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Theses Year : 2012

Methodology, Models and Tools for Designing Learning Games

Méthodologie, modèles et outils pour la conception de Learning Games

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Abstract

Serious Games are computer games that are designed for a primary purpose other than pure entertainment and that can be used for teaching. Although they are relevant to many fields of education, their development remains very expensive and time consuming. In this thesis, we focus mainly on Learning Games (LGs), that is on Serious Games designed for educational purposes, and more specifically on LGs used for training students in engineering schools. The first part of the thesis is devoted to an analysis of the needs of those who create LGs and a state of the art in terms of methodologies and tools available. Our study shows the need to facilitate collaboration between the various actors, with complementary roles, involved in the development of a LG (domain expert, pedagogical expert, game designer ...). Our research also highlights the need for models and visual representations of the LG scenario to facilitate the design of LGs that are fun and attractive while still maintaining their educational values. To address the first need, we propose a global collaborative methodology for creating LGs in which we indentify the tasks assigned to each actor who is involved in the creation process and the tools available. Among these tools, we propose a metadata schema to help the actors find LG software components in order to reuse them in their new LG. To meet the second need identified by our preliminary study, we propose a LG scenario model that represents the educational structure chosen by the pedagogical expert and also the way this structure is integrated into a game scenario imagined by the game designer. In addition, we propose a specific model to represent the educational items and the fun elements that the designers must integrate into the LG (professional skills, characters, comments...). To reify our proposals, we have developed an authoring environment called LEGADEE (LEarning Game DEsign Environment) that guides each designer with a "toolbar" adapted to his or her role. The environment also provides a validation system that analyzes the ongoing creation and shows a selection of indicators to help the designer develop a balanced, comprehensive scenario that integrates all the educational goals indentified at the beginning of the project. Lastly, we have designed an evaluation protocol to validate our authoring environment as well as the methodology and the models proposed. By using a set of criteria defined by experts that take the educational and fun qualities of the LG into account, we compare 24 LGs of which half were created with LEGADEE and half without. Our evaluation indicates that our tool tends to improve the quality of LGs at several levels. It also brings to light the limits of our work and provides guidance for future improvements of LEGADEE and the evaluation process itself.
Les Serious Games sont des jeux vidéo qui n'ont pas pour objectif premier le divertissement et qui peuvent être utilisé pour l'enseignement. Pertinents dans de nombreux domaines d'éducation, ils posent pourtant des problèmes liés à leur création fastidieuse et coûteuse en moyens et en temps. Dans cette thèse, nous nous intéressons tout particulièrement aux Serious Games pour l'éducation, appelés Learning Games (LG) et plus particulièrement aux LG pour la formation continue pour les étudiants en école d'ingénieur. Tout d'abord, nous avons procédé à une étude des besoins concrets des créateurs de LG, ainsi qu'à un état de l'art des méthodologies et des outils existants. En premier lieu, ces recherches nous ont montré qu'il n'existait aucune solution adaptée pour faciliter la collaboration entre les différents concepteurs de LG, occupant des rôles complémentaires (expert du domaine, expert pédagogique, game designer...). Nos recherches mettent également en avant le besoin de modélisation et de représentation du scénario du LG pour aider les concepteurs à imaginer un LG qui soit à la fois ludique et attractif tout en gardant le fort potentiel éducatif indispensable à la formation. Pour répondre au premier besoin, nous proposons une méthodologie globale de création collaborative de LG, détaillant chaque tâche des acteurs ainsi que les outils mis à leur disposition. Parmi ces outils, nous proposons un schéma de métadonnées pour trouver des composants logiciels de LG réutilisables adaptés à chaque situation. Pour répondre au deuxième besoin, nous proposons un modèle de scénarisation de LG qui représente d'un côté la structure pédagogique choisie par l'expert pédagogique et de l'autre côté la mise en scène ludique imaginée par le game designer. Nous proposons également une modélisation spécifique des éléments pédagogiques et ludiques que les concepteurs doivent intégrer au scénario du LG (compétences métiers, personnages, commentaires ...). Pour réifier nos propositions, nous avons développé un environnement informatique d'aide à la conception, appelé LEGADEE (LEarning GAme DEsign Environment). LEGADEE guide chaque concepteur avec une " barre d'outils " adaptée à son rôle spécifique. L'environnement propose également un système de validation qui analyse la création en cours et propose des indicateurs pour élaborer un scénario équilibré et complet qui intègre les compétences cibles définies aux débuts du projet. Enfin, nous avons imaginé un protocole d'évaluation pour valider notre environnement auteur ainsi que la méthodologie et le modèle proposés. À l'aide de critères d'évaluation, définis par des experts, qui prennent en compte notamment les aspects pédagogiques et ludiques, nous comparons 24 scénarios de LG dont la moitié a été conçu avec LEGADEE et la moitié sans. Notre évaluation montre que l'utilisation de notre outil a tendance à améliorer certains critères qualité des LG. Elle montre aussi les limites de nos hypothèses et donne des pistes d'améliorations futures, tant sur LEGADEE que sur la méthode d'évaluation elle-même.
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tel-00762855 , version 1 (10-12-2012)
tel-00762855 , version 2 (12-06-2013)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00762855 , version 1

Cite

Iza Marfisi-Schottman. Méthodologie, modèles et outils pour la conception de Learning Games. Apprentissage [cs.LG]. INSA de Lyon, 2012. Français. ⟨NNT : 2012 ISAL 0103⟩. ⟨tel-00762855v1⟩
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