Modèles et outils pour la conception de Learning Games en Réalité Mixte

par Charlotte Orliac (Courdavault)

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Patrick Prévot et de Sébastien George.

Le président du jury était Jean-Pierre Jessel.

Le jury était composé de Patrick Prévot, Sébastien George, Jean-Pierre Jessel, Dominique Lenne, Thibault Carron, Christine Michel, Anne Lejeune.

Les rapporteurs étaient Dominique Lenne, Thibault Carron.


  • Résumé

    Les Learning Games sont des environnements d’apprentissage, souvent informatisés, qui utilisent des ressorts ludiques pour catalyser l’attention des apprenants et ainsi faciliter leur apprentissage. Ils ont des atouts indéniables mais présentent également certaines limites, comme des situations d’apprentissage trop artificielles. Ces limites peuvent être dépassées par l’intégration d’interactions en Réalité Mixte dans les Learning Games, que nous appelons alors des Mixed Reality Learning Games (MRLG). La Réalité Mixte, qui combine environnements numériques et objets réels, ouvre de nouvelles possibilités d’interactions et d’apprentissage qui gomment les limites précédentes et qu’il faut repérer et explorer. Dans ce contexte, nous nous intéressons au processus de conception des MRLG. Dans un premier temps, nous présentons une étude sur l’utilisation de la Réalité Mixte dans les domaines de l’apprentissage et du jeu, incluant un état de l’art des MRLG. Cette étude montre que, malgré de nombreux atouts, la conception des MRLG reste difficile à maîtriser. En effet, il n’existe ni méthode ni outil adapté à la conception de ce type d’environnements. Dans un second temps, nous analysons et modélisons l’activité de conception des MRLG à travers la littérature et des expériences de conception, dont une menée dans le cadre du projet SEGAREM. Cette démarche révèle des verrous spécifiques tels que l’absence d’aide à la modélisation (ou formalisation), à la créativité et à la vérification de la cohérence des idées. Nous éclairons nos réponses à ces besoins par un recensement des outils utilisés dans les domaines liés aux MRLG : situations d’apprentissage, jeux et environnements de la Réalité Mixte. Ceci nous amène à proposer deux outils conceptuels : un modèle de description de MRLG (f-MRLG) et des aides à la créativité sous la forme de propositions puis de recommandations. Le modèle de description a pour objectif de formaliser l’ensemble des éléments constituant un MRLG, mais aussi d’être un moyen d’identifier les éléments à définir, de structurer et de vérifier les idées. Les listes de propositions et recommandations ont pour but d’aider le concepteur à faire des choix cohérents par rapport à la situation d’apprentissage visée, en particulier en ce qui concerne les types de jeux et les dispositifs de Réalité Mixte. Une première évaluation de ces propositions a conduit à leur amélioration. Ces propositions sont à l’origine de la conception et du développement d’un outil auteur informatisé : MIRLEGADEE (Mixed Reality Learning Game DEsign Environment). MIRLEGADEE est basé sur LEGADEE, un environnement auteur pour la conception de Learning Games. Une expérimentation auprès de 20 enseignants et concepteurs de formation a validé le bienfondé de cet outil qui guide effectivement les concepteurs dans les phases amont du processus de conception de MRLG malgré des limites pour l’accompagnement de tâches complexes.

  • Titre traduit

    Models and Tools for Designing Mixed Reality Learning Games


  • Résumé

    Game-based learning is one efficient pedagogical concept that uses game principles to incite learners to engage into learning activities. Learning Games (LG) are commonly known as digital environments. They have undeniable assets but also some limits, such as the artificiality of the learning context. In the mean time, new technologies have been increasingly developed, thus providing new perspectives in game-based learning. In particular, Mixed Reality (MR) technologies merge both real and digital worlds. Mixed Reality Learning Games (MRLG) offer real benefits for teaching: they enable active pedagogy trough the physical immersion of learners, “in situ” information while practicing and authentic context. In our work, we focus on the design process of MRLG. The first part of the thesis presents how Mixed Reality is used for educational and gaming purposes. An analysis of existing MRLG shows both their assets and the complexity of their design. MRLG designers have to cope with all the difficulties of learning design, game design and mixed reality design at the same time, and with the integration of all aspects in a coherent way. Besides, there is a lack of specific tool or methodology. In order to understand the specific needs of MRLG designers, we analyze and model the MRLG design activity from MRLG design processes described in papers and existing methodologies for LG and MR. We also illustrate and clarify MRLG design needs with the observation of a MRLG design activity in the SEGAREM project. We highlight some needs for modeling, creativity, and verification of coherence. To meet the identified needs, the third part is dedicated to a state of the art of tools available for learning design, game design and Mixed Reality design. This study leads us to three solutions to assist MRLG design: a model, a set of tools for creativity, and an authoring tool. We first propose a model called f-MRLG to describe fully and clearly a MRLG. f-MRLG is a support to MRLG design as it helps designer to organize their ideas and to identify which elements must be described. It also reinforces mutual comprehension in a team. Our second proposal is a set of tools for creativity: lists of possibilities, examples and suggestions for game types and Mixed Reality systems choices. We conducted a first experiment on the two proposals, which led to their improvement. These two proposals drove to the design and development of an authoring tool, named MIRLEGADEE (MIxed Reality LEarning GAme DEsign Environment), to support the MRLG design. This tool is an extension of LEGADEE, which already supports the design of learning games using a computer. An experiment with 20 teachers and training designers validated that MIRLEGADEE successfully guides the designers in the MRLG design process, in spite of limits for the support of complex tasks.


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