Game-based learning in architecture education: Consolidating visual design principles in freshmen
Mimarlık eğitiminde oyun-tabanlı öğrenme: Mimarlık 1. sınıf öğrencilerinde görsel tasarım ilkelerinin pekiştirilmesi
- Tez No: 900833
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI KANAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Mimarlık, Computer Engineering and Computer Science and Control, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Oyun ve Etkileşim Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Oyun ve Etkileşim Teknolojileri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
İnsanlara kavramları öğretmek için oyun kullanmak, eğitim alanında her zaman dikkat çekici bir konu olmuştur. Son 10 yılda ise bu konu üzerine yapılan çalışmaların sayısı katlanarak artmıştır. Oyun tabanlı öğrenmenin ana dayanağı oyunlardaki kendini oynatan ve öğreten unsurların bilgileri öğretmede kullanılmasıdır. Oyunculara, daha esnek seçenekler sunarak, örneğin oyundaki cisimlerin ölçeğini değiştirme vb. gibi manipülasyon araçları sağlamak, deneme yanılma yoluyla öğrenmelerini daha da kolaylaştırır ve oyunla daha fazla etkileşimi teşvik eder. Bu amaçla, birinci sınıf mimarlık öğrencilerinde görsel tasarım ilkeleri bilgisini pekiştirmeyi amaçlayan bir yapay zeka (AI) destekli serbest oluşturma video oyunu oluşturulmuştur. Buradaki serbest oluşturma cümlesi oyunda öğrencilerin daha önceden oyun tarafından belirlenmiş kurallar çerçevesinde kendi kompozisyonlarını oluşturma özgürlüğüne sahip olduğunu belirtmektedir. Görsel tasarım ilkeleri (VDP), insanların genellikle çekici bulduğu tasarımlarda bulunan temel kalıplardır. Oyunda kullanılan yapay zeka, bu ilkelerden bazılarını tespit edecek şekilde eğitilmiştir. Birazdan bahsedilecek olan üç unsurdan daha fazla ana unsur vardır, ancak bahsi geçen yapay zeka 3 ana ilke ve bunların türevleri üzerine eğitilmiştir ve bu ilkeler de daha fazla ayrılarak 9 alt görsel tasarım ilkesi oluşturur. Bu görsel tasarım ilkeleri vurgu (renk, izolasyon, şekil), denge (simetrik, asimetrik, kristalografik), ritim (düzenli, ilerleyen, akışkan) olarak belirlenmiştir. Oyunda yapay zekanın kullanılmasına karar verilmiştir, çünkü yapay zeka eğitimini aldığı görsel tasarım ilkelerini başarılı bir şekilde tespit edebilme kabiliyetine sahiptir. Bazı kompozisyonlarda %99'a kadar ulaşan bir kararlılıkla sonuçlar verebilmektedir. Bu yüksek oranlı sonuçların yanı sıra, yapay zeka ile bir değerlendirme yapmak öğrenciler fikirlerini eğitmenlerine sunmadan önce güvenilir bir kontrol noktası oluşturabilir. Bu şekilde zaman harcamaya neden olabilecek ve bazı öğrenciler üzerinde strese neden olabilecek eski moda yöntemlerden de uzaklaşılmış olunur ve öğrencilerin kendine güveni iyi yönde etkilenebilir. Yapay zeka kullanımı bu stresin bir kısmını ortadan kaldırmayı amaçlamaktadır ve oyun tabanlı öğrenmenin oyun doğasının öğrencileri daha da motive etmesi beklenmektedir. Oyun yapılmaya başlanmadan