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

Un environnement d'apprentissage basé sur le jeu : learning adventure

Philippe Pernelle, enseignant-chercheur, université de Lyon, laboratoire décision et information pour les systèmes de production (Disp), Lyon,

Jean-Charles Marty, enseignant-chercheur, université de Savoie, laboratoire d'informatique en image et systèmes d'information (Liris), Lyon,

Thibault Carron, enseignant-chercheur, université de Savoie, laboratoire d'informatique de Paris-VI (Lip 6).

Cet environnement d'apprentissage, basé sur le jeu, a permis de mettre en oeuvre diverses expérimentations en situation écologique. Il mise à la fois sur l'apprentissage collaboratif, la flexibilité et l'immersion que peut apporter ce genre de système, pour supporter l'enseignement et transformer en jeu une session pédagogique.

En regard des méthodes d'enseignement traditionnelles, les LMS (Learning Management Systems) sont déjà recommandés pour un certain nombre de qualités pédagogiques qu'ils possèdent intrinsèquement (Squire, 2003). Accessibles, attractifs et aisément personnalisables, ces environnements partagent de nombreuses familiarités avec les jeux vidéo et leurs mécaniques d'apprentissage.

En parallèle, observant l'émergence et constatant le succès des jeux en ligne multi-joueurs auprès des étudiants, nous avons décidé d'expérimenter l'approche d'apprentissage via le jeu, en développant un nouvel environnement ludique, utilisé comme support pour des sessions d'apprentissage.

Nous nous appuyons sur la métaphore de l'exploration d'un monde virtuel appelé Learning Adventure, dans lequel chaque étudiant poursuit une quête afin d'acquérir des connaissances relatives à l'activité d'apprentissage. Nous pensons que la manière d'apprendre, dans une session d'apprentissage, est similaire au suivi d'une aventure dans un jeu vidéo de rôle (role playing game, ou RPG). La combinaison des deux styles - en ligne, multi-joueurs et approche role play - est appelée MMORPG1 et présente un potentiel important pour l'apprentissage (Galarneau et al., 2007 ; Yu, 2009), que l'on retrouve parfois dans la littérature reformulée sous le terme MMOLE2. À ce sujet, nous nous positionnons dans le même esprit que Buckingham (Buckingham et al., 2007), en considérant l'affordance entre jeu et pratique éducative et en essayant de tenir compte de tous les aspects du jeu qui nécessitent d'être étudiés avec précaution.

L'environnement de Learning Adventure présente plusieurs caractéristiques particulières pour pouvoir créer de tels jeux sérieux. Il est multi-joueurs, observable et adaptable dynamiquement.

L'aspect multi-joueurs consiste à rassembler dans le même environnement virtuel les utilisateurs pratiquant la même session d'apprentissage. Ils peuvent se voir et communiquer via le chat. L'enseignant - ou le formateur - peut être présent dans le jeu et suivre, soutenir l'apprentissage en apportant l'aide nécessaire. À un niveau supérieur, cela permet de mettre en place des sessions collaboratives en adaptant les exercices pour les rendre collaboratifs : par exemple, chaque étudiant doit développer une compétence particulière qui sera ensuite mise à la disposition du groupe.

Le caractère observable réside dans le fait que le formateur et l'utilisateur peuvent apprécier la progression pédagogique et les résultats obtenus à l'aide d'indicateurs présents pendant l'activité.

En outre, il est également possible d'agir sur l'environnement pour modifier/ajouter/retirer des contenus, des outils, afin d'optimiser le déroulement de la session pédagogique : ce besoin de flexibilité dynamique - c'est-à-dire pendant l'utilisation - est très important pour les enseignants, afin de pouvoir retrouver les réflexes qu'ils ont en situation standard de salle de classe, où ils sont amenés à adapter constamment leur session en fonction du retour des étudiants.

La quatrième caractéristique de l'environnement réside dans l'aspect immersif (Woyach, 2008 ; Crawford, 1984 ; Laurie et al., 2003). Le monde 3D peut s'approcher finement d'un environnement que les apprenants connaissent, ce qui renforce fortement la motivation et l'immersion. L'aspect role playing game permet de représenter l'usager par un avatar auquel il s'identifie, et dont il a envie de faire progresser les caractéristiques, les compétences qui apparaissent dans le modèle usager (Brusilovsky, 2001 ; Rueda et al., 2003 ; Vassileva et al., 2003).

