QUELLE EST L'UTILITÉ DES JEUX NUMÉRIQUES SUR LES APPRENTISSAGES ? - Malika Rinsoz
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MAS en secondaire II
QUELLE EST L’UTILITÉ
DES JEUX NUMÉRIQUES
SUR LES
APPRENTISSAGES ?
Malika Rinsoz
Directrice : Sveva Grigioni Baur
Membre du Jury : Jean-Christophe Decker
04.02.2021
TABLES DES MATIERES
I. INTRODUCTION………………………………………………………………………… 02
a. Introduction………..……………………………………………………………… 02
b. Contexte générale…………………………………………………………………. 02
c. Problématique du mémoire........................………………………………………... 05
d. Objectifs et méthodologie de recherche……………………………………………10
e. Pourquoi créer un jeu ? …………………………………..……………….………. 11
f. Plan……..…………………………………………………………………………. 12
II. DEVELOPPEMENT……………………………………………………………………... 12
a. Construction du jeu numérique et du travail pratique…………………………….. 12
i. Définitions…………………………………………………………………. 12
ii. Formules mathématiques et corrélations..………………………………… 13
iii. En quoi est-ce un jeu didactique ?............................................................... 15
iv. Les objectifs du jeu……………………………………………………….. 16
v. Captures d’écran du jeu de simulation………………………………….... 17
vi. Construction du travail pratique……………………………………..…... 19
vii. Consignes pour les élèves………………………………………………. 20
b. Résultat de la recherche pratique…………………………………………….…….25
III. SYNTHESE ET CONCLUSION………………………………………………………... 32
IV. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES………………………………………………... 33
V. ANNEXES……………………………………………………………………………….. 38
a. Power point d’introduction au TP………………………………………………… 38
b. Fichier évaluation A des élèves…………………………………………………… 40
c. Fichier évaluation B des élèves…………………………………………………… 41
d. Données brutes…..……………………………………………………………….. 42
i. Données brutes……………………………………………………………. 42
ii. Données brutes corrigées………………..………………………………… 42
VI. RESUME ET MOTS-CLES…………………………………………………………….. 43
a. Mots-clés…..……………………………………………………………………… 43
b. Résumé……………………………………………………………………………. 43
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Quelle est l’utilité des jeux numériques sur les apprentissages ?
I. INTRODUCTION
a. Introduction
Il serait intéressant de découvrir de nouveaux outils didactiques dans le cadre de
l’enseignement. En effet, ces outils pourraient améliorer l’instruction dans les classes. Il est
important que la pédagogie évolue à mesure que notre société évolue.
Par l’histoire et la science, nous pouvons mettre en place de meilleures stratégies. L’histoire
permet d’apprendre ce qui fonctionne ou ce qui est inopérant. Par exemple des études ont réfuté
l’utilité de la punition. En effet, l’enfant ou l’adolescent punit ne va pas apprendre de ses erreurs
et, pire, une anxiété va naitre en lui (Coenen, 2002). D’autres aspects négatifs ont été décelé
tels que le sentiment d’humiliation, la perte de confiance, l’altération du lien ou encore
l’absence de responsabilisations. En revanche, la discussion a prouvé son efficacité ; exprimer
notre désaccord, formuler clairement nos attentes, offrir des choix, demander à l’enfant ou
l’adolescent comment résoudre le désaccord, etc. La science quant à elle permet de tester de
nouvelles méthodologies, par le biais d’expériences par exemple. C’est ce que j’ai d’ailleurs
réalisé afin de tester l’utilité d’un jeu numérique dans une classe de biologie au secondaire II.
Ainsi, je propose dans ce mémoire de tester un nouvel outil didactique pour tenter d’améliorer
l’instruction dans les classes.
b. Contexte générale
Dans les petits cycles, le jeu est considéré comme normal. Les très jeunes étudiants apprennent
quasiment uniquement par le jeu (Musset, & Thibert, 2009). En revanche, après le primaire, il
semble que celui-ci devienne un élément davantage discret (Lebeaume, Follain, & Diaz, 2000).
Les enseignants n’évoquent pas souvent les termes de jeux à proprement parlé. Peut-être est-il
mal perçu de jouer une fois grand ? Pourtant, il semble que le jeu reste utilisé dans de
nombreuses classes de secondaire (Wastiau, Kearney, & Van den Berghe, 2009) et aide les
élèves dans leur motivation et leurs apprentissages (Musset, & Thibert, 2009).
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C’est pour cela que je me suis intéressée au jeu éducatif ; plus particulièrement au jeu éducatif
informatique.
En effet, notre société a connu ces dernières années un grand changement par l’arrivée de
nouvelles technologies et de l’informatique. Les jeunes sont particulièrement touchés par cela.
Beaucoup d’entre eux passent du temps sur leur smartphone, ordinateur ou télévision pour
regarder des vidéos, s’informer sur des sujets qui les intéressent, jouer à des jeux, etc. (Dany,
Moreau, Guillet, & Franchina, 2016).
