Rationaalilukujen laskuprosessien hallinta ja käsitteellinen ymmärrys eivät vielä takaa niiden joustavaa käyttöä vaihtelevissa tilanteissa. Tämän tutkimuksen päätavoitteena on selvittää, voidaanko pelillisen NanoRoboMath-oppimisympäristön avulla edistää rationaalilukukäsitteen oppimista. Lisäksi tavoitteena on tutkia eri pelielementtien pelaamisen yhteyttä rationaalilukukäsitteen osa-alueiden oppimiseen. Kvasikokeellisessa asetelmassa 174 yläkoulun seitsemännen luokan oppilasta oli jaettu koe- ja kontrolliryhmiin. Koeryhmässä oppilaat pelasivat NanoRoboMath-peliä matematiikan oppitunneilla. Kontrolliryhmässä rationaalilukujen opetus toteutettiin oppikirjoihin perustuen. Alku- ja lopputesteissä mitattiin rationaalilukukäsitteen joustavuutta, päässälaskutaitoa rationaaliluvuilla sekä niiden suuruuden, esitysmuotojen, operaatioiden lopputuloksen suuruuden ja tiheyden ymmärtämistä. Kovarianssianalyysin mukaan NanoRoboMath-pelin käyttäminen opetuksessa tuotti perinteistä kouluopetusta parempaa osaamista kaikilla mitatuilla rationaalilukujen osa-aluilla lukuun ottamatta esitysmuotoihin liittyvää osaamista. Pelaamisen laatu ja määrä olivat yhteydessä joustavan rationaalilukukäsitteen, päässälaskutaitojen ja operaatioiden ymmärryksen kehittymiseen. Tutkimus vahvistaa käsitystä pelillisten oppimisympäristöjen hyödyllisyydestä rationaalilukukäsitteen ja joustavan matemaattisen ajattelun tukemisessa.