Un environnement de développement de learning games : Learning Adventure

Dans Learning Adventure (LA), une carte de l'environnement 3D - ici, un environnement avec des lacs, des montagnes et des collines - est consacrée à une activité d'apprentissage spécifique, basée sur un sujet particulier. Chaque partie de la carte représente l'endroit où une (sous-)activité donnée peut être réalisée. La topologie de carte représente le scénario complet de la session d'apprentissage, c'est-à-dire le séquencement entre les activités.

Il y a autant de régions que d'activités réelles, et les régions sont reliées entre elles par des chemins et des gardes (PNJ3), indiquant les possibilités d'accès à une activité à partir des autres. Un exemple de scénario pédagogique vu comme une topologie de carte est présenté dans la figure 1. Des modèles semblables, qui lient des questions pédagogiques avec des éléments de jeu, se trouvent avec un point de vue plus général dans Amory (et al., 1999) et, plus précisément concernant cette approche, dans Carron (et al., 2008).

Fig. 1. Un exemple de scénario pédagogique vu comme une topologie de carte de jeu.
(c) D.R.

Les joueurs - étudiants ou enseignants -, éventuellement représentés par leurs propres avatars4, se déplacent dans l'environnement, exécutant une séquence de sous-activités pour acquérir des connaissances (voir figure ci-dessus). Les activités peuvent être effectuées d'une façon personnelle ou collaborative. Dillenbourg (Dillenbourg et al., 1996) propose une liste de capacités de coopération. Ainsi, vous pouvez avoir accès à la connaissance à travers des objets disponibles dans le monde, via l'aide des enseignants ou grâce au travail mené avec d'autres étudiants. Comme indiqué dans Carron (et al., 2008), il est possible d'obtenir des informations à partir des traces laissées par les utilisateurs en utilisant le jeu.

Fig. 2. L'environnement Learning Adventure.
(c) D.R.

Ainsi, quand le besoin se fait sentir, l'apprenant peut obtenir aisément un résumé de la connaissance déjà acquise et du comportement général dans l'environnement. En effet, on peut atteindre son modèle usager par l'icône de sac dans la partie en bas à droite de l'écran.

De manière similaire à celle de Egenfeldt-Nielsen (2003), notre approche est très pragmatique et principalement basée sur des expérimentations empiriques, dont voici quelques exemples.

Exemples d'expérimentations menées avec Learning Adventure

L'environnement est conçu pour pouvoir créer différentes sessions d'apprentissage dans un monde persistant, c'est-à-dire qu'il garde en mémoire les actions effectuées dans le monde par les joueurs, et le résultat ou l'impact éventuel de ces actions est visible par les autres utilisateurs. De nombreuses expérimentations ont été montées avec cet environnement.

Nous allons en présenter ici quatre : le newbie park, l'apprentissage à l'université, le domaine industriel et la recherche de l'innovation.

Le newbie park

Tous les publics ne sont pas familiers des principes des jeux vidéo et il faut donc prévoir un temps d'initiation. Un monde particulier a été créé dans ce but (figure 2), c'est le newbie park (parc pour débutant). Il est finalement utilisé quasi systématiquement dans nos sessions d'apprentissage, car il sert également d'activité "de chauffe" pour mettre les utilisateurs en condition d'apprentissage - éventuellement collaboratif - et amorcer l'immersion.

Il consiste en un parcours qui peut être fait en cinq minutes lorsqu'on connaît le logiciel, et en quinze à vingt minutes lorsqu'on le découvre. Il donne accès progressivement aux fonctionnalités de base du jeu : déplacement, mouvement de caméra, interagir avec un PNJ, un objet du monde, consulter/utiliser des ressources obtenues, consulter les quêtes en cours, utiliser la boussole et le chat pour communiquer avec les autres joueurs. Dans certains cas, nous avons terminé le newbie park par un test de personnalité permettant d'enrichir le modèle de l'apprenant, pour adapter au mieux la session d'apprentissage suivante.

