Programming Escape Room

In der Hochschullehre gibt es eine Vielzahl von didaktischen Möglichkeiten, um die Lehr- und Lernprozesse zu unterstützen und zu verbessern. Ein vielversprechender Ansatz ist die Integration von Spielen, welcher im vorgelegten Projekt gewählt wurde. Sogenannte Serious Games sind Spiele, die speziell für pädagogische Zwecke entwickelt werden und über den Unterhaltungswert hinaus einen didaktischen Mehrwert haben. Sie haben das Potential, die Motivation und den Lernfortschritt von Studierenden zu fördern und können dazu beitragen, komplexe Themen anschaulich und verständlich zu vermitteln.

Zur Entwicklung des Lehr-Lernkonzepts, wurde der Ansatz des Constructive Alignments eingesetzt. Das Constructive Alignment ist ein Modell, welches davon ausgeht, dass Lernen erfolgreicher gestaltet werden kann, wenn die einzelnen Aspekte eines Lehr-Lernkonzepts – die didaktischen Lehr-Lernmethoden, die Lernergebnisse und die Art der Leistungsüberprüfung - aufeinander gut abgestimmt sind. Dabei werden die Lernergebnisse in den Vordergrund gestellt, um ein kompetenzorientiertes Lehr-Lernkonzept zu entwickeln. Als Spielkonzept wurde das Setting eines virtuellen Escape Rooms gewählt. Escape Rooms sind interaktive Rätselspiele, bei denen Kleingruppen innerhalb eines begrenzten Zeitraums versuchen, einem Raum zu entkommen, indem Rätsel gelöst, Codes entschlüsselt und andere Aufgaben erfüllt werden. Meist werden die Rätsel von einem Narrativ begleitet, um eine umfassende Spielerfahrung zu kreieren. Im Programming Escape Rooms wurde genau dieses Spielprinzip aufgegriffen, allerdings in einer virtuellen Welt, die aus Softwareartefakten aufgebaut ist, die bereits in der LV zum Einsatz kommen. Educational Escape Rooms werden schon seit einigen Jahren erforscht und erfolgreich in der Lehre eingesetzt [1] - [3]. Zur Umsetzung des Escape Rooms wurde ein bestehendes Framework zur Konzeption von eben diesen Escape Rooms eingesetzt [1]. Das vorliegende Lehrkonzept wurde in Abstimmung mit den Zielen der Lehrintervention, den Lernzielen der Lehrveranstaltung und den Anforderungen aus der Zielgruppenanalyse entwickelt. Im Folgenden werden die wichtigsten Aspekte, die bei der Konzeption des didaktischen Escape Rooms berücksichtigt wurden, erläutert.

Spielsetting und Rahmenbedingungen: Damit die Teilnahme am Spiel für alle Studierenden möglich ist, wurde der Ort, aus dem es auszubrechen gilt, in einen virtuellen Raum verlagert. Gleichzeitig sollen Studierende die Programmierrätsel in einer ihnen bekannten Entwicklungsumgebung lösen. Somit wird für das Spielsetting ein Computerprogramm genutzt, welches die Studierenden im Zuge des Spielverlaufs „fertigstellen“ müssen. Das Programm leitet die Spielenden von Rätsel zu Rätsel im vorgegebenen Narrativ.

Gender und Diversity Aspekte: Escape Room Spiele sind über Geschlechtergrenzen hinaus attraktiv. Der Programming Escape Room wurde möglichst inklusiv und respektvoll gestaltet um einer Stereotypisierung und Diskriminierung vorzubeugen. Eine Vielfalt von Rätseln sorgt für die ausgewogene Anwendung unterschiedlichster Lehr-Lernmethoden, soll aber auch dem Spaßfaktor dienen.

Narrativ: Wie in echten Escape Rooms wir auch der Programming Escape Room in ein Narrativ eingebettet. Zu Beginn wird den Spieler*innen eine Videobotschaft überbracht, bei der ein „verrückter“ Professor von einem Unfall in seinem Labor berichtet. Bei diesem Vorfall konnten übernatürliche Wesen aus einem Portal auf die Erde gelangen. Diese Wesen führen jedoch nichts Gutes im Schilde und wollen sich die Welt „Untertan machen“. Es gilt nun die Wesen aufzuspüren und zurück durch das Portal zu schicken, um den Weltuntergang zu verhindern. Dazu müssen die Spieler*innen ein Tracking Device (Computerprogramm) des Professors fertigstellen.

