Dossier : Des jeux en classe, c'est sérieux ? (II) / 1. Des jeux sérieux dans différents contextes éducatifs

Prog&play : conception et utilisation

Mathieu Muratet, Lip 6, Paris. Mathieu.Muratet@lip6.fr

Le jeu sérieux est une nouvelle technologie utilisée pour atteindre des objectifs variés tels que la communication, l'enseignement, le recrutement ou la formation. Mais, dans l'enseignement, quelques difficultés restent à dépasser.

Dans un contexte d'enseignement, le recours au jeu sérieux implique de surmonter principalement deux difficultés. La première intervient lors de la conception du jeu sérieux, et concerne l'intégration du savoir à enseigner dans le jeu sans en dénaturer la composante ludique. La seconde apparaît lors de l'utilisation du jeu en situation écologique où l'enseignant doit s'approprier le jeu pour l'intégrer dans ses enseignements.

Pour aborder ces deux difficultés, cet article étudie la conception et l'utilisation du jeu sérieux Prog&Play, qui a pour objectif de motiver les étudiants en informatique à pratiquer la programmation.

Les expérimentations ont été menées dans différents contextes d'enseignement - en situation écologique. Grâce aux observations réalisées, et compte tenu des spécificités propres à chaque expérimentation, les variables qui tendent à améliorer l'efficacité du jeu sérieux sont mises en avant.

Conception du jeu sérieux

La première difficulté, qui se décompose en trois sous- étapes à surmonter, consiste à réussir l'intégration du savoir à enseigner dans le contexte d'un jeu :

  • définir le type de jeu à utiliser ;
  • intégrer la programmation en tant que moyen d'interaction ;
  • créer un environnement ludique.

Définition du type de jeu à utiliser

Le choix du type de jeu utilisé s'est porté vers les jeux de stratégie temps réel (STR). D'une part, dans ces jeux, le joueur incarne le rôle d'un chef - souvent militaire - qui a en charge le développement et le commandement de ses subordonnés. Ce qui demande au joueur d'être capable de définir une stratégie, de la décomposer en sous-étapes et de faire preuve d'anticipation et de planification. Ces caractéristiques de jeu servent justement de pont pour introduire la programmation en tant que moyen d'automatiser tout ou partie de la stratégie du joueur. D'autre part, le choix d'un jeu de STR s'est trouvé conforté par la popularité de ces jeux auprès des étudiants - popularité vérifiée par une série d'enquêtes réalisée auprès d'un millier d'étudiants.

Intégration de la programmation

L'intégration de la programmation, en tant que moyen d'interaction avec ce type de jeu, a été rendue possible grâce à la création d'une bibliothèque nommée Prog&Play. Cette dernière, interface entre le moteur du jeu et les programmes du joueur, a été conçue pour atteindre deux objectifs principaux :

  • permettre à des étudiants novices en programmation de créer, en fonction de leurs compétences, des programmes capables de piloter les entités virtuelles de l'environnement ludique ;
  • être interopérable avec différents langages et paradigmes de programmation, pour ne pas imposer aux enseignants une approche particulière de l'enseignement de l'informatique. Actuellement, la bibliothèque Prog&Play est disponible à travers six langages de programmation - Ada, C/C++, Compalgo, Java, Ocaml et Scratch - et permet donc d'aborder les jeux basés sur Prog&Play avec une approche impérative, fonctionnelle et orientée objet.

La bibliothèque Prog&Play.
(c) D.R.

Créer un environnement ludique

Cette étape est certainement la plus délicate car elle constitue le coeur du jeu sérieux, à savoir trouver le bon équilibre entre le "jeu" et le "sérieux". Lors de cette étape, un premier choix a consisté à baser le jeu sérieux sur le STR Kernel Panic.

Le jeu de stratégie temps réel Kernel Panic Campaign.
(c) D.R.

L'univers de ce jeu est un monde informatique où le joueur contrôle des métaphores de bits, d'octets et de pointeurs à la place de fantassins, de cavaliers ou de catapultes. Sur la base de cet univers, deux jeux sérieux ont été conçus. Le premier, intitulé Kernel Panic Campaign, est centré sur les fondamentaux de la programmation - affectation, fonctions, structures de contrôle. Le jeu immerge le joueur dans un scénario original où il doit programmer une petite armée en vue de renverser son adversaire. Le scénario de jeu est décomposé en missions qui guident le joueur à travers l'histoire pour lui permettre d'atteindre l'objectif final.

Le jeu Byte Battle. (c) D.R.

Le second jeu, intitulé Byte Battle, est centré sur la décomposition fonctionnelle. Ce jeu positionne le joueur en compétition contre un second joueur - qui peut être joué par l'ordinateur. Chaque joueur contrôle un nombre identique d'unités qui se font face. L'objectif du jeu consiste à éliminer les unités de l'adversaire. L'issue de la partie dépend donc uniquement de la stratégie de jeu envisagée et de sa programmation : décomposer la stratégie de jeu en sous-problèmes, l'exprimer sous la forme d'algorithmes, l'implémenter à l'aide d'un langage de programmation et la tester contre d'autres joueurs. Que ce soit pour le jeu Kernel Panic Campaign ou Byte Battle, la programmation des solutions passe par l'utilisation d'une des interfaces de la bibliothèque Prog&Play. L'ensemble de ces ressources est disponible sur le site : http://www.irit.fr/ProgAndPlay/.