Suite à l’essor des technologies et de l’informatique, de nouveaux métiers sont apparus. Il y a
les métiers de l’informatique (informations et ingénieurs en informatique). Il y a les
mécatroniciens qui conçoivent ou réparent des systèmes technologiques tels que des objets
connectés. Il existe également les métiers du Esport (où l’on joue à des jeux vidéo). Ce nouveau
sport permet de rapporter un revenu et est donc considéré comme un métier dans certains pays.
D’autres professions ont dû évoluer ; celles de la santé notamment. Aujourd’hui, les médecins
utilisent davantage les technologies mises à leur disposition. Par exemple, il y a trente ans un
chirurgien cardiaque de renommée mondiale, le Pr Carpentier, a imaginé la transplantation d’un
cœur artificiel (Jacques, 2014). Il y a quelques années, l’implantation chez l’être humain d’un
cœur artificiel (nommé CARMAT©) a été un succès. Nous pouvons aisément imaginer que
dans quelques années tous les chirurgiens cardiaques devront être capables de transplanter un
cœur artificiel. De nombreux autres corps de métiers ont également dû évoluer avec l’essor des
technologies et de l’informatique. Alors pourquoi cela ne serait pas le cas de l’école ?
D’ailleurs, c’est l’école qui permet de former les médecins, ingénieurs et autres métiers de
demain. Comme le disent Wastiau, Kearney, & Van den Berghe (2009), le système éducatif est
important pour « […] la préparation de futurs citoyens qui vivront dans une société faite
d’univers virtuels, la modernisation du système et le développement de compétences
avancées. » Si la société évolue, l’école se doit également d’évoluer. Elle se doit même d’être
plus évoluée que la société elle-même. Elle doit prévoir ce que sera notre société dans le futur
pour que les jeunes soient préparés au mieux au monde de demain. C’est les élèves
d’aujourd’hui qui seront les médecins de demain. L’école peut également permettre d’améliorer
notre société et le monde qui nous entoure. De par nos connaissances scientifiques, nous savons
que le réchauffement planétaire est un réel problème. Et c’est en éduquant et en formant les
jeunes d’aujourd’hui que nous pourrons entre-autres améliorer la situation. Les enfants peuvent
apprendre à l’école qu’il est important de ne pas gaspiller l’eau, de trier ses déchets, de limiter
la consommation, etc. Et ainsi rendre responsables les citoyens de notre planète. Ils peuvent
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également apprendre à utiliser les technologies à bon escient afin de résoudre la problématique
du réchauffement climatique. L’utilisation du numérique en classe peut élargir les compétences
des élèves et leur enseigner des outils utiles pour leur futur (UNICEF, 2017). En effet, former
des ingénieurs et des scientifiques est nécessaire afin de trouver des solutions et améliorer la
situation actuelle grâce notamment à la modélisation (modéliser la situation actuelle et ses
conséquences futures). Montrer aux élèves déjà quelques notions dans les établissements
scolaires primaires et secondaires est un moyen intéressant de les préparer à leur futur métier
mais également d’attirer leur intérêt pour l’ingénieurerie et les sciences.
Comme dit précédemment, les jeunes aiment les technologies et les utilisent. Ainsi, autant leur
apprendre à les utiliser à bon escient. « […] 97 % des 12-19 ans possèdent aujourd’hui un
téléphone ou un smartphone qu’ils transportent partout avec eux et qui accompagne la plupart
de leurs activités. Or, les enquêtes d’opinion montrent que seulement 61 % des parents se
sentent à l’aise pour accompagner leurs enfants dans leurs usages du numérique et comptent
sur l’école […] » (Becchetti-Bizot, 2017). Lorsque les parents ne peuvent pas répondre au
besoin des enfants, il est de coutume de se demander si l’école ne peut pas y répondre. D’autant
plus que les adultes d’aujourd’hui ne sont pas nés avec les technologies et l’informatique. Ils
ne sont pas tous capables de s’adapter de la même manière à cette situation nouvelle. Ils n’ont
pas tous accès aux mêmes outils pour s’approprier de nouvelles connaissances. Alors que
l’école peut engager de nouveaux enseignants et former les actuels. D’ailleurs, une « […]
révision partielle propose d’introduire l’informatique en tant que discipline obligatoire dans le
cursus gymnasial […] » (Conseil fédéral, 2018). Cela s’accompagne évidemment de la
formation des enseignants.
L’idée que tous les parents ne se sentent pas capables d’accompagner leurs enfants vers ces
technologies renvoie à l’idée d’inégalité. Pour certains, le numérique est un risque
supplémentaire aux écarts sociaux. Il s’agirait plus de « […] Pratiques de consommation ou de
loisirs éloignées des objectifs scolaires […] » (Becchetti-Bizot, 2017). Pour d’autres, le
numérique permet à l’inverse de contrer les inégalités (CFEJ, 2019). En effet, nous pouvons
imaginer que les classes dites « pauvres » n’ont pas la possibilité par exemple d’avoir un
ordinateur à la maison. Dans ce cas, l’école serait un moyen de les remettre à niveau par rapport
aux autres enfants des classes dites « normales » par l’utilisation d’ordinateur en classe. En
d’autres mots, les enfants qui n’auraient pas les mêmes chances à la maison auraient au moins
les mêmes chances à l’école.
