Nowadays, manufacturing education is struggling with challenges that it has not faced before. Moreover; preparing fresh generation of engineering graduates qualified to cope with pacing changes and unex-pected situations in manufacturing environments as well as lack of interest among young talents to enroll in man¬ufacturing engineering programs force manufacturing education to come out with new learn¬ing methods to deal with the current situation. In this regard, serious game has been welcomed as a promis-ing learning method. Providing learning contents blurred in a series of engaging activities, which take place in a simulated environment presents a serious game as a unique solution. Although the application of serious games in manufacturing education has been growing in recent years, there is little evidence of their effectiveness in terms of making progress in achieving different types of learning outcomes what the game is targeted for. Therefore, it becomes a challenge to optimize the ef-fectiveness of serious games when its users in manufacturing education centers are unaware of how and to what extent a serious game could improve the achievement of desire learning outcomes. To address the problem, making a contribution to manufacturing education systems is required in the process of game design in order to make sure that the created game is able to satisfy its users’ requirements. How-ever, their contri¬bution sometimes does not only strengthen the game design process, but it also disturbs the whole process. Since people in manufacturing education systems are mostly unaware about the game design process; therefore, they require to be supported in terms of how to make an efficient inte-gration between learning contents with components of the game, so that the target learning values are easily transferred to players’ mind. This thesis aims to bridge the mentioned gap through developing a guideline which supports manufactur-ing education systems in order to come out with clear ideas and constructive solutions while being in-volved in serious game design processes. To this end, initially it is required to evaluate the effectiveness of the existing seri¬ous games in manufacturing education. To this purpose, four experimental studies have been conducted to assess the impact of four different serious games on improving Cognitive and Af-fective learning outcome’s achievement according to the latest revision of Bloom taxonomy. These games point different topics re¬lated to manufacturing, namely Shortfall for sustainability in supply chain, LCA game for lifecycle assess¬ment, Logistics game for logistics and operation management, and SBCE game for product development. Once the assessment studies are completed, exploratory studies are done to identify those attributes which make the games an effective learning method in manufacturing education. As a result, 13 attrib-utes have been explored, and classified regarding their functions within the games. Thereafter, the re-search has focused on developing the guideline on considering the results obtained from experimental studies. In order to establish the quality of the guideline, it develops with considering those steps to be completed for developing any guideline on a general level. The guideline contains 11 recommendations classified in two classes, where each one presents a specific level of confidence in application of recom-mendations aggregated to that. This thesis has made an original contribution to both knowledge and practice. For the earlier, presenting a holistic picture of status of serious games in manufacturing education, providing empirical evidence for ef-fectiveness of serious games in manufacturing, and exploring attributes of serious games in manufactur-ing are the main contributions to the knowledge extension. On the other hand, this thesis has developed a practical tool which supports designers, mainly manufacturing education systems, to design effective serious games in manufacturing education.

