Mesures et impacts de Mecagenius, un Serious Game en génie

LARSEN Proceedings
Mesures et impacts de Mecagenius, un Serious Game en génie
mécanique
Michel Galaup1, Cathy Lelardeux2, Pierre Lagarrigue3
Université Toulouse 2, UMR EFTS, 118 route de Narbonne 31062 Toulouse France
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Université Champollion, Serious Game Research Lab, Place de Verdun, 81012 Albi France
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Institut Clément ADER, 135, Avenue de Rangueil - 31077 Toulouse France
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[email protected]
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Résumé
3. Cadre théorique et questions de recherche
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.
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 ?
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.
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
souris) réalisée par les étudiants lors de l’utilisation de
Mecagenius est enregistré sous la forme d’une liste. Dans
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Cet engagement est le contrat didactique.
« 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
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-0,01mm0,1 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.