A serious game to assess visual perceptual skills and their relationship with writing development

Dysgraphia is a learning disability that affects handwriting, and it is usually diagnosed late, when the child's writing development is supposed to be complete. To anticipate the screening in a prevention perspective, abilities not directly related to handwriting should be evaluated. One of them is visual perception. In this study, a serious game that gamified visual perception exercises was developed to investigate the relationship between visual abilities, writing skills, and ocular movements, to provide a tool to locate early signs of visual perception impairment, which could be related to dysgraphia. The game consisted of seven types of exercises, each proposed in three difficulties, and it tested form constancy, figure-ground perception, visual closure, copying and tracing abilities. A group of 28 subjects, composed by 3 children, 19 young adults and 6 older adults, played the game on an iPad with an Apple Pencil while wearing an eye tracker, to test its usability. To relate their performance in the game with handwriting abilities, the subjects were administered the BVSCO-2 test, a test that evaluates writing speed. Dimensionality reduction techniques were leveraged to obtain a comprehensive score that evaluated game performance and writing performance. Performance in different level of difficulties in the same game type were investigated, drawing suggestions on whether more difficult levels were actually perceived as more challenging. The effect of familiarity with the stylus pen on game performance was investigated as well, and it was found to have no influence on performance. Game scores were then put into relation with BVSCO-2 scores and eye-tracking data. Moderate correlation was found between age and game score, and, although individual correlations between game scores and BVSCO-2 scores were not significant, game scores provided a good quality of fitting when used as predictors in a regression models with BVSCO-2 scores as the target variable. Interesting qualitative observations arose from eye-tracking data, suggesting the possibility to define a way to analyze ocular strategies in further studies. The game reached very good usability scores, which allows to confidently extend the study to a younger, mode adequate sample.

La disgrafia è una disabilità dell'apprendimento che influenza la scrittura, e riceve solitamente una diagnosi tardiva, quando lo sviluppo della scrittura nel bambino dovrebbe essere terminato. Per anticipare il controllo in un’ottica di prevenzione, le abilità non direttamente legate alla scrittura dovrebbero essere valutate. Una di queste è la percezione visiva. In questo studio, è stato sviluppato un serious game (lett. “gioco serio”) che ludicizzi esercizi di percezione visiva, per studiare la relazione delle abilità visuo-percettive con la scrittura e i movimenti oculari, per fornire uno strumento che individui segni precoci di disgrafia. Un gruppo di 28 soggetti, composto da 3 bambini, 19 giovani adulti e 6 adulti di età più avanzata, hanno giocato al video gioco su un iPad con una Apple Pencil, mentre indossavano un eye tracker (dispositivo per il tracciamento dei movimenti oculari), per testarne l’usabilità. Il gioco era composto da sette tipi di esercizi, ciascuno proposto in tre difficoltà, che testava abilità di form constancy (lett. “costanza della forma”), percezione figura-sfondo, visual closure (lett. “chiusura visiva”), copiatura e tracciamento. Per mettere in relazione la loro performance nel gioco con le loro capacità di scrittura, ai soggetti è stato poi somministrato il BVSCO-2, un test che valuta la velocità di scrittura. Tecniche di riduzione della dimensionalità sono state usate per ottenere un punteggio sintetico che valutasse la performance di gioco e di scrittura. Le variazioni tra le performance nei vari livelli di difficoltà nello stesso tipo di livello sono state studiate, capendo se livelli più difficili si rivelavano effettivamente più impegnativi. È stata studiata anche la familiarità con la penna per tablet, che ha dimostrato di non aver alcuna influenza sulla performance. I punteggi di gioco sono stati poi messi in relazione con i punteggi del BVSCO-2 e con i dati dell'eye tracking. Una correlazione moderata è stata trovata tra l'età e il punteggio nel gioco, e, nonostante le correlazioni tra i punteggi di gioco e i punteggi nel BVSCO-2 non fossero significative, i punteggi di gioco hanno fornito un buon adattamento quando usati come predittori in modelli di regressione dove i punteggi del BVSCO-2 erano la variabile dipendente. Dall’analisi dell’eye tracking sono emerse osservazioni qualitative interessanti, che suggeriscono la possibilità di definire un modo per analizzare strategie oculari negli studi futuri. Il gioco ha raggiunto punteggi di usabilità molto alti, il che permette di allargare fiduciosamente lo studio ad un campione più giovane e pertanto più adeguato.