Jouer et apprendre, la ludification adaptative pour l’apprentissage des mathématiques

Ce travail de recherche s’est intéressé à l’adaptation de la ludification (utilisation d’éléments de jeu dans des contextes non jeux pour l’engagement et la motivation) aux profils d’élèves dans le cadre de l’apprentissage des mathématiques. Nous nous sommes posé trois questions générales qui ont permis d’orienter ce travail :

• À qui allons nous adapter notre ludification ? Qui sont les élèves qui vont utiliser l’environnement ? Comment pouvons-nous caractériser leurs préférences et motivations individuelles ?
• Quels éléments de jeu pouvons-nous leur proposer ? Comment ces éléments peuvent-ils être conçus tout en prenant en compte le contexte éducatif ?
• Comment pouvons-nous adapter nos éléments de jeu aux profils des apprenants ? Comment choisir les éléments de jeu les plus appropriés ?

Pour mettre en place ce prototype, nous avons mené une étude dans des conditions réelles, où les apprenants ont utilisé la plateforme LudiMoodle pendant leur cours de mathématiques. Le contenu pédagogique a été développé avec les enseignant·e·s participant au projet afin qu’il soit le plus approprié pour leur cours. Les éléments ludiques ont eux aussi été développés avec les enseignant·e·s lors de séances de co-conception avec les ingénieur·e·s pédagogiques, chercheur·euses, et les ingénieur·e·s moodle. Lors de ces séances de co-conception, nous avons utilisé un outil de conception à base de jeux de cartes et de plateau afin de faciliter la coopération et la discussion entre les différents acteurs. Finalement, les élèves ont eux aussi participé à la conception des éléments ludiques ; nous les avons interrogés lors de sessions de « focus group » après l’utilisation d’une première version de la plateforme. Au total, 6 éléments de jeu — représentant des « styles » de jeu — ont été implémentés dans la plateforme LudiMoodle : un avatar, un système de points, un classement, un système de badges, une course contre la montre, et une barre de progression sous la forme d’une fusée (voir le Tableau 1 pour une description de chaque élément de jeu).

Lors de l’expérimentation principale, les apprenants ont utilisé la plateforme au cours de 10 séances réparties sur 6 semaines. Chaque séance s’est déroulée de la même manière : 10-15 minutes de cours « papier » (distribué sous la forme d’un pré-imprimé à coller dans leur cahier afin de s’assurer que les apprenants aient le même contenu) suivi de 25/30 minutes de quiz sur la plateforme LudiMoodle (chaque séance comportait entre 4 et 10 quiz en fonction de leur longueur). Chaque élève s’est vu attribuer aléatoirement un élément de jeu qu’il a conservé pour toute la durée de l’expérimentation.

Avant d’utiliser la plateforme, les apprenants ont rempli un questionnaire permettant de déterminer leur profil de joueur « Hexad » (Tondello et al., 2016). Ils ont également rempli le questionnaire AMS (échelle de motivation académique) afin de déterminer leur motivation initiale pour l’apprentissage des mathématiques (Vallerand et al., 1992). À la fin des 10 séances, ils ont à nouveau rempli le questionnaire AMS ce qui nous a permis d’estimer l’évolution de leur motivation à apprendre les mathématiques et ainsi déterminer les effets de cet outil sur la motivation des élèves.

Suite aux expérimentations du projet LudiMoodle quatre résultats paraissent particulièrement intéressants à souligner :

1. Relativement au contexte éducatif dans lequel nous nous sommes placés, l’approche de ludification non-adaptée (c’est-à-dire, utilisant des éléments de jeu attribués aléatoirement) provoque une démotivation générale caractérisée par une baisse des deux formes de motivation (intrinsèque et extrinsèque) ainsi qu’une augmentation de l’amotivation des apprenants face à l’apprentissage des mathématiques. Cependant ces effets sont différenciés lorsque nous regardons les éléments de jeu individuels : chaque élément de jeu a eu des effets différents sur la motivation des apprenants. De plus, nous avons observé que ces effets varient énormément en fonction du profil des apprenants, ce qui nous a permis de simuler plusieurs approches d’adaptation.
2. Adapter les éléments de jeu selon le profil de joueur des apprenants a un effet sur leur comportement : ils répondent plus rapidement aux questions mais font plus d’erreurs.
3. Adapter les éléments de jeu selon la motivation initiale des apprenants a un effet positif sur leur motivation intrinsèque : les apprenants trouvent plus de plaisir à apprendre des mathématiques.
4. Adapter les éléments de jeu en tenant compte des deux profils (préférences de jeux et motivation initiale) de l’apprenant permet d’obtenir de meilleurs résultats : on observe un effet plus important sur la motivation intrinsèque et une baisse de l’amotivation. Les règles liées à cette approche d’adaptation sont présentées dans le Tableau 2.

Tout d’abord, la première chose à retenir est que chaque apprenant a des préférences et des motivations différentes, et que ces préférences et motivations peuvent largement moduler l’effet des éléments de jeu.

Deuxièmement, les résultats de notre recherche sont très dépendants de notre contexte expérimental. En effet, le cours abordé, l’âge des apprenants, le type de collège, et même l’enseignant influent sur les effets observés. Changer ne serait-ce qu’un de ces paramètres pourrait faire varier nos résultats.

Cependant, nous pouvons présenter quelques règles générales tout en gardant à l’esprit que ces règles ne peuvent être perçues comme « une vérité absolue ». Il est donc important de les adapter au contexte éducatif dans lequel les élèves sont placés. Ainsi, en nous basant sur les résultats obtenus, nous avons pu dégager certaines règles d’attribution d’éléments ludiques en fonction du profil des apprenants (voir Tableau 2 pour l’ensemble des règles).

À titre d’exemple, face à un apprenant très fortement amotivé qui présenterait par ailleurs un caractère de type « Player » (c’est-à-dire, motivé par leur succès personnel, qui aime les compétitions dans lesquelles il peut gagner des récompenses), il est probable qu’un élément de jeu de type « Avatar » soit le plus adapté à son profil. Cependant, il est préférable d’éviter un élément de type « Avatar » pour un apprenant fortement « Socialiser » (c’est-à-dire, motivé par le contact social, l’interaction avec les autres) et favoriser un élément de jeu de type « Score« .