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Il est intéressant de se demander si d’autres défis que rencontrent l’école pourraient être résolu
par l’apport du numérique en classe. L’institution scolaire doit lutter contre la démotivation et
le décrochage scolaire. Étant donné qu’une majorité des élèves ont un engouement pour les
technologies, leur utilisation en classe pourrait les motiver à apprendre. La motivation est en
effet un élément clé pour l’apprentissage (Rehman, & Dr. Haider, 2013). En outre,
l’informatique pourrait également apporter une assistance supplémentaire aux élèves en
difficulté (Wastiau, Kearney, & Van den Berghe, 2009).
La prévention liée aux technologies est également proéminente dans les écoles. Il est nécessaire
de limiter la « […] fréquentation abusive des écrans par les jeunes […] » (Becchetti-Bizot,
2017). Il faut aussi noter qu’Internet est principalement dirigé par l’industrie mondiale. Il est
alors primordial que les parents, mais aussi l’école protègent les jeunes face à cela. En outre, il
est de leur devoir d’apprendre aux jeunes « […] à se prémunir contre l’exploitation de leurs
données personnelles et à gérer leur identité numérique […] » (Becchetti-Bizot, 2017). Le
numérique est inévitable aujourd’hui. Les jeunes y fait face tous les jours. Quitte à qu’ils les
utilisent, autant qu’ils les utilisent intelligemment et de manière réfléchie.
Selon le rapport de Wastiau, Kearney, & Van den Berghe (2009), « […] La majorité des
enseignants actuels souhaitant intégrer l’utilisation des jeux en contexte d’apprentissage dans
leurs plans de cours ne disposent pas des connaissances ni des compétences suffisantes pour
mener à bien leur projet […] ». Toutefois, de nombreux projets d’État repensent la pédagogie
à l’air du numérique. Comme a évoqué le Conseil d’État du Canton de Vaud en 2017, « […]
La présence du numérique, en s’étendant, oblige le cadre institutionnel à s’adapter en
permanence. […] ». C’est pour cela que l’État réforme constamment l’enseignement en Suisse.
D’ailleurs en 2019, Le Conseil d’État a poursuivi « […] l’intégration progressive et transversale
de l’éducation numérique au sein des établissements de l’école vaudoise dans tous les ordres
d’enseignements […] » et a demandé « […] au Grand Conseil de lui allouer des moyens à cette
fin. […] ». Il était en effet primordial d’actualiser la pédagogie.
c. Problématique du mémoire
Pour toutes les raisons évoquées précédemment, nous savons que nous ne devons pas dénier
l’importance des technologies et de l’informatique dans l’institution scolaire. C’est pourquoi
nous pouvons nous questionner comment le numérique pourrait être utilisé dans
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l’enseignement, pour quelles utilisations et comment. Il faut en effet étudier toutes ces questions
afin de répondre correctement aux besoins de la société.
De nombreuses études ont d’ailleurs démontré les qualités des jeux numériques éducatifs. Ces
recherches questionnent quels sont les avantages des technologies au sein de l’enseignement
pour les élèves et pour les enseignants, ainsi que pour la société.
Je vais discuter ci-dessous de plusieurs aspects positifs que l’utilisation du numérique peut
apporter en classe. Puis je vais ensuite évoquer les aspects moins positifs qu’il est également
important de retenir afin d’intégrer au mieux le numérique en classe. Je fais en effet partie des
gens qui ne conçoivent pas une école sans technologie. Notre société est grandement basée sur
les technologies et l’informatique, quel que soit le domaine. Il est quasiment devenu impossible
de les éviter et cela n’aurait aucun sens. Alors autant apprendre à les utiliser à bon escient, et
ceci passe en partie par le système scolaire. Forcément, nous apprenons beaucoup à l’école,
nous y passons quand même onze années ou plus pour la majorité d’entre nous. Le système
scolaire forme les futurs citoyens adultes. Il forme également les employés de demain. Ainsi,
l’intégration du numérique en classe est pour moi inévitable.
L’apprentissage par le numérique aide les étudiants à apprendre « sans effort » (Shaffer et al.
2004 ; Esdaile, 2012). En effet, l’élève va penser et agir pour jouer et gagner. Il va donc
s’amuser en apprenant. Lorsque nous jouons souvent c’est volontaire. Et si l’on est motivé,
l’apprentissage sera plus facile. Ce mode d’apprentissage s’oppose à l’apprentissage
traditionnel où l’élève doit mémoriser des éléments ou tenter de comprendre des concepts avec
un effort. S’il y a présence des deux modèles d’apprentissage, l’un permet de renforcer l’autre
et vis-versa.
Le jeu numérique demande généralement un engagement actif de la part de l’élève. Cela permet
d’améliorer sa mémorisation et compréhension des phénomènes à apprendre. C’est d’ailleurs
pour cela que les professeurs ont avantage à essayer de faire participer les élèves. On évoque
d’ailleurs de plus en plus la « pédagogie inversée ». Comme son nom l’indique, il s’agit d’une
forme de pédagogie inversée de la forme traditionnelle. Les élèves préparent en premier lieu
leur cours à la maison à l’aide de vidéos ou de podcasts enregistrés par le professeur. Puis, ils
participent en classe ou à des activités de groupes grâce au travail préalablement effectué à
domicile. D’ailleurs, Becchetti-Bizot (2017) remarque que le numérique semble
considérablement faciliter ce nouveau type d’enseignement. Ainsi, l’engagement actif de
l’élève est un moyen intelligent de l’aider dans ses apprentissages. Le jeu numérique encourage
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cet apprentissage actif. L’élève doit explorer, expérimenter, coopérer, etc. (Gee, 2003 ; Esdaile,
2012). Tous ces aspects l’aident à être actif et donc facilite son apprentissage.
