Michel Galaup1, Cathy Lelardeux2, Pierre Lagarrigue3
1 Université Toulouse 2, UMR EFTS, 118 route de Narbonne 31062 Toulouse France 2Université Champollion, Serious Game Research Lab, Place de Verdun, 81012 Albi France
3Institut Clément ADER, 135, Avenue de Rangueil - 31077 Toulouse France 1 michel.galaup@univ-tlse2.fr
Résumé
Cet article propose une réflexion didactique sur la mesure de l’impact d’un serious game en génie mécanique. Nous étudions les différents indices du parcours des étudiants dans le jeu au regard des savoirs attendus.
1. Introduction
Dans ce travail nous décrivons, selon une double posture, l’étape de conception de Mecagenius, qui intègre des outils de mesure du produit et de la dynamique dans laquelle l’élève agit et réagit aux situations proposées par ce Serious Game. Après une présentation générale de Mecagenius, nous explicitons les choix de conception. L’objectif de cette section est d’apporter un éclairage sur les décisions prises en amont au regard de notre problématique de recherche qui vise à décrire, comprendre et expliquer les processus mis en œuvre lors de l’utilisation de Mecagenius en classe. De nombreuses recherches ont montré différents apports des Serious Game sur l’apprentissage (Gee, 2003 ; Félicia, 2011 ; Sauvé & Kaufman, 2010) prenant leur suite nous avons voulu aborder cette question avec un positionnement didactique. Dans cette communication nous nous interrogeons, en situation d’enseignement universitaire, sur le parcours du joueur au regard des savoirs de génie mécanique intégrés dans un « Serious Game ».
2. Le serious Game Mecagenius
Mecagenius est un jeu sérieux en génie mécanique qui s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche et de développement mené par l'Université Champollion en collaboration avec plusieurs instituts de recherche et en partenariat avec un industriel. De la découverte d’un atelier de fabrication à l’optimisation d’une production sur machine-outil à commande numérique, Mecagenius propose plus d'une centaine d’activités scénarisées couvrant trois niveaux de formation allant des techniciens d’usinage aux ingénieurs. Le jeu est multi-joueurs et accessible sur Internet. Mecagenius est outil de formation conçu à la fois pour les apprenants et les enseignants et utilisable dans différents contextes de formation.
3. Cadre théorique et questions de recherche
En nous appuyant sur la théorie broussaldienne (Brousseau, 1990), nous considérons le Serious Game comme un milieu didactique. En effet, au cours de son utilisation, l’élève est en situation d’action avec un milieu qui interagit avec lui sous engagement tacite avec l’enseignant1. Le Serious Game peut être modélisé sous
forme d’une situation a-didactique2 au cours de laquelle
des interactions se mettent en place entre au moins un élève et le milieu didactique représenté par le jeu Sanchez (2011). Dans le cadre de l’utilisation d’un Serious Game en classe, les apprenants sont placés en interaction avec un milieu didactique qui a été conçu de manière à ce que les rétroactions dans le jeu soient compatibles avec les savoirs visés. Dans cette recherche, notre objectif est de modéliser « ce qui se passe » lors de l’utilisation de Mecagenius, en analysant l’impact de ce milieu didactique sur les élèves. Comment étudier les rapports que les élèves peuvent entretenir avec les savoirs cristallisés dans un Serious Game ? Comment modéliser ensuite ces rapports ?
4. Matériel et méthodes
• Outils de mesure implémentés
Pour rendre compte du parcours du joueur dans Mecagenius, nous avons élaboré un outil permettant le repérage de différents indices grâce aux traces informatiques recueillies lors de l’utilisation de Mecagenius par les étudiants. Le moteur de jeu enregistre de manière macroscopique, les informations relatives aux parcours du joueur dans le jeu. Ce dispositif implémenté dans Mecagenius permet de connaître les jeux auxquels un élève est confronté, la date de sa confrontation mais aussi les différents types d’erreur ou de réussite obtenus. Un marqueur temporel de l’action (frappes clavier, clics
1Cet engagement est le contrat didactique.
2« des situations d’apprentissage dans lesquelles le maître a
réussi à faire disparaître sa volonté, ses interventions, en tant que renseignements déterminants de ce que l’élève va faire : ce sont celles qui fonctionnent sans l’intervention du maître au niveau des connaissances» (Brousseau, 1998, p. 311).