önce karar verilmesi gerekilen birkaç konu vardır. Bunlar oyunun bütçesi, oyun estetik türü, oyunun oynanacağı platform, oyunun tarzıdır. Bu konuların kararlaştırılmasından önce oyunun yaratılmaya başlanması mümkün değildir. Bu araştırmadaki oyuna bakılırsa oyunun bütçesi 0'dır. Oyundan beklenilen performans için bir bütçeye ihtiyaç olmadığından bütçenin olmaması bir sorun teşkil etmemektedir. Oyunun estetik türü 2 Boyutlu oyun olarak belirlenmiştir. Hem yapay zekanın 2 Boyutlu kompozisyonlarda daha eğitimli olması, hem de oyunu oynayacak öğrencilerin kompozisyon yaratırken daha kolay hareket edebilmesi için bu yaklaşım seçilmiştir. Oyunun oynanacağı platform olarak Windows PC ve Mac bilgisayarlar düşünülmüştür, ancak Mac bilgisayarlarda yapay zeka kodunun çalıştırılamaması üzerine sadece Windows bilgisayarlarda oyun oynanmıştır. Oyunun tarzı aslında literatürde sınırları tam olarak kesinleşmemiş bir konu olmasına rağmen yaratılan oyun 'ciddi oyun' kategorisinde yer almaktadır. Bunların peşine oyun oluşturulurken dikkat edilmesi gereken diğer üretim konuları 4 ana başlıkta toplamak gerekirse Mekanikler, Teknoloji, Estetik, Hikayedir. Mekanikler oyunda bir oyuncunun yapabileceği her hareketi tanımlar. Bu çalışmadaki oyunda bütün mekanikler fare hareketleri ile yapılmaktadır ve yerleştirilen nesnelerin manipülasyonu ise ekranın sağ tarafında yer alan tuşlar ile sağlanmaktadır. Bu manipülasyonlara örnek olarak renk değiştirme ya da rotasyon değiştirme verilebilir. Teknoloji olarak 2 Boyutlu oyun yapımında kullanım kolaylığı etkeni göz önünde bulundurularak Unity oyun motoru seçilmiştir. Estetik olarak 2 Boyutlu cisimler ve nesneler için fotoğraflar kullanılmıştır. Oyunun estetik kaygısı minimum düzeyde olduğu ve daha iyi estetik hedeflere ulaşmak bütçeden dolayı mümkün olmadığı için bedava lisanslı resimler kullanılmıştır. Hikaye tarafında ise oyun eğitici bir ciddi oyun olduğu ve amaç öğrencilerde bilgi pekiştirmek olduğu için bir hikaye geliştirilmemiştir. Oyun, öğrencileri 3 tane ana seçeneğin olduğu bir menü ekranı ile karşılar: START, LEARN, QUIT. Start tuşuna basmak oyunun oyun modu seçme ekranını açar. Learn tuşuna basmak çeşitli örnek resimler ve açıklamalarla görsel tasarım ilkeleri hakkında bilgi edinmeyi seçebilecekleri öğrenme ekranını açar. Quit tuşuna basmak ise oyunu kapatır. Öğrencilerden önce“Learn”kısmına basarak görsel tasarım ilkeleri bilgilerini pekiştirmeleri istenmiştir. Onun devamında Start'a basıp karşılarına çıkan 2 oyun modu olan QUIZ ve CREATE bölümlerinden“Quiz”başlığına basmaları istenmiştir. Quiz bölümünde, onlardan oyun tarafından üst kısımda yazıyla açıklanan görsel tasarım ilkesini içinde barındıran üç resimden doğru olan resmi seçmeleri istenen bir test oyunu oynatılmıştır. 