通过游戏教授计算创客技能

教授创客技能(例如数字制造)的早期阶段通常涉及简单的练习，例如激光切割或3D打印基本形状和对象。在我们这个高度连接、过度刺激的世界中，这种学习活动可能会让人感到有点不知所措——这种情绪导致了麻省理工学院博士DishitaTurakhia。电气工程和计算机科学专业的学生以及计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的附属机构，重新构想学习管道，以保持学生的兴趣、启发和能力。Turakhia与包括麻省理工学院教授StefanieMueller在内的同事一起开发了一个新系统来教授计算制作，让孩子们直接从数字游戏中制作他们最喜欢的角色。

答：向幼儿教授技能的关键因素之一是让他们保持参与、兴趣和启发。因此，我们挑战自己，重新想象如何以有趣和有趣的方式向年轻学习者介绍和教授数字制造。

我们设计了一种新颖的方法，将教学制作与玩视频游戏相结合。孩子们已经玩过无数的视频游戏，其中有无数玩家参与的数字对象和角色。所以我们想，如果在玩这些游戏并与数字对象和角色互动时，孩子们可以制造它们以在物理世界中与它们互动，并在此过程中学习制造和制造技能?

考虑一个例子，一个年轻的学习者玩“PokémonLet'sGo”游戏，每次他们捕捉到新的神奇宝贝时，他们也会收到制作文件以制作物理神奇宝贝以添加到他们的收藏品中。或者想象一下，当一个玩“塞尔达传说”游戏的孩子获得了最稀有的物品之一，Biggoron'sSword，她可以制造出这把稀有剑的物理版本并将其用作游戏控制器。现在，这些年轻的学习者能够玩他们最喜欢的引人入胜的游戏，并制作他们可能与之有个人联系的游戏对象，同时还可以在此过程中获得有关数字制造的知识，例如工具设置和材料规格。

然而，通过游戏实现这种通过游戏教授制造的愿景面临着两个主要挑战。第一个挑战是将现有的数字游戏转换为制作游戏，而无需开放访问游戏的源代码。第二个挑战是生成所需游戏对象的制造文件，而无需访问游戏的存储库或资产文件。在我们的工作中，我们通过使用计算机视觉算法进行对象检测、分割和提取来解决这两个挑战，并构建了一个名为FabO的工具包。

FabO工具包允许教育工作者选择现有游戏中的重要时刻——例如，捕捉神奇宝贝或获得Biggoron的剑——并将它们标记为制造事件。当学习者玩这些游戏时，FabO会监控他们的游戏玩法，以搜索标记的制造事件。当他们遇到制造事件时，FabO会自动为事件中的游戏对象生成制造文件并通知学习者。学习者可以在游戏期间或之后从他们的个人游戏中制作对象。

这种为学习设计制作游戏的想法可以通过将游戏对象从他们的游戏玩法带入物理世界，以一种引人入胜且有意义的方式为年轻学习者提供个性化的创客技能学习体验。

答：这是一个很好的问题!一旦我们构建了我们的FabO工具包，我们的下一个研究调查就集中在这个问题上：如果有机会将数字对象带入物理世界，那么学习和游戏的体验可以通过哪些方式进行扩展?

为了解决这个问题，我们进行了一项探索性研究，邀请参与者使用FabO并将他们选择的现有视频游戏转换为制作游戏。然后，我们分析了参与者选择使用FabO修改为制造游戏的33个不同游戏的47个制造对象的特征。我们的分析表明，这个想法不仅使我们能够通过虚构的对象将虚拟游戏和有形交互的两个世界融合在一起，而且还允许创建学习者具有个人关联和意义的对象。换句话说，这个想法允许每个学习者将他们虚拟游戏体验中独特的对象带入有形世界，就像他们游戏动作的时间戳一样。

这种个性化提供了一个机会，可以在他们的学习体验中添加另一层个人故事。例如，玩“PokémonLet'sGo”游戏的几个学习者将学习相同的数字制造技能，但每个制造的对象根据他们的游戏玩法是独一无二的!

通过我们的分析，我们确定了五种常见的类别或方式，学习者将意义和个人关联与从他们的游戏玩法中制造的对象联系起来——骄傲的对象、创造性的自我表达的对象、资源的对象、有助于将游戏玩法扩展为的对象。物理世界和共享经验的对象。最后一类共享体验对于多人游戏尤其独特，其中这些对象与游戏的共享时刻相关联，例如集体胜利或团队失败。因此，在多人游戏的情况下，社交联系和共享学习体验的另一个维度与从他们共享的游戏玩法中制造的对象相关联。

答：我们将增强现实视为我们系统应用程序的自然延伸。Metaverse和Omniverse等虚拟宇宙，尤其是AR[增强现实]环境的承诺是，它们可以通过数字世界和物理世界的无缝融合来支持学习。由于技能的物理性质，这种物理和虚拟的无缝集成对于学习创客技能来说尤其是改变游戏规则(双关语!)。

使用像FabO这样的系统，可以以身临其境的方式进一步整合游戏和学习的体验。因此，想象一个年轻的学习者在玩“PokémonGo”的AR游戏，在虚拟世界中捕捉一只神奇宝贝，然后被运送到一个虚拟制造实验室，训练如何使用激光切割机和3D打印机等数字制造工具来制造他们独特的神奇宝贝。一旦她完成训练，她就可以自信地制作她的神奇宝贝的物理版本。可以将这个物理对象带回AR世界，以获得更具互动性的游戏体验——例如，在Pokémon对战期间。

此外，由于FabO允许任何用户(例如教育工作者)为另一个用户(例如学习者)设计制造事件，因此可以将此功能扩展到一些有趣的社交游戏体验，尤其是对于Roblox等平台。例如，教育工作者可以为她的年轻学习者班级设计共同制作的谜题，每个学习者制作他们的游戏对象，这是整个班级共同构建的更大谜题的一部分。

社交游戏与FabO有一个有趣的交集的另一个场景是，用户在同一个游戏中为彼此嵌入制造事件。因此，即使玩家玩的是同一个游戏，取决于他们玩的“FabO版本”，制造事件和对象可能会有很大差异，因此学习制造的体验可能是独一无二的。

因此，我们认为有几个令人兴奋的途径可以扩展像FabO这样的系统的应用，我们很高兴在我们的研究中追求这些方向。

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