QuarkCocktail

Page réalisée dans le cadre du cours Jeux Vidéo Pédagogiques (VIP)
(volée "Volt" 2015-2016) de la formation maltt, au TECFA.

Cette page est une ébauche en cours de réalisation. Ne pas citer.

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Contenu enseigné

Le contenu enseigné est la physique quantique et plus précisément les interactions entre les particules élémentaires qui constituent la matière. Un quark représente une particule subatomique, portant une charge électrique fractionnaire et est utilisé comme blocs de construction pour les atomes. Ces particules n’ont pas été directement observées, mais des prédictions théoriques basées sur leur existence ont été confirmées expérimentalement. Ils nous permettent de former des particules telles que des baryons (combinaison de trois quarks) et les mésons (constitués à partir d'un quark - paire anti-quark). Il existe six types de quarks: up (u), down (d), charm (c), bottom(b) et top (t). Les quatre derniers quarks sont instables et ont tendance à se désintégrer en quarks up et down, ceux-ci étant les plus léger des six. Chaque quark a des propriétés différentes, dont les propriétés électriques et leur isospin. Une des caractéristiques des quarks est qu'ils portent une charge électrique fractionnaire (Q). Les quarks u, c et t ont une charge éléctrique positive égale à ⅔. Les quarks d, s, b, ont une charge élécrique négative égale à -⅓. Les particules formées par des combinaisons de quarks ont toujours une charge électrique entière. En outre, la charge électrique de la particule est déterminée par les quarks qui la constitue. Strangeness (S) est une autre propriété de particules et est toujours un nombre entier qui peut être positif ou négatif. Le degré de strangeness S d'une particule est défini comme suit: S = nombre de quarks anti-étranges (s) - Nombre de quarks étranges (s). Isospin (I3), en physique isospin constitue une symétrie de l’intéraction. Seulement les quarks u et d ont un isospin. Les quarks s,c, b et t ont un isospin égal à zero. L’isospin de quark u = ½ et celui de quark d=-½ . Comme dans le cas de la charge éléctrique, isospin des bayrons et de mesons dépende des quarks qui les constituent. Important: il faut bien connaître toutes ces notions pour avancer dans le jeu et passer à un niveau supérieur. L’objectif du jeu est de permettre au joueur de réviser les notions théoriques, les formules de la physique quantique.

Mécanique de jeu

Le jeu Quark Cocktail est de type glisser-déposer avec une vue en 2D. Des petits smileys défilent sur la gauche de l’écran. Chaque smiley a une lettre et a une forme de bouche différente (sur l’image ci-dessous, nous pouvons voir que les U sourient et les D sont tristes). Pour chaque niveau il y a des particules à créer et d’autre interdites. Une particule est crée lorsque trois quarks sont alignés verticalement, horizontalement ou en diagonale. Le but du niveau est écrit en haut de la grille. (Voir vignette 1)

Lorsque le joueur est trop lent à déplacer le quark qui descend, celui-ci se met à trembler lorsqu’il arrive au niveau du milieu de la grille, premièrement, un message s’affiche dans la bannière en haut de l’écran, puis si l’utilisateur ne le déplace toujours pas, après quelques secondes il se place tout seul aléatoirement dans la grille. Lorsque une combinaison de particule est faite, les trois quarks se regroupent et forme une particule (voir vignette 2).

Si le joueur crée une particule interdite, alors le jeu s’arrête et un écran s’affiche pour informer l’utilisateur de son erreur. Si il crée toutes les particules voulues, alors un écran s’affiche et l’utilisateur peut passer au niveau suivant. Pour que le jeu s’arrête soit l’utilisateur doit faire une erreur, soit la grille doit être complètement remplie.

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  Capture d'écran de la grille de jeu, avec l'aide, l'énnoncé du niveau et le quark qui arrive (cliquer pour aggrandir l'image)

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  Capture d'écran d'une particule formée (cliquer pour aggrandir l'image)

Éléments du jeu et leur comportement

Les éléments du jeu sont des petits visages qui représentent des quarks. Chaque quark représente un élément qui en étant combinés ensemble par groupe de trois vont former une particule. Les quarks doivent être placer dans le tableau / grille situé au milieu de l'écran. A chaque étape du jeu, le joueur peut consulter la partie “Aide mémoire” en cliquant sur ? situé en haut à droite. Les quarks doivent être placer dans le tableau par nombre de trois, en étant alignés en ligne, en colonne ou en diagonale. C’est comme ça que les quarks fusionnent et forment la particule demandée.

