Geri Dön

A comparative study of virtual reality based cognitive training games through frameworks

Tasarım çerçeveleri üzerinden sanal gerçeklik bilişsel eğitim oyunlarının karşılaştırılmalı çalışması

PDF İndir

  1. Tez No: 971941
  2. Yazar: EVRİM KABADAYI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Bilim ve Teknoloji, Computer Engineering and Computer Science and Control, Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Ciddi oyun, Neurobilişsel işlevler, Sanal gerçeklik, Serious game, Neurocognitive functions, Virtual reality
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Oyun ve Etkileşim Teknolojileri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
  12. Bilim Dalı: Oyun ve Etkileşim Teknolojileri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışması, sanal gerçeklik tabanlı bilişsel eğitim oyunlarının tasarım yapılarını ciddi oyun çerçeveleri aracılığıyla çok boyutlu biçimde incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmanın temel çıkış noktası, sanal gerçekliğin etkileşimsel ve algısal olanaklarının bilişsel eğitim süreçleriyle nasıl bütünleştirilebileceği sorusudur. Günümüzde teknolojik gelişmelerle birlikte sanal gerçeklik uygulamaları yalnızca eğlence değil; sağlık, eğitim ve terapi gibi alanlarda da kullanılmaktadır. Bu alanlarda geliştirilen sanal gerçeklik tabanlı bilişsel eğitim oyunlarının sayısı giderek artmakla birlikte, bu oyunların kuramsal olarak tanımlanmış tasarım ilkeleriyle ne ölçüde örtüştüğüne dair sistematik bir analiz eksikliği bulunmaktadır. Bu çalışma, var olan oyunları ciddi oyun tasarımı temelli değerlendirme modelleriyle ilişkilendirerek söz konusu eksikliği gidermeyi hedeflemektedir. Sanal gerçeklik teknolojisi, kullanıcıya yalnızca dışarıdan gözlemlediği bir ekran deneyimi değil, aynı zamanda bedensel olarak içinde bulunduğu üç boyutlu bir ortam sunar. Bu nitelik, bilişsel eğitimin özünde yer alan dikkat, hafıza, karar verme ve motor koordinasyon gibi süreçlerin çok daha gerçekçi ve bütüncül biçimde çalıştırılmasına olanak tanımaktadır. Gerçek dünyadaki uyarıcıların sanal bir ortamda yeniden üretilmesi, hem algısal bütünlüğü hem de görev temelli öğrenme deneyimlerini desteklemekte, böylece sanal gerçeklik oyunlarını geleneksel bilgisayar temelli bilişsel eğitimlerden ayırmaktadır. Bu çalışma, hem mevcut sanal gerçeklik tabanlı bilişsel eğitim uygulamalarının durumunu değerlendirmekte hem de bu oyunların hangi yönlerden geliştirilebileceğine dair tasarımsal bir çerçeve önermektedir. Çalışma kapsamında seçilen oyunlar NeuroBoostVR, Optics Trainer ve REAKT Performance Trainer'dır. Bu oyunları araştırmaya dâhil etmek için çeşitli oyun kütüphanelerindeki sanal gerçeklik ürünleri incelenmiş,“bilişsel”,“sağlık”ve“eğitim”anahtar kelimeleriyle aramalar yapılmıştır. Seçilen oyunların her biri farklı kullanıcı profillerine ve bilişsel alanlara odaklanmaktadır. NeuroBoostVR özellikle yaşlı bireylerin ve nörolojik rahatsızlığı bulunan kişilerin bilişsel işlevlerini desteklemeyi amaçlamakta; günlük yaşamdan alınan görevlerle sadeleştirilmiş etkileşimler sunmaktadır. Optics Trainer görsel dikkat, derinlik algısı ve el-göz koordinasyonu gibi görsel bilişsel becerilere odaklanan mini oyunlar içermektedir. REAKT Performance Trainer ise atletik performansla ilişkili dikkat, tepki süresi, planlama ve çoklu görev yönetimi gibi becerileri geliştirmeye yöneliktir. Bu çeşitliliği irdeleyebilecek evrensel bir ciddi oyun çerçevesi bulunmadığından çok boyutlu bir karşılaştırmaya ihtiyaç duyulmuştur ve analiz süreci dört farklı ciddi oyun çerçevesi temel alınarak yürütülmüştür. Framework for Adaptive Serious Game Development Sequence, oyunları eğitsel süreçlerin yapısal organizasyonu üzerinden katmanlı biçimde değerlendiren aşamalı ve uygulama odaklı bir modeldir. Framework Based on Research Community Insights, sağlık temelli ciddi oyunların geliştirici, kullanıcı ve uzman