Investigating the correlation between gamification and Bloom's Taxonomy in e-learning platforms

Abstract

Nowadays, teaching and learning in higher education take place on e-learning platforms. The taxonomy of Bloom is a time-proven and widely used learning approach to define learning objectives in classrooms and other learning environments. Bloom’s Taxonomy can improve the higher-order thinking skills of students. With the integration of Bloom’s Taxonomy in e-learning platforms alone, the students might not be motivated enough to learn. A way to motivate students is through gamification. It has been proved that the learning effect in the gamification domain increases the activity and the motivation of students in e-learning platforms. There are various approaches that use both of them in an e-learning environment, but Bloom’s Taxonomy has not been used with gamification elements to let students know their current cognitive competency level in the course. This thesis is about connecting both of the domains in Software Engineering (SE) education. Thus, e-learning platforms lack a concept that combines Bloom’s Taxonomy with gamification in a motivational and active way for students. This seems to be also a problem of the SE Courses at the University of Stuttgart. Many students tend to not solve the given exercises in e-learning platforms due to the lack of motivation and missing rapid feedback. Moreover, the competency level of each student is not adjusted to the given tasks, which may lead to discouragement. Through the integration of Bloom’s Taxonomy more personalized e-learning tasks should be provided. In this thesis, the goal is to find approaches, that connect the learning goals of Bloom’s cognitive Taxonomy with gamification, and close the existing gap. Through this connection, learning with e-learning platforms should be more efficient and increase the activity as well as the motivation of students. The objective is to find gamification elements that can be merged with Bloom’s Taxonomy to create a mock-up prototype to show the correlation between Bloom’s Taxonomy and gamification in the context of SE education. The literature research will be conducted to compare those two domains and to find similarities between Bloom’s Taxonomy and gamification. Furthermore, through a survey, Requirement Engineering will be executed to define the needs of students for a mock-up prototype. The prototype will exemplarily be constructed on the course “Advanced Software Engineering” at the University of Stuttgart, but it can also be used in similar courses. Afterward, this prototype will be evaluated by interviewing students to get their feedback about the concept, design and functions. It was possible to combine Bloom’s Taxonomy and gamification in the resulting mock-up prototype. The literature research helped to get ideas for the concept. During the construction with Axure RP the mock-up prototype was named “BloomTaG”. The interviewed students found the visual mock-up prototype better structured and more motivating than the e-learning platform Ilias. It was pointed out that learning with gamification and Bloom’s revised Taxonomy can be helpful to them. The gap between gamification and Bloom’s Taxonomy can be further closed with this thesis. Combining Bloom’s Taxonomy and gamification in a SE Course led to positive effects on the interviewed students. In future work, the concept can be further investigated and improved. The feedback helped to gain possible improvements for the user interface of the mock-up prototype. Heutzutage findet Lernen und Lehren in der höheren Bildung auf E-Learning-Plattformen statt. Die Taxonomie von Bloom ist ein weit verwendeter und anerkannter Lernansatz, um Lernziele im Klassenzimmer und anderen Lernumgebungen zu definieren. Zudem verbessert Bloom’s Taxonomie die höhergradigen Denkfähigkeiten von Studenten. Gamification ist eine bekannte Möglichkeit, um die Studierenden zu motivieren. Der Lerneffekt im Gamification-Bereich hat sich bewiesen und wird häufig angewendet, da Gamification die Aktivität und Motivation von Studenten in E-Learning-Plattformen erhöht. Es gibt viele verschiedene Ansätze, wie Bloom’s Taxonomie und Gamification im E-Learning verwendet werden können, jedoch werden diese kaum zusammen angewandt, um den Studierenden ihre aktuellen kognitiven, erreichten Bloom Kompetenzlevel im Kurs anzuzeigen. Diese Bachelorarbeit handelt von der Verbindung dieser beiden Gebiete im Bereich der Softwareentwicklung. Derzeit mangelt es E-Learning-Plattformen an einem Konzept, welches Bloom’s Taxonomie mit Gamification auf eine motivierende und aktive Weise für Studierende verbindet. Dies scheint auch ein Problem bei den Software-Engineering-Kursen der Universität Stuttgart zu sein. Viele Studierende tendieren dazu, die gegebenen Aufgaben nicht zu lösen, da ihnen hierzu die Motivation fehlt und diese oftmals auch nicht schnell genug Feedback erhalten. Des Weiteren werden die Aufgaben nicht an den Kompetenzlevel der Studierenden angepasst, sodass dies zur Demotivation führt. Mit der Taxonomie von Bloom sollten mehr personalisierte Aufgaben angeboten werden. In dieser Abschlussarbeit möchten wir Ansätze finden, um die Lernziele der Bloom’schen Taxonomie mit Gamification zu verbinden und somit die existierende Lücke zu schließen. Durch diese Verbindung soll das Lernen mit Lernplattformen effizienter werden und damit die Aktivität sowie die Motivation der Studierenden erhöht werden. Das Ziel ist es, Gamification-Elemente zu finden, welche mit der Taxonomie von Bloom zusammengefügt werden können, um einen visuellen Mock-up Prototypen zu erstellen, welcher die Verbindung von Bloom’s Taxonomie und Gamification im Kontext der Softwareentwicklung darstellt. Eine Literaturrecherche wird durchgeführt, um diese beiden Bereiche zu vergleichen und Ähnlichkeiten zwischen Bloom’s Taxonomie und Gamification festzustellen. Anschließend wird über eine Umfrage eine Anforderungsanalyse durchgeführt, um die Bedürfnisse der Studierenden für den Mock-up Prototypen zu definieren. Der Prototyp soll exemplarisch für den Kurs “Advanced Software Engineering” mit Axure RP konstruiert werden. Die Konzepte des Prototyps können für andere ähnliche Kurse eingesetzt werden. Danach wird der Prototyp durch die Interviews von den Studierenden bewertet. Vor allem sollen die Studierenden Feedback über das Konzept, das Design und die implementierten Funktionen geben. Es war möglich, Bloom’s Taxonomie und Gamification in dem resultierenden Prototyp zu kombinieren. Dabei hat die Literaturrecherche geholfen, Ideen für die Konzeption zu finden. Während der Konstruktion mit Axure RP wurde der Prototyp “BloomTaG” genannt. Die interviewten Studenten finden, dass der Mock-up Prototyp besser strukturiert und motivierender ist als die bisher verwendete E-Learning-Plattform Ilias. Daher wird die Kombination von Bloom’s Taxonomie und Gamification als hilfreich angesehen. Die Lücke zwischen Gamification und der Taxonomie von Bloom kann durch diese Bachelorarbeit weiter geschlossen werden. Die Kombination von Bloom’s Taxonomie und Gamification hat auf die Studierenden einen positiven Effekt. In der Zukunft kann das Konzept weiter erforscht und verbessert werden. Durch das erhaltene Feedback kann die Benutzeroberfläche des Prototyps verbessert werden.