτες εμπειρίες μάθησης. Ωστόσο, η διατήρηση του ενδιαφέροντος και η ενεργός συμμετοχή των μαθητών παραμένει μια πρόκληση στα ψηφιακά περιβάλλοντα μάθησης. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, η διατριβή διερευνά την ενσωμάτωση της μάθησης με βάση τα παιχνίδια στο Open e-Class, αξιοποιώντας την συναρπαστική φύση των βιντεοπαιχνιδιών για να δημιουργήσει μια πιο ελκυστική εκπαιδευτική εμπειρία. Η βασική ιδέα περιστρέφεται γύρω από την οπτικοποίηση του Συστήματος Διαχείρησης Μάθησης Open e-Class, σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον, όπου οι μαθητές μπορούν να πλοηγηθούν και να αλληλεπιδράσουν με διάφορα εργαλεία του Open e-Class μέσω μιας φιλικής προς τον χρήστη διεπαφής. Η υλοποίηση περιλαμβάνει δύο βασικά στοιχεία: το front end, που αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας την μηχανή δημιουργίας παιχνιδιών Unity3D, και το back end, που αποτελείται από ένα REST API για την επικοινωνία με τη βάση δεδομένων του Open e-Class, αναπτυγμένο με το Spring Boot framework. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό αυτού του έργου είναι η δημιουργία δυναμικών περιβαλλόντων μέσα στο παιχνίδι. Αυτά τα στοιχεία λειτουργούν ως διαδραστικοί χώροι για τους μαθητές, προσφέροντας μια νέα προσέγγιση για την πρόσβαση και την αλληλεπίδραση με το υλικο του μαθήματος. Η διατριβή αναδεικνύει ότι με τον συνδυασμό της τρισδιάστατης απεικόνισης με τεχνικές παιχνιδοποίησης όπως τα σήματα, οι βαθμολογικοί πίνακες και η βαθμολογία, είναι δυνατόν να μετατρέψουν τις παραδοσιακές πλατφόρμες Συστημάτων Διαχείρισης Μάθησης σε πιο ελκυστικές και διαδραστικές πλατφόρμες. Επιπλέον, η μετατροπή των παραδοσιακών ασκήσεων σε δραστηριότητες παιχνιδιού μπορεί να βελτιώσει τα κίνητρα και την ικανοποίηση της μαθησιακής διαδικασίας. Αυτή η προσέγγιση καθιστά τη μάθηση όχι μόνο πιο ευχάριστη αλλά προωθεί επίσης και την ενεργό μάθηση, βελτιώνοντας έτσι τις εκπαιδευτικές επιδόσεις. Η παρούσα εργασία αποτελεί μια βάση για μελλοντικές καινοτομίες στην ηλεκτρονική μάθηση, απεικονίζοντας τις τεράστιες δυνατότητες της ενσωμάτωσης διαδραστικών στοιχείων σε εκπαιδευτικές πλατφόρμες για την κάλυψη των εξελισσόμενων αναγκών των μαθητών της ψηφιακής εποχής.