Colloque Serious Games et Outils de simulation
souris) réalisée par les étudiants lors de l’utilisation de Mecagenius est enregistré sous la forme d’une liste. Dans cette perspective méthodologique, nous étudions les conduites de deux étudiants : (G1) déclaré "sensé suivre sans problèmes" par son enseignant et (G2) déclaré "avoir des difficultés en génie mécanique". A la suite de Leutenegger (2003), nous considérons que ces deux étudiants contrastés par leur position d’excellence dans la classe peuvent s’avérer des révélateurs du fonctionnement du système didactique observé (Leutenegger, 2003). L’étude a impliqué deux enseignants de génie mécanique d’une université toulousaine et 6 groupes d’étudiants de Licence. Au total, 59 étudiants ont utilisé Mecagenius pendant une séance de quatre heures (6409 évènements tracés ont été recueillis). Parmi ces étudiants, douze ont été désignés par leurs enseignants comme « fort ou faible » en génie mécanique. Dans cette recherche, nous nous sommes orientés vers une méthodologie qui puisse rendre compte de la dynamique des apprentissages au regard des savoirs visés dans un des jeux de Mecagenius intitulé « le roi de pref ». Ce jeu vise l’acquisition de savoirs de génie mécanique constitutifs de la compétence de réglage préalable à l’usinage d’une pièce. Il s’agit de palper la face avant d’une pièce en un minimum de coups et le plus rapidement possible. Le joueur doit déplacer le palpeur monté sur la tourelle d’un tour à commande numérique jusqu’à la face à usiner en utilisant les diverses commandes : axes de déplacement (X ; Z) ; sens (- ; +). Le joueur peut aussi modifier l’incrément (1µ-0,01mm-0,1 mm-1mm-10mm) afin de faire varier le pas de déplacement et pouvoir ainsi diminuer le nombre de coups. Il est également demandé un calcul vectoriel relatif à « la prise de référence ». Deux types de données ont été analysées : les premières de type macro sont liées au jeu (niveau de jeu, nombre de parties jouées, score, types d’erreurs) ; les secondes, de type micro, rendent compte chronologiquement du détail des actions effectuées par le joueur. Des données micro, nous avons ensuite inféré les temps de réglage, le nombre de coups effectués ainsi que les actions réalisées ayant conduit aux erreurs repérées au niveau macro au regard de l’analyse des activités d’un opérateur expert suite aux travaux en didactique professionnelle de Becerril Ortega, R. (2008).
4. Résultats
A partir du recueil des traces informatiques issues du Serious Game, nous avons extrait les données relatives à chacun des douze joueurs. Les traces permettent de suivre tous les essais fructueux ou infructueux. Les résultats mettent en évidence des différences entre les deux groupes étudiés (G1 & G2) ce qui permet d’inférer les stratégies de jeu utilisées. Ainsi, les scores au regard du nombre de fois que le joueur a joué au jeu, les stratégies de jeu des joueurs, les tests de différents niveaux de jeu se révèlent être significatifs. En ce qui concerne la moyenne des temps de réglage de la MOCN et le nombre de coups effectués, nous observons des différences notoires entre ces deux groupes. Les erreurs et problèmes rencontrés, (palpeur cassé, erreur de signe, manque de précision, …) sont également des indicateurs pertinents. Ils correspondent au tâtonnement,
et à une succession d’essais erreurs pour arriver au résultat attendu. Enfin l’analyse pointe que l’aide est plus utilisée en fonction des joueurs.
4. Discussion et perspectives
Le but de cette communication était de présenter une réflexion didactique autour de la conception et l’utilisation d’un Serious Game dans un enseignement universitaire. Nous avons voulu souligner dans cette recherche-développement l’importance de la conception mise en œuvre pour permettre d’évaluer l’impact de Mecagenius. Dans une posture de chercheur, nous avons analysé comment des étudiants aux prises avec un Serious Game mobilisent ou non des savoirs permettant de réussir ou non le jeu. L’analyse de ces traces a permis de repérer quelques indices des stratégies de jeu utilisées. Elles se révèlent être de sérieuses pistes pour mieux comprendre les différences de dynamique d’apprentissage au regard des objets de savoir visés. Nos résultats suggèrent que les traces informatiques montrent que les élèves prennent des initiatives, des décisions et s’engagent dans le Serious Game. Pour la suite de notre recherche, dans une perspective comparatiste, ces résultats vont être analysés au regard des observations de la séance ainsi que des entretiens avec les enseignants et les élèves.
Bibliographie
Becerril Ortega, R. (2008). Contexte professionnel, contexte de la formation supérieure technologique, approche didactique. Les cas des formations utilisant des simulateurs informatiques. Thèse de Doctorat, Toulouse.
Brousseau, G. (1990). Le contrat didactique : le milieu. Recherches en Didactique des Mathématiques, 9(3), 309-336.
Brousseau, G. (1998). Théorie des situations didactiques. Grenoble : La pensée sauvage.
Félicia, P. (2011). Literature review and best practice Objective of this Presentation. Technology.
Gee, J. P. (2003). What videogames have to teach us about learning and literacy. (N. Y. Macmillan, Éd.) Computers in Entertainment, 1 (1), 20.
Leutenegger, F. (2003). Etude des interactions didactiques en classe de mathématiques : un prototype méthodologique. Numéro spécial Bulletin de psychologie, tome 56 (4), 466, 559 -571.
Sanchez, E. (2011). Usage d’un jeu sérieux dans l’enseignement secondaire. Modélisation comportementale et épistémique de l’apprenant. RSTI - RIA - 25/2011.
Sauvé, L., & Kaufman, D. (2010). Jeux de simulations éducatifs: Etudes de cas et leçons apprises. Québec, Canada: Presse de l'Université du Québec.
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