Lernen und Spielen stellen zwei zentrale Aspekte der heutigen Informations- und Kommunikationsgesellschaft dar. Diese beiden Themen werden im Kontext von Serious Games unter dem Begriff 'digitale Lernspiele' zusammengefasst. Serious Games kombinieren spielerische Konzepte mit einem breiten Anwendungsbereich, darunter unter anderem der Bildungssektor, Training, Gesundheit und Sport, aber auch Marketing, Werbung, politische Bildung und andere gesellschaftlich relevante Themen wie Klima, Energie, oder Sicherheit. Im Fokus dieser Arbeit stehen dabei kollaborative Lernspiele, also digitale Lernspiele, die eine Kombination aus den Konzepten des kollaborativen Lernens und Spielekonzepten darstellen.

Obwohl digitale Lernspiele eine vielversprechende Ergänzung der existierenden Lehrmethoden darstellen, gibt es verschiedene Herausforderungen, die ihrem Einsatz im Wege stehen. Die Spannung zwischen einem Spiel, das Spass macht und der Vermittlung von Lernen durch ein Spiel stellt eine zentrale Herausforderung an das Game Design dar. Die oft hohe technische Komplexität oder insbesondere die mangelnde Kontrolle der Lehrenden über das Spielgeschehen sind weitere zentrale Herausforderungen. Darüber hinaus stellt die Heterogenität der Lernenden, die unterschiedliche Spielpräferenzen, Lernstände, Lerngeschwindigkeiten, sowie Soft Skills wie Teamwork und Kommunikationsfähigkeiten vorweisen ein wichtiges Problem dar. Außerdem muss der zentralen Rolle des Lehrenden in kollaborativen Lernszenarien Rechnung getragen werden.

Im Rahmen dieser Dissertation werden die oben genannten Probleme analysiert und Methoden und Konzepte zu deren Lösung erarbeitet und vorgestellt. Der erste Beitrag umfasst hierbei die Konzeption eines Frameworks zur Adaption von kollaborativen multiplayer Spielen sowie deren Leitung durch einen Lehrenden zur Laufzeit nach dem Game Master Prinzip. Dies beinhaltet die Modellbildung zur Darstellung heterogener Gruppen und kollaborativer Lernspiele.

Darauf aufbauend wird ein neuartiges Konzept zur Adaption von kollaborativen multiplayer Spielen entwickelt, umgesetzt und evaluiert. Die Herausforderung hierbei ist das automatische Erkennen und Interpretieren der im Spiel vorliegenden Situationen und basierend auf den vorliegegenden Situationen die am besten geeignete Adaption zu ermitteln, die den Charakteristiken der Spieler Rechnung trägt. Weiterhin wird ein Konzept erarbeitet, um einen Lehrenden sinnvoll in den Spielablauf zu integrieren, diesem die notwendigen Mittel zur Erkennung von Problemen und zum Eingreifen und Adaptieren des Spielablaufs zur Verfügung zu stellen. Dabei soll darauf geachtet werden, dass die erarbeiteten Konzepte m{\"o}glichst generisch einsetzbar sind unabhängig vom zugrunde liegenden Spiel.

Der zweite wesentliche Beitrag dieser Dissertation ist die Konzeption und das Design einer Simulation von Spielern und Lernern in kollaborativen multiplayer Spielen, die sich basierend auf einem Spieler-, Lerner, und Interaktionsmodell realistisch verhalten. Dieses soll es ermöglichen, die Adaptions- und Game Mastering-Konzepte mit frei konfigurierbaren Spieler- und Lernertypen zu evaluieren.

Die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellten und entwickelten Konzepte wurden auf zweifache Art und Weise evaluiert. Dazu wurde als Testumgebung ein kollaboratives multiplayer Spiel entworfen und implementiert und die entwickelten Game Mastering und Adaptionskonzepte in einer ersten Studie anhand dieses Spieles unter Verwendung einer großen Menge von virtuellen Lernern evaluiert. Darüber hinaus wurden zwei Evaluationsstudien mit insgesamt 60 Teilnehmern durchgeführt um die Konzepte mit realen Anwendern zu testen und bewerten.

Die Ergebnisse der durchgeführten Evaluationen tragen dazu bei, die Anwendungsgebiete von Serious Games zu erweitern und deren Anwendbarkeit zu verbessern und damit die Akzeptanz unter Lehrenden und Lernenden zu erhöhen. Die entwickelten Modelle, Architekturen, und Softwarelösungen stellen somit eine Grundlage für die weitergehende Forschung von multiplayer Serious Games dar.