Der Einfluss von Gamification Elementen und Virtueller Raumgestaltung auf die sportliche Leistung und Motivation

Assigned Human-Computer Interaction Bachelor Project Embodiment Lab

1. Motivation / Ziele

Der Begriff Exergaming beschreibt das Spielen von Videospielen, die mit einer körperlichen Anstrengung verbunden sind (Oh & Yang, 2010). Die Kombination aus Videospielen und sportlichen Übungen erfreut sich immer größerer Beliebtheit, da sie die Motivation der Nutzer zum Sport machen steigert (Shaw, Wünsche, Lutteroth, Marks & Callies, 2015). Das zeigen auch die Verkaufszahlen der Nintendo Wii. Weltweit wurden mehr als 82.90 Millionen Einheiten des Spiels Wii-Sports verkauft, welches damit das meist verkaufte Spiel Nintendos ist (Nintendo , 2021). In Virtual Reality (VR) Anwendungen gewinnt Exergaming ebenfalls an Beliebtheit wie z.B. Beat Saber von Beat Games, welches sich bisher mehr als vier Millionen mal verkauft hat (Bastian, 2021). Durch den Einsatz von VR und Head-Mounted Displays können personalisierte und immersive Umgebungen geschaffen und die Anzahl von Ablenkungen reduziert werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss von Gamification Elementen in unterschiedlichen virtuellen Umgebungen auf die sportliche Leistung und Motivation zu erforschen. Dabei soll die Frage beantwortet werden, wie mithilfe von Gamification Elementen in einer positiven bzw. negativen Umgebung die sportliche Leistung und Motivation beeinflusst wird.

2. Forschungsstand / Vorarbeiten

Zur Erforschung dieser Frage sind mehrere Gebiete in Betracht zu ziehen. Zum einen der Einfluss von VR auf die sportliche Leistung. Hierzu untersuchten Arndt, Perkis und Voigt-Antons (2018) den Einfluss von Virtual Reality und Head-Mounted Displays auf die Leistung beim Rudertraining. Die Ergebnisse der Studie deuteten auf eine verbesserte Leistung des Trainings und ein verbessertes Erlebnis für den Athleten in der virtuellen Bedingung als in der normalen Bedingung hin. In einer weiteren Studie untersuchte man, ob die VR die psychologischen Vorteile von aeroben Übungen in einer Laborumgebung verstärken kann. Dabei zeigte sich, dass VR sich positiv auf die Stimmung auswirkt, wenn sie mit Sport verbunden wird, wobei Freude und Energie gesteigert und Müdigkeit verringert werden (Plante, Aldridge, Bogden & Hanelin, 2003).

Als Nächstes stellte sich die Frage, was Gamification Elemente für ein Einfluss auf die körperliche Aktivitäten haben. In einem Experiment von Tuveri, Macis, Sorrentino, Spano und Scateni (2016) wurde untersucht, inwiefern verschiedene Gamification Elemente in immersiver VR (IVR) die körperliche Aktivität in Bezug auf drei Dimensionen (Nützlichkeit, Spaß und Motivation) unterstützen können. Das Ergebnis zeigte, dass die Verwendung von Gamification Elementen die Freude und Motivation an körperlicher Aktivität in IVR Umgebungen positiv beeinflusste. Die Probanden bewerteten den Einsatz der Gamification Elemente als sehr nützlich (Tuveri et al., 2016). Eine weitere Studie, die sich mit der Leistung, Motivation und der Auswirkung von aeroben Übungen in einer IVR Umgebung befasste, zeigte, dass die VR die Leistung und die affektive Reaktion auf aerobes Training verbessert hat. Außerdem war ein verstärkter Leistungseffekt zu sehen, wenn eine andere Person in der virtuellen Umgebung (VU) anwesend war, was eine Art Gamification Element darstellte (Murray, Neumann, Moffitt & Thomas, 2016).

Des Weiteren stellt sich die Frage, inwiefern die VU einen Einfluss auf die Leistung und Motivation des Probanden hat. Hierzu wurde untersucht, ob die Gestaltung einer VU bestehend aus Wäldern, offenen Feldern, Bergen und Wasserfällen, welche eine positive Umgebung darstellen, die Motivation bei Rehabilitationsübungen für Gehbeeinträchtigte im Vergleich zu einer regulären Laborumgebung steigern kann. Heraus kam eine höhere Freude und Motivation bei der Absolvierung der Übung in der VU Bedingung (Hamzeheinejad, Roth, Götz, Weilbach & Latoschik, 2019). Weiterhin beschäftigten sich Oberdörfer & Steinhaeusser (2021) mit der Gestaltung von emotionsauslösenden VU. Dabei leiteten sich Richtlinien in Bezug auf Designthemen, Farben, Texturen und Beleuchtungskonfigurationen ab (Oberdörfer & Steinhaeusser, 2021). Diese ermöglichen die Erschaffung von positiven sowie negativen VU.