Les jeux vidéo éducatifs ont la propriété d’améliorer les habilités cognitives telles que la
mémoire à court terme, les facultés multi-tâches, les compétences spatiales (Bavelier, Green,
Pouget, & Schrater, 2012), ainsi que la mémoire de travail (Castellar, All, de Marez, & Looy,
2015 ; Moisala et al., 2016 ; Lee & Heeter, 2017). La mémorisation est un élément fondamental
dans l’éducation. En effet, pour de nombreuses matières enseignées, l’élève a besoin de
mémoriser. Par exemple, l’élève doit retenir son vocabulaire ou bien des dates historiques ou
encore des concepts biologiques. Les facultés multi-tâches sont également très appréciées dans
les écoles supérieures où l’on demande aux étudiants d’écrire par exemple un travail incluant
diverses matières. C’est également utile pour la prise de notes ; c’est-à-dire savoir prendre des
notes tout en écoutant. Finalement, c’est aussi un élément indispensable dans la vie de tous les
jours. En outre, les compétences spatiales sont très appréciées dans les cours de géométrie, de
sciences ou encore d’art.
Les jeux vidéo éducatifs, lorsqu’ils sont désignés pour, peuvent améliorer les fonctions
exécutives (Homer, Plass, Raffaele, Ober, & Ali, 2017). Les fonctions exécutives permettent la
flexibilité mentale et l’adaptation (par exemple une adaptation aux imprévus), la planification
de tâches, ainsi qu’une capacité d’inhibition (par exemple inhibition d’un comportement non
adapté, ou ne pas retenir des informations non pertinentes) (Théro, 2015). La flexibilités
mentale et l’adaptation sont substantiels. Si un événement ne se passe pas comme prévu, il est
appréciable de réussir à s’adaptation à la situation nouvelle. La planification de tâches est
nécessaire pour s’organiser à l’école, dans le monde du travail mais également dans sa vie
familiale. Évidemment, tous les humains ne sont pas doués d’organisation. Cependant,
l’humain planifie inconsciemment des tâches ; écrire les mots, puis les apprendre, pour
finalement les réciter par exemple. La capacité d’inhibition est cruciale. Dès le plus jeune âge,
on nous apprend à inhiber un comportement non adapté ; par exemple on ne mord pas si on est
frustré. En outre, il est précieux de savoir distinguer ce qu’il faut apprendre et les éléments non
pertinents à ne pas retenir. Le cerveau humain ne peut pas emmagasiner toutes les informations.
Il se doit de les trier et de les ranger. Si l’étudiant apprend tout, même ce qui est dispensable, il
va perdre trop de temps et d’énergie et cela sans intérêt. En général, dans les classes de primaire,
les enseignants expriment clairement ce que doivent retenir les élèves. Puis au secondaire, c’est
petit à petit aux étudiants de réaliser un tri. L’enseignant est de moins en moins présent. Le but
étant qu’ils apprennent à se débrouiller seul.
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Dans la globalité, les jeux vidéo ont un impact bénéfique sur les apprentissages (Buckley, &
Doyle, 2014). Ils permettent aux élèves à mieux apprendre et plus intelligemment.
Une étude basée sur des lycéens (Kanyapasit, & Srisawasdi, 2014) a démontré que l’utilisation
de jeux vidéo éducatifs aident les élèves à comprendre des concepts biologiques tels que le
cycle cellulaire. Il n’est en effet pas facile pour les élèves de comprendre ces notions qui ne se
voient pas à l’œil nu. L’utilisation de simulation ou de jeux permet de « voir » ces concepts et
donc de pouvoir les appréhender. C’est également un outil supplémentaire que l’on peut
employer pour leur enseigner le concept. Plus les outils sont diversifiés, mieux l’élève pourra
comprendre le concept. En effet, les divers outils vont se regrouper et l’élève pourra créer des
liens. Il pourra apporter des explications supplémentaires et « remplir toutes les cases » de sa
compréhension. Il pourra vérifier ce qu’il a compris et corriger si besoin. En outre, cela permet
de revoir plusieurs fois le même concept ; il faut voir plusieurs fois un élément pour le
comprendre et le mémoriser. Cette étude explique également que par le biais de jeux vidéo, les
élèves sont motivés et intéressés à apprendre. Et la motivation est un élément clé pour
l’apprentissage (Rehman, & Dr. Haider, 2013). Nous comprenons et retenons mieux lorsque
nous sommes motivés et intéressés. D’ailleurs, fréquemment un élève excelle dans la branche
qu’il préfère.