Objectif(s) du joueur

L’objectif du joueur est de créer des particules en dépendance des explications données à chaque nouvelle étape du jeu. La création correcte des éléments demandés, ainsi que l'obtention des formules, donne la possibilité au joueur de passer à l’étape suivante du jeu. Au début de chaque nouvelle mission, une fenêtre s’ouvre en nous donnant les explications sur cette mission et les particules à créer par la suite, avec de nouveau la possibilité de se familiariser avec les notions théoriques sur les particules.

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  Capture d'écran du passage vers un nouveau niveau (cliquer pour aggrandir l'image)

Les actions du joueur sont essentiellement de type glissé-déposé, il doit sélectionner le quark pour le placer dans la grille de façon à former les particules demandées.

Environnement informatique

Le jeu est disponible sur le web, il est en 2 dimensions et se joue seul. Il existe uniquement en version anglaise.

Accès

Ce jeu vidéo pédagogique est gratuit et est un projet de TECFA. Il est disponible à l’adresse: http://tecfa.unige.ch/tecfa/maltt/VIP/Productions/JeuxProjet/QuarkCocktail/index.html

Principes pédagogiques

• Principe pédagogique de type actif*

L’apprentissage se réalise en agissant directement sur les éléments du jeu: les quarks. 

Ce principe comprend un ensemble de méthodes qui représentent « l'apprentissage expérimental » ou « apprendre en faisant ». Le concept du jeu consiste à impliquer les participants dans des situations où ils peuvent appliquer leurs compétences et les faire évoluer au fil des étapes. Les moyen les plus importants sont : les études de cas, les jeux de simulation et les jeux de rôles, les simulateurs, qui nécessitent une participation active de l'apprenant. Tous ces moyens doivent être adaptés aux différents types de publics,en dépendance du contenu de l'enseignement, de l’âge, niveau de formation, motivation et des objectifs à atteindre. Ce sont ces deux paramètres - les objectifs et les contenus - qui conditionnent les méthodes d'enseignement.

• Apprentissage par erreur

L’apprentissage par erreur est aussi présent. En effet, l’utilisateur a le droit de faire faux autant de fois qu’il sera nécessaire avant d’obtenir les bonnes réponses.

• Le cognitivisme

Ce principe est présenté dans le jeu par la présentation de l’information théorique (dans les aides mémoire) de façon structuré, déductive et hiérarchique. Le joueur est incité donc à apprendre et à avancer dans le jeu de manière organisée.

• Le béhaviorisme

Concernant ce principe, la création des nouveaux éléments (particules) aide à stimuler le joueur à créer des nouvelles formules et à renforcer son comportement de l’apprentissage de la matière.

Intégration du contenu enseigné dans le jeu

Le contenu du jeu est, en somme, bien intégré. Néanmoins, certains problèmes nuisent à cette intégration, problèmes comme le fait de ne pas pouvoir mettre le jeu en pause sans que les smileys s’arrêtent complètement, par exemple. L'intégration par obstacle aide l’intégration du jeu. En effet, si l’utilisateur ne connait pas bien ses formules (par exemple, que la formule ddu correspond à un neutron), alors il ne pourra pas jouer à moins de finir par les mémoriser. En revanche, étant donné que l’aide mémoire n’est pas visible tout le temps, et que le jeu ne peut pas être mis en pause, il est très difficile d’apprendre rapidement les formules avec ce jeu, il faut beaucoup de patience.

Points forts et point faibles

Les points forts

• Ergonomie de jeu facile et compréhensible.
• Très bon feedback lorsque l’utilisateur comment une erreur ou bien si il réussi le niveau.

Les points faibles

• Le jeu demande des bonnes connaissances en physique quantique pour la réalisation des formules demandées.
• Lorsque l’on affiche l’aide, le jeu est uniquement ralenti et non pas mis en pause.
• L’apprentissage des molécules est très difficile si le joueur ne connais pas déjà par coeur la composition en quark de celles-ci.
• Depuis l’écran de jeu, on ne peut pas revenir à l’écran d’accueil.
• La différence entre la représentation des molécules par les smileys n’est pas flagrante (uniquement la bouche change, et la lettre est très petite).

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