Al giorno d'oggi, l'educazione produzione è alle prese con le sfide che essa non ha affrontato prima. Inoltre; preparazione generazione fresco di laureati in ingegneria qualificati per affrontare i cambiamenti di stimolazione e situazioni impreviste in ambienti di produzione, così come la mancanza di interesse tra i giovani talenti di iscriversi a programmi di ingegneria o produzione man ¬ forzare l'istruzione fabbricazione di uscire con il nuovo imparare ¬ metodi ing a far fronte alla situazione attuale. A questo proposito, gioco serio è stato accolto come un metodo di apprendimento-zione promettente. Fornire contenuti di apprendimento sfocate in una serie di attività coinvolgenti, che si svolgono in un ambiente simulato presenta un gioco serio come una soluzione unica. Anche se l'applicazione dei serious games nell'istruzione manifatturiera è cresciuta negli ultimi anni, ci sono poche prove della loro efficacia in termini di fare progressi nel raggiungimento diversi tipi di apprendimento da conseguire ciò che il gioco è mirato per. Pertanto, diventa una sfida per ottimizzare l'ef-cacia di giochi seri quando i suoi utenti in centri di istruzione di produzione non sono a conoscenza di come e in che misura un gioco serio potrebbe migliorare il raggiungimento dei risultati di apprendimento desiderio. Per affrontare il problema, dando un contributo ai sistemi di istruzione di produzione è necessario nel processo di game design, al fine di assicurarsi che il gioco creato è in grado di soddisfare le esigenze dei suoi utenti. Tuttavia, il loro contributo ¬ buto a volte non a rafforzare non solo il processo di progettazione del gioco, ma disturba anche l'intero processo. Dal momento che le persone in sistemi di istruzione di produzione sono per lo più inconsapevoli sul processo di design del gioco; quindi, hanno bisogno di essere sostenuti in termini di come fare un efficace integrazione tra i contenuti didattici con i componenti del gioco, in modo che i valori di apprendimento di destinazione sono facilmente trasferiti alla mente dei giocatori. Questa tesi si propone di colmare il divario di cui attraverso lo sviluppo di una linea guida che supporta sistemi di istruzione-zione manifatturiere, al fine di uscire con le idee chiare e soluzioni costruttive pur essendo in coinvolte in gravi processi di progettazione del gioco. A tal fine, inizialmente si è tenuta a valutare l'efficacia dei seri esistente ¬ giochi DIVERSI nell'istruzione produzione. A questo scopo, sono stati condotti quattro studi sperimentali per valutare l'impatto di quattro diversi giochi seri per migliorare raggiungimento di risultati di apprendimento cognitivo e Af-difettoso secondo l'ultima revisione di Bloom tassonomia. Questi giochi puntano diversi argomenti ri ¬ lated alla produzione, cioè deficit riferibile sostenibilità nella catena di fornitura, LCA gioco per il ciclo di vita di valutare ¬ mento, Logistica gioco per la logistica e la gestione delle operazioni, e SBCE gioco per lo sviluppo del prodotto. Una volta che gli studi di valutazione sono stati completati, studi esplorativi sono fatte per identificare quegli attributi che rendono i giochi di un metodo di apprendimento efficace nell'educazione produzione. Come risultato, 13 attri-sce sono state esplorate, e classificate per quanto riguarda le loro funzioni all'interno dei giochi. Successivamente, il re-ricerca si è concentrata sullo sviluppo della linea guida sulla considerando i risultati ottenuti da studi sperimentali. Al fine di stabilire la qualità della linea guida, si sviluppa con il considerare quei gradini da superare per lo sviluppo di qualsiasi linea guida a livello generale. La linea guida contiene 11 raccomandazioni classificati in due classi, dove ognuno presenta uno specifico livello di fiducia in applicazione delle raccomandazioni aggregati a questo. Questa tesi ha dato un contributo originale alla conoscenza e la pratica. Per la prima, presentando un quadro olistico dello stato dei serious games in materia di istruzione produzione, fornendo evidenza empirica per ef-cacia dei serious games nel settore manifatturiero, ed esplorando gli attributi di giochi seri in manifatturiere-zione sono i principali contributi alla estensione della conoscenza. D'altra parte, questa tesi ha sviluppato uno strumento pratico che supporta progettisti, principalmente la produzione di sistemi di istruzione, di progettare efficaci giochi seri in materia di istruzione produzione.