3. Geplante Methodik / Konzepte

Für die Bachelorarbeit soll eine randomisierte, kontrollierte Studie im Within-Design durchgeführt werden. Dafür müssen zunächst drei passende virtuelle Umgebungen, sowie Avatare und ein passendes Tracking System gefunden werden. In der Studie werden die Probanden aufgefordert eine Übung in drei unterschiedlichen Szenarien (positiv, negativ, neutral) durchzuführen. Die Übung besteht darin, dass die Arme geradeaus nach vorne ausgestreckt und so lange wie möglich gehalten werden sollen, wobei die Zeit gestoppt wird. Die Raumgestaltung ist die unabhängige Variable, die bei den Probanden gezielt verändert wird. Die gestoppte Zeit und Motivation sind die abhängigen Variablen, die von den Raumgestaltung beeinflusst werden. Die Zeit repräsentiert die Leistung des jeweiligen Probanden. In den VU erscheinen drei Gamification Elemente: Punkte, Abzeichen und eine Pflanzen-Entwicklungsanimation. Dabei entwickelt sich mit der Zeit in einem zu Beginn leeren Blumentopf eine Pflanze; je länger man die Übung durchführt, desto weiter entfaltet sich die Pflanze. Für die Datenerhebung werden vor und nach der Sportübung Fragebögen abgefragt: •Avatar Embodiment Questionnaire zur Messung der Verkörperungswahrnehmung (Peck & Gonzalez-Franco, 2021). •NTLX Raw zur Messung der subjektiven Arbeitsbelastung (Hart & Staveland, 1988). •Presence Questionnaire zur Messung des subjektiven Gefühls der Präsenz in der Virtuellen Realität (Witmer & Singer, 1998). •VRSQ zur Messung der Simulatorkrankheit (Kim et al., 2018). •PANAS zur Messung menschlicher Gemütszustände (Janke & Glöckner-Rist, 2014). •SIMS zur Messung der Motivation (Guay, Vallerand & Blanchard, 2000).

4. Literatur

Oberdörfer & Steinhaeusser. (2021). Joyful adventures and frightening places – designing emotion inducing virtual environments. New York, NY: ACM. Zugriff auf https://doi.org/10.1145/1122445.1122456

Arndt, S., Perkis, A. & Voigt-Antons, J.-N. (2018). Using virtual reality and head-mounted displays to increase performance in rowing workouts. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery. Zugriff auf https://doi.org/10.1145/3265845.3265848

Bastian, M. (2021, 10). VR-Spiele: Beat Saber knackt neuen Verkaufsrekord. Zugriff auf https://mixed.de/vr-spiele-beat-saber-knackt-neuen-verkaufsrekord/

Bouchard, S., St-Jacques, J., Robillard, G. & Renaud, P. (2008). Anxiety increases the feeling of presence in virtual reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 17 (4), 376–391.

Guay, F., Vallerand, R. J. & Blanchard, C. (2000). On the assessment of situational intrinsic and extrinsic motivation: The situational motivation scale (sims). Motivation and emotion, 24 (3), 175–213.

Hamzeheinejad, N., Roth, D., Götz, D., Weilbach, F. & Latoschik, M. E. (2019). Physiological effectivity and user experience of immersive gait rehabilitation. In 2019 ieee conference on virtual reality and 3d user interfaces (vr) (S. 1421-1429). doi: 10.1109/VR.2019.8797763

Hart, S. G. & Staveland, L. E. (1988). Development of nasa-tlx (task load index): Results of empirical and theoretical research. In P. A. Hancock & N. Meshkati (Hrsg.), Human mental workload (Bd. 52, S. 139-183). North-Holland. Zugriff auf https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166411508623869 doi: https://doi.org/10.1016/S0166-4115(08)62386-9

Janke, S. & Glöckner-Rist, A. (2014). Deutsche version der positive and negative affect schedule (panas). In Zusammenstellung sozialwissenschaftlicher items und skalen (Bd. 10, S. 6102).

Kim, H. K., Park, J., Choi, Y. & Choe, M. (2018). Virtual reality sickness questionnaire (vrsq): Motion sickness measurement index in a virtual reality environment. Applied Ergonomics, 69, 66-73. Zugriff auf https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000368701730282X doi: https://doi.org/10.1016/j.apergo.2017.12.016

Murray, E. G., Neumann, D. L., Moffitt, R. L. & Thomas, P. R. (2016). The effects of the presence of others during a rowing exercise in a virtual reality environment. Psychology of Sport and Exercise, 22, 328-336. Zugriff auf https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1469029215300145 doi: https://doi.org/10.1016/j.psychsport.2015.09.007

Nintendo . (2021, 09). Top Selling Title Sales Units . Zugriff auf https://www.nintendo.co.jp/ir/en/finance/software/wii.html

Oh, Y. & Yang, S. (2010). Defining exergames & exergaming. Proceedings of meaningful play, 2010, 21–23.

Plante, T. G., Aldridge, A., Bogden, R. & Hanelin, C. (2003). Might virtual reality promote the mood benefits of exercise? Computers in Human Behavior, 19 (4), 495-509. Zugriff auf https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0747563202000742 doi: https://doi.org/10.1016/S0747-5632(02)00074-2

Shaw, L. A., Wünsche, B. C., Lutteroth, C., Marks, S. & Callies, R. (2015). Challenges in virtual reality exergame design.

Tuveri, E., Macis, L., Sorrentino, F., Spano, L. D. & Scateni, R. (2016). Fitmersive games: Fitness gamification through immersive vr. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery. Zugriff auf https://doi.org/10.1145/2909132.2909287

Peck, T. C. & Gonzalez-Franco, M. (2021). Avatar embodiment. a standardized questionnaire. Frontiers in Virtual Reality, 1. Zugriff auf https://www.frontiersin.org/article/10.3389/frvir.2020.575943 Titel anhand dieser DOI in Citavi-Projekt übernehmen doi: 10.3389/frvir.2020.575943

Witmer, B. G. & Singer, M. J. (1998). Measuring presence in virtual environments: A presence questionnaire. , 7 (3). Zugriff auf https://doi.org/10.1162/105474698565686

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