Analysis, design and development of a serious game to enhance motivation for strength and endurance workouts

Abstract

Bewegungsmangel stellt in der heutigen Gesellschaft eine große Herausforderung dar und kann zu einer Reihe von Gesundheitsschäden führen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit. Um diesen Entwicklungen entgegenzuwirken, bedarf es neuer und kreativer Strategien, um die Menschen zu einem gesünderen Lebensstil zu motivieren und regelmäßige körperliche Aktivität in ihren Alltag zu integrieren. In dieser Arbeit wurde eine umfassende Analyse der theoretischen Grundlagen des Kraft und Ausdauertrainings, der Motivationstheorie und des Spieldesigns durchgeführt. Krafttraining fördert den Aufbau und den Erhalt von Muskelmasse und erhöht die Knochendichte, wodurch das Risiko von Verletzungen und chronischen Krankheiten verringert wird. Im Gegensatz dazu verbessert Ausdauertraining die Effizienz des Herz-Kreislauf-Systems und erhöht die Sauerstoffaufnahmekapazität, was zu einer verbesserten körperlichen Leistungsfähigkeit und einem geringeren Risiko für Herz-Kreislauf Erkrankungen führt. Darüber hinaus tragen beide Arten von Training zu einer positiven psychischen Gesundheit und zum allgemeinen Wohlbefinden bei. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine mobile Anwendung entwickelt, deren Ziel es ist, die Motivation für Kraft- und Ausdauertraining zu erhöhen, um durch Bewegungsmangel verursachte Gesundheitsprobleme zu verhindern. Diese Anwendung wird als Serious Game eingestuft, das neben der Unterhaltung auch einen ernsthaften Zweck verfolgt, wie z.B. die Förderung eines gesunden Lebensstils. Das entwickelte Serious Game ermöglicht den Import von absolvierten Trainingseinheiten und aufgezeichneten Schritten von Fitness-Trackern, wobei die Art und Dauer des Trainings die Höhe der Belohnungen im Spiel beeinflusst. Ziel des Spiels ist es, die Langzeitmotivation für Kraft- und Ausdauersportarten zu erhöhen, indem motivierende Elemente wie Herausforderungen, Erfolge, Statistiken und eine Bestenliste integriert werden, die den Wettbewerb zwischen den Nutzerinnen und Nutzern fördern. Der Entwicklungsprozess begann mit qualitativen Interviews, um die Anforderungen an das Serious Game zu ermitteln. Anschließend wurde mit Hilfe von Wireframes ein Low-Fidelity-Prototyp erstellt, der dann in einer weiteren Befragungsrunde bewertet wurde. Auf der Grundlage des erhaltenen Feedbacks wurde ein High-Fidelity-Prototyp entwickelt, der das eigentliche Gameplay und die Funktionen des Spiels enthielt. Der Prototyp wurde einer zweiwöchigen Testphase unterzogen, in der die Nutzer Feedback gaben, das anschließend ausgewertet wurde.

Physical inactivity represents a significant challenge in contemporary society, with the potential to result in a range of adverse health outcomes, including cardiovascular disease, type 2 diabetes, and obesity. In order to address these developments, novel and creative strategies are required to motivate individuals to adopt a healthier lifestyle and integrate regular physical activity into their daily routines.In this thesis a comprehensive analysis of the theoretical foundations of strength and endurance training, motivation theory, and game design is presented. Strength training is beneficial for the development and maintenance of muscle mass and increases bone density, thereby reducing the risk of injuries and chronic diseases. In contrast, endurance training enhances the efficiency of the cardiovascular system and increases oxygen uptake capacity, resulting in enhanced physical performance and a reduced risk of cardiovascular disease. Furthermore, both types of training contribute to positive mental health and general well-being.As part of this thesis, a mobile application was developed with the objective of increasing motivation for strength and endurance training in order to prevent health problems caused by a lack of exercise. This application is classified as a serious game, which, in addition to entertainment, also has a serious purpose, such as promoting a healthy lifestyle. The developed serious game enables the importation of completed training sessions and recorded steps from fitness trackers, with the type and duration of training influencing the amount of rewards in the game. The objective of the game is to enhance long-term motivation for strength and endurance sports through the incorporation of motivational elements, including challenges, achievements, statistics, and a leaderboard, which fosters competition among users.The development process commenced with qualitative interviews to determine the requirements for the serious game. Subsequently, a low-fidelity prototype was constructed using wireframes, which was then subjected to a further round of interviews for evaluation. Based on the feedback received, a high-fidelity prototype was developed, which included the actual gameplay and functions of the game. The prototype was subjected to a two-week test phase, during which users provided feedback that was evaluated subsequently.