3 ana tasarım ilkesinden türetilen 9 alt görsel tasarım ilkesi öğrencilere sorulmuştur ve öğrenciler 9 üzerinden bir sonuç puanı kazanmıştır. Quiz bölümü yapıldıktan sonra oyun“CREATE”isimli oluşturma bölümüne geçer ve burada öğrencilere oyun tarafından belirlenen bir görsel tasarım ilkesini içinde bulunduran bir kompozisyon oluşturma hedefi verilir. Kompozisyon, oyunun içinde bulunan tasarım öğelerini (kare, üçgen, altıgen gibi temel şekiller; bunun yanı sıra bazı nesne fotoğraflı cisimler) öğrenci tarafından bilgisayarının faresini ve fare tuşlarını kullanıp sürükle bırak yapmasıyla oluşturulur. Bu nesnelerin transformasyon özellikleri ve renkleri ekranın sağ tarafındaki tuşlar ile değiştirilebilir. Oyundaki nesneler kompozisyon oluşturma alanındaki ızgaraya yapışabilecek şekilde oluşturulmuştur, böylece daha nizami kompozisyonlar oluşturmak öğrenciler için daha kolay hale getirilmiştir. Öğrenciler kompozisyonlarının son halinden memnun olduklarında yapay zeka tarafından değerlendirilir ve öğrenciye yaptığı kompozisyonun oyun tarafından verilen göreve uyumuna göre bir skor verilir. Skor, kompozisyonun sahip olduğu en baskın 3 görsel tasarım ilkesini ve bu ilkelerin kompozisyondaki baskınlık oranlarını yüzde olarak gösterir. Öğrenciler oyunu oynamayı ve kompozisyon oluşturmayı bitirdikten sonra, bir anket doldurmaları istenmiştir. Öğrencilerin oyun hakkındaki düşünceleri ve yaşadıkları o anket tarafından toplanmıştır. Öğrencilerin fikirlerinin bilimsel geçerliliği olan bir şekilde toplanması için kullanıkan anket“Assessing the Core Elements of Gaming Experience”adlı çalışmadaki anketten türetilmiştir. Anket, öğrencilerden 5 puanlık Likert ölçeği kullanılarak oyun hakkındaki düşüncelerinin puanlanması ile oluşturulmuştur. Ankete 43 öğrenci katılmış ve 43'ü de her soruyu yanıtlamıştır. Anketin peşine 10 öğrenciye geri bildirim anketi yollanmıştır. Bu anketin soruları açık uçludur ve amacı öğrencilerin oyun ile ilgili neleri güzel bulduklarını, neleri ise beğenmediklerini öğrenmektir. Geri bildirim anketinde 7 adet açık uçlu soru sorulmuştur ve öğrencilerin cevaplaması istenmiştir. İlk anketten toplanan sonuçlara göre, öğrencilerin büyük bir bölümü oyunu oynamanın görsel tasarım prensibi bilgilerini pekiştirmelerine yardımcı olduğunu belirtmiştir, oyunun görsel tasarım prensibi eğitiminde kullanıldığını görmek istediklerini söylemiştir ve ciddi oyunların eğitimde daha fazla kullanılmasını istediklerini belirtmiştir. İkinci anketten elde edilen sonuçlara göre öğrencilerin oyunun serbest yapısını sevdikleri, ancak oyunda daha açıklayıcı yöntemler kullanılması isteği gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, mimari eğitimde oyun tabanlı öğrenmenin pekiştirici etkisinin olduğunu, bunun yanı sıra bu konu hakkında daha fazla araştırma yapılması gerektiğini işaret eder niteliktedir ve bazı öğrencilerin mimarlık eğitiminde daha fazla oyun tabanlı öğrenme görmek istediklerini göstermiştir. Ek olarak, geri bildirim anketi sayesinde öğrencilerin oyundaki hangi özellikleri sevdiklerinin ve sevmediklerinin anlaşılması, bu tezin peşine yapılacak araştırmalarda araştırmacılara yardımcı olacak bir kaynak olmuştur.
