TUTKIMUSSUUNNITELMA: OPPIMISPELI TYÖMUISTILLE

Transkriptio

1 Matti Katila ja Asko Soukka TUTKIMUSSUUNNITELMA: OPPIMISPELI TYÖMUISTILLE Tietojärjestelmätieteen tutkimussuunnitelma Jyväskylän yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos Jyväskylä

2 1 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET, LÄHTÖKOHDAT JA RELEVANS- SI Tässä dokumentissa käydään läpi työmuistia kehittävän pelin tutkimussuunnitelma. Työmuistin ja oppimisvaikeuksien välillä on havaittu yhteys Gathercole ym. (2004). Oppilailla, joilla on kapea työmuisti, on havaittu haaveilua ja keskittymisvaikeuksia oikeaan asiaan (ref). Tutkimuksen tavoitteena on kokeellisin menetelmin todeta onko työmuistia mahdollista pelin avulla kehittää. Onko pelille tarvetta ja auttavatko nykyiset pelit? Erilaisia kaupallisia työmuistipelejä on olemassa mm. Cogmed, Mindsparke, Lumosity ja Jungle Memory. Nämä kaikki pelit lupaavat tehdä pelaajasta paremman älykkyyden, keskittymiskyvyn tai luovuuden suhteen. Cogmedin myötä julistettiin tiedeyhteisölle tulos, jonka mukaan työmuistia pystyy kasvattamaan Klingberg ym. (2002). Sittemmin eritoten Cogmedia on kritisoitu ja sen vaikutus työmuistiin on lähes täysin kyseenalaistettu Shipstead ym. (2012).

3 3 2 KESKEISET KÄSITTEET JA TEOREETTISET TAUSTAT Työmuisti on kognitiivinen käsite, jonka teoreettiset mallit ovat muotoutuneet erinäisten tutkimusten ja ihmiskohtaloiden kautta. Konsensusta mallista ei ole tiedeyhteisön sisällä Baddeley ym. (2008). Useimmat muistimallit pitävät kuitenkin sisällään sensorisen muistin, joita ovat audio, visuaalinen, haptinen; sekä lyhytkestoisen muistin, pitkäkestoisen muistin, episodisen muistin ja keskuskäsittelijän. Eri malleissa komponenttien väliset yhteydet on kuvattu eri tavoin. Pelissä työmuistin opetusstrategiana käytetään Wickelgrenin esittämää ryhmittelyä, rytmitystä (engl. chunking). Ryanin tutkimusten mukaan ryhmittely kolmen ryppäisiin on paras ryhmäkoko Wickelgren (1964)Ryan (1969). Oppimispelissä tarvittavaa adaptaatiota käytetään Kujala ym. (2010) adaptiivista algoritmia. Oppimisen oletetaan tapahtuvan kun pelaaja joutuu vähän pinnistelemään omien kykyjensä ylitse. Nuorille pelaajille suunnattu peli pyritään pitämään mielenkiintoisena välttämällä toistoa ja pitämällä peli muuttuvana kenttiä vaihtamalla. Lisäksi nuoret eivät jaksa keskittyä kovinkaan kauaa, joten kentät ovat lyhyitä, muutaman sekunnin haasteita. Sensorisista muisteista peli hyödyntää audio ja visuaalisia muisteja. Pelikentiksi pyritään keksimään tehtäviä joilla on yhteys oikeaan elämään - oikeaan työmuistiin.

4 4 3 TUTKIMUSTEHTÄVÄT, -ONGELMAT JA -KYSYMYKSET Tutkimustehtävänä on tutkia kiisteltyä tulosta, jonka mukaan työmuistia voi kasvattaa. Toinen tutkimustehtävä on selvittää auttaako rytmitys ja ryhmittely koehenkilöitä käyttämään työmuistiaan tehokkaammin. Ts. ohjaako osittainen ryhmittely koehenkilöitä kehittämään työmuistin käyttöä myös tehtäviin, joissa ei ryhmittelyä anneta. Tutkimusongelmat: Parantaako työmuistipelin pelaaminen työmuistia? Auttaako osittainen ryhmittelyn käyttö pelaajaa käyttämään työmuistiaan tehokkaammin? Tutkimuskysymyksenä pohditaan saavuttavatko ryhmitystä saavat parempia tuloksia suhteessa ei-ryhmitettäviin.