Handlungsverlauf und Twist: Die Spieler*innen müssen im Zuge des Escape Rooms mehrere sequentiell aufbauende Rätsel lösen, um die Kreaturen ausfindig zu machen. Sie finden schließlich das Portal und der Professor fordert sie auf dieses so schnell wie möglich zu schließen. Nach der Eingabe eines Geheimcodes erfahren die Spieler*innen, dass es sich beim Professor selbst um eines dieser Wesen handelt und sie durch die Eingabe des Codes das Portal erst geöffnet haben. In einem finalen Rätsel gilt es nun, das Portal tatsächlich zu schließen…

Kompetitive Elemente/Kollaboration: Spieler*innen lösen den Escape Room in Zweier-Teams und in begrenzter Zeit. Das erste Team, das alle Rätsel innerhalb der Zeit gelöst hat, gewinnt. Ein Leaderboard trackt den Fortschritt der Teams. Das Leaderboard ist über die gesamte Zeitspanne des Escape Rooms auf einer Webpage abrufbar und wird auch von einem Beamer projiziert. Weiters enthält es einen Countdown, der anzeigt wie viel Zeit zum Lösen der Rätsel noch bleibt. Im Leaderboard sind nur die Teamnamen, jedoch nicht die Namen der einzelnen Teammitglieder sichtbar. Jedes Team kennt also seine eigene Position am Leaderboard, kann jedoch nicht erkennen, welche Kolleg*innen „besser“ oder „schlechter“ sind. So soll das spannungssteigernde Element des Wettbewerbs genutzt werden, ohne einzelne Personen vorzuführen. Zur Steigerung der extrinsischen Motivation werden auch Preise für die besten fünf Teams vergeben. Der erste Platz gewinnt einen Gutschein für einen echten Escape Room. Die Plätze 2 bis 5 erhalten jeweils ein Escape Room Kartenspiel für zuhause.

Assets: Als sogenannte Assets zählen alle möglichen Materialen und Medien, die im Escape Room zum Einsatz kommen und sowohl analoger als auch digitaler Natur sein können. Beispielsweise Bildmaterial, Audiodateien, aber auch analoge Hinweise wie Landkarten, die zur Lösung der Rätsel notwendig sind.

Hints/Hilfestellung: Wie in echten Escape Rooms, bekommen Spielende auch im Programming Escape Room Hinweise zur Lösung von Rätseln, wenn sie an bestimmten Stellen nicht weiter wissen. Ziel ist es einer Frustration vorzubeugen, aber gleichzeitig das Lösen der Rätsel nicht zu einfach zu gestalten. Damit ein Team Hinweise für ein bestimmtes Rätsel bekommt, müssen diese erst freigeschaltet werden. Dabei sind in Form von kleinen Quiz, Fragen zu den Lehr-Lerninhalten richtig zu beantworten, wobei jedes Quiz beliebig oft wiederholt werden kann. Einerseits werden durch das Lösen der Quizzes die Lehr-Lerninhalte aus Programmierung 1 wiederholt, andererseits verlieren Teams wichtige Zeitressourcen, wenn sie die Quiz mehrmals machen müssen. Als Hint-Management wird die Lehr- und Lernmanagement-Plattform Moodle genutzt, da diese bereits in der Lehrveranstaltung eingesetzt wird.

Challenge-Design: Das Rätsel Design erzeugt möglichst angewandte Problemstellungen, um das sogenannte erfahrungsbasierte Lernen und die Problemlösungskompetenzen zu fördern. Außerdem sind die Rätsel, möglichst abwechslungsreich gestaltet und gut in den Handlungsverlauf integriert, um spannende und auch unterhaltsame Aspekte zu erzeugen, die zum Weiterspielen animieren. Bei der Rätselplanung mussten geeigneten Schwierigkeitsgrade gewählt werden, da sich sowohl zu schwere als auch zu leichte Rätsel negativ auf die Spielerfahrung auswirken können. Um die Lernergebnisse der Lehrveranstaltung in Einklang mit den geforderten Kompetenzen zur Lösung der Rätsel zu bringen, wurden zu jedem Rätsel Lernergebnisse formuliert.

Jedes Rätsel des Programming Escape Rooms besteht aus den folgenden vier Komponenten:

• Input: Ein Input, der notwendig ist, um das Rätsel zu lösen. Dies können unterschiedlichste Medien sein. Zum Beispiel eine Nachricht des Professors, eine Postkarte, eine Audiodatei und dergleichen. Für die meisten Rätsel ist dieser Input der Output eines vorhergehenden Rätsels.
• Action: Die Aktion, die vom Team durchgeführt werden muss, um das Rätsel zu lösen.
• Hints: Die Hinweise, die über die Moodle-Plattform freigeschaltet werden können.
• Learning Objective: Die meisten Rätsel dienen einem Lernergebnis der LV Programmierung 1. Es wurden aber auch Rätsel konzipiert, die rein dem Spaßfaktor dienen.
• Output: Wenn ein Rätsel gelöst wurde, erhalten Studierende einen bestimmten Output, der als Input für das folgende Rätsel notwendig ist.

