Knut och Alice Wallenberg Stiftelse, WGLN III - Wallenberg Global Learning Network III finansierar Rutiga Familjen under projektnamnet Talking and Seeing Math in Games, där Högskolan Väst  i Trollhättan och Stanford University i USA  fortsätter sitt samarbete. Samtidigt inleds ett nytt samarbete med Lund Universitet , Uddevalla grundskolor, Backa-Lovisaskolan och Hawes Elementary School, USA.

Bidraget omfattar två primära komponenter:
- integrera  Stanfords läragentteknologi i Rutiga Familjen för matematikundervisning i Sverige.
- kvalitativt utvärdera olika modeller för spridning och upptagning. Stanford University undersöker mekanismer för att koppla informellt lärande med formellt lärande genom spel, medan Högskolan Väst undersöker upptagning via lärarnätverk.

Finansieringen sker över 3 år, mellan 2008 – 2011, utförs bl.a. följande:
- En webbaserad tillgänglig spelmiljö med säkerhets- och loggdatasystem skapas. Detta möjliggör att eleven själv kan logga in, även hemma och att all speldata sparas oavsett var eleven spelar. Loggdata som t.ex. antal spelsessioner, -kategorier, -typer, antal kortdrag, agentens utveckling, mm. sparas. Datan blir då underlag för forskningen och verktyg för lärarna.
- Lärarnas administrationsgränssnitt skapas och möjliggör självständig administration av den egna klassen.
- Agentens kunskapssystem utvecklas på ett mer avancerat nivå.
- Agentens utökning  med sociala egenskaper kräver ytterligare forskning kring artificiell intelligens och socialt beteende. Arbetet påbörjas genom att förfina agentens dialoger och observera elevernas reaktioner på agenten.
- En pre-post studie kring läreffekter på grundläggande förståelse av aritmetic utförs och analyseras.
- En pre-post studie kring motivationseffekter på attityd och självbedömning utförs och analyseras. Båda studier omfattar 9 klasser, mellan årskurs 1-7, i 5 olika skolor i 2 länder.
- En grov jämförelse mellan digital smartboard och PC användning av spelet utförs.
- En förbättrad supportmöjlighet utvecklas till nya och befintliga lärare, bl.a. med videoclips som introducerar spelens koncept och typ.
- En matematikdidaktisk grupp för lärarutbildningen på Högskolan Väst startas inom ramen av hela projektet, som under 2009 även finansieras av LUN och samarbetet med lärarutbildningen på HV utökas.

Utifrån Rutiga Familjens framgång via lärarnätverken,  skickas ansökan om projektförlängning till WGLN, som i sin tur beviljar den.

Lena Pareto, spelets skapare och projektets forskningsledare (Högskolan Väst) och Ylva Dahl, skolutvecklare, projektets skolansvarige samt lärare på Forshällaskolan i Uddevalla presenterar matematikspelet och den senaste forskningen under Skoldatatekskonferensen för Västra Sverige i Göteborg som i år har matematik som tema:
Utveckla matematisk förståelse och kreativa resonemang med innovativt datorspel

Vid HTU:s välbesökta konferens FlexIT, Distribuerat elektroniskt lärande, presenterar Lena Pareto matematikspelet Rutiga Familjen för deltagare från hela Sverige och för några deltagare från grannländerna.

Kan man förstå matematik utan siffror och symboler?
Rutiga Familjen – ett grafiskt mattespel som behandlar de 4 räknesätten med positiva och negativa tal.

Knut och Alice Wallenberg Stiftelse, WGLN II - Wallenberg Global Learning Network II finansierar Rutiga Familjen under projektnamnet Teachable Agent Games for Early Mathematics. Högskolan Väst  i Trollhättan och Stanford University i USA  inleder därmed ett internationellt och interdisciplinärt samarbete. Spelutvecklingen och pilotstudiens empiriska resultat kommer sedan att vara RF:s proof-of-concept och ligga till grund  för eventuella framtida WGLN ansökningar.

