Cell Defense : The Plasma Membrane

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Fiche réalisée dans le cadre du cours Jeux Vidéo Pédagogiques (VIP)

Page de titre

Description du jeu

Cell defense : the plasma membrane est un jeu vidéo pédagogique qui fait partie d’un pool de jeux et quizz gratuits dédiés à l’apprentissage de la biologie, regroupés sur le site de BioMan Biology. Tous ces jeux sont adressés à des débutants, avec la possibilité de l’utiliser de manière autonome pour son propre apprentissage et révisions, ou en groupe, lorsque ceux-ci sont intégrés dans le cursus par les enseignants.

De manière globale, tous les jeux du site conseillent des approches pour les enseignants et étudiants : Pour les enseignants, le site propose des méthodes d’utilisation en classe, en offrant par exemple la possibilité pour les étudiants d’une classe d’envoyer leurs résultats à une adresse email spécifique, disponible seulement à l’enseignant. Pour les étudiants, le site liste les raisons d’un apprentissage optimisé grâce au jeu, en citant des facteurs de motivation et d’engagement, comme l’interactivité, le caractère ludique et le feedback direct.

Contenu enseigné

Cell defense est un jeu dont l’objectif est de faire apprendre ce qu’est une membrane cellulaire, sa structures, ses éléments constitutifs, ainsi que ses fonctions. Les objectifs sont de type cognitif et se formulent ainsi:

• Mémoriser et identifier les éléments formant la membrane d’une cellule (nom, fonction & représentation graphique)
• Reproduire une membrane et ses mécanismes
• Résoudre des problèmes (théoriques et pratiques) liés au fonctionnement d’une membrane.

Mécanique de jeu

Cell defense se présente comme une succession de missions pour sauver une cellule des stratagèmes de destruction du maléfique Dr Vial, et ainsi s’approprier les différents contenus pédagogiques.

Mécanique principale

Ecran titre

Cell Defense est pensé pour être joué seul. Le jeu est divisé en 5 modules, de courte durée, sélectionnables sans avoir besoin d’avoir joué aux précédents, laissant la liberté au joueur de commencer selon son envie et ses besoins ainsi que de reprendre le jeu à tout moment.

• Build a membrane
• Membrane Structure Challenge
• Diffusion Challenge
• Energy and Transport Challenge
• Osmosis Challenge

En passant la souris sur chaque thématique, un texte en explique le contenu. Le jeu est construit de manière progressive, apportant au fur et à mesure des informations théoriques complémentaires et souvent nécessaires à la réussite de niveaux postérieurs). A l’intérieur d’un challenge, il n’est pas possible de retourner en arrière dans sa progression. Seule la première thématique, soit “Build a membrane” est chronométrée.

Le jeu repose sur une visualisation et schématisation d’une membrane cellulaire, de ses composantes et de son environnement. Cette schématisation est similaire pour tous les niveaux. Cet élément fait partie de la mécanique principale car il est nécessaire au jeu. Sans cette visualisation, le jeu n’a pas de sens et ne peut être joué (hormis les questions).

Gameplay

Cell Defense se joue à la souris/trackpad/barre-espace (web) ou au doigt (app). Le gameplay est intuitif. Le joueur reçoit des instructions, puis clique sur les blocs en bas d'écran pour créer un élément dans l’espace d’action. Tous les blocs non pertinents sont visibles, mais non disponibles au joueur tant qu’il n’a pas passé le niveau où l’on apprend leur fonction. Une fois l’élément apparu dans l’espace d’action, le joueur peut le déplacer par un cliquer-glisser. Selon les tableaux, une fois la mission terminée, soit le joueur clique sur un bouton pour valider ses actions et faire apparaitre le tableau de feedback, ou ce dernier apparaît automatiquement une fois les bonnes actions effectuées.

Les missions

La structure du jeu est de type mission. L’objectif de chaque niveau est de comprendre un aspect de la cellule et de pouvoir effectuer une action sur l’écran pour démontrer la compréhension. Chaque briefing de mission contient :

• une courte synthèse des connaissances de biologie à posséder pour passer le niveau
• un aspect ludique engageant (toute vie sur cette planète dépend de TOI !)
• les commandes à effectuer pour réussir le tableau

Chaque mission contient une animation et un quizz (sauf le niveau 2 qui est uniquement un quizz). Les apports théoriques en milieu de mission sont fréquents et la lecture est nécessaire si le joueur est novice en la matière. De l’aide est disponible lorsque le joueur se trouve dans une impasse (point d’interrogation vert en haut à droite). Un feedback formatif détaillé est donné au joueur – une félicitation, mais également une explication sur les raisons de la réussite ou de son échec. Une mauvaise réponse au quizz lance un message “Sorry but your choice is incorrect”, qui est parfois accompagné d’une explication. Le joueur peut alors cliquer sur une autre réponse jusqu’à ce qu’un message de félicitation apparaissent. Dans le troisième challenge, un indice est disponible en cas d’échec. A noter que si le joueur choisit une molécule inutile à la résolution du challenge, le jeu l’empêche de prendre cet élément en l’informant qu’il n’a pas d’utilité. En cas d’échec, il peut reprendre le niveau depuis le début.