Retours d'expérimentation

Onze expérimentations ont engagé 25 enseignants et plus de 400 étudiants de niveau bac + 1. Le jeu Kernel Panic Campaign a notamment été intégré dans plusieurs formations sous la forme de travaux pratiques - intégrés à la formation initiale -, de soutiens, d'ateliers et de projets. Au cours des différentes expérimentations, le jeu a pu être utilisé avec trois paradigmes de programmation différents : impératif, fonctionnel et orienté objet.

Deux résultats notables ont pu être extraits de ces expérimentations. Le premier porte sur la validation de la motivation intrinsèque des jeux qui ont su inciter les étudiants à investir du temps dans la pratique de la programmation. D'une manière indirecte, cela valide également la cohérence des jeux sérieux et leur juste équilibre entre les concepts véhiculés et le divertissement.

Néanmoins, l'étude de ces différentes expérimentations nous montre que l'intérêt des étudiants pour un jeu sérieux ne dépend pas simplement des caractéristiques intrinsèques du jeu sérieux mais aussi de la manière dont le jeu est intégré dans les formations (second résultat). Suite aux expérimentations, nous avons identifié deux variables fondamentales : le temps d'utilisation du jeu sérieux et la modalité (formation initiale, soutien, atelier, projet).

D'une manière générale, l'intérêt d'utiliser un jeu sérieux dans une formation est de bénéficier de ses caractéristiques héritées du jeu vidéo. Celles-ci portent notamment sur le fait de confronter les étudiants à un environnement virtuel qui leur permet de réaliser des actions et d'en observer les conséquences, bonnes et mauvaises. Ce principe d'essai-erreur est à la base de tout jeu vidéo, mais cette interaction avec le monde virtuel nécessite du temps pour laisser le joueur expérimenter. La possibilité de faire des actions inutiles, redondantes ou erronées dans un jeu sérieux est donc une composante fondamentale pour capter l'attention du joueur et espérer en conséquence atteindre l'objectif pédagogique du jeu.

Cinématique d'introduction du jeu : un bit.
(c) D.R.

Concernant la modalité, les expérimentations ont montré que plus le cadre était ouvert plus les étudiants étaient satisfaits et s'investissaient dans le jeu. L'utilisation de jeux sérieux comme simple outil d'illustration lors de cours traditionnels est une orientation à éviter, car, dans ce cas, l'étudiant se trouve passif face au jeu, d'où une perte considérable d'intérêt vis-à-vis du concept de jeu sérieux. La conception et la production d'un jeu sérieux sont des activités complexes dont le coût est loin d'être négligeable, il est donc important de correctement utiliser ces outils afin d'obtenir un retour sur investissement.

Cinématique d'introduction du jeu : un octet.
(c) D.R.

Conclusion

Ces expérimentations montrent qu'un jeu sérieux peut être utilisé avec succès en situation écologique pour motiver les étudiants à investir du temps dans une formation - ici l'apprentissage de la programmation. Toutefois, il ne s'agit pas dans cet article de positionner les jeux sérieux comme la solution aux difficultés de l'apprentissage, car il n'existe pas à l'heure actuelle de méthode pédagogique efficace pour tous les étudiants, quel que soit le contexte d'apprentissage.

Le jeu sérieux est une solution parmi tant d'autres, mais le choix de son utilisation par un enseignant implique une adaptation du scénario pédagogique. Au même titre que la meilleure adaptation qui soit ne pourra compenser un mauvais jeu sérieux - mauvaise jouabilité, mauvais équilibre entre progression et difficulté, etc. -, un jeu sérieux bien équilibré n'aura que peu d'intérêt dans un contexte non adapté. Cette dualité entre les jeux sérieux et leurs conditions d'utilisation est la clé de leur réussite comme élément de dynamisme des formations, de motivation et de facteur de réussite pour les étudiants.

Les travaux menés à travers le projet Prog&Play ont été le moteur d'une riche collaboration entre informaticiens et didacticiens1. La conception des jeux a fourni des objets d'étude originaux pour les sciences de l'éducation, et les résultats issus de l'analyse des expérimentations (ingénierie didactique) ont permis de nourrir la réingénierie informatique des jeux sérieux, et a donc été articulé avec la dimension de la conception.

(1) MURATET M., TORGUET P., VIALLET F., JESSEL J-P., "Évaluation d'un jeu sérieux pour l'apprentissage de la programmation", dans Revue d'intelligence artificielle, Hermès Science Publications, n° 25, vol. 2, 2011, p.175-202.

Argos, n°50, page 13 (12/2012)
Argos - Prog&play : conception et utilisation