Une étude basée sur une application pour les lycéens en biologie (Annetta, Cheng, & Holmes,
2010) a démontré que les jeux vidéo éducatifs encouragent les étudiants à explorer au-delà de
ce qu’on leur propose. C’est important que l’élève ait envie d’approfondir un sujet au-delà de
ce qui est évoqué en classe. S’il va de lui-même explorer la thématique, il va mieux apprendre.
En effet, lorsque c’est nous qui choisissons de faire un effort, cela fonctionne mieux. Cela
démontre aussi une certaine motivation. D’ailleurs, l’étude a aussi affirmé que les jeux vidéo
éducatifs augmentent la motivation des élèves, ainsi que leur productivité. C’est agréable d’être
productif à l’école. Nous accédons alors à des tâches plus rapidement, apprenons plus vite, etc.
Cela nous laisse davantage de temps pour le reste. En outre, les jeux numériques améliorent les
compétences de communication des élèves. Dans de nombreux métiers, il est essentiel
d’acquérir de bonnes compétences de communication. C’est le cas des métiers ayant un contact
régulier avec des clients (coiffeur, mécanicien, médecin, enseignant, avocat, scientifique, etc.).
C’est aussi primordial pour nos relations sociales qui sont essentielles à notre bonheur.
Finalement, l’étude démontre que les jeux numériques améliorent les pensées inventives des
étudiants. L’invention est aussi fondamentale dans de nombreux domaines (arts, technologies,
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etc.). Il faut par exemple avoir l’idée d’inventer un cœur artificiel afin de sauver des milliers de
gens comme discuté dans l’introduction (Jacques, 2014).
Une autre étude menée sur des étudiants de secondaire (Papastergiou, 2009) relate que les jeux
vidéo éducatifs encouragent les étudiants, les motivent ainsi qu’améliorent leur mémorisation,
qu’importe le genre du joueur (fille ou garçon). Encore de nombreuses autres études démontrent
l’efficacité des jeux vidéo sur la motivation des élèves, toujours un élément clé pour
l’apprentissage (Buckley, & Doyle, 2014 ; Perry, & Klopfer, 2014 ; Perini, Margoudi, Oliveira,
& Taisch, 2017).
Widmer et Bétrancourt (2018) ont mené une étude sur des élèves lors de travaux pratiques de
biologie. Ils ont voulu tester l’utilité du numérique en classe. Pour cela, les élèves ont eu accès
à des tablette numérique, ainsi que d’une plateforme web nommée « beekee ». Cette dernière
est un espace de travail numérisée permettant aux élèves de partager des photos avec un
smartphone ou une tablette. Ils peuvent ajouter leur prénom, une légende, des annotations, des
mots-clés, etc. Tous les élèves ont accès à cette plateforme permettant un échange entre eux.
L’enseignant y a également accès permettant un suivi et un contrôle du travail des élèves. Dans
ce cas précis, le numérique facilite l’échange entre élèves-élèves et élèves-enseignants, et
motive les élèves dans leur travail. La coopération et le travail en groupe sont des éléments
essentiels à la vie futur de nos élèves (Becchetti-Bizot, 2017). De nombreux métiers requièrent
ces compétences. Et si ce n’est pas pour le métier en soit, elles sont très appréciées pour le
savoir vivre entre collègues. Un groupe de travail qui échange et coopère est essentiel. Nous
créons davantage en travaillant ensembles. Nous avons tous des compétences et des idées
diverses. Si nous collaborons, nous pouvons assembler toutes ces idées et nos compétences vont
se complémenter. D’ailleurs, la Suisse est très enviée par son fonctionnement avec ses sept
conseillers fédéraux. Ils ont tous des compétences diverses et travaillent en collaboration. C’est
comme cela que nous avons de bonnes idées et des idées équilibrées.
Toutes ces études suggèrent que les jeux vidéo éducatifs peuvent être exploités comme
environnement éducatif pour l’apprentissage de différents concepts ou théories. Ceci dans le
but d’enrichir les compétences des élèves, d’améliorer leurs habilités cognitives telles que la
mémoire et les fonctions exécutives, d’optimiser leur productivité, ou encore de développer leur
motivation. En outre, ils contribuent au perfectionnement des compétences de communication
et entrainent des pensées inventives. Ils aident à « avancer dans le temps » (par exemple lors de
simulations sur plusieurs générations ou de simulations proies-prédateurs), ou à amener en
-9-classe ce qui ne peut pas être amené (par exemple simulation d’une infection dans divers pays)
ou encore à montrer des systèmes invisibles à l’œil nu (tels que le cycle cellulaire).
Il semblerait que peu d’études expérimentales ont démontré les aspects négatifs du numérique
en classe. Ceci est peut-être un biais dû au fait qu’aujourd’hui nous avons plutôt tendance à
privilégier l’essor des technologies et qu’il nous semble important de les intégrer à l’école. Il
ne serait pas très progressiste de critiquer négativement l’utilisation du numérique en classe.
Publier un article illustrant les aspects négatifs du numérique en classe serait certainement
difficilement accepté.
d. Objectifs et méthodologie de recherche
Dans le cadre de mon projet de mémoire, je souhaite expérimenter le potentiel des technologies
numériques en tant qu’outil didactique.