görüşleriyle şekillenen çok düzeyli bir yapı üzerinden analiz edilmesini sağlayan katılımcı temelli bir çerçevedir. Cognitive Game Design Analysis, bilişsel oyunları bütüncül bir tasarım mantığıyla ele alan ve oyun içi bileşenleri birbiriyle ilişkili biçimde değerlendiren kavramsal bir analiz modelidir. Cognitive Training Game Framework ise bilişsel eğitim oyunları için senaryo bazlı bir örnek uygulamadan türetilmiş, doğrudan oyun tasarımı pratiklerine uyarlanabilen işlevsel bir değerlendirme şablonudur. Her çerçeve, oyunların farklı açılardan ele alınmasını sağlamış ve çok boyutlu karşılaştırmalı bir değerlendirme zeminini mümkün kılmıştır. Araştırma nitel karşılaştırmalı içerik analizi yöntemiyle yürütülmüştür. Her bir oyun araştırmacı tarafından oynanarak doğrudan deneyimlenmiştir. Oyun oynanırken kullanıcı arayüzü, görev geçişleri, geri bildirim türleri, etkileşim biçimleri, zorluk düzeyleri, görsel tasarım tercihleri ve kullanıcıya sunulan yönlendirmeler gözlemlenmiş; elde edilen veriler sistematik biçimde not edilmiştir. Bu gözlemler daha sonra seçilen dört çerçevede tanımlanan kategorilere göre sınıflandırılmıştır. Oyunların her biri, çerçevelerin sunduğu başlıklar altında yapılandırılmış analiz tablolarına aktarılmış; ortak ve farklı yönleri sistematik biçimde ortaya konmuştur. Nicel veri toplanmamış, elde edilen tüm bulgular nitel içerik çözümlemesine dayalı olarak değerlendirilmiştir. Bulgular, sanal gerçeklik tabanlı bilişsel eğitim oyunlarının tasarım olgunluğu açısından farklı seviyelerde olduğunu göstermektedir. Çoğu oyunda temel etkileşim ve geri bildirim sistemleri yer almakta; ancak bu sistemlerin çerçevelerin önerdiği biçimde performansa duyarlı ve uyarlanabilir çalışmadığı görülmektedir. Geri bildirim genellikle görsel ve işitsel biçimde sağlanmakta, titreşim gibi dokunsal geri bildirimler sınırlı düzeyde kullanılmaktadır. REAKT Performance Trainer diğer oyunlara kıyasla daha gelişmiş bir performans takibi sistemi içermekte, kullanıcıya yüzde değerleri, grafiksel ilerleme bilgileri ve oturum karşılaştırmaları sunmaktadır. Buna karşın NeuroBoostVR ve Optics Trainer daha az özelliğe sahip geri bildirim sistemlerine sahiptir ve çoğu durumda yalnızca görev tamamlandığında kullanıcıya bilgi verir. Bu bulgular, mevcut oyunların geri bildirim mekanizmalarının henüz bütüncül bir öğrenme döngüsünü desteklemediğini ortaya koymaktadır. Zorluk yapılandırması açısından incelendiğinde, oyunların çoğunda sabit zorluk seviyeleri kullanıldığı; kullanıcı performansına göre otomatik olarak değişen uyarlanabilir sistemlerin sınırlı olduğu görülmüştür. Framework for Adaptive Serious Game Development Sequence ve Cognitive Training Game Framework gibi çerçeveler, kullanıcı motivasyonunu sürdürebilmek için görevlerin kademeli olarak zorlaşması gerektiğini vurgularken, analiz edilen oyunlarda bu ilkenin büyük oranda uygulanmadığı tespit edilmiştir. Bu durum, kullanıcıların oyun içinde uzun süreli bağlılığını azaltabilecek bir unsur olarak değerlendirilmektedir. Anlatı ve çevresel tasarım açısından oyunların büyük çoğunluğunda klasik bir hikâye örgüsü yerine bağlamsal anlatı tercih edilmiştir. NeuroBoostVR'da gündelik yaşamdan alınmış sahneler görev ortamı olarak kullanılmış, kullanıcının aşina olduğu bir çevrede görevleri yerine getirmesiyle gerçeklik hissi artırılmaya çalışılmıştır. REAKT Performance Trainer, kullanıcıyı motive etmek için sesli yönlendirmeler ve çevresel anlatı unsurları kullanmış, ancak Optics Trainer'da anlatısal unsurlar oldukça sınırlı kalmıştır. Çoğu oyunda karakter, senaryo veya dramatik ilerleme bulunmadığından kullanıcıyla duygusal bağ kurulması güçleşmektedir. Etkileşim mekanikleri incelendiğinde, oyunların çoğunda nesne tutma, işaret etme ve teleport etme gibi temel sanal gerçeklik kontrol sistemleri kullanılmıştır. NeuroBoostVR ve Optics Trainer bu anlamda sade bir kontrol yapısına sahipken, REAKT