Digital game-based learning (DGBL) in manufacturing education: from awareness raising to knowledge improvement

Although manufacturing is currently rapidly evolving according to the so-called Industry 4.0 paradigm, the sector is suffering a serious skills gap. Therefore, in order to increase the supply of young talent to European manufacturing industry, the change of the societal appeal of the sector is a key element. Among the wide range of possible solutions, the use of interactive learning environments (ILEs) such as serious games can be used as an enabler for the attraction and education of young generations. In particular, digital game-based learning (DGBL) approach can allow the association of the active involvement of the learner with the fun element, that is not used anymore for mere entertainment but to support the motivation of the student in the learning process. However, despite these potentialities, empirical evidence of the educational and motivational effectiveness of DGBL for manufacturing education at all levels is still limited. For these reasons, two digital games (DGs) were developed ad hoc in order to understand the effects of DGBL on the Awareness and Interest in manufacturing of Children, Teenagers and University Students, and assess the effectiveness of DGBL on the Knowledge about manufacturing concepts of University Students. The results of the experiments done with Children and Teenagers (with EcoFactory) and with University Students (with the LCA Game) showed a significant effect of DGBL on the Awareness and Interest of Children but not on those of Teenagers and University Students. On the other hand, DGBL proved to have a significant effect on all the types of Knowledge analyzed (i.e. Factual, Conceptual, Procedural) and to be able to overcome the main limitations of the two other learning approaches investigated (i.e. non-gamified digital approach and non-gamified paper-based approach). Together with the results of the initial levels of Awareness and Interest in manufacturing and of the Usability and Enjoyment of the educational interventions that were also collected, the findings were used to propose a final version of an Integrated strategy for the attraction and education of youngsters for manufacturing. On this basis, the contributions of the PhD research to both theory and practice are highlighted. Eventually, the limitations of the study and the directions for future research for both manufacturing education and DGBL are identified.

Nonostante il manifatturiero stia rapidamente evolvendo verso il cosiddetto paradigma di Industria 4.0, il settore sta soffrendo un forte gap di competenze. Quindi, al fine di incrementare l’arrivo di giovani talenti nell’industria manifatturiera europea, il cambiamento dell’appeal del settore nella società è un elemento chiave. Tra le numerose possibili soluzioni, l’uso di interactive learning environments (ILEs) come i serious game può essere usato come un fattore abilitante per l’attrazione e l’educazione delle nuove generazioni. In particolare, l’approccio del digital game-based learning (DGBL) può permettere l’associazione del coinvolgimento attivo dell’utente con il divertimento, che non è più usato per mero intratimento ma per supportare la motivazione dello studente nel processo di apprendimento. In ogni caso, nonostante queste potenzialità, l’evidenza empirica dell’efficacia educativa e motivazionale del DGBL per l’educazione manifatturiera è ancora limitata a tutti i livelli. Per queste ragioni, due giochi digitali (DGs) sono stati sviluppati ad hoc per capire gli effetti del DGBL sull’Awareness e l’Interest per il manifatturiero di Children, Teenagers e University Students, e valutare l’efficacia del DGBL sulla Knowledge di concetti manifatturieri degli University Students. I risultati degli esperimenti fatti con i Children e i Teenagers (con EcoFactory) e con gli University Students (con l’LCA Game) hanno mostrato un significativo effetto del DGBL sull’Awareness e l’Interest dei Children ma non su quelli dei Teenagers e University Students. Dall’altro lato, il DGBL ha provato di avere un effetto significativo su tutti i tipi di Knowledge analizzati (ovvero Factual, Conceptual, Procedural) e di essere in grado di superare le principali limitazioni dei due altri approcci formativi investigati (ovvero il non-gamified digital e il non-gamified paper-based). Insieme ai risultati dei livelli iniziali di Awareness e Interest nel manifatturiero e dell’Usability ed Enjoyment degli interventi educativi che sono stati in aggiunta raccolti, gli elementi trovati sono stati usati per proporre una versione finale di una strategia integrata per l’attrazione e l’educazione dei giovani per il manifatturiero. Su queste basi, i contributi della ricerca sia per la teoria che per la pratica sono stati evidenziati. Infine, le limitazioni dello studio e le direzioni per la ricerca futura sia per l’educazione manifatturiera che per il DGBL sono state identificate.