Pour cela, je choisis d’aborder la thématique de la virulence et de la transmission dans une
classe de biologie au secondaire II. Cette idée provient de l’épidémie du Covid—19. C’est un
sujet actuel qui touche particulièrement les élèves. Ainsi, comprendre le concept de compromis
évolutif de virulence et de transmission me semble important. Un des devoirs du secondaire II
est de confronter les étudiants avec l’actualité. Dans le carnet pour les écoles de maturité du
« Département de la formation, de la jeunesse et de la culture » et de la « Direction générale de
l’enseignement postobligatoire » (2018), il y a les objectifs des classes 2M Option Spécifique
biologie – chimie aux pages 112 et 113. Dans les objectifs généraux, il est notamment inscrit :
« Développer la curiosité et l’intérêt scientifiques ». « Acquérir les connaissances élémentaires
d’une culture générale en biologie ». « Aider l’élève dans la recherche d’un sens à sa vie.
Introduire des références scientifiques dans l’appréhension des événements du quotidien ». Et
« Apprendre à travailler en équipe ». Dans les savoir-faire, il y a : « […] exploiter l’outil
informatique ». Ainsi, mon cours entre dans les objectifs et savoir-faire requis pour ces classes.
Je vais alors élaborer un travail pratique ainsi qu’un jeu sur ordinateur abordant cette
thématique. Le jeu sera très simple mais proche de la réalité. Ceci dans le but de tester son
efficacité sur les apprentissages des élèves. C’est-à-dire : Est-ce qu’un jeu numérique aide les
élèves à comprendre et à apprendre un concept biologique ? Ceci permettra d’attester ou non
les articles déjà publiés, mais aussi de pouvoir par moi-même découvrir l’utilité du numérique
en classe. Ceci me permettra d’avoir ma propre idée afin de m’aider dans ma formation en tant
qu’enseignante et de voir les avantages et faiblesses sur le « terrain ».
- 10 -e. Pourquoi créer un jeu ?
Les jeux que l’on trouve sur le marché sont complets et ludiques, mais également trop éloignés
de la réalité. Comme évoqué précédemment, pour ce travail, il me fallait un jeu basé sur la
réalité, sur de vrais formules ou corrélations et de vraies notions. Ceci dans un cadre didactique.
J’ai alors préféré développer un jeu numérique très basique, plutôt que d’en prendre un déjà
conçu. Les élèves doivent pouvoir créer un lien entre le jeu et le concept biologique que l’on
souhaite leur enseigner.
Il y a par exemple le jeu « plague Inc. » que l’on peut trouver sur l’App Store, Google Play et
Microsoft Store. Il s’agit d’un jeu relativement proche de la réalité. Depuis l’épidémie du Covid-
19, il connait d’ailleurs un véritable engouement de la part de la population. Le but du jeu est
de développer et exploiter un agent pathogène mortel et de contaminer l’entièreté de la planète.
Il a pourtant été développé qu’en 2012 par Ndemic Creations. L’équipe de développeurs
seraient d’ailleurs actuellement en train de développer une nouvelle version où le but est de
sauver la planète selon certaines sources (Mertens, 2020). Ce jeu s’appuie donc en partie sur
des conditions réelles. Cependant, il reste un jeu et non un modèle scientifique (Guichard,
2020). Pour ma part, mon jeu est davantage un jeu de simulation qu’un jeu ludique.
Un autre jeu proposé par le DFJC (Département de la formation, de la jeunesse et de la culture)
et dirigé par la conseillère d’Etat Mme Cesla Amarelle se nomme le CoronaQuest. Il a été
développé en 2020 suite à la première vague d’épidémie du covid-19 dans le but de répondre à
une demande pédagogique. CoronaQuest est un jeu de cartes en ligne avec des points de
courage. Il s’inspire du jeu Hearthstone. Il a été créé dans le but d’aider les élèves à intégrer les
gestes sanitaires (tels que je tousse dans mon coude, je me lave régulièrement les mains, etc.).
Je cite la fiche associée à ce jeu : « […] Dans cette période de pandémie de coronavirus, ce jeu
a pour but de sensibiliser les élèves aux gestes sanitaires et aux actions à entreprendre pour
vivre un retour en classe dans un climat serein, sécurisé et avec une attitude bienveillante les
uns envers les autres […] » (DFJC, 2020). Il permet également aux élèves de discuter de leurs
émotions ressenties durant ce contexte épidémique. Ce jeu s’adresse ainsi davantage à une
catégorie d’élèves plus jeunes. Il permet également d’améliorer le contexte sanitaire au sein des
familles, car les enfants ramènent leur savoir à la maison. Il est alors très utile dans notre combat
contre le virus. Toutefois, il ne répond pas à mon questionnement, à savoir est-ce que
l’apprentissage d’un concept biologique par le jeu numérique, facilite la compréhension et
contribue à la motivation des élèves ?
- 11 -f. Plan
Je vais d’abord développer les phases de construction du jeu et du travail pratique. Ensuite, je
discute de l’utilisation du numérique en tant qu’outil didactique par le biais de ma recherche
pratique dispensé à la classe de biologie au secondaire II. Finalement, je conclus mon mémoire
en répondant à la question posée par ma problématique. J’évoque également les modifications
qu’il y aurait à réaliser afin de le rendre plus pertinent ou d’améliorer son fonctionnement.