Performance Trainer el hareketleri, beden konumlandırması ve dikkat kontrolü gerektiren çoklu görevlerle daha karmaşık bir etkileşim düzeyi sunmaktadır. Motivasyonel unsurlar açısından oyunlar arasında belirgin farklılıklar bulunmaktadır. NeuroBoostVR puan toplama ve görev tamamlama esasına dayanan bir ilerleme sistemi kullanmakta; Optics Trainer bireysel skor takibiyle kişinin kendi geçmiş performansları üzerinden rekabet duygusunu desteklemekte; REAKT Performance Trainer ise ödül çarpanları, haftalık görevler ve skor tabloları aracılığıyla hem içsel hem de dışsal motivasyonu güçlendirmektedir. Oyunlarda yaşlı bireylere yönelik uygulamalarda sade ve düşük tempolu ilerleme tercih edilirken, genç ve atletik kullanıcı gruplarına yönelik ürünlerde daha karmaşık rekabetçi mekanikler kullanılmaktadır. Genel değerlendirme sonucunda, dört çerçeve üzerinden yapılan karşılaştırmalar sanal gerçeklik tabanlı bilişsel eğitim oyunlarının mevcut durumda belirli alanlarda güçlü, bazı alanlarda ise eksik kaldığını göstermiştir. Geri bildirim sistemleri, adaptif zorluk yapısı, anlatı bütünlüğü ve modüler görev ilerleyişi konularında iyileştirmelere ihtiyaç duyulmaktadır. Buna karşın erişilebilirlik, görsel sadelik ve kullanıcı dostu arayüz tasarımları bu oyunların güçlü yönleri olarak öne çıkmaktadır. Bu bulgular ışığında Virtual Reality-Based Cognitive Training Games Framework önerilmiştir. Bu model, sanal gerçeklik ortamlarının sunduğu etkileşimsel, estetik ve bilişsel imkânları bir araya getiren bütüncül bir yapıdır. Çerçeve beş ana boyuttan oluşmaktadır: bilişsel eğitim, sanal gerçeklik, anlatı, mekanikler ve estetikler. Bu boyutlar birbiriyle sürekli etkileşim içindedir ve bilişsel hedefler merkeze alınarak tasarlanmıştır. Sanal gerçeklik boyutu diğer tüm bileşenlerin temelini oluşturur; anlatı, mekaniğin kurgusunu anlamlı hale getirir; estetik öğeler ise öğrenme sürecinin duygusal ve algısal boyutunu güçlendirir. Bu çerçeve, yalnızca mevcut oyunların analizinde değil, aynı zamanda gelecekteki tasarım süreçlerinde de yönlendirici bir araç olarak kullanılabilir. Geliştiriciler açısından bu model, oyunların bilişsel hedeflerle uyumlu hale getirilmesi, kullanıcı deneyiminin daha tutarlı biçimde yapılandırılması ve sanal gerçekliğin sunduğu fiziksel etkileşim imkânlarının daha verimli kullanılması için bir yol haritası sunmaktadır. Ayrıca sanal gerçeklik tabanlı bilişsel işlev eğitimi oyunlarının oyun tasarımı açısından ele alınmasını sağlayan bu yaklaşım, disiplinler arası iş birlikleri açısından da yeni olanaklar yaratmaktadır. Önerilen çerçeve, akademik açıdan sanal gerçeklik tabanlı bilişsel eğitim oyunlarının analizinde kullanılabilecek bir değerlendirme modeli sunmakta; uygulamalı düzeyde ise oyun geliştiricilerine rehberlik ederek, kullanıcı deneyimi ile bilişsel hedefleri uyumlu hale getirecek bir tasarım anlayışı önermektedir. Böylece hem bilimsel hem de sektörel ölçekte sanal gerçeklik tabanlı bilişsel eğitim oyunlarının daha etkili, motive edici ve sürdürülebilir biçimde geliştirilmesi için bir temel oluşturulmaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma sanal gerçeklik, bilişsel eğitim ve oyun tasarımı alanlarının kesişiminde yer alan bu yeni araştırma alanına kavramsal, yöntemsel ve uygulamalı düzeyde bir katkı sunmaktadır. Oyunların yalnızca sağlık temelli bir araç olarak değil, aynı zamanda öğrenme, etkileşim ve deneyimsel gelişim ortamı olarak değerlendirilebileceği gösterilmiştir. Geliştirilen Virtual Reality-Based Cognitive Training Games Framework çerçevesi, bu çok katmanlı yapının analizinde ve üretiminde kullanılabilecek bütüncül bir referans noktası olarak önerilmiştir. Çalışma, gelecekteki araştırmalar ve tasarım uygulamaları için disiplinler arası bir köprü kurmayı ve bilişsel hedeflerle uyumlu oyun deneyimlerinin daha etkili biçimde tasarlanmasına katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