Finansieringen sker över en period av 1 år och mellan sept 2006 och aug 2007 görs följande:

- Fördjupning av relationen och samarbetet genom produktiva träffar IRL, där bl.a. Daniel Schwartz håller ett föredrag på Högskolan Väst och Lena Pareto presenterar pilotstudiens  resultat (se nedan) på WGLN:s symposium i Lund. Observera att parterna inte tidigare hade träffats.

- Vidareutveckling och implementering av prototypen. Lena Pareto utvecklar spelet vidare genom att förbättra presentationen av spelets matematiska innehåll samt genom att införa artificiell intelligens i form  av en agent.

- Pilotstudie genomförs och prototypen testas i en vecka av en klass i årskurs 4 (21 elever). Målet är att testa deras förståelse av decimalsystemet, av sambandet mellan de olika enheterna samt av additionens effekter. Testet består av en pretest, en spelsession av 1-1,5t och en posttest samt en gruppintervju med alla deltagare. För spelsessionen delas gruppen i två, där den ena halvan spelar utan agent, men mot datorn och den andra halvan spelar själv, lär upp sin agent och observerar sin agent spela RF.

Rutiga Familjen deltar och används i  Lund Universitets projekt  ”Digitala dialoger – interaktion med digitala karaktärer via persondatorer och interaktiva skrivtavlor” som ingår i KK Stiftelsens program Unga Nätkulturer. Projektet handlar om att i samverkan med ungdomar i åldern 12 – 16 år kartlägga skeenden i pedagogiska dialoger mellan ungdomar och digitala karaktärer i digitala läromedel.

En ny artikel ”A Teachable Agent Game Engaging Primary School Children to Learn Arithmetic Concepts and Reasoning” har publicerats i en internationell tidskrift om intelligenta spel och andra digitala verktyg i skolmiljö: International Journal of Artificial Intelligence in Education av Springer

(eftersom artikeln publiceras internationellt, är den på engelska).
Abstrakt:  In this paper we will describe a learning environment designed to foster conceptual understanding and reasoning in mathematics among younger school children. The learning environment consists of 48 2-player game variants based on a graphical model of arithmetic where the mathematical content is intrinsically interwoven with the game idea. The environment also features teachable agents, which are computer programs that can be taught and behave according to their knowledge. Thus, the environment provides both learning-by-doing (playing the game) and learning-by-teaching (teaching the agent to play). It differs from other learning-by-teaching systems 1) by targeting basic mathematics and primary grade students; 2) by using teachable agents as an extension to educational games in order to leverage engagement, reflection and learning; and 3) by using an agent-driven question dialogue to challenge students’ mathematical thinking, to role-model learner behaviour and to transfer game knowledge to out-of-game mathematics. The teachable agent game is described and evaluated in an authentic classroom study enrolling 443 students from 22 classes in 9 schools. Students range from 2^nd to 6^th grade of mainstream classes and 7^th to 8^th grade for students with difficulties in mathematics. Part of the study was designed as a quasi-experimental study with controls; part was designed to examine students’ change in mental models of arithmetic before and after game play. All students took pre- and post mathematics tests. The 314 playing students used the game and taught their agents during regular math-classes for three months, whereas the control classes attended standard instruction and took the tests. A questionnaire was distributed in the end of the study to investigate students’ perceptions and performances of the agent-tutoring task. Results show that 1) there is a significant learning gain for playing student compared to controls, 2) the learning environment can engage children in advanced mathematical thinking in early education, 3) that young primary students can act as successful tutors. Thus, we conclude that teachable agents is a candidate for leveraging learning in educational games to deeper levels that transfer outside the game. This idea combines the motivational power of games with the reflective power of a teachable agent asking though-provoking, deep questions on the learning material during game play.

Pareto, L. (2014). A Teachable Agent Game Engaging Primary School Children to Learn Arithmetic Concepts and Reasoning. In International Journal of Artificial Intelligence in Education, Volume 24, Issue 3, pp 251-283. Springer New York.