A guideline towards designing serious games in manufacturing education

POURABDOLLAHIAN TEHRAN, BORZOO

Abstract

Nowadays, manufacturing education is struggling with challenges that it has not faced before. Moreover; preparing fresh generation of engineering graduates qualified to cope with pacing changes and unex-pected situations in manufacturing environments as well as lack of interest among young talents to enroll in man¬ufacturing engineering programs force manufacturing education to come out with new learn¬ing methods to deal with the current situation. In this regard, serious game has been welcomed as a promis-ing learning method. Providing learning contents blurred in a series of engaging activities, which take place in a simulated environment presents a serious game as a unique solution. Although the application of serious games in manufacturing education has been growing in recent years, there is little evidence of their effectiveness in terms of making progress in achieving different types of learning outcomes what the game is targeted for. Therefore, it becomes a challenge to optimize the ef-fectiveness of serious games when its users in manufacturing education centers are unaware of how and to what extent a serious game could improve the achievement of desire learning outcomes. To address the problem, making a contribution to manufacturing education systems is required in the process of game design in order to make sure that the created game is able to satisfy its users’ requirements. How-ever, their contri¬bution sometimes does not only strengthen the game design process, but it also disturbs the whole process. Since people in manufacturing education systems are mostly unaware about the game design process; therefore, they require to be supported in terms of how to make an efficient inte-gration between learning contents with components of the game, so that the target learning values are easily transferred to players’ mind. This thesis aims to bridge the mentioned gap through developing a guideline which supports manufactur-ing education systems in order to come out with clear ideas and constructive solutions while being in-volved in serious game design processes. To this end, initially it is required to evaluate the effectiveness of the existing seri¬ous games in manufacturing education. To this purpose, four experimental studies have been conducted to assess the impact of four different serious games on improving Cognitive and Af-fective learning outcome’s achievement according to the latest revision of Bloom taxonomy. These games point different topics re¬lated to manufacturing, namely Shortfall for sustainability in supply chain, LCA game for lifecycle assess¬ment, Logistics game for logistics and operation management, and SBCE game for product development. Once the assessment studies are completed, exploratory studies are done to identify those attributes which make the games an effective learning method in manufacturing education. As a result, 13 attrib-utes have been explored, and classified regarding their functions within the games. Thereafter, the re-search has focused on developing the guideline on considering the results obtained from experimental studies. In order to establish the quality of the guideline, it develops with considering those steps to be completed for developing any guideline on a general level. The guideline contains 11 recommendations classified in two classes, where each one presents a specific level of confidence in application of recom-mendations aggregated to that. This thesis has made an original contribution to both knowledge and practice. For the earlier, presenting a holistic picture of status of serious games in manufacturing education, providing empirical evidence for ef-fectiveness of serious games in manufacturing, and exploring attributes of serious games in manufactur-ing are the main contributions to the knowledge extension. On the other hand, this thesis has developed a practical tool which supports designers, mainly manufacturing education systems, to design effective serious games in manufacturing education.
CORSO, MARIANO
TAISCH, MARCO
26-set-2014
Al giorno d'oggi, l'educazione produzione è alle prese con le sfide che essa non ha affrontato prima. Inoltre; preparazione generazione fresco di laureati in ingegneria qualificati per affrontare i cambiamenti di stimolazione e situazioni impreviste in ambienti di produzione, così come la mancanza di interesse tra i giovani talenti di iscriversi a programmi di ingegneria o produzione man ¬ forzare l'istruzione fabbricazione di uscire con il nuovo imparare ¬ metodi ing a far fronte alla situazione attuale. A questo proposito, gioco serio è stato accolto come un metodo di apprendimento-zione promettente. Fornire contenuti di apprendimento sfocate in una serie di attività coinvolgenti, che si svolgono in un ambiente simulato presenta un gioco serio come una soluzione unica. Anche se l'applicazione dei serious games nell'istruzione manifatturiera è cresciuta negli ultimi anni, ci sono poche prove della loro efficacia in termini di fare progressi nel raggiungimento diversi tipi di apprendimento da conseguire ciò che il gioco è mirato per. Pertanto, diventa una sfida per ottimizzare l'ef-cacia di giochi seri quando i suoi utenti in centri di istruzione di produzione non sono a conoscenza di come e in che misura un gioco serio potrebbe migliorare il raggiungimento dei risultati di apprendimento desiderio. Per affrontare il problema, dando un contributo ai sistemi di istruzione di produzione è necessario nel processo di game design, al fine di assicurarsi che il gioco creato è in grado di soddisfare le esigenze dei suoi utenti. Tuttavia, il loro contributo ¬ buto a volte non a rafforzare non solo il processo di progettazione del gioco, ma disturba anche l'intero processo. Dal momento che le persone in sistemi di istruzione di produzione sono per lo più inconsapevoli sul processo di design del gioco; quindi, hanno bisogno di essere sostenuti in termini di come fare un efficace integrazione tra i contenuti didattici con i componenti del gioco, in modo che i valori di apprendimento di destinazione sono facilmente trasferiti alla mente dei giocatori. Questa tesi si propone di colmare il divario di cui attraverso lo sviluppo di una linea guida che supporta sistemi di istruzione-zione manifatturiere, al fine di uscire con le idee chiare e soluzioni costruttive pur essendo in coinvolte in gravi processi di progettazione del gioco. A tal fine, inizialmente si è tenuta a valutare l'efficacia dei seri esistente ¬ giochi DIVERSI nell'istruzione produzione. A questo scopo, sono stati condotti quattro studi sperimentali per valutare l'impatto di quattro diversi giochi seri per migliorare raggiungimento di risultati di apprendimento cognitivo e Af-difettoso secondo l'ultima revisione di Bloom tassonomia. Questi giochi puntano diversi argomenti ri ¬ lated alla produzione, cioè deficit riferibile sostenibilità nella catena di fornitura, LCA gioco per il ciclo di vita di valutare ¬ mento, Logistica gioco per la logistica e la gestione delle operazioni, e SBCE gioco per lo sviluppo del prodotto. Una volta che gli studi di valutazione sono stati completati, studi esplorativi sono fatte per identificare quegli attributi che rendono i giochi di un metodo di apprendimento efficace nell'educazione produzione. Come risultato, 13 attri-sce sono state esplorate, e classificate per quanto riguarda le loro funzioni all'interno dei giochi. Successivamente, il re-ricerca si è concentrata sullo sviluppo della linea guida sulla considerando i risultati ottenuti da studi sperimentali. Al fine di stabilire la qualità della linea guida, si sviluppa con il considerare quei gradini da superare per lo sviluppo di qualsiasi linea guida a livello generale. La linea guida contiene 11 raccomandazioni classificati in due classi, dove ognuno presenta uno specifico livello di fiducia in applicazione delle raccomandazioni aggregati a questo. Questa tesi ha dato un contributo originale alla conoscenza e la pratica. Per la prima, presentando un quadro olistico dello stato dei serious games in materia di istruzione produzione, fornendo evidenza empirica per ef-cacia dei serious games nel settore manifatturiero, ed esplorando gli attributi di giochi seri in manifatturiere-zione sono i principali contributi alla estensione della conoscenza. D'altra parte, questa tesi ha sviluppato uno strumento pratico che supporta progettisti, principalmente la produzione di sistemi di istruzione, di progettare efficaci giochi seri in materia di istruzione produzione.
Tesi di dottorato
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/98033