Özet (Çeviri)

This thesis presents a comparative analysis of virtual reality-based cognitive training games through the lens of serious game design frameworks. The primary aim is to evaluate the extent to which these commercially available VR cognitive training (VRCT) products align with theoretical design principles and cognitive development objectives. The study focuses on three selected games (NeuroBoostVR, Optics Trainer, and REAKT Performance Trainer) each examined using a distinct serious game framework: the Framework for Adaptive Serious Games, the Framework Based on Research Community Insights, the Cognitive Game Design Analysis, and the Cognitive Training Game Framework. These frameworks allow for a multi-dimensional comparison across layers such as difficulty structure, feedback systems, narrative integration, user interaction, and motivational elements. The methodology adopted is a qualitative comparative content analysis. Each game was played and directly experienced, with attention paid to task structures, feedback types, UI elements, and interaction models. Game features were systematically recorded and mapped onto structured analysis tables derived from the selected frameworks. This process allowed for consistent cross-game comparisons while also highlighting shared and divergent design features. Findings suggest that while all three games aim to enhance cognitive performance, they do so through different strategies and user profiles. NeuroBoostVR targets older adults and individuals with neurological conditions with simplified task structures. Optics Trainer focuses on visual-cognitive skills through eye-based mini-games. REAKT Performance Trainer integrates attention, multitasking, and sensorimotor coordination, primarily for athletes. Although the games share a common purpose, their design decisions, particularly in feedback systems, challenge progression, interaction mechanisms, and narrative integration, differ in sophistication and theoretical alignment. Feedback systems were mostly auditory and visual, with limited use of haptic feedback. REAKT offered more robust performance analytics, such as percentile scores and session graphs, while others relied on basic or static feedback. Difficulty structures also varied; adaptive or user-based scaling was uncommon, and many games offered fixed difficulty levels without transition guidance. This contrasts with the frameworks, which emphasize dynamic difficulty for sustained engagement and cognitive challenge. Narrative elements were minimal or indirect in most games. Only REAKT incorporated environmental storytelling and motivational voiceovers to enhance immersion. Interaction mechanics also varied in complexity: while NeuroBoostVR and Optics Trainer primarily utilized basic VR controls like teleporting or object manipulation, REAKT included more advanced mechanics involving motion tracking and attention-based tasks. Motivational design elements showed significant divergence. NeuroBoostVR offered basic point-collection, whereas Optics Trainer used personal score tracking to motivate players. REAKT integrated competitive features, weekly goals, and rewards systems to strengthen user engagement. In conclusion, the analysis reveals that current VRCT games exhibit varied levels of design maturity across critical dimensions. While some components align with theoretical expectations, others fall short, especially in adaptive design and integrated learning paths. To address this gap, this thesis introduces the Virtual Reality-Based Cognitive Training Games Framework, a model specifically developed to integrate cognitive training objectives with the affordances of VR technology. The proposed framework contributes to academic literature by offering a structured, multidimensional approach for evaluating VRCT games, and it supports practical applications by guiding developers in aligning design elements with cognitive goals. In this way, VR-based cognitive training games can be designed and evaluated more effectively, both scientifically and practically.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    967449