L'apprentissage à l'université

Cet outil a été utilisé pour rendre plus attractifs certains travaux pratiques à l'université. Différents types d'apprentissage ont été expérimentés: système d'exploitation, conception orientée objet ou encore gestion de projet (figure 3).

La difficulté principale réside dans l'invention d'un support narratif qui s'appuie sur des métaphores pour faire passer les concepts du cours via le monde virtuel et ludique. Il s'agit de la phase de ludification ou de "gamification". Par exemple, la copie ou le déplacement de fichiers correspondaient respectivement au clonage ou à la téléportation d'objets directement dans le monde pour l'aventure qui avait pour objectif de valider des connaissances du point de vue du système d'exploitation.

Fig. 3. Conditions d'une expérimentation dans Learning Adventure à l'université de Savoie (DUT SeRéCom, IUT de Chambéry).

Le domaine industriel

Dans le domaine industriel, nous avons cherché à modéliser non seulement le processus industriel mais aussi l'environnement de travail comme l'entreprise.

Lors du projet Pégase5, l'environnement a été adapté pour l'apprentissage du PLM (Product LifeCycle Mana- gement) et utilisé avec des industriels, l'objectif étant de faire vivre à l'utilisateur l'expérience du travail et des risques d'erreurs avec ou sans outil de PLM dans l'entreprise (figure 4).

Fig. 4. Modélisation de processus industriels (projet Pégase).
(c) D.R.

Recherche en innovation

Enfin, un autre environnement a été mis en oeuvre pour un projet de recherche dans le domaine de l'innovation automobile dans le cadre du SLI5 (Serious Lab for Innovation). Les utilisateurs téléportés sur une île expérimentaient un nouveau protocole d'enquête, s'appuyant sur des choix ou commentaires de photos pour proposer des idées innovantes dans le domaine automobile (figure 5).

Fig. 5. Arrivée sur une île (projet Serious Lab for Innovation).
(c) D.R.

Fig. 6. Copie d'écran du prototype d'éditeur de scénario pédagogique (approche par buts).
(c) D.R.

Conditions générales et méthodologie d'expérimentation

Ces expériences sont effectuées dans des salles informatiques avec une organisation co-située. Pendant l'expérimentation, quatre groupes de quinze utilisateurs, avec leur enseignant ou formateur, étaient présents successivement dans la salle, équipée de quinze ordinateurs. Concernant la perception de présence sociale (de Kort et al., 2008), les apprenants ont été disposés de manière à être éloignés les uns des autres, limitant le contact mutuel des yeux et les échanges naturels de l'approche - indices, imitation.

Les utilisateurs, familiers de l'informatique, avaient entre 18 et 50 ans. Concernant les expérimentations à l'université, la répartition garçons/filles était presque égale. Chaque utilisateur a eu accès à l'environnement virtuel via son poste de travail, et avait une vue personnelle adaptée du monde - centrée sur son avatar, avec possibilité de changer l'angle de vue et le zoom. Les étudiants ont utilisé l'environnement pendant environ une heure et demie.

Fig. 7. Éditeur de quête de l'environnement Learning Aventure.

Il leur a été explicitement permis, voire recommandé, de communiquer via l'outil de messagerie instantanée fourni avec le système - chat intégré à LA -, et ils ont été avertis qu'ils seraient observés pendant l'utilisation du système. Deux observateurs étaient présents dans la salle. Les étudiants étaient toutefois libres de refuser cette observation - le même travail pratique était disponible à l'extérieur de l'environnement apprenant -, mais chacun a consenti à suivre le protocole proposé. Aucune indication n'a dû être donnée concernant l'utilisation du jeu.

Après avoir présenté le contenu de quelques expérimentations liées à l'utilisation de LA, il est maintenant question d'exposer les spécificités liées à la conception de scénarios pédagogiques.