II. DEVELOPPEMENT
a. Construction du jeu numérique et du travail pratique
i. Définitions
Il est primordial de distinguer la contagiosité et la virulence d’un parasite. La contagiosité
correspond à « […] la capacité du virus à déclencher une maladie chez une personne
contaminée […] » alors que la virulence correspond à « […] sa capacité à induire une infection
grave […] » (Pierre, 2017). En d’autres termes, la virulence est la quantité de dommages qu’un
pathogène cause à son hôte.
Il existe deux types de transmission. La transmission horizontale est la transmission du parasite
entre un hôte infecté et un hôte susceptible (non infecté). Alors que la transmission verticale est
la transmission du parasite entre un parent et son enfant. Tous les parasites n’utilisent pas cette
seconde transmission.
« […] Un parasite, par définition, vit aux dépens de son hôte : il lui nuit mais a besoin de lui
pour survivre. […] » (Débarre, & Gandon, 2008). Un pathogène doit se multiplier au sein d’un
hôte pour assurer sa transmission. Il va alors exploiter l’hôte, utiliser ses ressources, se
reproduire afin de se propager à un nouvel hôte.
La théorie du compromis évolutif virulence – transmission est une hypothèse proposée il y a
plus de 30 ans (Acevedo et al. 2019). Cette théorie « […] est basée sur l’idée que la virulence
est une conséquence obligatoire de l’exploitation de l’hôte par le pathogène et que le taux de
transmission du parasite est fonction du niveau d’exploitation de l’hôte. […] » (Andanson,
- 12 -2010). Si le pathogène est très virulent et qu’il utilise au maximum les ressources de son hôte,
il peut davantage se multiplier et donc son taux de transmission sera élevé. Cependant, si ce
pathogène exploite trop son hôte, il va également réduire son espérance de vie par les dommages
qui lui cause. Ainsi, l’hôte risque de mourir avant que le pathogène n’ait eu le temps de se
transmettre (van Ballegooijen & Boerlijst 2004 ; Alizon & van Baalen 2005 ; Alizon et al.,
2009). En revanche, si le pathogène est peu virulent et qu’il n’exploite que très peu les
ressources de son hôte, il pourra le maintenir longtemps en vie. Mais dans ce cas, il ne pourra
pas se multiplier suffisamment. L’hôte risque de guérir avant que le pathogène n’ait eu le temps
de se transmettre. À terme, le pathogène est destiné à s’éteindre. Ainsi, le parasite a avantage à
exploiter subtilement l’hôte afin de prolonger l’infection sans le tuer (Frank, 1996).
Il y a donc un compromis évolutif entre la virulence et la transmission, se traduisant par une
évolution vers un niveau de virulence optimale qui maximise la transmission du parasite.
Certaines forces sélectives engendrent une diminution de la virulence, tel qu’une diminution de
la transmissibilité, une diminution de la densité des hôtes susceptibles d’être infectés et une
augmentation de la mortalité naturelle de l’hôte. D’autres forces sélectives, au contraire,
entrainent une augmentation de la virulence, comme l’augmentation de contacts entre les hôtes,
l’augmentation de la densité des hôtes susceptibles d’être infectés ou encore la diminution de
la mortalité naturelle de l’hôte.
Certains pathogènes expriment des virulences conditionnelles. C’est-à-dire qu’ils peuvent
exprimer une virulence élevée chez certains individus et une virulence faible chez d’autres,
selon leurs caractéristiques, leur âge, leur système immunitaire, la présence ou non d’une autre
infection.
ii. Formules mathématiques et corrélations
Une virulence élevée est mauvaise pour l’hôte mais aussi pour le parasite qui nuit à son propre
succès reproducteur R0 (Alizon, 2006). Ce dernier également nommé « taux de reproduction de
base » est une fonction du taux de transmission du parasite (β), de la densité initiale d’hôtes
susceptibles à l’infection dans la population (S), du taux de mortalité naturelle de l’hôte (µ), du
taux de mortalité de l’hôte causée par l’infection (i.e. la virulence) (α), ainsi que du taux de
guérison des hôtes (ν). Ci-dessous le modèle épidémiologique de base d’Anderson et May
(1982) :
- 13 -- R0 représente le succès reproducteur du pathogène
- β représente le taux de transmission du pathogène entre infecté et hôtes susceptibles
- S représente la densité initiale d’hôtes susceptibles à l’infection
- µ représente le taux de mortalité naturelle de l’hôte
- α représente le taux de mortalité de l’hôte causée par l’infection (i.e. la virulence)
- ν représente le taux de guérison des hôtes
En épidémiologie, le R0 correspond au nombre de nouvelles infections qu’engendre un individu
infecté (Alizon, 2006). En effet, si le parasite a réussi qu’un individu transmette et engendre
une nouvelle personne infectée, c’est qu’il s’est reproduit.