    Sanal ortamda ortaokul öğrencilerinin güneş sistemindeki gözlem ve meraklarının göz takip cihazıyla incelenmesi

    Investigation of secondary school students' observations and curiosities about the solar system with eye tracking device in virtual environment

    BİRCAN KASIMOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Eğitim ve ÖğretimDokuz Eylül Üniversitesi

    Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SUAT TÜRKOGUZ

  2. Tez No

    1000013

    Fen eğitiminde yapay zeka kullanımının meta-sentez ve bibliyometrik analizi

    Meta-synthesis and bibliometric analysis of the use of artificial intelligence in science education

    HANİFE AKPINAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Eğitim ve ÖğretimBurdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi

    Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜVENÇ GÖRGÜLÜ

  3. Tez No

    996331

    Cami mimarisindeki mekânsal yükseklik farklılıklarının mekân algısı üzerindeki bilişsel etkisinin, nöro-mimari bir yaklaşımla sanal gerçeklik ortamında incelenmesi: Edirne üç şerefeli cami örneği

    The cognitive effect of spatial height differences in mosque architecture on spatial perception, investigated through a neuro-architectural approach in a virtual reality environment: The case of Edirne üç şerefeli mosque

    MESUT ARSLAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    MimarlıkSüleyman Demirel Üniversitesi

    Mimarlık, Planlama ve Tasarım Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKER ERKAN

  4. Tez No

    999521

    Comparatıve analysıs of spatıal experıence ın physıcal and vırtual envıronments: The case of anadolu hısarı

    Fiziksel ve sanal ortamlarda mekansal deneyimin karşılaştırmalı analizi: Anadolu hisarı örneği

    BUKET TÜMBUL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET GÜN

  5. Tez No

    1010462

    Sanal gerçeklikte kontrolcüsüz etkileşim tasarımı: El takibi teknolojisinin kullanılabilirlik ve ergonomi bağlamında incelenmesi

    Controller-free interaction design in virtual reality: An investigation of hand tracking technology in the context of usability and ergonomics

    FIRAT TORUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Endüstri Ürünleri TasarımıYıldız Teknik Üniversitesi

    Sanat ve Tasarım Ana Sanat Dalı

    DOÇ. DR. ERTAN TOY

Geri Dön