Création d'un scénario

Nous identifions trois étapes dans la création d'un jeu sérieux ou utile de ce type : la première partie est relative à l'aspect pédagogique. Nous avons choisi une approche par but qui permet d'expliciter clairement les objectifs pédagogiques en précisant le type - activité individuelle ou de groupe - et les conditions régissant l'enchaînement des activités - succès, échec, temporisée, etc. Un outil basique prototypique (figure 6) est proposé en soutien à la création à ce niveau du scénario du jeu.

La seconde partie consiste à transformer cet enchaînement d'activités en un jeu : l'étape de "gamification" ou "ludification". Là encore, un outil a été développé pour aider cette phase d'intégration (figure 7). Cela permet de poser un support narratif à l'enchaînement des activités avec des événements déclenchants - PNJ, objet interactif dans l'environnement, affichage informatif, vidéo, etc. Cet outil est également un prototype d'éditeur de quête qui permet de faire le lien entre la partie purement pédagogique et l'aspect ludique. Il est aussi possible de créer à ce niveau des quêtes purement déconnectées de l'aspect pédagogique, avec pour unique objectif de renforcer l'immersion ou l'aspect ludique, par exemple pour faire évoluer le personnage - aspect, capacité.

La dernière partie consiste à intégrer tout cela sur une carte de jeu (map) et d'identifier les zones concernées (accessibles/inaccessibles) et de positionner précisément ces objets utiles à la pédagogie mais aussi tous les objets servant à rendre le monde vivant, crédible (faune, flore : arbres, arbustes, chemins, villages, barrières, PNJ, coffres, objets collaboratifs, etc.). La figure 8 montre le jeu dans le mode édition qui permet de réaliser ces actions. Il est naturellement possible de faire cela pendant une session pédagogique (flexibilité évoquée précédemment).

Conclusion

Dans cet article, nous avons présenté un environnement générique pour créer des serious ou learning games. Même si, comme nous l'avons illustré, il a permis de mettre en oeuvre de nombreuses expérimentations, cet outil reste un prototype et présente des inconvénients. En effet, il nécessite une infrastructure lourde, dotée de machines puissantes, pour être utilisé dans de bonnes conditions. En outre, les outils pour créer des scénarios sont de simples prototypes et restent inutilisables sans l'aide d'informaticiens spécialistes ; l'objectif est tout de même de le rendre disponible pour des enseignants n'ayant pas de compétences étendues en programmation. Un outil auteur permettant de regrouper les différentes étapes et de simplifier la mise en oeuvre d'une session pédagogique fait partie des prochaines perspectives de l'équipe.

Un autre problème réside dans le coût de développement de scénarios spécifiques. En termes de graphismes ou de game design, cela se révèle coûteux et il est souvent plus simple de reprendre un monde existant, mais l'aspect immersif risque alors d'en pâtir.

Cependant, cet environnement a permis d'explorer et de valider des approches pédagogiques basées sur le jeu. Il a surtout permis d'esquisser les futurs outils proposés aux enseignants. LA est accueilli très favorablement par les utilisateurs, suscitant aussi un engouement indéniable auprès des entreprises qui y voient un nouveau moyen de former leurs salariés.

Fig. 8. Mode édition dynamique de l'environnement Learning Adventure.
(c) D.R.

En outre, la possibilité de mettre en place des indicateurs visuels - éventuellement de collaboration (Gendron et al., 2008) -, pour avoir une meilleure conscience de ce qui se passe lors d'une session d'apprentissage collaborative, est une fonctionnalité importante et appréciée de la part des formateurs. Il s'agit dorénavant d'une fonctionnalité cruciale pour ce type de système.

Fig. 9. Un outil collaboratif de création de structure de documents.
(c) D.R.

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(1) MMORPG : Massively Multiplayer Online Role Playing Game.

(2) MMOLE : Massively Multiplayer Online Learning Environment.

(3) PNJ : personnage non joueur.

(4) i.e. avec une représentation dans le jeu proche de la réalité : les étudiants retrouvent leurs professeurs dans l'environnement.

(5) Les projets Pégase et SLI ont été financés dans le cadre du plan de relance par la DGCIS (direction générale de la compétitivité, de l'industrie et des services, ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie).

Argos, n°50, page 16 (12/2012)
Argos - Un environnement d'apprentissage basé sur le jeu : learning adventure