An ontology–based approach to design a serious game for teacher education

Abstract

Bilgisayar biliminde, ontoloji, bilginin paylaşılmasını ve tekrar kullanılmasını sağlamaktadır. Bu alanda çalışan birçok araştırmacı gibi, bilgisayar oyunu geliştiricileri de oyun elementlerini ve birbirleri ile olan ilişkilerini ontoloji kullanarak modellemektedirler. Bu tez, ciddi oyun tasarımı için ontoloji tabanlı bir metodoloji önermeyi hedeflemektedir. Bu metodoloji geliştirilirken Gagne'nin dokuz adımlı öğretim kuramı seçilmiş ve ciddi oyunların en önemli elementleriyle bütünleştirilmiştir. Daha sonra ontoloji kullanılarak önerilen metodoloji modellenmiştir. Bunun yanı sıra, ontoloji tasarımında Noy ve McGuinness'in önerdikleri metodoloji kullanılmıştır. Ontoloji tasarımında, yazılım ontolojileri ile uygunluğu sebebiyle Birleşik Modelleme Dili (UML) kullanılmıştır. Önerilen bu ontoloji, Türkiye'de üretilen `KARMA` isimli ciddi oyunun geliştirilmesinde kullanılmıştır. Ek olarak, önerilen ontoloji öğretmen eğitimi bileşenlerini, Teknolojik Pedagojik Alan Bilgisi (TPAB) öğretmen yeterliliklerini ve sınıf yönetimi kurallarını içermektedir. Daha sonra, KARMA öğretmen eğitimi oyunu için bir öğretmen değerlendirme sistemi geliştirilerek, kuralları ontolojiye entegre edilmiştir. Son olarak önerilen tasarım ontolojisi, literatürde olan ciddi oyun tasarım modelleri ile karşılaştırıldı.

In the field of computer science, ontology represents the capability of sharing and reusing knowledge. Like many other researchers in the field of computer, video game developers model different components of games and their relations by employing ontology. This thesis aims to propose an ontology-based methodology to design a serious game. First, Gagne's theory of instruction, a well-known theory pointing how to design an effective instruction, was used to develop the proposed methodology for being adaptable to serious game elements. Afterwards, most essential components of serious games were added up to Gagne's theory to include various characteristics of serious games. Later, the suggested method was modeled into ontology. Besides, Noy and McGuinness's propounded methodology was used to design ontology. In order to develop the ontology, Unified Modeling Language (UML) was selected due to its compatibility with software ontology modeling. Thereafter, the proposed ontology was utilized to develop a serious game titled `Game Base Teaching Education System` (GATES) in Turkey. Additionally, the ontology could be extended to any other serious game. Moreover, the components related to teacher education including classroom management rules and Technological, Pedagogical and Content Knowledge (TPACK) were added to the ontology. Besides, rules of a developed feedback system for GATES were integrated into ontology. In the following chapters a brief description about Gagne instructional theory and designing the ontology is given. At the end, the proposed design ontology is compared to the available models of designing a serious game.