Le succès reproducteur est également le produit de l’efficacité de la transmission (β S) et de la
durée de l’infection (µ + α + ν) −1 (Alizon, 2006) ou encore le produit de la transmissibilité
(probabilité de transmission d’une maladie), du nombre de contacts sociaux ainsi que de la
durée de la période contagieuse (Pierre, 2017). La transmissibilité est dépendante du niveau
d’hygiène de la population (lavage et désinfections des mains, port du masque, etc.). Il peut
également être diminué grâce à la prévention mise en place et la vaccination. Le nombre de
contacts sociaux est le nombre de contacts directs entre les gens : se serrer la main, étreindre
une personne, etc. La durée est dépendante du parasite ainsi que de l’âge de la personne infectée.
Si la période est longue, cela laisse davantage de temps au parasite pour contaminer de
nouvelles personnes.
Lorsqu’une épidémie se présente, on peut la contrôler par le biais de ses facteurs. A savoir
mettre en place un lavage régulier des mains, imposer le port du masque, diminuer le contact
entre les gens en interdisant les rassemblements et en fermant les lieux publics par exemple. Le
placement en quarantaine des personnes infectées ou susceptibles de l’être semble aussi
intelligible.
Selon la théorie évolutionniste classique, l’objectif du parasite est de maximiser son R0 (Alizon,
2006).
R0 est utilisé pour calculer « […] le nombre moyen de personnes qu’une personne contagieuse
pourrait infecter. » (Alizon, 2006). Selon la valeur de R0, il est possible de savoir si l’infection
- 14 -va se propager et provoquer une épidémie ou non. Le calcul se réalise à partir d’une population
entièrement susceptible d’être infectée. Il n’y a donc pas eu de vaccination ni d’immunisation.
Ce n’est pas toujours le cas, mais cela permet tout de même d’avoir une idée appréciable de la
situation. Voici comment procéder :
- Pour un R01, une personne infectée contaminera plus d’une nouvelle personne. Alors
l’infection va se propager dans la population.
Ainsi on évoquera l’épidémie dans le cas où R0>1.
La création de mon jeu s’est basée sur ces notions et ces formules mathématiques. Cela m’a
permis de le rendre au maximum concret.
Le but d’un jeu est d’être ludique, cependant, je le voulais aussi didactique. C’est pourquoi je
souhaitais développer un jeu numérique didactique basé sur la réalité. Ces formules
mathématiques, corrélations et notions m’ont permises de travailler sur les facteurs de
l’infection dans un cadre concret. Il fallait aussi que le jeu simule le compromis évolutif au
mieux. C’est pourquoi j’ai pris certaines libertés dans sa conception.
iii. En quoi est-ce un jeu didactique ?
Ce jeu informatique est pensé être didactique, car mon objectif est qu’il améliore et facilite les
apprentissages des élèves. L’apprentissage par le jeu numérique aide les étudiants à apprendre
« sans effort » (Shaffer et al. 2004 ; Esdaile, 2012). Ils vont s’amuser en apprenant. Les élèves
sont motivés et apprécient apprendre par le biais de jeux informatiques (Papastergiou, 2009 ;
Buckley, & Doyle, 2014 ; Perry, & Klopfer, 2014 ; Perini, Margoudi, Oliveira, & Taisch, 2017),
et la motivation est un élément clé pour l’apprentissage (Rehman, & Dr. Haider, 2013). Ce type
de jeu associé par exemple à une introduction en enseignement frontal permet également de
diversifier les outils d’apprentissage (Kanyapasit, & Srisawasdi, 2014). En outre, le jeu
numérique requiert généralement un engagement actif de la part de l’élève facilitant les
apprentissages (Becchetti-Bizot, 2017).
- 15 -Il s’agit également d’un jeu de type apprentissage par essai/erreur. Selon Thorndike, cette
méthode par essai/erreur permet d’améliorer nos actions afin de trouver rapidement une solution
efficace. « […] l’erreur participe pleinement à l’apprentissage en diminuant la probabilité
d’apparition du comportement qu’il a engendré. » (UNIGE, 2002 ; Shrestha, 2017).
iv. Les objectifs du jeu
Dans le jeu, il y a deux populations, à savoir les humains et les virus. Le but du jeu est de
simuler la propagation d’un virus selon certaines caractéristiques. Pour cela, l’étudiant définit
le niveau de chaque catégorie (points limités). Pour les humains : Il définit la densité initiale
d’hôtes susceptibles à l’infection, l’âge de la population (lié au taux de mortalité naturelle de
l’hôte), l’hygiène (lavage des mains, port du masque), et le nombre de déplacements (à savoir
la quantité de contacts entre les gens). Pour le virus : Il définit la densité initiale du virus (à
savoir la densité de la population déjà infectées), le taux de transmission du virus et sa virulence.
L’élève doit donc accorder des points pour chaque catégorie. Chaque choix coûte des jetons,
car rappelons-nous qu’ils sont limités.
Par exemple, un élève choisit d’augmenter le taux de virulence et donc d’accorder des points
aux taux de virulence, et moins aux autres catégories du virus. Alors les hôtes vont sûrement
mourir plus vite, et donc avoir moins le temps de transmettre le virus. En revanche, si l’élève
n’augmente pas suffisamment le taux de virulence, le système immunitaire de l'humain va
certainement combattre le virus avant que ce dernier n’ait eu le temps de se transmettre
également. C’est pourquoi nous évoquons le concept de compromis évolutif entre virulence et
transmission.
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