Projet de recherche doctoral numero :8673

Date depot: 26 mars 2024
Titre: Etude d’un jeu sérieux adaptatif et engageant pour l’enseignement de la pensée informatique
Directeur de thèse: Thibault CARRON (LIP6)
Encadrant : Mathieu MURATET (LIP6)
Domaine scientifique: Sciences pour l'ingénieur
Thématique CNRS : Données et connaissances

Resumé: Depuis maintenant quelques années, l’informatique est une discipline des programmes scolaires où l'ensemble des compétences attendues est appelée « pensée informatique ». Enseigner cette nouvelle discipline demande un investissement particulièrement important de la part des enseignants notamment en raison d’un manque de formation (initiale et continue). Ainsi, les enseignants se trouvent en difficulté pour construire leurs propres scénarios pédagogiques ou juger de la pertinence d’outils pour faire travailler ces compétences à leurs élèves. Aux côtés de ces changements dans l'enseignement de l'informatique, les jeux sérieux d'apprentissage ont émergé et offrent de nombreux avantages par rapport aux outils d'enseignement traditionnels. En ce qui concerne l'enseignement de l'informatique et de la programmation, de nombreux jeux sérieux existent, mais leur appropriation par les enseignants reste rare car ces environnements restent peu adaptables. La question de l’adaptation dans les jeux sérieux est donc une question clé pour disposer d’environnements intelligents capables d’adapter les situations pédagogiques et ludiques aux besoins des apprenants tout en explicitant les savoirs en jeu aux enseignants particulièrement dans le contexte de l’enseignement des sciences informatiques. L’adaptation dans les environnements informatique d’apprentissage est un domaine de recherche vif. Le défi dans le cadre de ce travail de recherche en informatique est la composante multidimensionnelle de l’adaptation (savoir, profil de l’apprenant, besoins particuliers, ludique) dans des environnements dynamiques et hautement interactifs que sont les jeux sérieux. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier les articulations multidimensionnelles de l’adaptation dans de tels environnements. Ces différentes dimensions incluent le savoir à enseigner (la pensée informatique, les effets de transfert), le profil de l’apprenant et ses besoins éducatifs particuliers (évaluations préliminaires, tests d’attention, des fonctions exécutives, de maitrise des compétences, traces d’interactions, performance en jeu, situation de handicap, Learning Analytics…), les mécaniques de jeu (transposition didactique, informatique et ludique) et les pratiques des enseignants (préparation de séance, modalité d’animation, Teaching Analytics…). Cette problématique générale se décline en plusieurs questions de recherches complémentaires qui pourront être investiguées par la personne retenue : 1. Quelles mécaniques de jeu pour quels savoirs et pour quels types de joueurs ? (Modélisation) 2. Comment diagnostiquer les compétences et connaissances des joueurs via un profil de l’apprenant prenant en compte ses besoins éducatifs particuliers ? (Diagnostic) 3. Comment exploiter le profil de l’apprenant pour décider des adaptations possibles ? (Décision) 4. Comment rendre compte et justifier les décisions du système aux enseignants ? (Explicabilité)

Résumé dans une autre langue: For the past few years, computer science has been a discipline in school programs where the set of expected skills is referred to as "computational thinking". Teaching this new discipline requires a particularly significant investment from teachers, notably due to a lack of training (both initial and ongoing). Consequently, teachers face challenges in developing their own pedagogical scenarios or assessing the relevance of tools to help their students develop these skills. Alongside these changes in computer science education, serious learning games have emerged, offering numerous advantages over traditional teaching tools. Regarding the teaching of computer science and programming, many serious games exist, but their adoption by teachers remains rare as these environments are often not very adaptable. Therefore, adaptability in serious games is a key issue for having intelligent environments capable of adjusting pedagogical and playful situations to the needs of learners while also elucidating the knowledge at play for teachers, particularly in the context of computer science education. Adaptation in learning computer environments is a lively research domain. The challenge within this computer research work lies in the multidimensional component of adaptation (knowledge, learner profile, specific needs, playful aspects) in dynamic and highly interactive environments such as serious games. The main objective of this thesis is to study the multidimensional articulations of adaptation in such interactive environments. These different dimensions include the knowledge to be taught (computational thinking, transfer effects), the learner's profile and their specific educational needs (preliminary assessments, attention tests, executive function tests, mastery of skills, interaction traces, in-game performance, disabilities, Learning Analytics...), game mechanics (didactic, computer and playful transposition), and teacher practices (session preparation, animation modality, Teaching Analytics...). This general problem can be broken down into several complementary research questions that the successful candidate can investigate: 1. What game mechanics for what knowledge and for what types of players? (Modeling) 2. How to diagnose the skills and knowledge of players through a learner profile taking into account their specific educational needs? (Diagnosis) 3. How to exploit the learner profile to decide on possible adaptations? (Decision) 4. How to account for and justify the system's decisions to teachers? (Explainability)