Technologie-gestützte Messung und Evaluation der Wirksamkeit und Akzeptanz von Serious-Games für Sport und Gesundheit

Technologie-gestützte Messung und Evaluation der Wirksamkeit und Akzeptanz von Serious-Games für Sport und Gesundheit

Laufzeit: 01.05.2012 bis 30.09.2013

Prof. Wolfgang Ellermeier

FB 03, Humanwissenschaften

Dr. Stefan Göbel

FB 18, Elektrotechnik und Informationstechnik

Prof. Dr. Josef Wiemeyer

[Koop.: PD Dr. med. B. Lettgen, Dr. S. Becker (Kinderkliniken DA)]

FB 03, Humanwissenschaften

Wissenschaftliche Studien zeigen, dass die Effektivität von kommerziellen Spielen im Sinne einer Steigerung des kurzfristigen Energieumsatzes oder nachhaltiger Trainingseffekte geringer ist als die klassischer Trainingsmöglichkeiten; andererseits konnten mittels klinischer Studien von durchaus positive Effekte von „Games for Health“ im Sinne von Änderungen im Ernährungsverhalten und dem Ankämpfen gegen Krankheiten nachgewiesen werden. Dabei wurden die Effekte ausschließlich in Prä- und Post-Tests erhoben; jedoch erfolgten keine Messungen während des Trainings. Entsprechend war es bisher auch nicht möglich, während des Trainings benutzerindividuell auf die Vitalparameter der Anwender/Patienten(-gruppen) einzugehen und das Training/gameplay entsprechend adaptiv in Echtzeit anzupassen. Auch die durch das Spiel induzierten Antriebseffekte (Motivation, Immersion, Spaß, Flow etc. – relevant für die Akzeptanz der Spiele) und deren Rolle für die Zielsetzung/Wirksamkeit der Serious Games (Trainingseffekte; gesundheitlicher Nutzen) wurde in derartigen Studien bisher nur unzureichend erforscht: So gibt es keine wissenschaftlichen Aussagen über die Wirkungsweise von einzelnen Trainings- bzw. Spielelementen (Parameter, Spielsequenzen) auf dedizierte Emotionen, Motivation und gesundheitsrelevante (Teil-)Funktionen. Erste Untersuchungen zum Einsatz von Sensortechnologie zur Bestimmung der Effekte von Computerspielen auf Emotionen, Motivation und physiologische Funktionen zeigen, dass Sensorik eingesetzt werden kann, um physiologische Kennwerte zu erheben und aus diesen auf die durch Computerspiele verursachten emotionalen sowie physiologischen Veränderungen (Effekte) durch körperliche Belastung zu schließen.

Die übergeordnete Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens besteht daher in der Objektivierung der Messung der Effekte von Serious Games auf Emotion, Motivation und physiologische Funktionen durch den Einsatz von IT und Sensortechnologie – im Vergleich zur bisherigen „traditionellen“ Wirkungsbestimmung auf Basis von Fragebögen, Interviews und Videoanalyse. Dies umfasst die Untersuchung des Einflusses der Motivation auf den Trainingserfolg ebenso wie die Ableitung von Modellen, Konzepten und Metriken zur Erstellung, Steuerung und Messung in derartigen personalisierten, adaptiven Sport- und Gesundheitsanwendungen im Bereich von Prävention und Therapie.

Abstract

Ziel der vom 01.05.2012 bis 30.09.2013 durchgeführten Untersuchungen war die Konzeption und Erprobung einer sensorgestützten Messung von Wirksamkeit und emotionaler Akzeptanz eines spielerischen Fitness-Trainings. Im Vorfeld galt es, ein geeignetes Spieldesign zu entwickeln, multiple Sensoren zu implementieren und informationstechnisch auszuwerten, sowie deren Validität für die Erfassung emotionaler Zustände zu bestimmen. Im Kern der Aktivitäten stand ein Laborexperiment mit 66 Teilnehmer/inne/n, das einem randomisierten Versuchsplan folgte, nach dem eine Gruppe ein kurzes software-unterstütztes Fahrradergometer-Training absolvierte, in dem sie – durch ihre Aktivität gesteuert – in einem Videospiel positive Spielereignisse herbeiführen konnte, eine andere Gruppe diese Ereignisse während des Trainings nur beobachtete und eine dritte lediglich als Kontrolle (mit einem nicht-animierten Training) fungierte. Mittels Sensoren wurden (1) die Herzfrequenz, (2) Pupillenreaktionen, (3) Hautleitfähigkeitsveränderungen und (4) die Trainingsleistung erhoben. Ein Vergleich der Sensordaten über die drei Gruppen hinweg zeigte, dass sich besonders die ereignisbezogene Pupillenerweiterung als bedeutsamer Indikator positiver Spielemotionen eignet. Die anderen Sensoren zeigten in einer ersten Auswertung keine eindeutigen spielspezifischen Effekte.
Um in zukünftigen Untersuchungen das Training adaptiv an die individuelle Fitness und den Trainingsverlauf anzupassen, wurden zusätzliche Daten erhoben, in denen ein adaptiver Regelmechanismus (abhängig vom Körpergewicht, dem Alter und der erreichten Trainingsstufe) eine optimale Ziel-Herzfrequenz ansteuerte. Die Brauchbarkeit des Algorithmus für adaptive Trainingsstudien wurde nachgewiesen.

Poster

Serious Games für Sport und Gesundheit