En conclusion, les règles du jeu sont données par chaque briefing de mission. Pour réussir, il est nécessaire de résoudre l'animation et de répondre correctement au quizz. Il est possible d’essayer autant de fois que nécessaire. Le joueur peut donc prendre le temps nécessaire à expérimenter et intégrer l’apprentissage souhaité.

Ecran principale mission

Mécanique secondaire

En termes de stratégies, chaque étape est précisément scriptée et il s’agit d’exécuter les instructions qui sont données. Au besoin, ces instructions sont à nouveau disponibles avec le bouton “aide” en haut à droite. Il est aussi possible de terminer le jeu en cliquant à l’aveugle, en lisant les instructions données suite à la réussite/erreur. Cette stratégie fonctionne particulièrement bien dans les questions, mais plus difficilement lorsqu’il s’agit de résoudre les animations.

Feuille de score

Comme le jeu se joue seul, les scores sont individuels. Il n’existe pas de classement général avec les scores d’autres joueurs, ni ses propres score précédents. Le joueur reçoit automatiquement une feuille de score si toutes les missions sont remplies, ou peut accéder au tableau de score en tout temps. Il est possible de sauvegarder des parties et de les reprendre, ainsi que de s’envoyer ses propres scores.

Habillage

Le jeu se veut ludique en proposant au joueur d’être un héros qui sauve les cellules du Dr Vial. Cependant, cet habillage est secondaire, limité au briefing de mission, et il n’est pas utilisé de manière extensive dans le jeu (e.g. le méchant n’est pas représenté, il n’y a pas de récit suivi). Il y a peu de graphismes secondaires : le joueur se concentre sur la membranes, son environnement et les éléments qui s’y trouvent

Le jeu se présente dans un écran central sur la page web (ou en plein écran sur smartphone). Le visuel reste simple et épuré :

• un écran de texte, pour les briefings de missions et les quiz.
• une visualisation 2D d’un zoom sur la membrane d’une cellule lors des phases de missions. Cet écran est divisé par l’espace de jeu dans la partie haute, contenant la membrane et son environnement, et dans la partie basse, les blocs d’éléments (phospholipides, cholestérol, etc.) que le joueur devra placer sur la membrane pour remplir sa mission, ainsi que les instructions ou le contenu de connaissance couvert par la mission (topics covered).

Au niveau sonore, la même musique de fond (boucle d’une dizaine de secondes) accompagne tous les tableaux, sans variation, et une voix robotique nomme les éléments sélectionnés (phospholipides, protéines, etc.). On peut à tout moment cliquer sur les éléments présents sur l’écran pour entendre leurs noms.

Quelques boutons de navigations (retour au menu principal, navigations dans les pages d’instructions, coupure du son) permettent un contrôle sur l’environnement de jeu.

Environnement informatique

Le jeu existe en version web (HTML5) et application pour smartphone et tablette. Il ne nécessite donc aucune installation particulière et est compatible avec les navigateurs actuels. Pour les navigateurs plus anciens, une ancienne version du site en Flash est toujours disponible. Sans mention particulière, l’analyse se réfère aux deux formats. Les variations selon les versions sont précisées dans le texte.

Accès

Le site de BioMan Biology (https://biomanbio.com/) n’est pas un éditeur de jeu professionnel et contient très peu d’information sur le développement. Tous les jeux sont créés par un professeur de biologie, Brett Baughman, qui enseigne aux USA, à différents niveaux éducatifs (écoliers et universitaires). Tous les jeux sont gratuits.

Principes pédagogiques

Selon la taxonomie de Bloom, ce jeu se situe principalement dans des niveaux peu élevés, soit la connaissance, la compréhension et l’application. Tout au plus, il est demandé au joueur de faire des liens entres les exercices dans le but de résoudre les challenges.

Ce jeu est imprégné par le style d’enseignement transmissif: une information est donnée à l’apprenant qui doit ensuite la restituer et/ou l’appliquer. Il n’y a pas de phase de construction du savoir, dans le sens de remise en question, c’est une mémorisation de faits établis. L’enseignant, ici le développeur du jeu, a élaboré un jeu avec des règles précises, qui vise un apprentissage spécifique. Son rôle est de transmettre le savoir et d'assurer le renforcement des bons comportements.

De son côté, le joueur exécute des instructions, applique la stratégie décrite et répète jusqu’à avoir appris. En effet, le joueur doit effectuer plusieurs fois chaque tâche, par exemple placer plusieurs molécules du même type ou répondre à des questions sous des modalités différentes. Cette démarche fait référence à la loi de la répétition du courant behavioriste, qui définit l’apprentissage par la répétition et l'entraînement afin de produire les comportements visés. Dans cette optique, les termes sont également répétés à chaque fois que le joueur clique sur une molécule de la barre inférieure.