Zur Veranschaulichung wird im Folgenden das Rätsel “Post aus Wien” exemplarisch präsentiert.

Hint: Die Teams müssen zuvor das “Ceasar Cipher” Rätsel erfolgreich gelöst haben, bei dem ihnen ein geheimer Umschlag überreicht wurde. Im Umschlag befindet sich eine Karte von Wien. Weiters wird den Teams im Tracking Device eine Postkarte und ein Eingabefeld für Koordinaten angezeigt. Auf der Postkarte sind vier bekannte Locations aus Wien, sowie der Schriftzug “Vienna” abgebildet. Dementsprechend ist sie wie eine typische Urlaubspostkarte gestaltet. Bei den vier Locations handelt es sich um das Kunsthistorische Museum, das Belvedere Museum, den Donauturm und das Strandbad Gänsehäufel.

Action: Die Aufgabe für die Spielenden besteht nun darin, die richtigen Koordinaten (Längen- und Breitengrade) im Eingabefeld einzutragen. Dazu müssen sie die zur Verfügung gestellten Hinweise zusammenzuführen. Zuerst müssen die vier Locations auf der Postkarte richtig identifiziert und auf der Wien-Karte eingezeichnet werden. Die Standorte müssen anschließend miteinander verbunden werden. Da das Ergebnis ein einziger Koordinatenpunkt sein muss, gibt es nur eine Möglichkeit, nämlich die Überschneidung aus den Verbindungen Kunsthistorisches Museum <-> Strandbad Gänsehäufl und Donauturm <-> Belvedere Museum. Hat das Team die Standorte zuvor korrekt eingezeichnet befindet sich der Schnittpunkt über dem Wiener Prater, konkret dem Wiener Riesenrad. Folglich sind die Koordinaten des Wiener Riesenrads einzugeben (hier werden auch kleine Abweichungen in einem Radius von 0.5km zugelassen). Wurden die Koordinaten eingegeben, meldet das Tracking Device jedoch, dass der Portal Tracker (Aufspürgerät) noch nicht fertig implementiert wurde. Aufgabe des Teams ist es nun, jene Stelle im Programm zu finden. Unter Verwendung eines Programmier-Interface, muss das Programm fertiggestellt werden. Nur so kann das Tracking Device das Portal aufspüren.

Lernergebnisse: Studierende sind in der Lage Funktionen in Java selbstständig zu schreiben und sinnvoll einzusetzen. Studierende können Interfaces in Java einsetzen.

Output: Wurde das Programm richtig fertiggestellt und die korrekten Koordinaten eingegeben, wird das Team zum nächsten Standort, nämlich dem Riesenrad weitergeleitet. Das Team erfährt über eine Nachricht vom Professor, dass es sich beim Riesenrad um das gesuchte Portal handelt, welches nun deaktiviert werden soll.

Nach der Durchführung des Escape Rooms werden die Studierenden gebeten, an einer Umfrage teilzunehmen und Feedback zur Spielerfahrung zu geben. Dabei wird ein Mixed-Method Design genutzt, um sowohl quantitative als auch qualitative Rückmeldungen für kommende Escape Rooms einzuholen. Die Evaluierungsergebnisse werden im Bereich “Akzeptanz” detaillierter beschrieben. Angedacht ist zukünftig auch eine In-Game-Evaluierung, wo bereits während der Durchführung des Escape Rooms evaluiert werden könnte. Zielparameter der Evaluierung sind technische Aspekte (z.B. Usability, Performance), psychologische Aspekte (z.B. Lernmotivation, Emotionen), Aspekte der didaktischen Wirksamkeit (z.B. Lernzielerreichung) und die Spielperformance.

[1] Clarke S. et. al. (2017). EscapED: A Framework for Creating Educational Escape Rooms and Interactive Games to For Higher/Further Education. International Journal of Serious Games. 4. 10.17083/ijsg.v4i3.180.

[2] S. López-Pernas et. al., "Comparing Face-to-Face and Remote Educational Escape Rooms for Learning Programming," in IEEE Access, vol. 9, pp. 59270-59285, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3073601.

[3] E. Löffler et. al. (2021). CySecEscape 2.0 ”A Virtual Escape Room To Raise Cybersecurity Awareness. International Journal of Serious Games. 8. 59-70. 10.17083/ijsg.v8i1.413.