Özet (Çeviri)
Using games to teach people concepts has always been an attention-catching topic in the area of education. That is the main premise of game-based learning. Providing the players with manipulation tools such as the ability to change scale etc. to change the game environment by giving them more flexible options further facilitates their learning through trial and error, and encourages more involvement. With this aim, it was decided to create an artificial intelligence (AI) evaluated free creation video game aimed to consolidate visual design principle (VDP) knowledge in freshmen architecture students. VDPs are the underlying patterns that are present in designs people usually find appealing. The artificial intelligence that was used in the game was trained to detect some of these principles. There are more than only three main elements, however the artificial intelligence is trained on 3 main principles and their derivatives, which end up making up 9 sub VDPs. These VDPs are emphasis (color, isolation, shape), balance (symmetric, asymmetric, crystallographic), rhythm (regular, progressive, flowing). Artificial intelligence was decided to be used in the game because it can detect the trained VDP with success, as well as create a reliable checkpoint before students present their ideas to their instructors, which is time-consuming and might induce stress on some students. The usage of AI aims to eliminate some of that stress and the gaming nature of game-based learning is expected to motivate students further. The game welcomed the players with a menu screen in which they could choose to learn about VDPs with several example pictures and explanations. Following that, they could play a quiz mini-game where they were asked to choose a picture out of three pictures that held the VDP that was asked from them. All 9 sub VDPs, derived out of 3 main design principles, the artificial intelligence can detect were asked in order. Once they were done with the quiz, the game moved on to the“creation”section where the players were given an objective to create a composition with an emphasis on a specific VDP. The composition was managed by placing and manipulating design elements (basic shapes such as square, triangle, hexagon etc. or object textures) on a canvas with a grid. The design elements could snap onto the grid so that it would be easier to create more calculated compositions. When the players were happy with their composition, they submitted their compositions to the application in the background where artificial intelligence resides and that artificial intelligence evaluated that composition, giving a score to the player. The score showed the top 3 VDPs the composition had and the percentages of how much they governed the composition. Once players were done playing and creating their compositions, they were asked to fill out a questionnaire. Players' experiences about the game were obtained via the questionnaire, which based its scientific validity on the research named“Assessing the Core Elements of Gaming Experience (CEGE)”. The questionnaire consisted of 24 statements in which students were asked to grade their level of agreement to using a 5-point Likert scale. 43 students participated in the questionnaire and all 43 of them answered every question. There was only one group and no control group. Following the questionnaire, a follow-up survey was given to 10 students. The follow-up survey consisted of 7 open-ended questions aimed to further understand what elements of the game were liked or disliked. According to the results gathered through that questionnaire, the majority of players stated that playing the game helped them consolidate their VDP knowledge, that they would want to see the game used in VDP education, and that they would want serious games to be used in education more. In addition, the results of the follow-up survey were helpful to see what was done right in the serious game, and what else could have been added to improve the game. This result points to the need for further research on game-based learning in architecture and shows some students' wish for more game-based learning in architecture education.
Benzer Tezler
- Bilgi çağında mimarlık eğitiminde depreme dayanıklı tasarım için yenilikçi bir öğrenme modeli önerisi
An innovative learning model proposal for earthquake-resistant design in architecture education in the information age
FAZIL AKDAĞ
- A new game-based immersive virtual learning tool for perceiving behaviour of structures: Structurepuzzlevr
Yapıların davranışlarını kavramak için oyun tabanlı yeni bir çevreleyici sanal öğrenme aracı: Structurepuzzlevr
EREN GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU SORGUÇ
- VRiC: Mimarlıkta yapı bilgisi öğreniminde kullanılabilecek bir sanal ortam önerisi
VRiC (virtual reality in construction): Proposal for a virtual reality based learning environment for architectural construction systems
VARLIK YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA ALAÇAM
- Peyzaj mimarlığı eğitiminde bilgisayar oyunlarının öğretim aracı ve destek sistemi olarak kullanılması: LANDCONS 1.0
The use of computer games as a learning tool in landscape architecture education: LANDCONS 1.0
MUHAMMED ALİ ÖRNEK
Doktora
Türkçe
2016
Eğitim ve Öğretimİstanbul Teknik ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASİN ÇAĞATAY SEÇKİN
- Temel tasarım eğitiminde bilgisayar oyunu tabanlı bir model
Computer game based model in basic design education
EMİRHAN COŞKUN