Comment on a conçu un jeu vidéo pour apprendre les fractions

Math Mathews Fractions est un jeu d’aventure pour apprendre et maîtriser les fractions, rien que ça !

L’univers du jeu est celui de Math Mathews, que nous avons créé il y a déjà 4 ans à travers 2 jeux et une série d’animation (diffusée très prochainement !).

Dans ce nouvel opus, on incarne le capitaine Mathews dans un jeu d’action-aventure, mélangeant exploration et combats d’une part, mais aussi réflexions et énigmes d’autre part. S’il y a bien sûr une promesse ludique, la promesse pédagogique a guidé la production de ce jeu dès les premières étapes.

Après avoir développé un premier prototype – en réalité on en a développé 5 différents – exposant le concept du jeu et la manière dont on pensait intégrer les situations d’apprentissages, nous avons démarré la collaboration avec Marie-Line Gardes, chercheuse en didactique des mathématiques à l’Institut des Sciences Cognitives (Lyon), qui est également formatrice d’enseignants premier et second degré à l’ESPE.

C’est à partir de là qu’on est passé aux choses sérieuses

Imaginer les situations d’apprentissage

Marie-Line a tout d’abord établi une première sélection de ressources pédagogiques et d’exercices en s’appuyant sur l’état de l’art en didactique sur les fractions, et sur les programmes.

A partir de cette sélection nous avons imaginé plein de situations de jeu, à travers des obstacles à placer sur le chemin du capitaine Mathews, mais encore fallait-il que l’activité pédagogique dans le jeu ait une valeur ajoutée par rapport à l’activité originale.

Par exemple, l’un des travaux menés en classe se fait autour de bandes de papier que l’on compare à une unité « u ». La bande de papier, c’est pratique pour que l’enfant manipule et plie pour comprendre les notions de demi, quart, etc.
Reproduire ce geste et cette activité dans le jeu n’avait qu’un intérêt limité. Nous avons conservé la notion de longueur dans des activités adaptées au jeu sur écran tactile.

Au final, nous avons conçu 12 modules différents qui créent un grand nombre de situations de jeu, et d’apprentissage, différents.


Après quelques aller-retours avec Marie-Line afin d’affiner le game design, nous avions de quoi créer nos niveaux de jeu, en répartissant les modules et en gérant la progression de la difficulté.

Progression de la difficulté

Le jeu comporte 12 niveaux et bien sûr la difficulté est progressive.

Les modules sont paramétrables ; ainsi un module peut être très simple au premier niveau du jeu, et revenir au niveau 8 mais avec des données plus complexes, nécessitant une addition entre 2 fractions par exemple. Et pour corser le tout, les données sont générées aléatoirement, donc impossible de se passer les soluces entre copains, il faut réfléchir !

Nous avons donc créé, pour chacun des modules, des configurations de difficulté, afin d’avoir une maîtrise sur le contenu présenté au joueur. Rien de tel que des tableaux pour ce genre de travail !

Par exemple, pour le module du passage piégé, nous pouvons choisir le nombre de pièges (= nombre de fractions à trouver), les dénominateurs possibles, et le type d’affichage (fraction, fraction correspondante, entier + fraction).

Avec ces paramètres nous constituons alors des configurations de difficultés que nous pouvons ensuite placer dans nos 12 niveaux. Sur les passages piégés il y a 5 configurations différentes.

La colonne verte indique le nombre de fois où la configuration est intégrée dans les niveaux. Par exemple le passage piégé se retrouve 12 fois dans tout le jeu.
En tout il y a 132 occurrences des modules pédagogiques, donc ça laisse le temps aux joueurs de travailler un peu les fractions !

Level design

Une fois tous ces modules et leurs configurations créées, il fallait ensuite les répartir dans les niveaux. Ce travail se déroule conjointement avec la conception du reste de l’expérience ludique : quelles sont les difficultés à placer sur la route du joueur, quel rythme de jeu, etc.
On appelle ça le level design. Un métier en soi !

Nous avons d’abord travaillé le level design dans un logiciel de création graphique afin d’avoir rapidement une vue de tous nos niveaux en blockout. Ici on reporte non seulement la topologie du niveau, mais aussi la position des combats, des dialogues, et des modules pédagogiques.

Cette modélisation simple nous a permis ensuite de reporter les données des modules et configurations utilisées dans un tableau pour connaître précisément le décompte (la fameuse colonne verte de tout à l’heure).

C’est un autre des nombreux tableaux de données que l’on utilise afin de doser au mieux la progression de la difficulté à travers les niveaux. Enfin, on ne vous révèle pas tous nos secrets de fabrication, il faut bien garder un peu de mystère 🙂

Mesurer les compétences du joueur

Il existe plusieurs modèles théoriques pour mesurer l’acquisition des compétences. Nous avons choisi une approche assez simple pour ce jeu.

Nous avons d’abord décomposé l’ensemble des activités en compétences issues du programme des cycles 3 et 4, et associé chaque configuration de module à une ou plusieurs de ces compétences.

A chaque fois qu’il réussit à franchir un module, les compétences associées obtiennent des points. Lorsqu’il atteint suffisamment de points sur une compétence, le trophée correspondant est alors débloqué.

Le joueur reçoit une notification pendant qu’il joue, et peut retrouver le détail dans un menu dédié.
Les trophées offrent ainsi un feedback au joueur sur sa progression dans la pratique des fractions.

On apprend vraiment les fractions alors ?

Avec ce jeu, nous souhaitons offrir un environnement pour mettre en pratique les compétences nécessaires à l’apprentissage et à la maîtrise des fractions. Nous avons ainsi veillé à apporter de nombreux feedbacks au joueur, en particulier sur ses erreurs afin qu’il tente de se corriger par lui-même.

Nous lui mettons aussi à disposition le journal de bord d’un capitaine qui apporte toutes les connaissances théoriques nécessaires – écrites de la main d’un pirate – pour résoudre toutes les situations de jeu.

Nous ne prétendons pas que ce jeu permette à un enfant d’apprendre seul les fractions de A à Z ! Il s’agit d’un support pour travailler et apprendre les fractions à partir d’un enseignement fait en classe. Il est parfait pour l’approfondissement des compétences, le réinvestissement et la remédiation.

Nous comptons néanmoins, avec le CNRS, effectuer un travail d’évaluation du jeu sur un public d’enfants et voir dans quelle mesure ce jeu permet une meilleure maîtrise des fractions.

Rendez-vous dans quelques mois pour les résultats de cette étude qui, on l’espère, sera concluante 🙂

Math Mathews Fractions est prévu pour l’automne 2017.
Les Ptots vous attendent de pieds ferme !