Les micromondes de programmation sont des environnements restreints et interactifs, dans lesquels l’apprenant apprend en interagissant avec des entités visuelles ou tangibles, sémantiquement liées à des concepts de programmation formels. Ils favorisent l’assimilation de connaissances et la compréhension de concepts abstraits de programmation au moyen de métaphores visuelles et d’expériences ludiques. Cette thèse tente d’apporter des avancées théoriques et méthodologiques sur la conception et l’évaluation de tels environnements, qui sont connus pour avoir un grand potentiel sur l’apprentissage sans que cela ne soit démontré.Les micromondes étant des environnements d’apprentissage par le jeu, nous avons tout d’abord examiné la question du jeu et son lien à l’apprentissage. En nous appuyant sur une revue de la littérature, nous avons souligné au même titre que certains auteurs, la nécessité de distinguer le jeu-game (l’artefact informatique) du jeu-play (la situation qui découle des interactions avec le jeu-game). Le but étant de situer l’apprentissage et d’aboutir à des éléments de conception et d’évaluation de l’apprentissage. Nous nous sommes ensuite intéressés aux recherches en didactique de l’Informatique, afin d’identifier les approches d’enseignement les plus répandues visant à palier les difficultés d’apprentissage de la Programmation Orientée-Objet ( POO ) rencontrées par des débutants. Nous avons défini une nouvelle approche didactique pour l’introduction de la POO . Suite à cela, nous avons défini les dimensions de conception d’un micromonde, que nous désignons comme un système de représentation transitionnel, dans lequel l’apprenant développe des connaissances sur les concepts formels et abstraits de la programmation, suite à ses interactions avec l’interface du micromonde. Les avancées théoriques et méthodologiques apportées ont été mises en œuvre dans un nouveau micromonde de POO fondé sur un jeu de construction et d’animation 3D appelé PrOgO. PrOgO implémente un système de représentation transitionnel, dans lequel les concepts fondamentaux de la POO sont représentés par des graphiques 3D visuels et interactifs. Il crée un jeu-play qui découle des interactions de l’apprenant avec son interface. Jouer avec PrOgO consiste à imaginer, créer et animer des constructions 3D significatives. PrOgO peut également être déployé dans une classe multi-dispositifs, grâce au framework Tactileo conçu à cet effet. Dans l’évaluation de l’apprentissage, nous utilisons des méthodes relevant de l’analyse de l’apprentissage, par la collecte et l’analyse de traces d’interaction pour la classification et la caractérisation des apprenants. En complément à cela, nous examinons l’état des connaissances d’apprenants, au travers de tests de vérification de connaissances. Nous tentons également d’identifier par l’analyse statistique, les actions et les comportements d’apprenants qui déterminent leur progression dans l’évaluation pré/post de l’acquisition des connaissances.