Ainsi, ce jeu est clairement imprégné du courant behavioriste. En plus des éléments cités ci-dessus, il utilise également les stratégies de récompenses telles que le feedback immédiat et le renforcement positif. Par ailleurs, on peut observer l'utilisation de la technique d’analyse de la tâche, qui consiste à diviser un contenu important en unités d’apprentissage plus petites, pour en faciliter l’apprentissage et l’évaluation.

Pour finir, le pragmatisme, ou en d’autres termes, le concept du “learning by doing” est lui aussi présent. En effet, après avoir reçu une information, il ne s’agit pas uniquement de répéter la théorie mais également de la mettre en pratique et de faire un lien avec les images. L’action est évidemment mise en scène car il ne s’agit pas d’agir sur une vraie membrane. Toutefois, la pratique est ici importante.

Intégration du contenu enseigné dans le jeu

Cell Defense est un jeu dont le contenu est principalement intégré dans la mécanique. En effet, la meilleure stratégie du joueur consiste à lire les apports théoriques qui le mèneront à réussir chaque niveau. L’aide et les explications à disposition sont un plus que le joueur peut décider de lire pour consolider ses acquis et améliorer ses résultats. De plus, la visualisation est indispensable à l'acquisition des objectifs cités par le développeur.

Parmi les éléments d’intégration, on peut citer :

• La modélisation schématique de la membrane, utilisant des représentations graphiques plutôt réalistes, permettant à l’apprenant une visualisation relativement exacte des éléments de structure
• Le texte de synthèse du contenu en début de mission, les actions à effectuer et les quiz récapitulatifs mettent un accent fort sur la connaissance à assimiler
• La division en petites unités d’apprentissage favorise la précision de l’évaluation de l’apprentissage
• La mécanique de jeu qui consiste à placer les éléments au bon endroit sur la membrane soutient l’apprentissage en offrant un support visuel
• La difficulté croissante des tableaux, par exemple avec le module de récapitulation de tous les éléments vus, évite un effet de réponses automatisées après plusieurs répétitions, mais sans compréhension. Toutefois, le tableau reste très proche de l’original est ne permet pas d’identifier un possible transfert de connaissance dans un environnement différent.
• Le feedback formatif après chaque unité d’apprentissage valide de manière précise quel contenu devait être appris

Le contenu enseigné se situe donc bel et bien dans la mécanique principale du jeu. Il est en effet difficile de changer le contenu sans changer la mécanique principale, notamment la visualisation du jeu. Toutefois, le fonctionnement par apport théorique, questions et réalisation de tâches est assez classique et pourrait s’adapter à des contenus différents. L’ajout d'une fiche de travail annexe (créée par une enseignante et mise à disposition sur le site) est un atout pédagogique afin d'institutionnaliser les apprentissages et/ou de garder un trace des acquis.

En résumé, le joueur se concentre majoritairement sur des aspects liés à l’apprentissage, les aspects de motivations et d’engagement ne posent pas de risque majeur de distraction, tout en maintenant l’approche ludique.

Il est évidemment possible de cliquer au hasard et de fonctionner par essai et erreur lors des défis. Ainsi, il serait possible de valider les challenges sans un grand apprentissage sur la thématique. Toutefois, le score final serait alors faible. Cette problématique est davantage liée à l’intention du joueur qu’à l’intégration du jeu en lui-même. Tout au plus, une question de motivation est ici posée (voir points faible ci-dessous).

Points forts et point faibles

Développer ici une point de vue critique global sur le logiciel. Faire figurer ici les critiques ergonomiques éventuelles.

Points forts

• Visualisation de phénomènes invisibles à l’oeil nu
• Apports théoriques, possibilité d’acquisition de connaissances déclaratives
• Institutionnalisation
• Facile à jouer

• Pour un enseignant:
• Mise en place facile
• Autonomie des élèves
• Trace écrite (fiche de travail)
• Possibilité de motivation par compétition entre différents joueurs

Points faibles

• Beaucoup de lecture, peu d’activité
• Peu motivant (point de vue personnel)
• Peu de plaisir (point de vue personnel)
• Limite jeu/exercice difficile à déceler
• Ergonomie
• Certaines images se superposent aux informations textuelles
• Bugs dans la manipulation des molécule

Logiciels similaires

Du même développeur, il existe le jeu Cell Explorer. Cell Craft, de part la visualisation et l’accès à une encyclopédie peut être considéré comme +/- proche. Fiche edutechwiki: http://edutechwiki.unige.ch/fr/CellCraft

Guts & Bolts : jeu vidéo pour apprendre le fonctionnement des organes du corps humain - https://edutechwiki.unige.ch/fr/Guts_and_Bolts Orbit Runner : qui permet de jouer avec des objets stellaires autour d’un soleil et comprendre la gravité - https://edutechwiki.unige.ch/fr/Orbitrunner De nombreux petits jeux de biologie se trouvent sur http://planeta42.com/biology/ (en Flash)

Djamileh Aminian (discussion)