5 5 4 TUTKIMUSASETELMA; MENETELMÄT JA AINEISTON HAN- KINTA Tutkimus toteutetaan webbi-pelinä, joka toimii uudehkoilla selaimilla. Lähtöajatuksena on, että kuka tahansa saa osallistua tutkimukseen pelaamalla peliä, emmekä tutkijoina voi myöskään pakottaa ketään pelaamaan. Koehenkilöitä haalitaan päiväkoteihin jaettavilla flyereilla, mainostamalla neuropsykologien foorumeilla, sekä luomalla facebook- yhteisö tutkimukselle. Pelaajaksi liityttäessä, joka tosin ei ole pakollista, voi halutessaan antaa taustamuuttujia kuten nimi, ikä, sukupuoli, sekä epäilys tai diagnoosi seuraavista: kehitysviive, ADHD, kapea työmuisti. Pelissä pyritään päivittäin tekemään harjoituksia, jotka yhteensä kestävät 5-15 minuuttia. Pelaajat arvotaan kahteen ryhmään: niihin, jotka tekevät tehtäviä ilman rytmityksiä ja niihin, joille rytmityksiä tehdään osaan peleistä (esim. 33%). Joka päivä uuden pelisession alkaessa arvotaan pelaajalle kentät ja niiden järjestys niin, ettei samana päivä pelata samaa kenttää kahdesti. Pelaaja etenee pelissä oman tasonsa mukaisesti ja peli muuttuu vaikeammaksi asteittain. Pelien tulokset tallennetaan peliserverille. Koska etukäteen ei voida tietää pelaamisen sujuvuutta, ei voida asettaa aikalinjoja, joiden perusteella tutkimusdata jaotellaan. Esimerkkinä kuitenkin voidaan ottaa pelaajat, jotka ovat pelanneet melko usein kahden viikon ajan, ja katsoa tilastollisesti heidän edistymistään. Mikäli edistymistä on tapahtunut, katsotaan onko rytmittäminen auttanut myös kenttiin jossa rytmitys ei ole mukana.

6 6 5 AIKATAULU Pelin julkaisu ja facebook sivujen luonti. Lisäksi pelaajien värväys päiväkodeista flyereiden avulla Pelikenttien lisäily Tutkimusdatan tarkastelu tilastollisin menetelmin Artikkelin kirjoitus.

7 7 LÄHTEET Baddeley A., Eysenck M.W. & Anderson M.C Memory. Mortimer House, Mortimer Street, London: Psychology Press. Gathercole S.E., Pickering S.J., Knight C. & Stegmann Z Working Memory Skills and Education Attainment: Evidence form National Curriculum Assessments at 7 and 14 Years of Age. Applied Cognitive Psychology 18(1), Klingberg T., Fernell E., Olesen P., Johnson M., Gustafsson P., Dahlström K., Gillberg C., Forssberg H. & Westerberg H Computerized training of working memory in children with ADHD a randomized, controlled trial. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry 44(5), Kujala J.V., Richardson U. & Lyytinen H A Bayesian-optimal principle for learner-friendly adaptation in learning games. Journal of Mathematical Psychology 54(2), Saatavilla www-muodossa: < sciencedirect.com/science/article/pii/s >. Ryan J Grouping and short-term memory: Different means and patterns of grouping. Quarterly Journal of Experimental Psychology 21(2), Saatavilla www-muodossa: < >, pmid: Shipstead Z., Hicks K.L. & Engle R.W Cogmed working memory training: Does the evidence support the claims? Journal of Applied Research in Memory and Cognition 1(3), Saatavilla www-muodossa: <http: // Wickelgren W.A Size of rehearsal group and short-term memory. Journal of Experimental Psychology 68,