Educational game about computer hardware

Abstract

This thesis addresses the lack of modern educational tools for computer hardware instruction in Czech lower secondary schools. The objective was to design and implement a web-based 3D educational game for fifth to ninth-grade students. The developed application features six interactive modules focused on the central processing unit, random-access memory, data storage, cooling, binary numeral system, and logic gates. Each module contains an educational presentation, a minigame, and a quiz. Developed in Unity for WebGL, the game features a multilingual interface (Czech, English, Slovak) and an interactive avatar guiding students through presentations and minigame mechanics. A level tree manages gradual module unlocking and saves player progress locally. The project was validated through a pedagogical experiment using pre-tests and post-tests in Grade 6 and Grade 7 classes (N = 56, n6 = 29, n7 = 27). Testing results demonstrated a statistically significant improvement in students' knowledge (Cohen's d ranging from 0.74 to 2.19) and confirmed high engagement. The created software proves to be an effective educational aid applicable in regular computer science classes for Grade 5 to Grade 7.

Tato diplomová práce se zabývá nedostatkem moderních edukačních nástrojů pro výuku počítačového hardwaru na českých základních školách. Cílem bylo navrhnout a implementovat webovou 3D edukační hru pro žáky pátého až devátého ročníku ZŠ. Vytvořená aplikace obsahuje šest interaktivních modulů zaměřených na procesor, operační paměť, úložiště dat, chlazení, binární soustavu a logická hradla. Každý modul sestává z výukové prezentace, minihry a kvízu. Hra vyvinutá v enginu Unity pro platformu WebGL disponuje vícejazyčným rozhraním (české, anglické, slovenské) a interaktivním avatarem, který žáky provází prezentacemi a vysvětluje mechaniky miniher. Strom úrovní řídí postupné odemykání modulů a lokálně ukládá postup hráče. Projekt byl následně validován pedagogickým experimentem s využitím pre-testů a post-testů v šestém a sedmém ročníku (N = 56, n6 = 29, n7 = 27). Výsledky testování prokázaly statisticky signifikantní zlepšení znalostí žáků (Cohenovo d v rozpětí 0.74 až 2.19) a potvrdily vysokou míru jejich zapojení. Vytvořené softwarové řešení tak představuje efektivní výukovou pomůcku využitelnou v běžných hodinách informatiky pro žáky pátého až sedmého ročníku ZŠ.